Hydroleotex - Fluorfreie Hydrophob-Ausrüstung von Textilien mit verbesserter Oleophobie und gesteigerter Permanenz

Abstract

Wasser- und ölabweisende Textilien sind in unserer heutigen Gesellschaft nicht mehr wegzudenken und kommen in vielen Bereichen von "Outdoor" bis "Medizin" zum Einsatz. Die diesbezüglich oft eingesetzten Chemikalien, sogenannte Fluorcarbone (PFAS), sind gesundheitsschädlich; sie werden zusehends von der EU verboten. Hier setzte das Vorhaben mit dem Ziel an, fluorfreie Alternativen zu entwickeln, wobei insbesondere das oleophobe Verhalten mit dem Einbau spezieller Supportschichten verbessert werden sollte (erste Schritte). Es besteht der günstige Umstand, dass das TITK bereits seit einigen Jahren Erfahrung und Know-how mit einer besonderen Materialklasse, den sogenannten 2-Alkyl-2-oxazolinen, sammeln konnte. Dieser Strukturtyp stellt die chemische Basiskomponente des Vorhabens dar, wobei es Ziel des Vorhabens war, sowohl die Seitenketten der Oxazolin-Basiselemente gezielt synthetisch zu modifizieren, um bessere Hydrophobie zu generieren, als auch die Substratauswahl auf PES-Gewebe zu erweitern. Im Ergebnis kann festgehalten werden, dass neben bekannten vor allem neue 2-Oxazoline mit einer "regenschirmartigen" Molekülstruktur erfolgreich synthetisiert, in Reinheit und ihren Struktur gesichert und anschließend erstmals als textile Appretur appliziert werden konnten. Stabile Kontaktwinkel mit Werten zwischen 130° und 140° gegen Wasser konnten für viele Versuchsreihen bestimmt werden, was einer sehr guten hydrophoben Ausrüstung der textilen Oberfläche entspricht; die Werte liegen zudem im gewünschten hydrophoben Bereich, den heutige fluor- oder auch wachsbasierte Alternativen aufweisen. In der Spitze konnten mit speziellen Zwischenschichten sogar Kontaktwinkel von 140° bis sogar 146° erreicht werden, was nah an superhydrophobes Verhalten heranreicht (ab 150°). Bei alledem, ein besonders positives Resultat des abgeschlossenen Projektes, sind die Appreturen sehr robust und überstehen sogar 15 Wäschen in der Waschmaschine bei 60 °C für je 90 min (DIN 53920). Die Beladungen reduzieren sich zwar deutlich, dennoch können bei einigen Proben 0,5-2,5 m% Restbeladungen gefunden werden; aber selbst bei geringeren Werten können noch Kontaktwinkel nach dieser enormen Belastungsprobe von 120° bis 130° beobachtet und somit weiterhin hydrophobes Verhalten bescheinigt werden. Mit Olivenöl konnten ebenfalls erste positive Effekte festgestellt werden; es ließen sich mit dieser Testflüssigkeit auf den mit Oxazolinen beschichten Textilien Kontaktwinkel von größer 90° bei Einsinkzeiten von 3 s vs. PFAS-Ref. 110° für 2 min finden.