Ziel des Forschungsprojektes war die Entwicklung einer superabsorbierenden Bikomponenten-Stapelfaser, mit der neue Vliesstrukturen realisierbar sind und die einen effizienten Einsatz von superabsorbierenden Polymeren (SAP) ermöglicht.
Superabsorbierende Polymere (SAP) besitzen die Eigenschaft, ein Vielfaches ihres Eigengewichts an Wasser aufnehmen zu können, und werden deshalb in zahlreichen Produkten wie Hygieneartikeln und Verpackungsmaterialien zur Aufnahme von Wasser oder wässrigen Lösungen eingesetzt. Bei Hygieneprodukten erfolgt die Verarbeitung der SAP zusammen mit Fasern und/oder Zellstoff zu einer Vliesstruktur, die auch durch Schmelzklebefasern verfestigt wird. Dabei handelt es sich um Bikomponentenfasern, die einen hochschmelzenden Kern wie Polyester für die Stabilität und einen niedrigschmelzenden Mantel wie Polyethylen für das Klebevermögen enthalten.
rechts: Partikelgrößenverteilung von gemahlenem SAP gemessen in iso-Propanol
Durch das Einbauen der SAP-Partikel in die Bikomponentenfaser soll vor Allem die Migration der SAP-Pulver im Endprodukt, welche bei der gemeinsamen Verarbeitung von pulver- und faserförmigen Stoffen auftreten, reduziert werden.
Im ersten Schritt des Projektes wurden verfügbare SAP ausgewählt und charakterisiert. Das SAP musste auf compoundierfähige Korngrößen (d90-Werte < 10 µm) gemahlen werden, um anschließend mit PE zu Masterbatchcompounds weiterverarbeitet werden zu können. Die Compounds wurden physikalisch und chemisch charakterisiert, ebenso wie deren rheologische Eigenschaften. Anschließend wurden die PE/SAP-Compounds auf ihre Verspinnbarkeit geprüft und auf der Bandstraße zu Bikomponentenfasern verarbeitet. Durch Variation der Kern/Mantel-Struktur und der Dosage an SAP im Fasermantel wurden optimale Bedingungen erarbeitet, um eine spätere Übertragbarkeit in die Produktion zu erreichen.
Die bisherigen Ergebnisse zeigen, dass es möglich ist, einen Superabsorber in eine Polyethylenmatrix einzuarbeiten und die Compounds über eine Masterbatch-Route in Bikomponentenfasern einzubringen. Die SAP-haltigen Bikomponentenfasern besitzen z. B. ein Wasserrückhaltevermögen nach DIN 53814 Wt [Gew.-%] von bis zu 20 % bei einem SAP-Gehalt [Gew.-%] von ca. 1,6.
