UV-beständige Aramide

Garne, Gewebe, Gewirke, Vliesstoffe und Filze auf der Basis von Aramiden (z.B. Twaron®, Kevlar®, Nomex®, etc.) sowie durch Aramidfasern verstärkte Mischgewebe und Verbundwerkstoffe finden aufgrund der speziellen Fasereigenschaften (hohe Zugfestigkeit, hohes Elastizitätsmodul, gute Beständigkeit gegen Säuren und Laugen, etc.) eine breite Anwendung, insbesondere im Bereich der Schutzkleidung und der Technischen Textilien. Als Nachteile der Aramide sind vor allem die geringe UV-Beständigkeitsowie die schwierige Färbbarkeitzu nennen. Vor allem der Verlust der Festigkeit unter Sonnenlichteinstrahlung führt dazu, dass Aramidgewebe entweder durch zusätzliche Beschichtungen stabilisiert werden müssen oder in Schicht- bzw. Verbundsysteme eingebaut werden, um so den Einfluss der UV-Strahlung zu verringern. Die schwierige Färbbarkeit vor allem von para-Aramiden ist nicht nur aus ästhetischen Gründen problematisch, sondern führt auch zu eindeutigen Limitierungen hinsichtlich der Einsatzbreite entsprechender Gewebe.

Im Rahmen des Forschungsvorhabens konnten folgende Ergebnisse erzielt werden:

1.
Für verschiedene Textilien (Gewebe, Gurte, Garne) aus meta- und para-Aramiden konnten erfolgreich Bedingungen identifiziert werden, die eine Ausrüstung von Aramiden mit Polyvinylamin unter industrierelevanten Bedingungen und minimaler Beeinflussung der Reißkraft ermöglichen. Die Ausrüstung kann z.B. durch einen Tauchprozess mit anschließendem thermischen Fixieren (180°C, 2 min) erfolgen.

2.
Die Polyvinylaminausrüstung kann als Anker für Reaktivfarbstoffe dienen und wirkt sich positiv auf die Färbung mit anionischen Direktfarbstoffen aus. Die Ausrüstung selbst und die Färbungen sind waschstabil, weisen allerdings bisher nur eine limitierte Reibebeständigkeit im Martindale-Test auf. Ein positiver Aspekt ist die Tatsache, dass die Beschichtung den Nähprozess übersteht, was durch Färbungen von entsprechend ausgerüstetem Garn nachgewiesen werden konnte.

3.
Die Beschichtung von Aramiden mit UV-Absorbern führte in verschiedenen Systemen zu einer verbesserten UV-Stabilität der Textilien, z.B. für Aramidgarne (Kevlar®und Twaron®) und -gewebe (Kevlar®und Nomex®). Dieser Effekt zeigte sich sowohl in Versuchen, bei denen Proben mit UV-Breitbandlampen bestrahlt wurden, als auch in Außenbewitterungstests. Die erzielten Verbesserungen zeigen erstmals, dass eine Oberflächenbeschichtung mit UV-Absorbern auf Aramiden einen vielversprechenden Ausgangspunkt für weitere Optimierungsstudien darstellen.

Insgesamt konnten Ausrüstungen entwickelt werden, die auf günstigen Ausgangsmaterialien beruhen und sich problemlos mit den in der Textilindustrie vorhandenen Maschinen applizieren lassen. Können die Systeme weiter optimiert werden, stell diese Technologie somit insbesondere für KMU einen vielversprechenden Ansatz in Richtung verbesserter Aramidprodukte dar.

Angaben zum Forschungsvorhaben:

Forschungsthema:
Verbesserung der Eigenschaften (UV-Stabilität, Färbbarkeit) von Aramidgeweben durch Ausrüstung mit funktionalisierten Polyaminen

IGF-Projekt-Nr. 18348 N
Laufzeit: Juni 2015 – Februar 2018
Ansprechpartner: Dr. Guillaume Delaittre, Tel.: +49 2151 843-2017, Email: delaittre@dtnw.de