Die Situation
PA 6.6-Garne mit hoher chemischer und thermischer Beständigkeit werden zu hochwertigen Faserprodukten verarbeitet, die eine breite Einsatzpalette haben. Unter anderem geht es um Dichtungsplatten, die eine hohe Temperaturbeständigkeit erfordern und nicht schmelzen, sowie um Förderrollen in Öfen für den Glastransport oder um thermostabile Schläuche in Stahlwerken. Ein Anwendungsbeispiel aus dem Automobilbereich sind Hydraulikölschläuche im Motorraum, bei denen die vernetzten PA 6.6 Filamente als Verstärkungsmaterial genutzt werden können.
Das Projekt
Neben vielen vorteilhaften Eigenschaften weist Polyamid 6.6 eine geringe Beständigkeit gegenüber Chemikalien und Temperaturen auf. Um hier Verbesserungen zu erzielen, wird das Material in der Kunststofftechnik nach der thermoplastischen Formgebung vernetzt. Durch die Vernetzung wird erreicht, dass die Chemikalienexposition weniger Schäden verursacht und auch die Gebrauchstemperaturen deutlich ansteigen.
Kernfrage des Projekts war die Klärung, ob diese Methode der Strahlenvernetzung auch auf den Faserbereich übertragen werden kann. Die Herausforderung dabei: die Entwicklung eines neuen, thermostabilen Vernetzungssystems. bestehend aus Vernetzungsstellen in der PA 66-Polymerstruktur und einer zusätzlichen Vernetzungshilfe im Faserpolymer, das unter den Prozessbedingungen in der Polymersynthese und im anschließenden Schmelzspinnprozess nicht ausgelöst wird.
Im Projekt wurden deshalb PA6.6-Copolymere entwickelt, welche in ihrer Polymerstruktur Vernetzungsstellen in Form von Doppelbindungen enthalten. Diese Copolymere wurden im anschließenden Schmelzspinnprozess zu Fasern weiterverarbeitet. Die Vernetzung erfolgte durch gezieltes Auslösen mit Strahlung (Strahlenquelle: ESH, UV). Die Vernetzung wurde an Fasern, an Granulaten, sowie an Folien als Modellkörpern durchgeführt. Zum Einsatz kamen dabei auch zusätzliche Vernetzungsreagenzien in unterschiedlichen Konzentrationen. Die zentrale Frage des Projekts war, ob das Konzept der intermolekularen Vernetzung von Polyamid 66, wie es in der Kunststofftechnik gängige Praxis ist, auch auf den Faserbereich zu übertragen ist. Zu untersuchen war, ob hierdurch eine Verbesserung des Eigenschaftsprofils erreicht wird. Dabei standen insbesondere die Beständigkeit gegenüber Chemikalien und Temperatur im Vordergrund, um den Hochleistungsfasersektor für Polyamid 66 prinzipiell zugänglich zu machen.
Zunächst wurde ein zur Vernetzung befähigtes, doppelbindungsmodifiziertes PA 66 Polymer entwickelt und optimiert. Untersuchungen zeigten, dass dabei die Vernetzung unter Spinnbedingungen auch in Gegenwart einer Vernetzungshilfe nicht stattfindet. Aus dem modifizierten Polymer wurde dann im Schmelzspinnprozess die Faser gesponnen und charakterisiert. Untersuchungen zeigten, dass die Chemikalien- bzw. Temperaturbeständigkeit der neuen Faser trotz der Eingriffe in die Struktur mindestens dem unmodifizierten Polyamid entspricht. Die Effizienz der Strahlenvernetzung lässt sich hier durch einen höheren Gehalt an Doppelbindungen bzw. Vernetzer optimieren. PA 6.6 basierte textile Produkte werden dann auf Grundlage höherer Kennwerte mit diesem System vor allem im Leichtbau teure Spezialfasern ersetzen können.
Nutzen für den Mittelstand
Insbesondere profitieren Hersteller von Filtergeweben mit erhöhter Beständigkeit gegenüber Hydrolyse, Säuren, Alkalien und Laugen ebenso von der Bereitstellung kostengünstiger Ausgangsmaterialien wie Erzeuger von Trockenfiltern von den Forschungsergebnissen.
Ansprechpartner
Thomas Abel
thomas.abel@ditf.de
0711/9340134
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)" 17380 N.