Die Situation
Synthetische Hohlfasermembranen trennen Inhaltsstoffe in flüssigen Gemischen. Der Prozess beruht darauf, dass bestimmte Inhaltsstoffe die Membran passieren können, während andere gezielt zurückgehalten werden. Damit kann unter anderem eine Abtrennung oder auch Reinigung erzielt werden. Hohlfasermembranen werden im Sanitärbereich und in der Lebensmittelindustrie (zum Beispiel als Wasserfilter) oder in der Medizin (als Nierenersatz) genutzt. Als ein unerwünschter Nebeneffekt interagieren die Inhaltsstoffe und das Membranmaterial häufig miteinander. Die Inhaltsstoffe bleiben dabei an der Membranoberfläche haften und verschmutzen sie. Dieses sogenannte "Fouling" stellt eine irreversible Verringerung der Filterleistung dar.
Das Projekt
Das DWI-Leibniz Institut für Interaktive Materialien arbeitet bereits seit Längerem an der Erforschung der Herstellung und den verschiedenen Einsatzmöglichkeiten von hydrophilen Mikrogelen. Mikrogele sind dreidimensionale kugelförmige Polymerpartikel, die im Kontakt mit Wasser dieses aufsaugen (Hydrophilie). Über die chemische Anbindung von funktionellen Gruppen (Gruppen aus Atomen, die die Eigenschaften und das Reaktionsverhalten eines Moleküls verändern können), lassen sich weitere Funktionen in die Mikrogele integrieren.
Im Forschungsvorhaben haben die Forscherinnen und Forscher nun Mikrogele mit Hohlfasermembranen kombiniert, um neuartige hydrophile Membranstrukturen mit Antifouling-Eigenschaften zu erzeugen. Das Verfahren verbindet die Synthese der funktionalisierten Gele mit dem konventionellen Nassspinnprozess zur Produktion der Membranfasern. Daraus ist im Vorhaben eine vielseitige Technologiebasis entstanden, die verschiedene Varianten des Herstellungsprozesses ermöglicht. Den Forscherinnen und Forschern ist es somit gelungen, die gewünschten Antifouling-Eigenschaften "maßzuschneidern".
Der Nutzen für den Mittelstand
Die entwickelte Technologie ist in industriellem Maßstab skalierbar und lässt sich einfach in bestehende Spinnprozesse integrieren. Die erzielten Projektergebnisse sind daher ein guter Ausgangspunkt für kleine und mittlere Unternehmen (KMU) der Membranherstellung, um das Produkt industriell umsetzen zu können. Eine Patentanmeldung ist bereits eingereicht worden. Eine Lizenzierung oder Verkauf des Patents an ein KMU wird angestrebt.
Ansprechpartner
Hannah Roth
roth@dwi.rwth-aachen.de
+49 241 80 299 69
Fördergeber
Finanzielle Förderung über das Forschungskuratorium Textil als Mitglied der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungseinrichtungen (AiF) aus Haushaltsmitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) 19809 N.