ExpandChi – Erweiterung der Einsatzmöglichkeiten nachwachsender Rohstoffe in der Textilveredelung auf Basis des Biopolymers Chitosan

Herausforderung

Die Herstellung von Textilien ist immer noch stark chemisch geprägt: Bei der Ausrüstung von Textilien mit wasser- und ölabweisenden Eigenschaften kommen beispielsweise vielfach perfluorierte Chemikalien zum Einsatz. Diese können nicht nur die Gesundheit beeinträchtigen, sondern sind zudem nicht abbaubar, weshalb sie lange Zeit in der Umwelt verbleiben. Doch Nachhaltigkeit ist zunehmend gefragt, auch bei Textilien. Im Projekt HydroFichi hat das Fraunhofer IGB gezeigt, dass Textilien mit dem Biopolymer Chitosan beschichtet und anschließend durch Anbindung hydrophober Moleküle mithilfe biotechnologischer Prozesse wasserabweisend ausgerüstet werden können.

Ziel

Ziel des vom Fraunhofer IGB koordinierten Projekts Folgeprojekts ExpandChi war es, den Anwendungsbereich von Chitosan auf den gesamten Veredlungsprozess in der Textilindustrie auszuweiten und damit in der textilen Wertschöpfungskette verstärkt biobasierte Reagenzien und Prozesse zu implementieren.

Ergebnisse

Das im Projekt HydroFichi entwickelte Verfahren zur Modifizierung von biobasiertem Chitosan als Funktionsträger zur Anbindung hydrophober Moleküle wurde in ExpandChi erfolgreich auf weitere Stoffe übertragen und das Gesamtkonzept weiterentwickelt. Dies beinhaltete die Modifikation des Chitosans mit chemischen und biobasierten Quervernetzern.

So wurden in ExpandChi unter anderem die Waschbeständigkeit, der Bindemittelersatz, die wasserabweisende Wirkung, die Erhöhung der Abriebfestigkeit oder der Knitterschutz aufgrund der geeigneten strukturellen, physikalischen und chemischen Eigenschaften von Chitosan untersucht und evaluiert.

Gemeinsam mit unseren Partnern konnten wir im Rahmen der Untersuchungen Chitosan-basierte wasserabweisende Veredelungen entwickeln, die zukünftig PFAS-Ausrüstungen im Bereich Freizeittextilien ersetzen könnten, wobei je nach Anwendungsfall potenziell eine weitere Verbesserung der Wasserabweisung und Waschpermanenz notwendig ist.

Die wasserabweisende Ausrüstung wurde bereits erfolgreich auf andere Materialien (Papier und Pappe) adaptiert. Die Technologie wurde zudem in größeren Maßstäben umgesetzt. Ein großes Textilmuster wird in der Weltausstellung 2025 in Osaka präsentiert.

Ausblick

Die im Projekt entwickelten chemischen und biotechnologischen Modifikationen lassen sich auch auf andere Polysaccharide zur Herstellung weiterer Funktionalitäten übertragen. Die maßgeschneiderten Derivate von Chitosan können auch weiteren Verwertungsmöglichkeiten zugeführt werden, beispielsweise als Haftschichten oder -beschichtungen, oder als chitosanbasierte Bindemittel für die holzverarbeitende Industrie. Vorstellbar ist auch ein Einsatz der Chitosan-Formulierungen auf Papier und Pappe für die Verpackungsindustrie.