Forum TechTransfer • Hannover Messe • 17.4.2007

Entwicklung einesstandardisierten Prüfkonzeptesfür Textilien mit NanokompositausrüstungDr. Jan Beringer, Hohensteiner Institute, Bönnigheim

Prüfkonzept für Textilien mit Nanokompositausrüstung

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Projektpartner

+ Bekleidungsphysiologisches Institut Hohenstein e.V., Bönnigheim

+ Institut für Textil- und Verfahrenstechnik Denkendorf, Denkendorf

+ Sächsisches Textilforschungsinstitut e.V., Chemnitz

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Einleitung und Zielsetzung des INS-Vorhabens

+ Erstellung einer ISO-Dachnorm für raue, hydrophobe Textilien mit neuen Funktionen durch topographische mikro- und nanoskalige Strukturierung

+ Zusammenfassung einzelner Prüfungen für bestimmte charakteristische Funktionen

+ Superhydrophobie+ Schmutzabweisung bzw. Selbstreinigungsvermögen

+ Wassertropfen rollen bereits bei sehr niedrigen Neigungswinkeln von der Oberfläche ab und entfernen hierbei Schmutz

+ Signifikant bessere wasser- und schmutzabweisende Eigenschaften als etablierte vergleichbare nicht-nanoraue Oberflächen.

+ Möglichkeiten zur Prüfung sind zwar teilweise publiziert, jedoch noch nicht standardisiert.

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Prinzip der Selbstreinigung in der Natur

hydrophobe Oberflächehydrophile Oberfläche

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Nanostruktur

Mikrostruktur

Prinzip der Selbstreinigung in der Natur

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Selbstreinigung bei Pflanzen - Spiraea

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Neue Hydrophobierung bei Textilien mit nanostrukturierter Oberfläche

REM-Aufnahme (oben) undOberflächenstruktur (AFM) des Lotusblattes

Selbstreinigung bei Textilien

Quelle: Schoeller Textiles

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© Hohenstein

Selbstreinigung bei Textilien

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Festlegung der textilen Materialien (Prüflinge / Prüfgewebe)

+ Beschaffung eines repräsentativen Standardgewebes für den in 2007 anstehenden Ringversuch (INS 0115, Start: 1.5.2007)

+ PES Multifilament-Gewebe, Leinwandbindung, ca. 150 g/m², Filamentdurchmesser 10-15 µm, (Fa. Deko-Weberei Falkenstein).

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Zu untersuchende Ausrüstungen

+ Mincor TT®, BASF Ausrüstung erfolgt erst beim Rundversuch 2007 durch Labor BASF

+ nano sphere®, Schoeller Ausrüstung erfolgt erst beim Rundversuch 2007 durch Labor schoeller

+ Olephobol SL, HUNTSMAN Textile Efffects (ehem. Ciba) FC ohne nano Auslobung

+ Rucostar EEE, Rudolf Chemie. FC mit nano Auslobung

+ nanopool faser protect, nanopool Fluorfreie Sol-Gel Ausrüstung

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Eigenschaften und Prüfmethoden: Morphologie

+ Nanorauhigkeit: Rasterelektronenmikroskop (REM)

+ Partikelgröße < 1µm: Rasterelektronenmikroskop (REM)

+ Flächenbelegung der Fasern mit Partikeln: Optische Einschätzung von REM-Aufnahmen unter folgenden Gesichtspunkten:+ Sind rauigkeitserhöhende Strukturen im

nano-/submikrometerbereich vorhanden?

+ Sind diese Strukturen gleichmäßig verteilt und nicht nur lokal vorhanden?

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Eigenschaften und Prüfmethoden: Beispiel für die Morphologie

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Eigenschaften und Prüfmethoden: Modellsubstanzen für Schmutzabweisung

Begriff und Prüfung auf „Schmutzabweisung“ noch nicht einheitlich definiert, ändern sich mit dem Einsatzbereich des Textils. Deswegen muss mit geeigneten Modellsubstanzen gearbeitet werden.

