Jak na bundy i kalhoty: Alternativy k PFAS v textilu

Aby funkční oblečení odolalo všem rozmarům počasí, je nutná chemická impregnace. Pláštěnky, plavky a další se díky povlaku obsahujícímu PFAS podílejí na zátěži životního prostředí fluorovanými chemikáliemi s dlouhou životností. Nahrazení této skupiny látek není jednoduché, protože má vynikající vlastnosti: PFAS odpuzují vodu, špínu a tuk. Proto výzkumníci z Empa spolu s partnery z průmyslu pracují na vývoji technologií a materiálů, které umožní udržitelnou a ekonomickou výrobu textilu bez PFAS s požadovanými vlastnostmi.

Inovativní projekt vzešel z networku Subitex, který představuje dlouholetou spolupráci mezi společnostmi Švýcarského textilního svazu Swiss Textiles a Empa ve městě St. Gallen. Projekt „EC0Tex“ podporovaný Innosuisse si klade za cíl vytvořit vodoodpudivé povlaky pro textilní příze pomocí fluorovaných bezoplachových látek v speciálně vyvinutém zařízení pro plasmové povlaky. Projekt nedávno obdržel „Innovation Award“ za udržitelnost a inovaci na mezinárodním veletrhu „Techtextil“ ve Frankfurtu nad Mohanem.

Náhrady bez lítosti

Centrálním bodem projektu „EC0Tex“ je zásada „Safe and Sustainable by Design“, zkráceně SSbD. „Při hledání alternativ k PFAS je nutné vyloučit vznik tzv. Regrettable Substitutes, tedy náhrad, které by se později ukázaly být stejně škodlivé jako původní chemikálie,“ říká Dirk Hegemann, výzkumník z laboratoře „Advanced Fibers“ v St. Gallen. Proto tým kolem Dirka Hegemanna, Martina Amberga a Patricka Ruppera již brzy v procesu vývoje sladí potřeby průmyslu, životního prostředí a společnosti na základě analýz rizik a filtruje ty materiály a technologie, které selžou v požadovaných vlastnostech, udržitelnosti nebo ekonomičnosti.

Obal až do hloubky

Společně s partnery z realizace ze švýcarského textilního průmyslu Bäumlin & Ernst AG, Lothos KLG a Seilfabrik Ullmann AG vzniká tak nová průmyslově použitelná metoda impregnace pomocí plasmové technologie. Protože látky bez PFAS by musely být aplikovány v příliš velkých množstvích při běžných technikách, aby dosáhly materiálních vlastností textilu pokrytého PFAS. Výsledkem by byl pokles hodnocení za ekonomičnost a udržitelnost, což činí hledání schůdných alternativ dle standardů SSbD výzvou.

Nové plasmové zařízení, které bylo k tomuto účelu vyvinuto spolu s výzkumníky z Empa, umožňuje nanášet mimořádně tenké povlaky na jednotlivá vlákna příze. „Takto můžeme výrazně snížit množství použitých chemikálií a přitom dosáhnout rozsáhlé impregnace přízí,“ říká Hegemann. Takto vytvořené příze mohou být přímo použity k výrobě outdoorového a sportovního oblečení, ale i lan, dodává výzkumník.

Při technice plasmu vyvolané povlaku je pomocí elektrického výboje v komorách vytvářeno plazma. Protože zde dochází k uvolnění vysoké energie při nízké teplotě, chemikálie v komoře se odpaří a tvoří reaktivní částice, které se připojují k jednotlivým vláknům příze. Obecně takto lze obvykle impregnace pouze vnější vlákna textilu. „Sledovali jsme nový postup: Nová zařízení pro plasmové povlakování vytvářejí různé reaktivní druhy, které mohou proniknout hluboko do struktury příze,“ vysvětluje Empa-výzkumník Dirk Hegemann. Tím se dosáhne trvalého a průnikového povlaku.

Výzva: Tuk a zašpinění

Jako alternativu k PFAS nyní výzkumníci zkoumají, jak mohou být k impregnaci použity organokřemíkové sloučeniny. Je však třeba důkladně analyzovat bezpečnost těchto sloučenin i při expozici v životním prostředí, například při oděru nebo praní. První analýzy ukazují, že organokřemíkové sloučeniny tvoří vysoce propojené vrstvy s vynikajícími vlastnostmi ve vztahu k odpuzování vody a rychlému sušení, které dokonce překračují odolnost PFAS povlaků.

V současné době je výzvou ještě odpuzování tuku a špíny, které dokáží zajistit PFAS-textilie. Zde je podle Hegemanna zapotřebí další práce, aby bylo možné nahradit PFAS v textilu jako například ochranném pracovním oděvu. Velká skupina organosiliconových sloučenin poskytuje v tomto oblasti mnoho možností. Díky plasmové technologii nyní existuje možnost najít další nové řešení a přizpůsobit je požadovaným vlastnostem textilu úpravou výchozích látek a podmínek povlaku – a přitom mít na paměti zásady „Safe and Sustainable by Design“.

Kontakt:
Dr. Dirk Hegemann
Advanced Fibers
Tel. +41 58 765 72 68
dirk.hegemann@empa.ch

Poznámka redakce: Autorská práva k obrázku náleží príslušnému vydavateli. Autorská práva k obrázku: EMPA