Ökologisch funktionalisiert – natürlich! Aber wie?

In vielen aktuellen Forschungsprojekten werden vielversprechende Alternativen entwickelt.

29.05.2019

Angesichts strenger Schadstoffnormen und wachsendem Umweltbewusstsein sind für die Herstellung von Textilien zunehmend umweltfreundliche und nachhaltige Lösungen gefragt. In vielen aktuellen Forschungsprojekten werden vielversprechende Alternativen entwickelt. Das FKT unterstützt diese Arbeit nicht zuletzt mit Fachveranstaltungen zum Thema Umwelt.

Textilien sollen viele Zwecke erfüllen. Sie sollen knitterfrei und flammhemmend sein, Öl abweisen oder sogar Bakterien in Schach halten. Ohne den Einsatz von Chemikalien oder bestimmte chemische Prozesse aber lassen sich viele solcher Textilien bislang nicht herstellen. Mit der steigenden Bedeutung umweltfreundlicher und nachhaltiger Produkte wird die Suche nach alternativen Verfahren und Rohstoffen immer wichtiger. Hinzu kommt, dass in Europa und auch im außereuropäischen Ausland in den vergangenen Jahren Verordnungen in Kraft getreten sind, die den Einsatz bestimmter Substanzen einschränken oder ganz verbieten. In der Europäischen Union ist insbesondere die Chemikalienverordnung REACH (Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals) von Bedeutung, die 2007 in Kraft trat, um die Menschen und die Umwelt künftig besser vor der Verschmutzung durch chemische Stoffe zu schützen. Nach dieser Verordnung müssen Industrieunternehmen chemische Substanzen, die sie produzieren oder einsetzen möchten, registrieren lassen und deren Unbedenklichkeit nachweisen. Stoffe, die durch REACH heute wegen ihrer Giftigkeit verboten werden, müssen durch andere Substanzen ersetzt werden, die ähnliche Eigenschaften aufweisen.

Anspruchsvolle Suche nach Alternativen

Doch die Suche nach Alternativen ist oftmals schwierig, weil die etablierten chemischen Prozesse und die eingesetzten Substanzen meist über lange Zeit für eine bestimmte Anwendung optimiert worden sind. Will man ein Verfahren oder eine Chemikalie ersetzen, muss man also sehr genau darauf achten, dass die Alternativen dieselbe Qualität haben.

Doch wie zahlreiche aktuelle Beispiele zeigen, tut sich in der deutschen Textilbranche viel in Sachen Umweltschutz und Nachhaltigkeit – auch das FKT unterstützt diese Entwicklung. Ein Beispiel ist die Entwicklung neuer flammhemmender Beschichtungen für Textilien. Bislang werden Textilrohstoffen oft bromhaltige Chemikalien als brandhemmende Substanz beigemischt. Doch stehen diese in der Kritik, weil die Bromverbindungen extrem langlebig sind und nach und nach aus den Produkten entweichen. Sie stehen im Verdacht, sich im Körper des Menschen anzureichern und Krankheiten auszulösen. Am Deutschen Textilforschungszentrum Nord-West wurden deshalb umweltverträgliche Alternativen entwickelt – etwa auf Basis sogenannter Polyphosphazene. Diese anorganischen Polymere besitzen ebenfalls hervorragende flammhemmende Eigenschaften. In dem Projekt wurde eine Methode erarbeitet, mit der sich wasserlösliche Phosphazen-Moleküle mit speziellen Ankerfunktionen herstellen lassen. Dank dieser Ankerfunktion haften die Flammenhemmer dauerhaft an textilen Materialien.

