Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Ziel des Projektes war es, eine plasmagest\u00fctzte Technologie und Anlagentechnik zu etablieren, die die ressourceneffiziente und umweltentlastende Ausr\u00fcstung von Textilien mit hydro- und oleophoben Funktionen im gr\u00f6\u00dferen Ma\u00dfstab erm\u00f6glicht. Im Vordergrund stand dabei, die Plasmaverfahren als energie- und rohstoffeinsparende Alternative zu nasschemischen Verfahren zu etablieren. Besonderes Augenmerk lag auf der Waschbest\u00e4ndigkeit der Schichten, der Umweltvertr\u00e4glichkeit der eingesetzten Substanzen und der Emissionen sowie der Skalierbarkeit der Beschichtungsverfahren auf gro\u00dfe industrietaugliche Anlagen. Entscheidend war somit die Optimierung der \u00d6kobilanz (Energie- und Chemikalieneinsatz, Abfallmengen) sowie die Kosteneffizienz dieser Prozesse im Vergleich zu herk\u00f6mmlichen, nasschemischen Beschichtungsverfahren.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenW\u00e4hrend der Projektlaufzeit wurden schwerpunkm\u00e4\u00dfig folgende Arbeiten durchgef\u00fchrt:
\n\u0095 Herstellung von Hydro- und Oleophob-Ausr\u00fcstungen auf Textilien mittels Plasmatechnik
\n\u0095 Untersuchung der Schichtqualit\u00e4ten, die mit unterschiedlichen Precursoren und unterschiedlichen plasmagest\u00fctzten Verfahren erreicht werden k\u00f6nnen
\n\u0095 Darstellung der Schichten aus kosteng\u00fcnstigen Precusoren mit geringem (Umwelt-) Gef\u00e4hrdungspotenzial
\n\u0095 Untersuchung und Optimierung der Waschpermanenz
\n\u0095 Optimierung der zur Erzeugung von Fluorkohlenstoffpolymerbeschichtungen aus der Gasphase ben\u00f6tigten Prozesstechnik zur Steigerung der Wettbewerbsf\u00e4higkeit der Plasmatechnik<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Zu Projektbeginn wurden geeignete Textilien f\u00fcr das Versuchsprogramm ausgew\u00e4hlt und Beschichtungsversuche durchgef\u00fchrt. Hierzu wurden vorhandene Plasmabeschichtungsanlagen der Partner genutzt und teilweise speziell umger\u00fcstet. Es konnten erfolgreich wenige Nanometer starke hydrophobe und oleophobe Schichten auf kleineren Flachsubstraten mit einer Oberfl\u00e4chenspannung von unter 11 mN\/m abgeschieden werden. Um neben gas- auch dampff\u00f6rmige Precursoren verwenden zu k\u00f6nnen, wurde im ersten Schritt eine bestehende PEALD-Anlage von PE umgebaut und f\u00fcr die darauffolgende Skalierung des Prozesses auf Basis einer vorhandenen Anlage eine neue RF-Plasma-Anlage entwickelt und eine geeignete neue Prozessf\u00fchrung erarbeitet. Insbesondere im Fall der dampff\u00f6rmigen Presursoren konnten geringe Emissionswerte erreicht werden. Hierzu trugen die Wahl des geeigneten Beschichtungsprinzips zur Reduzierung der Abgasmengen bei, au\u00dferdem die Aufspaltung und Behandlung des Abgases in einem Gasw\u00e4scher sowie die Erh\u00f6hung der Permeabilit\u00e4tsdichtigkeit der Systeme.<\/p>\n
Zur Erforschung geeigneter gasf\u00f6rmiger Precursoren besonders zur Hydro- und Oleophob-Ausr\u00fcstung der Textilien wurden am IGVP verschiedene Gase getestet. Ferner wurden die Beschichtungsparameter variiert und die Beschichtungsergebnisse analysiert. Es konnten sowohl Gase als auch Verfahrensparameter ermittelt werden, mit denen homogene Schichten erzeugt werden k\u00f6nnen.<\/p>\n
