Για να αντέχουν όλα τα καιρικά φαινόμενα, τα ρούχα ειδικών κατασκευών χρειάζονται χημικό εμποτισμό. Ωστόσο, μπουφάν βροχής, μαγιό κ.λπ. με επίστρωση που περιέχει PFAS συμβάλλουν στη ρύπανση του περιβάλλοντος με αυτές τις χημικές ουσίες. Η αντικατάσταση της ομάδας αυτής των ουσιών δεν είναι απλή, καθώς διαθέτουν εξαιρετικές ιδιότητες: Τα PFAS είναι ανθεκτικά στο νερό, στη βρωμιά και στο λίπος. Γι’ αυτό οι ερευνητές της Empa εργάζονται με εταίρους από τη βιομηχανία, για την ανάπτυξη τεχνολογιών και υλικών, με τα οποία τα υφάσματα χωρίς PFAS μπορούν να παραχθούν με τις επιθυμητές ιδιότητες βιώσιμα και οικονομικά.
Το καινοτόμο αυτό εγχείρημα προέκυψε από το δίκτυο Subitex, μια μακροχρόνια συνεργασία μεταξύ εταιρειών του ελβετικού συνδέσμου υφασμάτων Swiss Textiles και της Empa στο St. Gallen. Το πρόγραμμα «EC0Tex», το οποίο χρηματοδοτείται από την Innosuisse, έχει ως στόχο να δημιουργήσει υδατοαπωθητικές επιστρώσεις για υφασμάτινες ίνες, χρησιμοποιώντας φθοριούχες ουσίες σε μια ειδικά αναπτυγμένη συσκευή επικάλυψης πλάσματος. Πρόσφατα το πρόγραμμα κέρδισε και το βραβείο «Innovation Award» για Αειφορία και Καινοτομία στο διεθνές εμπορικό έκθεμα «Techtextil» στη Φρανκφούρτη.
Κεντρικό στο πρόγραμμα «EC0Tex» είναι η αρχή «Safe and Sustainable by Design» (SSbD). «Στην αναζήτηση εναλλακτικών για τα PFAS, είναι σημαντικό να μην δημιουργήσουμε τα λεγόμενα Regrettable Substitutes, δηλαδή υποκατάστατα που θα αποδειχθούν εξίσου επιβλαβή όπως οι αρχικά χρησιμοποιούμενες χημικές ουσίες», λέει ο ερευνητής της Empa Dirk Hegemann από το εργαστήριο «Advanced Fibers» στο St. Gallen.
Μαζί με συνεργάτες από τη βιομηχανία υφασμάτων της Ελβετίας, όπως οι Bäumlin & Ernst AG, Lothos KLG και Seilfabrik Ullmann AG, αναπτύσσεται μια νέα μέθοδος εμποτισμού βιομηχανικής κλίμακας μέσω πλάσμα. Καθώς οι ουσίες χωρίς PFAS θα έπρεπε να χρησιμοποιηθούν σε μεγαλύτερες ποσότητες με τις παραδοσιακές τεχνικές για να δημιουργήσουν ιδιότητες παρόμοιες των PFAS-επιστρωμένων υφασμάτων, η μέθοδος αυτή θα ήταν οικονομικά και περιβαλλοντικά ασύμφορη.
Η νέα συσκευή επίστρωσης πλάσματος, η οποία σχεδιάστηκε από κοινού με την Empa, επιτρέπει την εφαρμογή εξαιρετικά λεπτών επιστρώσεων στις ίνες μιας ίνας. «Με αυτόν τον τρόπο μπορούμε να μειώσουμε σημαντικά την ποσότητα των χημικών που χρησιμοποιούνται και ταυτόχρονα να επιτύχουμε πλήρη εμποτισμό των ινών», λέει ο Hegemann. Τα νήματα που παράγονται με αυτόν τον τρόπο θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν άμεσα για την παραγωγή ρούχων για υπαίθριες δραστηριότητες και σπορ, αλλά και για σχοινιά, σύμφωνα με τον ερευνητή.
Η τεχνική επίστρωσης μέσω πλάσματος δημιουργείται μέσω ηλεκτρικής εκκένωσης αερίου σε έναν θάλαμο. Χάρη στην ενέργεια που παρέχεται σε χαμηλή θερμοκρασία, οι χημικές ουσίες εξατμίζονται και σχηματίζουν δραστικά είδη, τα οποία κολλάνε στις ίνες ενός νήματος. Συνήθως, μόνο οι εξώτερες ίνες ενός υφάσματος μπορούν να εμποτιστούν με αυτόν τον τρόπο. «Ακολουθήσαμε μια νέα προσέγγιση: Η νέα συσκευή επίστρωσης πλάσματος δημιουργεί διαφορετικά δραστήρια είδη, τα οποία μπορούν να διεισδύσουν βαθιά στη δομή των ινών», εξηγεί ο ερευνητής της Empa Dirk Hegemann. Έτσι προκύπτει μια ανθεκτική και διεισδυτική επίστρωση.
Οι ερευνητές εξετάζουν τώρα, ως εναλλακτική για τα PFAS, πώς οι σιλικονούχες ενώσεις μπορούν να χρησιμοποιηθούν για εμποτισμό. Η ασφάλεια τους ακόμη και σε περιβαλλοντικές εκθέσεις όπως την τριβή ή το πλύσιμο πρέπει να αναλυθεί λεπτομερώς. Οι πρώτες αναλύσεις δείχνουν ότι οι σιλικονούχες ενώσεις δημιουργούν υψηλής σύνδεσης στρώματα με εξαιρετικές ιδιότητες σε σχέση με την απώθηση νερού και το γρήγορο στέγνωμα, υπερβαίνοντας ακόμα και την αντοχή των επιστρώσεων PFAS.
Μια πρόκληση παραμένει η απώθηση λίπους και βρωμιάς, κάτι που τα υφάσματα PFAS επιτυγχάνουν. Εδώ χρειάζεται επιπλέον εργασία, ώστε να μπορέσουμε να αντικαταστήσουμε τα PFAS σε υφάσματα όπως τα ρούχα προστασίας εργασίας, σύμφωνα με τον Hegemann. Η μεγάλη ομάδα των σιλικονούχων ενώσεων προσφέρει εδώ πολλές δυνατότητες. Χάρη στην τεχνολογία πλάσματος, υπάρχει επίσης η δυνατότητα με προσαρμογές των αρχικών ουσιών και των συνθηκών επίστρωσης για νέες λύσεις και προσαρμογή στις επιθυμητές ιδιότητες των υφασμάτων - και πάλι έχοντας υπόψιν τις αρχές του «Safe and Sustainable by Design».
Επικοινωνία:
Dr. Dirk Hegemann
Advanced Fibers
Tel. +41 58 765 72 68
dirk.hegemann@empa.ch