Die Geschichte der Textilimprägnierungsmittel

Die Geschichte der Textilimprägnierungsmittel

Zu Beginn des 19. Jahrhunderts kamen wasserabweisende Beschichtungen auf Basis von Aluminiumseife und Paraffinemulsion auf. Diese Beschichtungen wiesen zwar eine gute Wasserabweisung auf, waren aber nicht waschbeständig. In den 1930er Jahren wurden wasserabweisende Beschichtungen mit langkettigen Kohlenstoffverbindungen entwickelt. Diese Beschichtungen reagieren mit Cellulose-Makromolekülen und bilden Celluloseether, der gute und lang anhaltende wasserabweisende Eigenschaften besitzt.
1940 meldete Patnode in den USA ein Patent an, das besagte, dass Textilien nach der Behandlung mit Dimethyldichlorsilan gute wasserabweisende Eigenschaften aufweisen würden. Allerdings wird bei der Imprägnierung mit fluorfreien Mitteln Chlorwasserstoffgas freigesetzt, das gesundheitsschädlich ist.
1945 tränkten Elliott und andere Mitarbeiter der General Electric Company in den USA Textilfasern in einer alkalischen wässrigen Lösung und erhitzten sie mit Natriummethylsilanolat. Das so hergestellte Gewebe wies gute wasserabweisende Eigenschaften auf.
Im Jahr 1947 erfand die Firma 3M PFOA (Perfluoroctansäure, Summenformel: C8HO2F15).
Anfang der 1950er-Jahre kombinierte das amerikanische Unternehmen Dow Corning hydriertes Polysiloxan mit Polydimethylsiloxan (PDMS). Das so behandelte Gewebe wies nicht nur eine sehr gute Wasserdichtigkeit auf, sondern fühlte sich auch weich an.
1951 begann DuPont mit dem Kauf von PFOA von der Firma 3M zur Herstellung von „Teflon“. Das Imprägniermittel C8 war nicht nur wasserdicht, sondern auch ölabweisend, ohne die Optik von Textilien zu beeinträchtigen, und entwickelte sich schnell zum Standard unter den Imprägniermitteln. Später wurden Forschung und Anwendung fluorhaltiger Imprägniermittel in den USA und Japan weiterentwickelt.
In den 1940er-Jahren entwickelte DuPont ein komplexes Imprägniermittel, das jedoch grün war und daher nur eingeschränkt einsetzbar. Ende der 1940er-Jahre kamen Silikon-Imprägniermittel auf den Markt. Diese eignen sich besonders für verschiedene Kunstfaser- und Wollgewebe und können auch für Zellulosefasergewebe verwendet werden.

Verbot des wasserabweisenden Mittels C8

Bei der Herstellung des Imprägniermittels C8 entstehen zwei Nebenprodukte, PFOA und PFOS, und die Schädlichkeit dieser beiden Chemikalien wurde nach und nach bestätigt.

Tabelle 1 Synthetisches Verfahren zur Herstellung von Imprägniermitteln Heim

Unabhängig vom Elektrolyse- oder Telomerisierungsverfahren lässt sich der PFOA- und PFOS-Gehalt nach Zugabe des Imprägniermittels C8 nicht unter 1,0 μg/m² senken, weshalb auf das C8-Imprägniermittel verzichtet werden muss. Am 17. Dezember 2006 erließen das Europäische Parlament und der Rat der Europäischen Union gemeinsam die Richtlinie 2006/122/EG über Beschränkungen des Verkaufs und der Verwendung von Perfluoroctansulfonat. Im selben Jahr erließ die US-Umweltschutzbehörde (EPA) ein Ultimatum an acht Chemieunternehmen, darunter DuPont, mit der Aufforderung, die Verwendung von Perfluoroctansulfonat (PFOA), dem Hauptbestandteil von Teflon, einzustellen. Auch DuPont Ceramics erhielt die Anordnung der EPA. Weitere namhafte Industrieunternehmen wie Elastomers Company, Asahi Glass Co., Ltd. (Japan), Ciba Specialty Chemicals (Schweiz) und Clariant (Deutschland) folgten dieser Anordnung.

C6 Wasserabdichtungsmittel

Der Hauptbestandteil des Imprägniermittels C6 ist PFHS (Meth)acrylat-Perfluorhexylethylester-Copolymer, das kein PFOA und PFOS enthält. Es ist das ideale Produkt als Ersatz für das Imprägniermittel C8. Je kürzer jedoch die Kohlenstoffkette, desto geringer die wasser- und ölabweisende Wirkung. Um die Wirkung des Imprägniermittels C8 zu erzielen, ist eine höhere Dosierung und damit verbundene Kosten erforderlich. Viele Bekleidungsmarken akzeptieren zudem keine Imprägniermittel C6 und verwenden ausschließlich fluorfreie Produkte.

