Einsatz der Nanotechnologie auf mechanisch beanspruchten dreidimensionalen Artikeln, wie z.B. textilen Bodenbelägen, zum vorbeugenden Schutz vor An-schmutzung

Im Rahmen des Forschungsprojektes wurden Ausrüstungsmittel und –verfahren entwickelt, die dem vorbeugenden Schutz von Textilien (insbesondere Bodenbelägen) vor Anschmutzung dienen. Das Verfahren sieht eine kombinierte Ausrüstung von Textilien mit fluorierten Polymeren mit inkorporierten Nanopartikeln (in erster Linie: SiO2) zur Erhöhung der Rauhigkeit vor.

Dazu wurden neuartige Fluorcarbon-Polymere auf Basis von Fluormethacrylat-Copolymeren mit reaktiven Gruppen (Maleinsäure-, Itaconsäure- oder Citraconsäureanhydrid) und hydrophilen Modifiern (Alkohol- oder Amingruppen) synthetisiert und charakterisiert. Diese Fluorpolymere konnten aus wässrigen oder ethanolisch-wässrigen Lösungen auf Textilien (PA-, PES- oder WO-Teppiche und -Gewebe) appliziert werden. Die Hydrophob-Ausrüstung der Textilien wurde aufgezeigt.

In Anschmutzungsversuchen wiesen die mit den neuartigen Fluorcarbon-Polymeren ausgerüs-teten Teppiche ein geringeres Anschmutzen durch Standardschmutz als Referenzmaterialien auf. Die Beständigkeit der Ausrüstung bei mechanischer Belastung wird durch Vernetzung der Polymere auf dem Textilmaterial verbessert.
Ferner wurden SiO2-Nanopartikel der Größenordnung 10-1.000 nm synthetisiert, charakterisiert und ihre Oberfläche zur Erzielung einer Kompatibilität mit den Polymeren modifiziert. Diese wurden in Kombination mit den neu entwickelten Fluorpolymeren und kommerziellen Hydrophobiermitteln eingesetzt.

Die neu entwickelten Fluorcarbonpolymere und kommerziell erhältliche Hydrophobiermittel (Fluorcarbon- oder Kohlenwasserstoff-basierte Polymere) wurden in Kombination mit einer Ausrüstung mit SiO2-Nanopartikeln auf Teppiche aufgebracht und hinsichtlich eines Anschmutzens – z.B. durch Kaffee, KoolAid, Rotwein, AATCC Standard Soil, schwarze Schuhcreme - untersucht. - Für PA 6- und PA 6.6-Teppiche wurden die besten Ergebnisse hinsichtlich eines gerin-geren Anschmutzens durch wasserlösliche Verschmutzungen (Kaffee, Rotwein, KoolAid) im Vergleich zu unbehandelten Teppichen ermittelt, wenn eine Ausrüstung mit SiO2-Nanopartikeln oder eine kombinierte Behandlung mit SiO2-Partikeln und Fluorcarbonharzen erfolgt war.

Eine im Vergleich zu unbehandelten Teppichen weniger starke Anschmutzung durch AATCC Standard Soil (DIN EN ISO 11378-2) wurde für mit SiO2-Partikeln behandelte PA 6-Teppiche ermittelt. Hydrophobe Anschmutzungen (z.B. schwarze Schuhcreme) konnten von mit Fluor-carbon-Polymeren ausgerüsteten Teppichen am besten entfernt werden. Die Kombination von SiO2-Partikeln mit Fluorcarbon-Polymeren erwies sich meist als günstiger als die alleinige Behandlung mit Fluorcarbonharzen.

Ein Zusammenhang zwischen der Größe der Nanopartikel, der Abrasionsbeständigkeit und den Reinigungseigenschaften wurde festgestellt, und es konnte gezeigt werden, dass FC-Nanopartikel-Composites diese verbessern.
Die mechanische Beständigkeit der Antischmutzausrüstung mit SiO2-Nanopartikeln und Fluor-carbon-Polymeren auf Polyamidteppichen wurde z.B. durch Hexapod-Trommelbeanspruchung (nach ISO 10361) geprüft. Durch REM, IR-Spektroskopie und den Wassertropfentest wurde nach 4.000 und auch nach 12.000 Touren noch eine intakte Beschichtung nachgewiesen.

Mit Vernetzern, die das Polymer selbst, das Polymer mit Partikeln und/oder der Substratober-fläche vernetzen, konnte z.T. die Abrasionsbeständigkeit verbessert werden (hier müssen ggf. optimalere Vernetzer gesucht werden).

Dieses Projekt ist ein Gemeinschaftsprojekt:
Deutsches Textilforschungszentrum Nord-West e.V., 47798 Krefeld
DWI an der RWTH Aachen e.V., 52056 Aachen

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Angaben zum Forschungsvorhaben:
Schmutzabweisende Antistatikbeschichtungen auf der Basis von Nanosolen
IGF-Vorhaben Nr. 15128 N
Laufzeit: 01.02.2007 bis 31.01.2009
Gemeinschaftsprojekt mit dem DWI, Aachen
Ansprechpartner: Dr. Torsten Textor, Tel.: +49-2151-843-0, e-Mail: info@dtnw.de