Et funktsionaalsed tekstiilid peaksid vastu igasugustele ilmastikutingimustele, on vajalik keemiline impregneerimine. Vihmajoped, ujumispüksid ja muud PFAS-i sisaldava kattega tooted aitavad aga kaasa fluori sisaldavate niinimetatud „igaveste kemikaalide“ keskkonnasaastele. Selle ainegrupi asendamine ei ole lihtne, kuna PFAS-idel on suurepärased omadused: need tõrjuvad vett, mustust ja rasva. Seetõttu töötavad Empa teadlased koos tööstuspartneritega välja tehnoloogiaid ja materjale, mille abil saab jätkusuutlikult ja majanduslikult toota PFAS-vabu tekstiile soovitud omadustega. Innovatiivne projekt sai alguse võrgustikust Subitex – pikaajalisest koostööst Šveitsi tekstiililiidu Swiss Textiles ettevõtete ja Empa St. Galleni üksuse vahel. Innosuisse’i toetatud projekt „EC0Tex“ seab eesmärgiks luua vett hülgavaid katteid tekstiillõngadele, kasutades spetsiaalselt välja töötatud plasmakatte seadmes fluorivabu aineid. Hiljuti pälvis projekt Frankfurdis toimunud rahvusvahelisel messil „Techtextil“ ka jätkusuutlikkuse ja innovatsiooni kategooria „Innovation Award“ auhinna.
Asendus ilma kahetsuseta
Projekti „EC0Tex“ keskmes on põhimõte „Safe and Sustainable by Design“ ehk SSbD. „PFAS- idele alternatiivide otsimisel on oluline vältida niinimetatud kahetsusväärseid asendusaineid ehk aineid, mis hiljem osutuvad sama kahjulikuks kui algselt kasutatud kemikaalid,“ ütleb Empa teadlane Dirk Hegemann St. Galleni laborist „Advanced Fibers“. Seetõttu võrdleb Dirk Hegemanni, Martin Ambergi ja Patrick Rupperi meeskond juba arendusprotsessi varases etapis tööstuse, keskkonna ja ühiskonna vajadusi riskianalüüside abil ning välistab materjalid ja tehnoloogiad, mis ei vasta soovitud omadustele, jätkusuutlikkusele või majanduslikule tasuvusele.
Kaetud kuni sügavuseni
Koos Šveitsi tekstiilitööstuse partneritega Bäumlin & Ernst AG, Lothos KLG ja Seilfabrik Ullmann AG töötatakse välja uus tööstuslikuks kasutuseks sobiv impregneerimismeetod plasmatehnoloogia abil. Tavapäraste tehnikatega tuleks PFAS-vabu aineid kasutada liiga suurtes kogustes, et saavutada PFAS-kattega tekstiilide omadused. Selle tagajärjel väheneks nii majanduslik kui ka keskkonnaalane tõhusus, mis muudab SSbD-standarditele vastavate alternatiivide leidmise keeruliseks.
Uus plasmaseade, mille teadlased koos välja töötasid, võimaldab kanda üksikutele kiududele lõngas äärmiselt õhukesi katteid. „Nii saame märkimisväärselt vähendada kasutatavate kemikaalide hulka ja samal ajal saavutada lõngade täieliku impregneerimise,“ ütleb Hegemann. Sel viisil toodetud lõngu saab kasutada nii outdoor- ja spordirõivaste kui ka köite valmistamiseks.
Plasma abil tekitatud katmistehnoloogia puhul luuakse kambris elektrilise gaaslahenduse abil plasma. Kuna selle käigus vabastatakse kõrge energia madalal temperatuuril, aurustuvad kemikaalid kambris ning moodustavad reaktiivsed ühendid, mis kinnituvad lõnga üksikkiududele. Tavaliselt saab nii impregneerida vaid tekstiili välimisi kiude. „Meie lähenesime probleemile uuel viisil: uus plasmakatte seade loob erineva reaktsioonivõimega ühendeid, mis suudavad tungida ka sügavale lõnga struktuuri,“ selgitab Empa teadlane Dirk Hegemann. Nii saavutatakse vastupidav ja läbiv kate.
Väljakutse: rasv ja mustus
PFAS-ide alternatiivina uurivad teadlased nüüd, kuidas saab impregneerimisel kasutada räniorgaanilisi ühendeid. Väga täpselt tuleb analüüsida ka nende ohutust keskkonnamõjude korral, näiteks kulumise või pesemise kaudu. Esimesed analüüsid näitavad, et räniorgaanilised ühendid moodustavad tugevalt ristseotud kihte, millel on suurepärased vee hülgamise ja kiire kuivamise omadused ning mis ületavad vastupidavuselt isegi PFAS-impregneeringuid.
Praegu on veel väljakutseks rasva- ja mustusehülgavus, mida PFAS-tekstiilid võimaldavad. Hegemanni sõnul on vaja täiendavat tööd, et asendada PFAS-id näiteks tööriietes. Räniorgaaniliste ühendite suur valik pakub siin aga palju võimalusi. Tänu plasmatehnoloogiale on nüüd võimalik lähteainete ja katmistingimuste kohandamise kaudu leida uusi lahendusi ja kohandada tekstiilide omadusi täpselt soovitud vajadustele vastavaks – järgides samal ajal „Safe and Sustainable by Design“ põhimõtteid.
Kontakt:
Dr. Dirk Hegemann
Advanced Fibers
Tel. +41 58 765 72 68
dirk.hegemann@empa.ch