Elektrostatisch geladene Meltblown-Filtermedien bilden die Grundlage moderner Atemschutzmasken sowie zahlreicher Luft- und Flüssigkeitsfiltersysteme. Ihre hohe Filtrationsleistung beruht auf dauerhaft gespeicherten elektrischen Ladungen in den Polymerfasern. Unter thermischen, klimatischen oder chemischen Belastungen können diese Ladungen jedoch mit der Zeit verloren gehen, wodurch die Filtrationseffizienz sinkt. Gleichzeitig gewinnen PFAS-freie und nachhaltige Materialkonzepte aufgrund regulatorischer Entwicklungen zunehmend an Bedeutung.
Ziel des Projekts war es, die mikroskopischen Mechanismen der Ladungsspeicherung in Polypropylen-Meltblown-Filtermedien zu verstehen und neue Strategien zur Erhöhung der Langzeitstabilität elektrostatischer Filter zu entwickeln. Die gewonnenen Erkenntnisse sollten auf industriell herstellbare Filtermedien übertragen werden.
rechts: Mikrostruktur eines im Projekt entwickelten Meltblown-Filtermediums als Grundlage hocheffizienter elektrostatischer Filtration. (Quelle: IREMA Filter GmbH)
Im Projekt wurden verschiedene Materialmodifikationen, Additivsysteme und elektrostatische Aufladeverfahren systematisch untersucht. Ergänzend wurden thermisch stimulierte Entladungsmessungen, Filtrationstests sowie physikalische Modelle des Ladungstransports entwickelt. Die vielversprechendsten Konzepte wurden auf seriennah hergestellten Meltblown-Vliesstoffen unter praxisnahen Produktionsbedingungen validiert.
Das Projekt zeigte, dass hocheffiziente elektrostatisch aktive Filtermedien durch die gezielte Kombination geeigneter Materialsysteme und Aufladeverfahren entwickelt werden können. Dabei wurde deutlich, dass unterschiedliche Anwendungen unterschiedliche Material- und Prozessstrategien erfordern. Besonders wichtig ist die Entwicklung fluorfreier Alternativen zu PFAS-haltigen Materialien. Die Projektergebnisse schaffen eine wissenschaftlich fundierte Grundlage für leistungsfähige, langlebige und nachhaltige Filtermedien der nächsten Generation und unterstützen deren industrielle Umsetzung.
