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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 [email protected]
Web www.hohenstein.de