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Polymerchemie: Farbfrohe Kunstfaser von Beginn an

Fasern nachträglich einzufärben, belastet die Umwelt meist durch hohen Wasser- und Energieverbrauch sowie schädliche Chemikalien. Britische Forscher geben ihrer Kunstfaser daher das Bunt gleich bei der Herstellung mit: Geknüpft an den für die Reaktion notwendigen Katalysator, binden sich die Farbmoleküle während der Polymerisation fest an die entstehenden Stränge.

Patrick McGowan von der University of Leeds und seine Kollegen wählten Polymilchsäure (polylactic acid, PLA) als Grundlage, da sie aus nachwachsenden Rohstoffen gewonnen wird und kompostierbar ist. Zum Färben nutzten sie drei verschiedene Varianten, entsprechende Pigmente an den eingesetzten Aluminium-Katalysator anzuheften. In allen Fällen banden sich die Farbmoleküle erfolgreich an das Polymergerüst des PLA.

Im anschließenden Waschtest bei 60 Grad Celsius bewiesen die bunten Fasern eine hundertprozentige Farbechtheit: Im ablaufenden Waschwasser fanden sich keine Pigmentrückstände, und auch das mitgewaschene Kontrolltuch zeigte keine Verfärbungen.

Zu den Vorteilen der Färbung während der Herstellung gehört, dass die Fasern gleichmäßig durchgefärbt sind und nicht im äußeren Bereich mehr Pigmente enthalten als im Zentrum. Zudem benötigten die Forscher nur ein Viertel bis ein Zwanzigstels des Farbstoffs, um gleiche Resultate zu erzielen wie durch ein der Produktion nachgeschaltetes Färbebad.

Einzige Problemfarbe: Schwarz. Hierfür wird generell mehr Farbe gebraucht, und die Gefahr des Ausbleichens ist sehr hoch. Doch auch das gelang McGowens Team, indem sie gelbe und purpurfarbene Polymerfasern mischten und thermisch behandelten. Ein aus dem daraus gewobenen Stoff genähtes Kleid ist derzeit im Science Museum in London zu besichtigen.

Bislang wird die bereits 1932 entdeckte PLA unter anderem für Verpackungsmaterialien und im medizinischen Bereich als Nahtmaterial oder für Implantante eingesetzt. Neben hohen Herstellungskosten begrenzt die relativ geringe Temperaturbeständigkeit eine weitere Verwendung. (af)

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  • Quellen
MacRae, R.O. et al.: The Combined Synthesis and Coloration of Poly(lactic acid). In: Angewandte Chemie International Edition 10.1002/anie.101004920, 2010.

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