Die beschichteten Muster wurden Waschtests unterzogen und die Oberfl\u00e4chen anschlie\u00dfend erneut bewertet. Es zeigte sich, dass der intensive Kontakt des Textils mit Wasser offensichtlich zu einer reversiblen Minderung der wasserabweisenden Wirkung der Beschichtung f\u00fchrt. Es konnten Schichten ermittelt werden, die eine gute Wasserabweisung und von allen Ausr\u00fcstungen die gr\u00f6\u00dfte Waschpermanenz aufweisen. Durch eine anschlie\u00dfende W\u00e4rmebehandlung (Tempern) lie\u00df sich die Funktionsminderung wieder vollst\u00e4ndig r\u00fcckg\u00e4ngig machen. <\/p>\n
Es wurden auch Waschprozesse durchgef\u00fchrt, mit denen gewerbliche Waschzyklen simuliert und der Einsatz verschiedener Waschmittel getestet werden k\u00f6nnen. Hierbei nahm die Wasserabweisung mit zunehmendem pH-Wert ab. Die hydrophobe Eigenschaft der Oberfl\u00e4che blieb dem Test zufolge selbst bei h\u00f6herem pH-Wert nach 15 – 30 gewerblichen Waschungen, abh\u00e4ngig von der eingesetzten Waschflotte, in verminderter Form bestehen. Die \u00d6labweisung aller Beschichtungen entsprach in den besten F\u00e4llen der Benotung 1 gem\u00e4\u00df AATCC 118. Damit wurden die Werte alternativ erh\u00e4ltlicher kommerzieller Ausr\u00fcstungen auf Basis von Kohlenwasserstoffen \u00fcbertroffen.<\/p>\n
Die Aufskalierung mittels geeigneter Modifikationen der Anlagentechnik erfolgte, sodass auch gr\u00f6\u00dfer fl\u00e4chige Textilien beschichtet werden k\u00f6nnen.
\nDie \u00d6kobilanzierung zeigt, dass im Vergleich zu nasschemischen Verfahren Chemikalien mit geringerem Umweltgef\u00e4hrdungspotenzial eingesetzt werden und vor allem geringere Mengen an Chemikalien sowie ein geringerer Chemikalieneintrag in die Umwelt zu erzielen sind. <\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Auf der 14th International Conference on Plasma Surface Engineering in Garmisch-Partenkirchen wurden die vorl\u00e4ufigen Projektergebnisse einem breiten Fachpublikum pr\u00e4sentiert. Auszugsweise wurden die Ergebnisse auch im Vortrag \u0084Plasmaverfahren zur Textilausr\u00fcstung\u0093 bei der Fachtagung \u0084Beschichtung von technischen Textilien\u0093 des SKZ vorgestellt.
\nIm Rahmen der Projektlaufzeit wurden die Ergebnisse au\u00dferdem interessierten Anwendern und potenziellen Kunden vorgestellt. Es liegen bereits konkrete Kundenanfragen vor.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die Ergebnisse sind insgesamt positiv. Die wesentlichen Projektziele der erfolgreichen hydrophoben und oleophoben Beschichtung von Textilien basierend auf dampff\u00f6rmigen und gasf\u00f6rmigen Precursoren und der hocheffizienten Umsetzung der Precursoren konnten erfolgreich umgesetzt werden. Die Eignung des PECVD-Verfahrens zur Beschichtung mit gasf\u00f6rmigen Precursoren hinsichtlich der Aufskalierung f\u00fcr gr\u00f6\u00dfer fl\u00e4chige Textilien mittels geeigneten Anpassungen der Anlagentechnik konnte ebenfalls nachgewiesen werden. Eine Optimierung der \u00d6kobilanz, vor allem hinsichtlich des Chemikalieneinsatzes wurde erreicht. Als Nachteil erweisen sich allerdings die gegen\u00fcber den etablierten Verfahren deutlich h\u00f6heren Kosten, die vor allem dem relativ hohen Investitionsanteil geschuldet sind.<\/p>\n
PLASMA ELECTRONIC liegen konkrete Kundenanfragen vor, sodass auch nach Projektabschluss an der Weiterentwicklung der Verfahren f\u00fcr die Vermarktung gearbeitet werden wird und somit ein Beitrag zur Umweltentlastung zu erwarten ist, indem zuk\u00fcnftig nasschemische Verfahren durch die Plasma-basierte Beschichtung ersetzt werden k\u00f6nnen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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