Hochleistungs-PLA-Biko-Fasern

Im Forschungsprojekt wurden zwei verschiedene PLA-Typen - reines PLLA und reines PDLA mit jeweils Schmelztemperaturen von 180 C - mittels Compoundierung im Technikumsmastab geblendet, um die PLA-Stereokomplexstruktur (scPLA) zu generieren. Dabei wurde mit einer innovativen Prozessfhrung das scPLA-Blend whrend der Extrusion mit einem Massedurchsatz vom 2 kg/h in Pulverform ausgefllt. Die Stereokomplex-Struktur konnte zu 100 % generiert und der Schmelzbereich im Thermogramm komplett um 55 C auf 235 C erhht werden. Zwar konnte das scPLA-Blend zu einem Garn weiterverarbeitet werden, jedoch liegt die Festigkeit dieses Garns mit ca. 23 cN/tex weit unterhalb der Festigkeiten von PLA-Garnen, die derzeit auf dem Markt verfgbar sind. Die Begrndung fr das Nicht-Erreichen der angestrebten, hohen Festigkeit ist ein Entmischen das scPLA-Blends whrend der Extrusion. Eine Modifikation der klassischen Schmelzspinnanlage (u. a. Mischtorpedo und statische Mischer in der Schmelzeleitung) ist notwendig, um die Stereokomplex-Kristallstruktur whrend der Extrusion und beim Ausspinnen aufrechtzuerhalten bzw. weiter auszuprgen und damit die hhere Festigkeit generieren zu knnen. Dieser neu aufgetretene Entwicklungsaufwand sowie die Anlagenmodifikation konnten nicht im Rahmen des Forschungsprojektes realisiert werden. Mit auf dem Markt verfgbaren PLA-Materialien wurden Bikofasern mit einer Mantel-Kern-Struktur entwickelt. Dabei wurde ein teilkristallines PLA in den Kern und ein amorphes PLA in den Mantel gefhrt. Aus den Bikofasern wurden Single-Polymer-Faserverbundwerkstoffe und endlosfaserverstrkte Monofilamente fr den 3D-Druck hergestellt. Dabei generiert der teilkristalline Kern die Festigkeit und mit dem amorphen Mantel kann die Form vorgegeben werden. Ebenso wurde die biologische Abbaubarkeit der verschiedenen PLA-Materialien in Faserform untersucht.