For at funktionstøj kan modstå al slags vejr, er kemisk imprægnering nødvendig. Regnjakker, badebukser med en PFAS-holdig belægning bidrager dog til miljøbelastningen med de fluorholdige 'evighedskemikalier'. At erstatte substansgruppen er ikke trivielt, da de har fremragende egenskaber: PFAS er vand-, smuds- og fedtafvisende. Derfor arbejder Empa-forskere sammen med industripartnere på at udvikle teknologier og materialer, der gør det muligt at fremstille PFAS-fri tekstiler med de ønskede egenskaber på en bæredygtig og økonomisk måde. Det innovative projekt opstod fra netværket Subitex, et mangeårigt samarbejde mellem virksomhed og den schweiziske tekstilforening Swiss Textiles og Empa i St. Gallen. Det af Innosuisse-støttede projekt 'EC0Tex' har til formål at producere vandafvisende belægninger til tekstilgarner ved hjælp af fluorfrie substanser i en specielt udviklet plasmabelægningsmaskine. For nylig blev projektet tildelt 'Innovation Award' for bæredygtighed og innovation på den internationale messe 'Techtextil' i Frankfurt am Main.
Ersatz uden anger
I projektet 'EC0Tex' er fokus på 'Safe and Sustainable by Design'- princippet, kort SSbD. 'Når vi leder efter alternativer til PFAS, handler det om under ingen omstændigheder at skabe såkaldte 'Regrettable Substitutes', altså erstatninger, der senere viser sig at være lige så skadelige som den oprindeligt anvendte kemikalie', siger Empa-forsker Dirk Hegemann fra 'Advanced Fibers'-laboratoriet i St. Gallen. Derfor afstemmer teamet omkring Dirk Hegemann, Martin Amberg og Patrick Rupper allerede tidligt i udviklingsprocessen industriens, miljøets og samfundets behov ved hjælp af risikoanalyser og filtrerer de materialer og teknologier fra, der ikke opnår de ønskede egenskaber, bæredygtighed eller økonomisk levedygtighed.
Indhyllet i dybden
Sammen med implementeringspartnere fra den schweiziske tekstilindustri, Bäumlin & Ernst AG, Lothos KLG og Seilfabrik Ullmann AG, udvikler de en ny industriel imprægneringsmetode ved hjælp af plasmateknologi. For PFAS-fri substanser skulle med almindelige teknikker anvendes i for store mængder for at skabe de materialeegenskaber, som PFAS-belagt tekstil har. Resultatet: Pointfradrag ved økonomisk levedygtighed og bæredygtighed, som gør det til en udfordring at finde levedygtige alternativer efter SSbD-standarder.
Den nye plasmaproduktionsmaskine, der blev udviklet sammen med Empa-forskere, gør det muligt at påføre ekstremt tynde belægninger på enkeltfibre i en garnstreg. 'På den måde kan vi reducere mængden af anvendte kemikalier betydeligt og samtidig opnå en omfattende imprægnering af garnet', siger Hegemann. De således fremstillede garner kan anvendes direkte til produktion af outdoor- og sportstøj, men også til reb.
Ved plasmainduceret belægningsteknik opstår plasma ved elektrisk gasudladning i et kammer. Da der her tilføres høj energi ved lav temperatur, fordamper kemikalierne i kammeret og danner reaktive arter, der sætter sig på de enkelte fibre i en garnstreg. Normalt kan kun de yderste fibre af et tekstil imprægneres på denne måde. 'Vi har fulgt en ny tilgang: Den nye plasmabelægningsmaskine producerer forskellige reaktive arter, der også kan trænge dybt ind i garnstrukturen', forklarer Empa-forsker Dirk Hegemann. Således opnås en bestandig og gennemtrængende belægning.
Udfordring: Fedt og snavs
Som et alternativ til PFAS undersøger forskerne nu, hvordan siliciumorganiske forbindelser kan anvendes til imprægnering. Usikkerheden, også ved miljøeksponering som f.eks. slid eller vask, skal analyseres nøje. De første analyser viser, at de siliciumorganiske forbindelser danner meget forgrenede lag med fremragende egenskaber med hensyn til vandafvisning og hurtig tørring, der endda overgår dem fra PFAS-imprægneringer i holdbarhed.
En udfordring er stadig fedt- og smudsafvisning, som PFAS-tekstiler kan levere. Her er yderligere arbejde nødvendigt for at kunne erstatte PFAS i tekstiler som arbejdstøjsbeklædning, siger Hegemann. Den store gruppe af siliciumorganiske forbindelser åbner her et væld af muligheder. Takket være plasmateknologien er der nu også mulighed for, gennem justering af basisstofferne og belægningsforholdene, at finde nye løsninger og tilpasse dem til de ønskede egenskaber af tekstiler – samtidig med at de 'Safe and Sustainable by Design'- principper holdes for øje.
Kontakte:
Dr. Dirk Hegemann
Advanced Fibers
Tel. +41 58 765 72 68
dirk.hegemann@empa.ch