Pasten und Tinten auf Basis von bakterieller
Zellulose zur Funktionalisierung Technischer Textilien

Motivation

In diesem Projekt sollten ein Herstellungsprozess sowie Rezepturen für funktionelle Beschichtungs- und Druckpasten auf Basis bakteriell erzeugter Zellulosefasern für die Anwendung auf Textilien entwickelt werden. Im Fokus stand hierbei die Entwicklung von spezifischen Rezepturen für zwei Anwendungsszenarien: Schutz/Dekor und Leitfähigkeit/Sensorik.

Lösungsweg und Ergebnisse

Mit Projektbeginn erfolgte die Entwicklung der Beschichtungsrezepturen auf Basis bakterieller Nanozellulose. Letztere lag als Feinstfaser-Netzwerk in Mattenform vor und sollte nach entsprechender Zerkleinerung homogen in unterschiedliche Bindermaterialien eingearbeitet werden. Unter Nutzung verschiedener Bestandteile wurde die Entwicklung eines Baukastensystems für Beschichtungsrezepturen angestoßen und mit ersten Beispielen untersetzt. Dieses System bildete die Grundlage zur Herstellung von auf bakterieller Zellulose basierenden sowie auf die jeweilige Endanwendung abgestimmten, unterschiedlich funktionalisierten Pasten und Tinten. Im weiteren Projektverlauf konzentrierten sich die Arbeiten auf die Zerkleinerung der Zellulose, um diese als strukturgebende Komponente in die verschiedenen Rezepturen einarbeiten zu können. Neben einer mechanischen Zerkleinerung mittels Fallmesser sowie einer anschließenden Bearbeitung mittels Ultra-Turrax standen auch Untersuchungen zur Zerkleinerung und Homogenisierung mittels Kugelmühle im Fokus. Die unterschiedlich zerkleinerten Zellulosefraktionen wurden anschließend in den zuvor erarbeiteten Beschichtungsrezepturen erprobt.

Da der starke innerstrukturelle Zusammenhalt der Zellulosenetzwerke insbesondere bei höheren Massegehalten in den Rezepturen vermehrt zu einer Agglomeratbildung führte, war der kontinuierliche Materialauftrag via 3D-Druck- oder Sprühapplikation merklich erschwert. Deshalb fokussierten sich die nachfolgenden Applikationsversuche vorwiegend auf Streichbeschichtungen. Die Verarbeitung der zellulosehaltigen Formulierungen blieb dabei eine Herausforderung. Letztlich konnten – im Gegensatz zum Anwendungsszenario Leitfähigkeit/Sensorik – für die Anwendung Schutz/Dekor funktionale Beschichtungen entwickelt werden. In allen Fällen ist hinsichtlich der Verarbeitung und erzielbaren Funktionalität jedoch weitere Entwicklungsarbeit erforderlich.