Im Januar 2018 fanden in Bönnigheim gleich zwei zukunftsweisende Veranstaltungen statt: Das „Forum Funktionalisierung“ und der „Thementag Sicherheit & Bioökonomie“. Praktischerweise lagen sie an zwei aufeinanderfolgenden Tagen. So mancher Teilnehmer nahm daher gleich beide Termine wahr, um sich über aktuelle Entwicklungen in der Textilindustrie zu informieren.
In Baden-Württemberg sind gleich mehrere Textilforschungsinstitute angesiedelt. Kaum 50 km entfernt liegen die Hohenstein Institute mit Sitz in Bönnigheim und das Deutsche Institut für Textilfaserforschung (DITF) mit Sitz in Denkendorf. Die räumliche Nähe und die sich ergänzenden Themenfelder haben bereits im Januar 2016 die erste gemeinschaftlich ausgerichtete Veranstaltung hervorgebracht. Am 24. Januar 2018 fand das „Forum Funktionalisierung“ bereits zum dritten Mal statt. Im Mittelpunkt des ganztägigen Programms standen gegenwärtige Forschungsprojekte der beiden Institute in den Bereichen Faserindustrie, Textil-ausrüstung und -modifikation. Direkt im Anschluss, nämlich am 25. Januar, hatten die Hohenstein Institute eine eigene Veranstaltung angehängt. Sie war den viel beachteten Themen „Sicherheit & Bioökonomie“ gewidmet und brachte die Teilnehmer im Hinblick auf Regularien zur persönlichen Schutzausrüstung (PSA) auf den neusten Stand. In der zweiten Hälfte berichteten die „Forscher vom Schlossberg“ über neue Konzepte zur Nutzung natürlicher Ressourcen.
Jede Präsentation enthielt für die gewerbliche Textilpflege relevante Aspekte. Da ein ausführlicher Bericht zu weit führen würde, konzentrieren wir uns auf einige wenige Schwerpunkte. Wer tiefere Einblicke nehmen möchte, wird sicherlich auch im kommenden Jahr die Chance haben, sich beim „Forum Funktionalisierung“ über aktuelle Entwicklungen in der Textilforschung zu informieren.
Tag 1 – Lyocell-Fasern können mehr
Verwender von Tencel-Fasern und tencelhaltigen Textilien dürfte es interessieren, dass sich die hautsympathische Faser für die Einbringung funktioneller Zusatzstoffe eignet. Das belegen Forschungen des Thüringischen Instituts für Textil- und Kunststoff-Forschung (TITK) in Rudolstadt. Die Wissenschaftler haben der Spinnmasse, aus der die Lyocellfasern gesponnen werden, verschiedene Substanzen zugesetzt. Im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren wurden die Additive – temperaturausgleichende Phase-Change-Materials (PCMs), Vitamine und das Insektizid Permethrin – unverkapselt also direkt zugegeben.
Anschließend wurden „innere“ Qualitäten sowie die chemisch-physikalischen Werte beurteilt. Es zeigte sich, dass die Zugabe von Spezialpolymeren zur Lyocellspinnmasse nicht ganz trivial ist. Wie auch die ersten Generationen der Lyocellfasern neigen die neuen Polymere in wässrigem Medium zum Fibrillieren. Dabei kommt es an der Faseroberfläche zu einer örtlich begrenzten Abspaltung fibrillärer Elemente, die bei der Wäsche zu einer allmählichen Vergrauung des Textils führen und eine Veränderung des Oberflächenbilds bewirken. Nassprozesse bedürfen daher einer gewissen Umsicht: Für eine Bleiche wird ein milder pH-Wert von 9 empfohlen. Und auch beim Trocknen ist Umsicht geboten: Längere Verweilzeiten bei Temperaturen über 130 °C sind zu vermeiden.
Soweit die schlechten Nachrichten. Positiv ist hingegen zu bewerten, dass die Wirkkonzentration in den Spezialfasern lange erhalten bleibt – je nach zugegebenem Inhaltstoff lassen sich selbst nach 100 Wäschen (60 °C) zwischen 50 und etwa 70 Prozent der fasergebundenen Additive nachweisen.
Mit vielen Mitteln zur Funktion
Die funktionalisierten Lyocellfasern sind inzwischen am Markt erhältlich. Im Mix mit anderen Fasern werden sie beispielsweise zu hautpflegender Bettwäsche verarbeitet. Auch ein Einsatz in Bettwaren zum Schutz gegen Milben ist denkbar. Um eine gute Wirkung zu erzielen, muss jedoch eine Mindestmenge der Wirkstofffasern eingesetzt werden. Bei den Vitamin-E- und der permethrinhaltigen Fasern liegt er bei 20 Prozent, von der Klimafaser mit PCMs werden 30 Prozent benötigt. Dass solche Artikel nicht zum Discountpreis zu bekommen sind, dürfte sich von selbst verstehen. Dass sie neue Möglichkeiten für gehobene Ansprüche bieten, liegt ebenfalls auf der Hand. Und dass mit weiteren Funktionalisierungen von Lyocellfasern zu rechnen ist, drängt sich förmlich auf.
An der Modifikation von Oberflächen arbeiten auch andere Forscher. In Krefeld versucht man beispielsweise, durch eine Plasmabehandlung fluorfreie Flammschutzmittel auf Polyester, Polylactid- und ausgewählte Polyamidfasern aufzubringen. An den Hohenstein Instituten werden Proteine zur Verbesserung der schmutz- und bakterienabweisenden Effekte von Baumwolle und Graphenbeschichtungen auf ihre Eignung für ESD-Geweben untersucht. Das DITF beschäftigt sich wiederum mit Textilveredlungsverfahren auf Basis der UV-Härtung. Und am sächsischen Textilforschungsinstitut wird mit 3-D-Druckverfahren für Verstärkungsstrukturen für Textilien experimentiert. Gerade diese Forschungen könnten bald Einzug in die Berufs- und Schutzbekleidungsbranche halten. Eine Bemerkung aus dem Publikum benannte bereits ein erstes Anwendungsfeld: direkt auf die Hose gedruckte Kniepolster.
