InFlameTex - Entwicklung eines kreislaufwirtschaftsfähigen textilen Bodenbelags für den Objektbereich auf Basis von Bikomponentenfasern aus flammhemmendem und herkömmlichem Polyamid 6

Textile Bodenbeläge mit Flammschutzmitteln verringern das Risiko eines Brandes und der Brandausbreitung. In gewerblichen Gebäuden werden derartige Bodenbeläge in großen Mengen verbaut. Das Recycling dieser Materialien ist jedoch schwer umzusetzen, denn die Bodenbeläge bestehen aus mehreren miteinander verbundenen Schichten und die etablierten Flammschutzmittel sind meist ökologisch problematisch.

Grundlage des neu konzipierten Teppichgarns ist Polyamid 6 (PA6), das mit einer intrinsischen Flammhemmung ausgerüstet ist. Dadurch ist der Flammschutz dauerhaft und kann weder ausgewaschen noch in die Umgebung emittiert werden. Dabei konnten Viskosität der Polyamide und deren Phosphorgehalt genau eingestellt werden.

Zu Fasern gesponnen wurde das neuartige Material auf einer Biko-Spinnanlage. In ihr entstehen sogenannte Bikomponenten-Fasern. Diese haben einen Kern aus herkömmlichem Polyamid und einen Mantel aus PA6 mit hochkonzentriertem Flammschutz. Die Kern- und Mantel-Komponenten der Fasern ergänzen sich perfekt: Der Faserkern sorgt für eine technisch gute Verspinnbarkeit und ausreichende Festigkeit der Fasern. Die Faserhülle hingegen hat den Flammschutz genau dort, wo Temperatur und Flammen angreifen: auf der Oberfläche der Faser.

Der zweite Teilaspekt des Forschungsvorhabens behandelt die Recyclingfähigkeit des textilen Bodenbelags. Hier geht es um die sortenreine Trennung der flammhemmend ausgerüsteten Oberschicht des Bodenbelags von dem textilen Rücken.
Aus den an den DITF hergestellten Polymeren und Biko-Garnen wurden textile Bodenbeläge mit einer Oberschicht aus flammhemmend modifiziertem Mulitifilamentgarn und dem textilen Rücken entwickelt. Die Rückenbeschichtung ist so beschaffen, dass eine thermische Trennung des Rückens von der flammhemmenden Oberschicht möglich ist. Dafür verwendet man Hotmelt-Klebstoffe, deren Brennbarkeit ebenfalls berücksichtigt wird. Dafür wurden die Brandeigenschaften der textilen Bodenbeläge ermittelt. Die Trennbarkeit von Oberschicht und Rücken wird in Laborversuchen verifiziert.

Ergebnisse:

Zur Herstellung textiler Bodenbeläge aus Bikomponentenfasern (Kern-Mantel) wurde für den Kern kommerzielles Polyamid 6 herangezogen (Ultramid B24N03) und für den flammhemmenden Mantel Polyamid 6 Polymere synthetisiert. Dazu wurden verschiedene Flammschutzmittel herangezogen. Drei ausgewählte Kandidaten konnten erfolgreich in Polyamid 6 eingebunden werden. Die Synthesen konnten auf 25 kg Ansätze skaliert werden.

Die ersponnenen Bikomponenten-Garne wurden in Vorversuchen falschdralltextuiert, um den BCF-Charakter zu imitieren. Diese feinen texturierten Garne (<150 dtex) wurden für E24-Gestrickproben verwendet, woran später Brennprüfungen durchgeführt wurden. Durch das Texturieren verloren die Garne über 20% ihrer Zugfestigkeit. Für die Demonstrator-Garne, welche zu Projektende für das Tuften zur Verfügung standen, wurden die Biko-Garne daher nicht texturiert.

Mittels statistischer Versuchsplanung wurde ein Hotmelt-Kleber (Fa. Abifor) ermittelt, der die Trennung der Nutzschicht und Rücken ermöglicht. Messungen der Polnoppenauszugskräfte bestätigten eine gute Einbindung der Noppen im Träger. Die Oberseite wurde den aus den Lastenheft beschlossenen Prüfungen erfolgreich ausgestellt. Es wurde eine Praxisteststrecke mit zwei Demonstratoren aufgebaut. Nach einer dreimonatigen Frequentierung konnten keine Aussehensveränderung oder Delamination des Rückens festgestellt werden. Auf einem Heißkalander wurde das Trennen der Nutzschicht vom Rückens erfolgreich nachgewiesen.

Der Schlussbericht kann über die Forschungseinrichtung bezogen werden.

Abbildung: Bikomponentenfasern (Querschnitt) - Kern mit Flammschutzmitteln und Mantel ohne Flammschutzmittel

Förderprogramm und Projektnummer

IGF 21736 N

Laufzeit

01.04.2021 – 31.03.2023