Nachwachsende Rohstoffe vielfältig einsetzen

Bei der Suche nach alternativen textilen Rohstoffen geht es vor allem auch darum, erdölbasierte Produkte durch nachwachsende Rohstoffe zu ersetzen. Ein solcher umweltfreundlicher Kandidat sind schon seit längerer Zeit Fasern aus Polymilchsäure (Polylactidfasern). Polylactidfasern haben sehr gut mechanische Eigenschaften wie zum Beispiel eine hohe Zugfestigkeit, sodass sie als Alternative zu erdölbasierten Synthesefasern infrage kommen. Allerdings müssen auch sie für eine Vielzahl von klassischen Anwendungen erst mit einer entsprechenden Oberflächenmodifizierung behandelt werden. Nur so bekommen sie besondere funktionelle Eigenschaften. Experten vom Deutschen Textilforschungszentrum Nord-West haben jetzt ein ganzes Bündel entsprechender Lösungen gefunden, die Polylactid zur vielseitigen Faser machen können.

Beispielsweise wurden die Fasern durch einen sogenannten Sol-Gel-Prozess mit Silber oder Zinkoxid beschichtet, was ihnen antibakterielle Eigenschaften verleiht. Eine Beschichtung der Oberfläche mit Vinylphosphonsäure wiederum führte zu einer deutlichen Verbesserung der flammhemmenden Eigenschaften. Und durch die nachträgliche Beschichtung mit einem leitfähigen Polymer ließ sich der elektrische Widerstand der Polylactidfasern deutlich reduzieren. Damit könnten derartige Textilien künftig als flexible Heizelemente etwa in Autositzheizungen oder als Heizdecken verwendet werden. Solche Beispiele zeigen, dass sich Polylactidfasern in naher Zukunft zu einem noch vielseitiger einsetzbaren nachwachsenden textilen Rohstoff entwickeln dürften.

Knitterschutz ohne Formaldehyd

Wie sich problematische Substanzen ersetzen lassen, zeigen auch aktuelle Arbeiten aus dem DWI - Leibniz-Institut für Interaktive Materialien. Hier wurde eine alternative Knitterschutz-Beschichtung für Cellulose-Textilien entwickelt, bei deren Herstellung anders als bisher kein Formaldehyd mehr frei wird. Reinigt man Cellulose-Textilien mit Wasser, bilden diese leicht Falten. Um das zu verhindern, werden auf die Textilien für gewöhnlich N-Methylolverbindungen appliziert, die anschließend durch Hitze fest mit dem Textil verbunden werden. Durch die Hitze aber wird Formaldehyd abgespalten, dass nach EU-Reglement als krebserregend eingestuft wird. Das schränkt die Verwendung bestimmter Knitterschutz-Verbindungen zunehmend ein. Im aktuellen Projekt am DWI - Leibniz-Institut für Interaktive Materialien wurden deshalb neue Vernetzer für die Knitterfrei-Beschichtung synthetisiert, bei deren Verarbeitung keine Formaldehyde mehr frei werden.

Workshops zum Thema Umweltschutz

Eine aktuelle Expertenbefragung im Auftrag des FKT hat gezeigt, dass in der Textilbranche großes Interesse an derartigen nachhaltigen Lösungen besteht. So sehen rund 80 Prozent aller Befragten ein großes bis sehr großes Entwicklungspotential für nachhaltigere Produkte und Verfahren im Bereich der Textilchemie und Ausrüstung. Es überrascht also kaum, dass es inzwischen in den deutschen Forschungseinrichtungen eine Fülle von Projekten gibt, in denen mit ganz unterschiedlichen Ansätzen neue umweltfreundliche Herstellungsverfahren und textile Produkte realisiert werden, die vor allem auch für die verarbeitenden Unternehmen immer wichtiger werden. Einen Einblick in diese aktuelle Entwicklung gibt die vom FKT mitveranstaltete PolitFashionNight, die am 5. Juni in der Vertretung des Landes Nordrhein-Westfalen in Berlin stattfindet. In mehreren Workshops werden hier aktuelle Umweltaspekte näher erläutert, darunter die Themen „Feuer und keine Flamme – sicherere Textilien und nachhaltigere Produktionsprozesse“, „Ölleinstroh – als Abfall viel zu schade!“, „Möglichkeiten zur Reduktion des Eintrags textilbasierten Mikroplastiks in die Umwelt“ oder „Sustainable Textiles for Future“.

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