Geeignete Modellsubstanzen für Freizeit-Bekleidung+ Wasser+ Sonnenblumenöl (Thomy)+ Kondensmilch (Bärenmarke, 3,5 % Fettgehalt)+ Ketchup (Heinz, Standardsorte)+ Honig (Langnese, Flotte Biene Imkerauslese mit Akazienhonig, nicht auskristallisiert)

Geeignete Modellsubstanzen für Technischen Textilien+ Wasser+ Standardschmutze

+ AATCC 123 Standardschmutz+ 09 W-2: Synthetischer Standard-Teppich-Pigmentschmutz + 5% Vaseline

+ Vogelkot-Modellsubstanz: Pankreatin (Fa. Merck)

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Prüfmethoden: Vorbemerkung

+ Die Prüfungen erfolgen jeweils im Neuzustand

+ Für Bekleidung zusätzlich nach 10 Haushaltswäschen (DIN EN ISO 6330, Verfahren 7A, komplett mit Schleudern, jeweils dazwischen Lufttrocknen der Prüflinge)

+ Alle Messungen werden nach Bügeln vorgenommen (2 Punkte, auf einer Fläche von ca. DIN A4 für etwa 10 Sekunden, Reaktivierung FC)

+ Auf die Aufnahme von Scheuertests in den Prüfkatalog wird zunächst verzichtet ebenso wie auf Bewitterungsprüfungen/-simulationen für technische Textilien.

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Prüfmethoden: Benetzungsverhalten

+ Dynamischer und statischer Abrollwinkel (nicht genormt)

+ Ölnote (AATCC 118 oder DIN EN ISO 14419)

+ Spray Test (DIN EN 24920)

+ Heptan Penetration, Tex-A-Tec Methode (nicht genormt) (Lokaltermin für Messungen bei Fa. Tex-A-Tec für alle Teilnehmer des Rundversuches 2007 ist vorgesehen)

+ Wassernote (nicht genormt) (3M Test mit 10 Noten, Mischungen aus Wasser/Isopropanol)

+ Kontaktwinkelmessungen (nicht genormt)

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Ölnote (AATCC 118 oder DIN EN ISO 14419)

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Kontaktwinkelmessungen

Wasser Kondensmilch Salatöl

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Prüfmethoden: Abreinigungsverhalten

Freizeit-Bekleidung

+ Spray Test (DIN EN 24920)

+ 3 Zyklen Anschmutzen / Abreinigen zwischendurch Lufttrocknen

Anschmutzungsmethode für Bekleidung:

+ Probe in Spraytestgerät einspannen

+ Anschmutzen mit der jeweiligen Modellsubstanz mit 10 ml aus 5 cm Höhe mittels Kolbenhubpipette

+ 1 min abwarten

+ Abreinigen (Spray Test durchführen). Hierbei Muster viermal jeweils um 90° nach je einem Viertel der Gesamtberegnungszeit drehen, dazwischen Unterbrechung der Wasserzufuhr mit Abstellhahn (evtl. Modifizierung des Spraytesters)

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Prüfmethoden: Abreinigungsverhalten

Technische Textilien

+ Spray Test (DIN EN 24920) nach Anschmutzen mit+ Standardschmutz (Auftragsmethode a)

+ Vogelkot (Auftragsmethode b)

+ Bundesmann (DIN EN 29865) nach Anschmutzung. Wenn möglich das „Reibkreuz“ auf der Probenrückseite deaktivieren/entfernen

+ Schmutzauftrag mittels modifiziertem Martindale-Verfahren nach DIN EN ISO 12945-2; (Pilling-Umbausatz)

+ Abmusterung mit Graumaßstab und Foto zur Dokumentation

+ 3 Zyklen Anschmutzung / Abreinigung, zwischendurch Lufttrocknen

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Schmutzauftragsmethode a) Standardschmutz

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Schmutzauftragsmethode a) Standardschmutz

Bewertung des Schmutzauftrages:

+ Abmusterung mit Graumaßstab (Vergleich mit Muster im Neuzustand, Bewertung des Kern- und Randbereiches, Beurteilung in einer Farbabmusterungskammer mit natürlichem Tageslicht D65 und in Schrägsicht (45°))

+ subjektive, visuelle Beurteilung

+ Fotos zur Dokumentation

+ anschließend Abreinigen.

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Schmutzauftragsmethode b) Vogelkotmodellsubstanz

+ Die Paste wird beim Rundversuch 2007 von einem Institut gebrauchsfertig angerührt und dann an alle Teilnehmer verschickt.

+ anschließend Abreinigen.

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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit !

Dr. Jan Beringer

Hohensteiner Institute

Schloss Hohenstein

D-74357 Bönnigheim

Telefon +49 7143 271 714

Fax +49 7143 271 94714

eMail j.beringer@hohenstein.de

Web www.hohenstein.de