Funktionelle, insbesondere adaptive Schichtsysteme für Bautextilien

Ziel der vorliegenden Untersuchungen war die Erarbeitung der wissenschaftlichen Grundlagen für die Schaffung funktioneller, insbesondere adaptiver Eigenschaften textiler Schichtsysteme durch Ausrüstung mit Dünnschichtsystemen auf der Basis von organisch modifizierter Keramik unter Einbindung nanopartikulärer Substanzen auf Basis der Sol-Gel-Technik. Das Hauptaugenmerk wurde dabei auf eine Anwendung im Bereich Bautextilien und die hier zumeist vorkommenden Materialien Polyester und Glasfaser gelegt.

Besonders Glasfasergewebe stellt im Bezug auf abrasive Beanspruchungen häufig ein Problem dar. Es wurden daher Beschichtungen auf Basis eines Komposites aus einem organisch modifizierten Trialkoxysilan und einem nanopartikulären Aluminiumoxid hergestellt, die sich durch eine große Härte ausgezeichnet haben. Mit einem solchen Komposit war es möglich, die Beständigkeit gegen verschiedene mechanische Beanspruchungen deutlich zu erhöhen und so einen Beitrag zu einer hohen Dauerbeständigkeit wie in der Zielsetzung angestrebt zu erzielen.

Durch das Beschichten mit hydrophoben Kompositen konnten die eingesetzten Gewebe mit wasserabweisenden Eigenschaften ausgestattet werden um so einen Schutz vor hydrolytischen Angriffen von Feuchtigkeit/Wasser auf das Fasermaterial zu erzielen, aber auch um dem Produkt Schutzeigenschaften gegen Wasser zu verleihen. Bei Auswahl geeigneter Sole konnte diese Hydrophobierung durch eine Oleophobierung ergänzt werden.
In einem anschließenden Schritt wurde ein realitätsnahes Simulationsprogramm zur Untersuchung der Auswirkungen der Behandlungen auf das Alterungsverhalten der Produkte durchgeführt. Simuliert wurden unterschiedliche Umweltfaktoren wie: Feuchtigkeit, Temperatur, Luftverschmutzung (gasförmig wie partikulär), UV-Bestrahlung oder Sandsturm. Vergleiche zwischen den beschichteten und den unbeschichteten Materialien zeigten, dass sich durch die Beschichtung grundsätzlich eine Erhöhung der Beständigkeit der Gewebe gegen die unterschiedlichen Beanspruchungen erzielen lässt. Insbesondere bei den „rein abrasiven“ Alterungssimulationen zeichnet sich ein aluminiumoxid-gefüllte Beschichtungs-komposit durch eine sehr deutliche Verbesserung der Beständigkeiten aus.
Die Übertragung von Hydrophobie und Abrasionsschutz auf gängige beschichtete PVC-Polyesterverbünde wurde untersucht, konnte allerdings bis dato nicht befriedigend gelöst werden. Problematisch erwiesen sich hier vor allem die Benetzbarkeit des Substrates und die Einstellung der Viskosität der Beschichtungsmasse. Hier besteht noch Forschungsbedarf um diese Parameter bei den Solen besser steuern zu können.
Vor dem Hintergrund stetig steigender Anforderungen an den Schutz vor ultravioletter Strahlung wurde eine Beschichtung hergestellt, die über das Einbringen von Zinkoxid-Partikeln eine breitbandige Absorption von UV-Licht gewährleisten. Ein neben der bloßen Absorption der Strahlung erhofftes Verhindern bzw. Verringern des photolytischen Abbaus von beschichteten Polyesterfasern infolge von UV-Bestrahlung konnte allerdings nicht nachgewiesen werden.

Die Herstellung reversibel photochromer Beschichtungen auf der Basis von organisch modifizierter Keramik auf texilen Substraten wurde untersucht. Es wurde ein Komposit hergestellt, in das ein photochromer Farbstoff dauerhaft eingebettet wurde. Bei Sonneneinstrahlung färbt sich das so ausgerüstete Gewebe aufgrund des UV-Anteiles im Sonnenlicht reversibel ein. Der Farbstoff konnte derart in die Beschichtung eingeschlossen werden, dass er sich in den Versuchen nicht auswäscht. Der Grad der Einfärbung reduziert sich allerdings nach einer größeren Zahl von Zyklen.

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Angaben zum Forschungsvorhaben:
Funktionelle, insbesondere adaptive Schichtsysteme für Bautextilien
IGF-Vorhaben Nr. 12000 N
Laufzeit: 01.03.1999 bis 31.5.2001
Ansprechpartner: Dr. Torsten Textor, Tel.: +49-2151-843-159, e-Mail: textor@dtnw.de