Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Es sollten Grundlagen zur gezielten Anwendung von Ionen – und Elektronenstrahlen f\u00fcr die Veredlung von textilen Fl\u00e4chengebilden aus Wolle und Synthesefasern erarbeitet werden.
\nDas Projekt zielte haupts\u00e4chlich auf den Ersatz nasschemischer Veredlungsverfahren durch physikalisch initiierte Prozesse. Angestrebt wurde – zur Ressourceneinsparung und Reduzierung der Abwasserkontamination aus Textilveredlungsprozessen – ein m\u00f6glichst schadstofffreies Veredlungsverfahren mit Methoden, die m\u00f6glicherweise auch die Zusammenfassung mehrerer Ausr\u00fcstungsprozesse in einem Behandlungsschritt, die Erschlie\u00dfung neuer Wege zur abwasserfreien Wollf\u00e4rbung sowie Standzeitverl\u00e4ngerungen bei technischen Textilien erlauben – mit deutlicher Entlastung der Umwelt durch Schadstoffvermeidung und Rohstoffeinsparung im Erfolgsfall. Prim\u00e4re Teilziele waren dabei:
\n1.)\tSelektive Hydrophobisierung der \u00e4u\u00dferen und inneren Wollfaseroberfl\u00e4che zur Erzeugung eines in \u00fcberkritischen Medien f\u00e4rbbaren, schmutztunempfindlichen und waschbaren Materials.
\n2.)\tVerbesserung der Abriebbest\u00e4ndigkeit von Polyester- und Polyamidfasern zur Erh\u00f6hung der Haltbarkeit von Papiermaschinenfilzen und -sieben.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenGrundlegende Untersuchungen an Kleinmustern mit 6×6 cm\u00b2 Bestrahlungsfl\u00e4che: Ionenstrahlbehandlung, Elektronenstrahlbehandlung: Variation von Ionenart, Ionen-\/Elektronenenergie, Ionen-\/Elektronendosis, Stromdichten, Extraktionsspannungen, Hintergrundgasen, Gasmischung. Pr\u00fcfkriterien waren: Filzverhalten, F\u00e4rbeverhalten, Anschmutzungsverhalten, Erfassung chemischer und physikalischer Faserver\u00e4nderungen durch XPS, REM, FT-IR, GPC, Aminos\u00e4ureanalyse, Konzentration und Lebensdauer gebildeter Radikalspezies durch ESR, Garnzugpr\u00fcfungen, Vergilbungen farbmetrisch, Wasserdampfaufnahme, Wasserr\u00fcckhalteverm\u00f6gen, Oberfl\u00e4chenrauhigkeit mittels REM, RKM, Reibungswerte, Abriebbest\u00e4ndigkeit.
\nNach ersten Optimierungen war ein Umbau der Ionenstrahlanlage auf 10×10 cm\u00b2 Bestrahlungsfl\u00e4che und weitere Optimierung an gr\u00f6\u00dferen Proben geplant.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Aufgrund der hohen Komplexit\u00e4t der zu untersuchenden Mechanismen wurde im Projektzeitraum nur an der Steigerung der Abriebfestigkeit von Polyesterfilamenten durch Ionenimplantation mit Ar- , H- und Xe – Ionen zwecks Erh\u00f6hung der Haltbarkeit von Papiermaschinenfilzen und – sieben gearbeitet.
\nBehandelte und unbehandelte Polyesterfilamente wurden in Monofilscheuertests auf Abriebbest\u00e4ndigkeit untersucht. Ionenbestrahlte Proben wiesen in bestimmten Zonen der behandelten Filamente gegen\u00fcber unbehandeltem Rohmaterial bis zu um 112 % h\u00f6here Standzeiten aus.
\nAllein im Trockenbereich der Papiermaschinen w\u00fcrde eine solche Standzeitverl\u00e4ngerung eine Einsparung von rund 1.853 Tonnen Polyester pro Jahr bedeuten.
\nErste analytische Untersuchungen an unbehandeltem und behandeltem Material mit R\u00f6ntgendiffraktometrie und Differential Scanning Calorimetry haben gezeigt, dass in behandeltem Polyester gegen\u00fcber unbehandeltem eine deutliche Steigerung der Kristallgr\u00f6\u00dfe bzw. der Kristallinit\u00e4t auftritt. Da in Polyestern die Kristallinit\u00e4t eine wesentliche Einflussgr\u00f6\u00dfe f\u00fcr die mechanischen Eigenschaften ist, kann aus diesen ersten Messungen nachvollzogen werden, dass deren Ver\u00e4nderung durch die Ionenimplantation zu deutlichen Standzeitverl\u00e4ngerungen f\u00fchrt. Die grunds\u00e4tzlichen Chancen f\u00fcr eine Verbesserung der Verfahrens\u00f6kologie sind damit auch in ersten Grobzusammenh\u00e4ngen plausibilisiert. Auf Grund der Vielzahl der ablaufenden Wechselwirkungen bei der Ionenimplantation zeichnet sich aus den ersten Ergebnissen eine hohe Parameterempfindlichkeit der Implantationsresultate ab, die zur weiteren Entwicklung und Optimierung des Verfahrens \u00e4hnlich wie z.B. in der Halbleitertechnologie einen erheblichen experimentellen Aufwand nach sich zieht. Kernaufgabe weiterer Arbeiten ist es, die Parameter mit den optimalen Wirkungsquerschnitten und den g\u00fcnstigsten Folgereaktionen zu identifizieren und dann die g\u00fcnstigsten \u00f6kologischen und \u00f6konomischen Varianten zu identifizieren und auf grunds\u00e4tzliche gro\u00dftechnische Machbarkeit zu pr\u00fcfen.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Bisher wurden nur die Zwischenberichte 1, 2, 3 an die DBU sowie ein zusammenfassender Abschlussbericht erstellt. Es erfolgten noch keine weiteren Ver\u00f6ffentlichungen, da dieses Projekt nur als Vorver-suchsprogramm vorgesehen war<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die grundlegende Frage, die in dem Projekt untersucht wurde, ob sich durch Ionenimplantation initiierte Prozesse eventuell Chancen f\u00fcr eine Verbesserung der Verfahrens\u00f6kologie durch Schadstoffvermeidung und Rohstoffeinsparung abzeichnen, kann im Grundsatz positiv beantwortet werden. In einzelnen Bestrahlungsversuchen wurde eine deutliche Steigerung der Abriebfestigkeit von Polyesterfaserfilamenten erreicht. Die Bestrahlungsanlage wurde f\u00fcr die Textilfaseruntersuchungen ert\u00fcchtigt und weiterentwickelt. Die Erkenntnisse zur Wirkung einer Ionenimplantation auf Textilfasern wurden mit den Untersuchungen umfassend vertieft. F\u00fcr die Weiterentwicklung muss noch intensiv gearbeitet werden.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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