Project: POLY MELKZUUR (PLA) II: optimalisatie van de formulatie, het extrusieproces en verdere processtappen
VIS/CO: Collectief onderzoek van Vlaamse Innovatiesamenwerkingsverbanden
01/06/2010
31/05/2012
Dit project bouwt verder op de resultaten van de eerste biënnale. Hierbij wordt de vorming van multifilamentgarens en stapelvezels uitgaande van PLA resins beoogd, waarbij als voornaamste afzetmarkten het interieur textiel, technisch textiel en specialty toepassingen in kledij werd geviseerd. Het vervolgtraject behoudt zijn focus op bovengenoemde markten en zoomt verder in op de extrusie en verbetering van de mechanische eigenschappen door gebruik van additieven. De evolutie omtrent beschikbaarheid van nieuwe PLA grades en processing additieven zullen verder opgevolgd worden. Meer bepaald is treksterkte en elasticiteit van de bekomen garens een belangrijke afweging in hun evaluatie. Dit zal bekeken worden in combinatie met de vorming van weefsels en breisels.
In een tweede luik worden de verdere verwerkingsstappen – coating en veredeling – van ontwikkelde garens en weefsels onderzocht, waarbij PLA substraat wordt geëvalueerd als waardig alternatief voor polyester, polypropyleen of polyamide. Het leggen van een coating op een PLA weefsel en een veredelingsstap voor het bekomen van brandwerende of waterafstotende eigenschappen worden als referentieprocessen gekozen. Deze stap zal een meer algemeen beeld geven over de al dan niet vlotte introductie van PLA producten in de keten van veredelingsprocessen.
Tenslotte wordt het effect van additieven en productiestappen op de levensduur van het gevormde textiel nagegaan. Er zijn aanwijzingen dat textielproducten met PLA als matrix in bepaalde gevallen vatbaar zijn voor snelle degradatieprocessen, waarvan men de juiste herkomst of interactieparameters momenteel nog niet kent. Het is enkel indien een gelijkaardige levensduur als voor referentiematerialen, kan worden gegarandeerd, dat reële implementatiemogelijkheden door de industrie ten volle kunnen worden benut.
Het project met het oog op de ontwikkeling en implementatie van PLA als innovatief biopolymeer voor textieltoepassingen richt zich op de hele Vlaamse textielindustrie. De grondstof biedt perspectieven voor alle deelsectoren van de textielindustrie (interieur textiel, kledijtextiel en technisch textiel) waarbij telkens de volledige productieketen (extrusie, garenveredeling, verwerking, verven en veredeling) kan betrokken worden.
Het gebruik van PLA heeft gevolgen op zowel de extrusiestap als een hele sequentie van verdere processen (texturatie, verven, coaten, vorming van vlakke structuren…). Het is enkel indien deze hele keten vertrouwd is met het gebruik van het nieuwe polymeer, dat significante volumes van PLA tot textielproducten kunnen verwerkt worden.
Het innovatiepotentieel van biopolymeren voor de textielsector is gerelateerd aan het belang van de deelsectoren voor de Vlaamse textielindustrie waarin aan toepassingen wordt gedacht (interieurtextiel, technisch textiel en veredeling). Vlaamse bedrijven leggen zich meer en meer toe op innovatieve producten. Wegens de aandacht die biopolymeren momenteel genieten, wordt verwacht dat binnen enkele jaren diverse toepassingen op de markt zullen gebracht worden, bovenop de op dit moment reeds ontwikkelde initiatieven. Het is dan ook nodig om momenteel in deze innovatie in te stappen en deze ten volle te ondersteunen.
Er is de laatste jaren een stijgende interesse in het gebruik van hernieuwbare grondstoffen wegens de hoge prijzen van aardolie en een grotere ecologische bewustwording. In de Vlaamse textielsector is er een substitutiepotentieel van aardoliegebaseerde naar hernieuwbare polymeren van tientallen kton per jaar. In het bijzonder poly melkzuur of PLA heeft de mogelijkheid om in een aantal applicaties polypropyleen of polyester te vervangen.
Er is dan ook een grote interesse in de Vlaamse textielwereld voor dit nieuwe materiaal. Op dit moment is er nog onvoldoende kennis en ervaring om tot een vlotte implementatie te komen. Tijdens de eerste biënnale van het project werd de geschiktheid van het materiaal voor de vorming van multifilamentgarens aangetoond en het effect van additieven en processingscondities nagegaan. Ook werd een verfprocedure opgesteld. Het is echter enkel indien het volledige productieproces van een textielmateriaal op basis van PLA is gekarakteriseerd dat bedrijven zelf kunnen instaan voor de ontwikkeling van PLA producten in hun toepassingsdomein.
Het project focust zich op de verdere optimalisatie van de verwerking van PLA tot garens, het beschrijven van het effect van thermomechanische behandelingen op deze garens, de verwerking van deze garens tot breisels en weefsels, het bekomen van garens en breisels met verbeterde eigenschappen en het oplijsten van de aandachtspunten tijdens veredelingsstappen of coatingapplicaties. De aandacht gaat vooral naar het verbeteren van de eigenschappen van PLA garens zodat ze vergelijkbaar worden met de huidige productie van referentie materialen op basis van PET en PP. Het project zal leiden tot een gedetailleerde visie op de toepassingsmogelijkheden van PLA in de textielsector. Dit zal gebeuren aan de hand van rapporten over de extrusie van PLA tot garens en het effect van aangepaste formulaties en condities hierop, en het gedrag van deze garens tijdens hieropvolgende processingstappen.
Verder wordt het effect van additieven en productiestappen op de levensduur van het gevormde textiel nagegaan. In enkele industriële toepassingen werd een zeer vroegtijdige degradatie van PLA garens vastgesteld. Het is essentieel dat de vezel of garenproducent inzicht verwerft in de oorzaken van deze sporadisch optredende problemen zodat afdoende maatregelen kunnen worden genomen om deze artefacten absoluut te vermijden.
Het project richt zich naar de volledige Vlaamse textielsector en naar (potentiële) toeleveranciers van deze sector. De verwachte doorbraak van PLA heeft immers implicaties voor alle deelsectoren. Er zijn enkele groepen die specifiek zullen benaderd worden.
De introductie van een nieuw polymeer heeft significante implicaties voor bedrijven actief op het vlak van extrusie van filamenten. Ze zijn sterk geïnteresseerd naar een beschrijving van processingcondities waarin PLA kan verwerkt worden tot filamenten of garens, en meer bepaald naar het effect van polymeer grades, additieven en extrusieparameters op de (mechanische) eigenschappen. Als vaak geïntegreerde bedrijven is voor hen ook een beschrijving van enkele thermomechanische behandelingen op deze garens en de verwerking tot eindproducten relevant. Een tweede specifiek vermelde doelgroep zijn bedrijven die garens tot eindproducten verwerken. Er wordt specifiek gericht naar interieurtextiel en specifiek toepassingen als technisch of kledijtextiel. Veredelingsprocessen zijn hierbij een belangrijke factor.
De opgebouwde kennis binnen het kader van dit collectieve onderzoeksroute zal de industrie beter in staat stellen om versneld en met hogere kans op slagen PLA gebaseerde textielmaterialen op de markt te brengen, waarbij tegelijkertijd het risico op schadeclaims als gevolg van onvoldoende onderbouwde materialen, sterk wordt beperkt. Gezien de grote volumes die binnen enkele jaren verwacht worden voor de biogebaseerde grondstoffen, is de verwachte meerwaarde voor de Vlaamse industrie zeer aanzienlijk.