Tag 2 – Forscher nehmen Fasern unter die Lupe
Mit dem „Thementag“ haben die Hohenstein Institute ein neues Format ins Leben gerufen. Ziel ist es, aktuelle Trends aufzugreifen und mit Inhalten zu füllen. Die erste Veranstaltung ihrer Art hatte sich daher gleich zwei Themen vorgenommen, die in der textilen Kette heiß diskutiert werden: Sicherheit und Bioökonomie. Ersteres ist vor allem durch Inkrafttreten der PSA-Verordnung in den Mittelpunkt gerückt. Obschon sie am 21. April dieses Jahres vollumfänglich in Kraft tritt, enthält sie nach wie vor Formulierungen mit interpretativen Spielräumen. Daher bemüht sich beispielsweise die Zentralstelle der Länder für Sicherheitstechnik (ZLS) im Bayerischen Staatsministerium um Rechtssicherheit. Trotzdem sind nach wie vor Fragen zur Gültigkeit der EG-Prüfmusterbescheinigungen offen. Axel Hüchelbach vom ZLS gab den Anwesenden daher den Rat: „Wenden Sie sich im Zweifel an die notifizierten Institute.“
Eine weitere „Baustelle“ ist die ISO 11611 (Schutzbekleidung für Schweißen und verwandte Verfahren). Obwohl man weiß, dass bei verschiedenen Schweißverfahren kurzwellige UV-C-Strahlen entstehen, stellt die Norm bisher keine Anforderungen zum Schutz gegen das energiereiche Licht. In einer umfassenden Analyse haben die Berufsgenossenschaft Holz und Metall (BGHM) mit den Hohenstein Instituten nun erste Fakten geschaffen: Sie haben die Wirkung zahlreicher Schutzgewebe gegenüber UV-Licht im Wellenlängenbereich zwischen 100 nm und 400 nm untersucht und daraus deren höchste Einsatzdauer bei einer maximalen Tagesexposition von 30 J/m² berechnet. Das Ergebnis der Untersuchung weist eine enorme Bandbreite auf, weshalb davon auszugehen ist, dass die ISO 11611 zukünftig um Prüfkriterien gegenüber UV-Emissionen bei verschiedenen Schweißverfahren ergänzt wird. Dadurch soll es Anwendern möglich werden, die richtige PSA für ihre individuellen Arbeitsaufgaben auszuwählen – natürlich nur im Neuzustand. Die UV-bedingte Alterung von Schutzbekleidung und der Einfluss der Pflege bleiben (bisher) unberücksichtigt.
Thema Mikroplastik
Im Gegensatz dazu stand die Wäsche von Textilien im Mittelpunkt des Vortrags von Jasmin Haap. Im Rahmen ihrer Dissertation bei der Hohenstein- Group charakterisiert und quantifiziert sie den Austrag von Textilfasern durch die gewerbliche Wäsche. Damit greift sie das zunehmend diskutierte Thema der Meeresverschmutzung durch Mikroplastik auf. „Im ersten Schritt meiner Arbeit ist es mir gelungen, mit Hilfe der ‚dynamischen Bilderfassung‘ Partikelanzahl, Größenverteilung und Form von Fasern direkt im Abwasser zu ermitteln“, erklärte Haap. Bei dem Verfahren wird im Labor erzeugtes Wäschereiabwasser an einer hochauflösenden Kamera vorbeigespült. „Zwar werden dabei Fasern sichtbar gemacht, allerdings ist eine Identifizierung der Faserart noch nicht möglich. An der Lösung arbeite ich noch“, sagte Haap. Doch auch wenn sich Polyester, Polyamid und Co. zukünftig unterscheiden lassen, bleibt die Frage nach ihrer Herkunft offen. Trotz umsichtigen Arbeitens im Labor können Fremdpartikel auch durch die Umgebungsluft ins Waschwasser eingetragen werden. Daher drängt sich die Frage auf, wie genau die Forschungsergebnisse dieser Doktorarbeit sein können.
Biobaumwolle und Rückverfolgbarkeit
Auch bei einem weiteren Projekt, in dem die Hohenstein-Group im Auftrag des Sportartikelherstellers Vaude aktiv war, bleibt die Sinnhaftigkeit unklar: Um die Rückverfolgbarkeit von Biobaumwolle über die textile Kette sicherzustellen, untersuchten die Forscher den genetischen Code der Fasern über sämtliche Produktionsstufen. Es zeigte sich, dass dieser mit jeder Vorbehandlungsstufe „unleserlicher“ wird, bis das Bleichen dann quasi die letzten Spuren verwischt. Immerhin ist dieser Forschungsarbeit das Wissen zu verdanken, dass man sich eine teure DNA-Untersuchung schenken kann, je häufiger die Naturfaser mit Wasser und Hitze in Kontakt kommt. Gleiches gilt übrigens auch für die Kennzeichnung von Fasern durch Marker. Um die Herkunft natürlicher Fasern und deren Verbleib in der textilen Kette lückenlos zu verfolgen, sind andere Methoden notwendig.
Dipl.-Ing. Sabine Anton-Katzenbach
www.ditf.de
www.hohenstein.de