Forschung zu Funktionstextilien mit umweltfreundlichen Verfahren
Die Textilindustrie ist für eines der größten Umweltverschmutzungsprobleme der Welt verantwortlich, da sie unerwünschte Veredelungshilfsmittel im Abwasser freisetzt und bei der Produktion viel Wasser und Energie verbraucht. Die wachsende Besorgnis über diese Probleme führt dazu, dass viele der traditionellen nasschemischen Textilverarbeitungsprozesse nach und nach durch verschiedene Formen von schonenden Flüssig- und Trockenveredelungsverfahren ersetzt werden. Unsere Forschung zielt daher darauf ab, umweltfreundlichere Verfahren für die Beschichtung leitfähiger Polymere einzusetzen, um elektrisch leitfähige und antimikrobielle Eigenschaften auf Textilien zu erzielen. Auf der Grundlage früherer Studien wurde eine umweltfreundliche Methode zur Modifizierung von Textilien mit Hilfe eines nichtpolymeren Gasplasmas angewandt. Polyamid (PA) und biologisch abbaubare Wollstoffe wurden ausgewählt, um die Entwicklung von elektrisch leitfähigen und antimikrobiellen Materialien zu untersuchen. Es hat sich bestätigt, dass eine nicht-thermische Plasmabehandlung die Hydrophilie erhöht und die Reaktivität der Woll- und Polyamidfaseroberfläche verbessert, ohne die elementare Zusammensetzung und die makroskopischen mechanischen Eigenschaften zu beeinträchtigen. Die handelsüblichen Poly(3,4-Ethylendioxythiophen)-Polystyrolsulfonate (PEDOT: PSS), Clevios F ET und Clevios S V3 (Heraeus Holding GmbH, Hanau, Deutschland) wurden aufgrund ihrer chemischen Zusammensetzung und Viskosität für unsere Druck-/Beschichtungsmethoden ausgewählt. „Table Top“ – Druckmaschinen und Siebdruckverfahren in verschiedenen Variationen wurden eingesetzt, um eine bessere elektrische Leitfähigkeit der mit PEDOT PSS beschichteten Gewebe zu erreichen. PEDOT: PSS kann als „leitfähiger Säurefarbstoff“ bezeichnet werden, da negativ geladene PSS-Sulfonat-Ionen (-SO3-) mit den kationischen Aminogruppen der Woll- und Polyamidfasern wechselwirken. Einige der untersuchten Proben wurden mit einem Melaminharz mit niedrigem Formaldehydgehalt namens Tubicoat Fixiermittel HT (CHT Germany GmbH, Tübingen) behandelt. Melaminharzsysteme mit niedrigem Formaldehydgehalt werden für Textilien verwendet, um widerstandsfähige Beschichtungen herzustellen, die die Abrieb- und Waschbeständigkeit erhöhen. Die Oberflächenmorphologie und -struktur von Wolle und PA-Geweben, die verschiedenen Modifikationen unterzogen wurden, wurde mittels Rasterelektronenmikrsokopie (REM) untersucht. Die chemischen Strukturen der mit PEDOT: PSS beschichteten Woll- und PA-Gewebe wurden zudem mittels FTIR-ATR charakterisiert. Verschiedene Clevios-Produkte und Beschichtungsmethoden wurden mit der VIS/NIR-Absorption im Bereich von 600-1200 nm untersucht. Eine elektrische Leitfähigkeit auf der Nanoskala konnte bei den PEDOT: PSS-Beschichtungen, mittels Strom-sensitiven-Atomkraftmikroskopie (CS-AFM) beobachtet werden, was wiederum auf eine Korrelation der Oberfläche und den elektrischen Eigenschaften schließen ließ. Dies ist eine neu entdeckte und äußerst viel versprechende Methode zur Messung der elektrischen Leitfähigkeit solcher Materialien. Unsere Erkenntnisse können zur Entwicklung von Textilien für die Bereiche Medizin/Gesundheitswesen, Sport, Mode und Militär genutzt werden. In Zukunft werden wir weitere Studien durchführen, um die elektrische Leitfähigkeit und die antimikrobiellen Eigenschaften der Proben zu analysieren.