Waschbare Mikrokapseln – Schutz vor Insekten und Infektionen

Die Technologie der Mikroverkapselung bekannter zu machen und ihre vielseitigen Möglichkeiten noch besser ausschöpfen ist das Ziel der »Fraunhofer-Technologieplattform Mikroverkapselung TPM«. Sie vernetzt Forschungseinrichtungen und Unternehmen, die im Bereich der Mikroverkapselung tätig sind oder Interesse an dieser Technologie haben. Die Plattform wird gemeinsam von den Fraunhofer-Instituten für Angewandte Polymerforschung IAP (Potsdam-Golm) und für Chemische Technologie ICT (Pfinztal) sowie der Fraunhofer-Forschungsgruppe »Partikeltechnologie und Rohstoffinnovation« der TH Nürnberg betreut. Acht Firmen beteiligen sich aktuell an dem Projekt, darunter BASF, Clariant, Follmann, Lanxess, Lonza, Papierfabrik August Koehler und Symrise. Am 16. Juni 2016 startet das sehr erfolgreich laufende Projekt um weitere zwei Jahre in die siebente Runde.

Lavendel-, Pfefferminz- oder Eukalyptusöl – die Mikroverkapselung ätherischer Öle, die beispielsweise vor Viren, Mikroben oder Insekten schützen, ist eines der aktuellen Themen der Technologieplattform. Fest gebunden an Textilien, sollen die Kapseln ihre Wirkung garantiert und über einen langen Zeitraum entfalten. Denkbare Anwendungen sind Bekleidung und Haushaltstextilien, aber auch Medizin-, Kosmetik- und Industrietextilien – beispielsweise antimikrobielle Bekleidung für Krankenhauspersonal oder Bettdecken mit integriertem Mückenschutz. »Damit das Textil auch nach der Reinigung seine spezielle Wirkung behält, entwickeln wir Mikrokapseln, die entweder direkt beim Waschen oder im Nachgang durch Imprägnierung mit dem Wirkstoff beladen werden können«, erklärt Monika Jobmann, Mikrokapsel-Expertin am Fraunhofer IAP. »Sowohl für die Partikelhülle als auch für den Wirkstoff setzen wir dabei bevorzugt umweltfreundliche und naturbasierte Stoffe ein, die zudem in der Umwelt abbaubar sind«, so Jobmann. Eine erste einjährige Machbarkeitsstudie wurde vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) über seinen Projektträger Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR) gefördert. Diese vom Fraunhofer IAP durchgeführte Studie zeigte, dass die Mikro-Container an Baumwollgewebe angebunden werden können und dadurch der Wirkstoff gezielt und dosiert abgegeben wird, wodurch die mehrfache Wiederbeladung durch oder nach dem Waschen möglich wird. Partikel dieser Art zu entwickeln ist eine große Herausforderung und erfordert verschiedenste Expertisen: die genaue Kenntnis der Chemie der zu verkapselnden Öle sowie der Wandmaterialien, Kompetenzen zur Mikroverkapselungstechnologie selbst sowie zu Methoden und Hilfsmittel zum Verankern der Kapseln im Textil. »Die TPM-Teilnehmer unterstützen uns in diesem und vielen anderen Projekten mit Know-how, Materialien und Analytik«, freut sich die Fraunhofer-Forscherin.

Die Technologieplattform wurde 2009 ins Leben gerufen und ist das einzige Netzwerkprojekt zu diesem Thema im deutschsprachigen Raum. Sie bündelt und kommuniziert Wissen rund um das Thema Mikroverkapselung und Partikelanwendungen und identifiziert u.a. auch neue Möglichkeiten zu deren Verwendung. Die Teilnehmer erhalten regelmäßig Informationen über aktuellste Entwicklungen, Publikationen und Patente auf den Gebieten Mikroverkapselung und Partikelanwendungen. Alle zwei Jahre findet zudem ein Workshop zu ausgewählten Themen statt. Interessenten an der TPM können nach Absprache an diesem Treffen teilnehmen.

Foto: Auch nach mehrmaligem Waschen bleibt das Textil durch die anhaftenden blauen Mikrokapseln gefärbt. Das macht sichtbar, wie stabil die Kapseln sind und wie gut deren Anbindung an das Textil ist. © Fraunhofer IAP

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Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP

Das Fraunhofer IAP in Potsdam-Golm ist spezialisiert auf Erforschung und Entwicklung von Polymeranwendungen. Es unterstützt Unternehmen und Partner bei der maßgeschneiderten Entwicklung und Optimierung von innovativen und nachhaltigen Materialien, Prozesshilfsmitteln und Verfahren. Neben der umweltschonenden, wirtschaftlichen Herstellung und Verarbeitung von Polymeren im Labor- und Pilotanlagenmaßstab bietet das Institut auch die Charakterisierung von Polymeren an. Synthetische Polymere auf Erdölbasis stehen ebenso im Fokus der Arbeiten wie Biopolymere, Polymere aus nachwachsenden Rohstoffen und chemisch, physikalisch oder biologisch funktionalisierte Polymere. Die Anwendungsfelder sind vielfältig: Sie reichen von Biotechnologie, Medizin, Pharmazie und Kosmetik über Elektronik und Optik bis hin zu Anwendungen in der Verpackungs-, Umwelt- und Abwassertechnik oder der Luftfahrt-, Automobil-, Papier-, Bau- und Lackindustrie.

Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT

Inklusive der sechs Außenstellen des Institutes sind 2015 ca. 850 Personen am Fraunhofer ICT beschäftigt. Am Hauptstandort in Pfinztal forschen und entwickeln aktuell etwa 550 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter an energetischen Materialien, energetischen Systemen, angewandter Elektrochemie, Polymer Engineering und Umwelt Engineering. Die Gesamtfläche des Institutes in Pfinztal beträgt 200.000 m², davon entfallen 25.000 m² auf Laboratorien, Büros, Technika, Werkstätten, Prüfstände und Infrastruktur. Entsprechend dieser ausgezeichneten Infrastruktur mit zum Teil großserienfähigen Anlagen im Technikums- und Industriemaßstab legt das Institut einen besonderen Schwerpunkt auf die Entwicklung und Umsetzung von neuen Materialien, Verfahren und Produkten bis zur vorserienreifen Anwendung. Gut ausgestattete und unter neuesten Erkenntnissen der Sicherheits- und der Energietechnik ausgerüstete Labore sowie alle in der Forschung auf unseren Arbeitsgebieten notwendigen Analyse- und Testverfahren sind am Fraunhofer ICT etabliert. Wissenschaftliche Anbindung hat das Fraunhofer ICT an viele Universitäten und Hochschulen, insbesondere aber an das Karlsruher Institut für Technologie KIT. Grundlegendes und anwendungsorientiertes Wissen und Know-How wird in mehreren hundert Projekten pro Jahr angewendet und weiterentwickelt. Kunden und Projektpartner werden vom Fraunhofer ICT, wenn gewünscht, von der ersten Idee bis zur Prototypenfase oder auch bis zur Kleinserienentwicklung begleitet. Die Kunden und Projektpartner kommen überwiegend aus den Bereichen Automobil und Verkehr, Energie und Umwelt, Verteidigung und Sicherheit sowie Chemie und Verfahrenstechnik.