Fluorfreies Imprägniermittel

Fluorfreie Imprägniermittel sind vollständig frei von PFOA und PFOS und enthalten keine PFCS (Perfluoralkylverbindungen). Sie werden von immer mehr Herstellern eingesetzt. Im Vergleich zu fluorhaltigen Imprägniermitteln weisen sie jedoch zwei Nachteile auf: Erstens sind sie nicht ölabweisend; zweitens ist die Beschichtung weniger beständig und die Fasern neigen zum Verrutschen.

Marktnachfrage nach Imprägniermitteln

Das wasserabweisende und schmutzabweisende Mittel Carbon Six verleiht Naturfasern, Kunstfasern und Mischgeweben hervorragende wasser-, öl- und schmutzabweisende Eigenschaften. Es eignet sich besonders für die hydrophobe, ölabweisende und schmutzabweisende Behandlung von Polyester und Mischgeweben und erreicht eine Waschbeständigkeit von bis zu 50 % – auch nach mehrmaligem Waschen. Dabei bleiben Stil und Haptik des Stoffes erhalten. Das Mittel erfüllt die Anforderungen spezieller Anwendungsbereiche mit Waschbarkeitsanforderungen, wie z. B. Arbeitskleidung, Zelte und Taschen. Die nach Europa und in die USA exportierten Textilien entsprechen den relevanten Standards und sind frei von APEO, PFOA, PFOS und anderen verbotenen Substanzen.
Heutzutage stellen die Verbraucher immer höhere Leistungsanforderungen an Textilien und neigen zunehmend dazu, funktionelle Textilien zu kaufen, wie zum Beispiel Flyknit-Sportschuhe mit hervorragenden wasserdichten Eigenschaften, Jacken mit wasserdichten, kältebeständigen, wärmenden und anderen Eigenschaften, schnelltrocknende Kleidung, die Feuchtigkeit schnell aufnimmt und ableitet, sowie antibakterielle und geruchshemmende Socken usw.

Warum benötigen wir Imprägnierung und Antifouling?

Textilien aus synthetischen Fasern wie Polyester sind stark wasserabweisend und laden sich leicht statisch auf. Sie neigen dazu, im Alltag Schmutz anzuziehen, und öliger Schmutz haftet besonders gut, was die Entfernung erschwert. Daher sind dauerhafte wasserabweisende und antistatische Eigenschaften von Textilien im Alltag und in einigen speziellen Branchen von großer Bedeutung.

Wasserabweisendes Prinzip des Imprägniermittels

Derzeit dominieren Fluorcarbonprodukte mit Kohlenstoff-8- und Kohlenstoff-6-Kohlenstoffatomen den Markt für Textilimprägnierungen. Die wasserabweisende Wirkung dieser Imprägniermittel hängt hauptsächlich von der Länge ihrer Kohlenstoffkette (d. h. dem Fluoridgehalt) ab. Je mehr Fluoratome in die Kohlenstoffkette eingebettet sind, desto länger ist die Kohlenstoffkette. Eine längere Kohlenstoffkette erhöht die Stabilität der Moleküle. Mit zunehmender Stabilität steigt auch die Beständigkeit gegen äußere Wasser- und Ölflecken.
Aufgrund veränderter Lebensgewohnheiten, steigendem Verbraucherbewusstsein und der Nachfrage nach hochwertigen Produkten wächst die Nachfrage nach wasserdichten Textilien. Insbesondere im Bereich der Arbeitskleidung gewinnen wasserdichte Eigenschaften zunehmend an Bedeutung.
Die am Markt weit verbreiteten Imprägniermittel sind Fluorcarbon-Imprägniermittel und fluorfreie Imprägniermittel. Obwohl Fluorcarbon-Imprägniermittel PFOA, POFS und andere umwelt- und gesundheitsschädliche Inhaltsstoffe enthalten, gibt es derzeit keinen vollständigen Ersatz für sie. Daher sind Fluorcarbon-Imprägniermittel nach wie vor der Standard in der Textilimprägnierindustrie. Fluorfreie Imprägniermittel stellen derzeit eine Alternative zu Fluorcarbon-Imprägniermitteln dar. Sie sind zwar sicher und umweltfreundlich, bieten aber keine öl- und schmutzabweisende Wirkung. Es gibt Berichte, dass der Export von fluorcarbonhaltigen Textilien in Länder wie die Europäische Union ab 2020 eingeschränkt werden soll. Daher werden Produktion und Forschung und Entwicklung fluorfreier Imprägniermittel zunehmend an Bedeutung gewinnen. Mit fortschreitender Forschung und Entwicklung könnten fluorfreie Imprägniermittel Fluorcarbon-Imprägniermittel vollständig ersetzen.
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