Farbpigmente als „Schalter“ im Garn

Kurs auf farbwechselnde Gardinen

Gardinen der Zukunft werden womöglich Polymilchfasern mit Spezialfarbstoffen enthalten. Das Material soll je nach Sonneneinfall wie ein Schalter reagieren und einen vor Licht und Temperaturen schützenden Farbwechsel am Fenster auslösen.

Biokunststoff als Matrixpolymer für schaltende Garne: TITK-Mitarbeiter mit Multifilament-Strang an einer Schmelzspinnanlage (Quelle: TITK)

Polymilchsäuren (PLA) bewähren sich als Nahtmaterial in der Medizin, bei der Verpackung von Lebensmitteln oder in Form von Mulchfolien in der Landwirtschaft. Was in dem regenerativen Rohstoff aus glucosehaltiger Biomasse noch alles steckt, wurde mit Aufkommen des 3D-Drucks offenbar: Als schmelzfähige ‚Druckertinte für den schichtweisen Aufbau komplexer Objekte sind PLA mittlerweile Stand der Technik.

Forscher am Thüringischen Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung (TITK) machen sich nun daran, der PLA-Erfolgsstory ein weiteres Kapitel hinzuzufügen. Im Projekt „Chromogene PLA-Garne“ soll der Biopolymerwerkstoff zu funktionellen Multifilamentgarnen verarbeitet werden, die in Kombination mit photochrom und thermochrom schaltenden Farbstoffen für das Wärme- und Klimamanagement in Gebäuden oder Fahrzeugen sorgen. Unterstützt wird das auf zwei Jahre angelegte Vorhaben aus Mitteln der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) – einem vorwettbewerblichen Förderprogramm des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie.

„Mit den zu entwickelnden Filamenten könnten adaptive Jalousien oder Gardinen hergestellt werden, die sich abhängig von Lichteinfall und Temperatur selbsttätig durch Farbwechsel an die Verhältnisse anpassen“, erklärt Klaus Heinemann, Leiter der TITK-Abteilung Funktionspolymersysteme. „Bisherige Anwendungen sind wegen geringer Langzeitfunktionalität auf Einsatzgebiete mit kurzer Nutzungsdauer beschränkt. PLA bietet schwer entflammbares sowie biologisch abbaubares, relativ UV-stabiles Matrixpolymer einen neuen Ansatz, um den schleichenden Wirksamkeitsverlust zu verhindern oder deutlich zu verringern.“ Für die Rudolstädter Wissenschaftler sei das jetzt gestartete Vorhaben eine Art ‚Heimspiel‘ – haben sie sich doch mit Fokus auf die Energiewende auch in diesem Segment als Materialforschungsinstitut für Polymerwerkstoffe etabliert.

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Farbwechsel durch Strahlung

Photochrom oder thermochrom reagierende Materialien nutzen die UV- oder Wärme-(Infrarot-) Strahlung für die erwünschte Farbänderung. Bisherige Lösungen zum Wärmemanagement zielen auf die Anwendung infrarotreflektierender Schichten oder Folien, beispielsweise in Fensterverglasungen. Adaptive Verschattungstextilien wie Gardinen, die sowohl photochrome als auch thermochrome Effekte nutzen, lassen sich hingegen vielfältiger einsetzen – so der Anspruch des Forschungsvorhabens. Parallel zu den mit schaltenden Farbstoffen bzw. mikroverkapselten Pigmenten funktionalisierten PLA-Garnen soll im Projekt die zur Erzeugung derartiger Multifilamente notwendige Schmelzspinn-Technologie entwickelt werden.

Über die Nutzung der neuartigen Garne für den Sonnenschutz hinaus ergeben sich Anwendungsmöglichkeiten für den Kreativ- und Architektur-Bereich, im Markt für Arbeits- und Schutztextilien, bei innovativen Sport-/Outdoor-Textilien, in den Segmenten Gesundheit und Medizin.

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