Siloxane
Neue Fasern braucht das Land
Schwimmen, wandern, zelten endlich ohne schlechtes Gewissen: In einem Labor der Schweizer Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) findet eine stille Textilrevolution statt. Der Materialprüfungs- und Forschungsanstalt ist es gemeinsam mit Industriepartnern gelungen, schädliche PFAS-Chemikalien in der Textilbeschichtung durch umweltverträgliche Siloxane zu ersetzen. Labortests zeigen, dass die chemische Imprägnierung mit Siloxanen die Zukunft einer riesigen Branche sein kann.
PFAS-Chemikalien sind (noch) überall
Jahrzehntelang galten Fluorchemikalien (Per- und polyfluorierte Alkylverbindungen, kurz PFAS-Chemikalien) als Wunderwaffe der Textilbranche, wenn es um die Produktion funktionaler Stoffe ging. PFAS-Chemikalien sorgen dafür, dass Badehosen, Regenjacken oder Zelte wasserabweisend, schmutzresistent und langlebig sind. Auch im Haushalt erweisen sie sich als Alleskönner, indem sie unter anderem Pfannen beschichten und Polstermöbel vor Flecken schützen.
Doch der Preis für Mensch und Umwelt ist hoch: Die Kohlenstoff-Fluor-Substanzen gelten als sogenannte „Ewigkeitschemikalien“, weil sie nicht abgebaut werden können. Sie reichern sich in der Umwelt und früher oder später im menschlichen Körper an.
Siloxane – mehr als eine Alternative aus dem Plasmalabor
Empa-Forschende entwickeln deshalb gemeinsam mit Schweizer Textilunternehmen ein alternatives Beschichtungsverfahren, das die positiven Eigenschaften der PFAS-Chemikalien beibehält, dabei aber umweltverträglich ist.
Dirk Hegemann vom Advanced Fibers-Labor der Empa in St. Gallen setzt mit seinem Team auf hochvernetzte Siloxane, die eine unbedenkliche silikonähnliche Schicht erzeugen können. Der Clou: Die Siloxane werden mithilfe eines Hightech-Verfahrens aus der Plasmatechnologie weiterverarbeitet.
In Plasmaanlagen werden sie durch ein reaktives, fluorfreies Gas zerstäubt und aktiviert. Auf diese Weise können sich die Siloxane mit der Oberfläche jeder einzelnen Faser verbinden. Das Ergebnis ist ein nahezu unsichtbarer, aber hochwirksamer Schutzschild in Form einer etwa 30 Nanometer dünnen wasserabweisenden Hülle.
Die beschichteten Fäden lassen sich anschließend zu verschiedensten wasserabweisenden Textilien verarbeiten. Zum Beispiel zu Kleidungsstücken oder Polsterstoffen.
Hydrophobe Siloxane eignen sich perfekt für die Textilbeschichtung
Ihre chemischen Eigenschaften machen Siloxane zu einer logischen Wahl für moderne Textilimprägnierungen. Siloxane – die chemische Basis von Silikonen – bestehen aus sich wiederholenden Einheiten aus Silicium (Si) und Sauerstoff (O), die mit organischen Resten verbunden sind, zum Beispiel mit Methylgruppen. Diese Molekülarchitektur ist besonders, weil sie mehrere zentrale Eigenschaften vereint: hohe Flexibilität, thermische Stabilität und eine stark hydrophobe Wirkung. Verantwortlich dafür sind die geringe Polarität der Methylgruppen und die niedrige Oberflächenenergie der Siloxan-Kette. Diese beiden Faktoren ermöglichen schlussendlich das wirkungsvolle Abperlen von Wasser auf den beschichteten Textilfasern.
Gut, besser, Siloxane
Labortests der Empa haben ergeben, dass das innovative Beschichtungsverfahren gegenüber herkömmlichen nasschemischen Verfahren sogar einige massive Vorteile aufweist:
Selbst elastische Textilien lassen sich problemlos beschichten, weil die zerstäubten Siloxane in alle Windungen komplex strukturierter Textilfasern vordringen können. Die Forschenden schafften es tatsächlich, anspruchsvolle Fasern erstmalig überhaupt zu imprägnieren.
Außerdem saugen die Textilien weniger Wasser auf und trocknen schneller als gängig beschichtete Stoffe, weil die Siloxan-Schicht stärker hydrophob ist.
Die auffälligste Verbesserung zeigt sich jedoch in der langfristigen Nutzung: Im Vergleich zu vielen fluorbeschichteten Textilien behalten Siloxan-Stoffe auch nach mehreren Wäschen ihre Funktionalität. Die Textilien werden in Summe also qualitativ hochwertiger und können noch länger im Textilkreislauf bleiben.
Höhere Qualität und Umweltverträglichkeit
Das aber wohl entscheidende Argument für Siloxane ist die laut Forschenden unbedenkliche Auswirkung auf Menschen und Umwelt:
Während Stoffe und Materialien, die mit PFAS-Chemikalien behandelt wurden, unter anderem das Krebs- und Diabetesrisiko erhöhen sowie die Fruchtbarkeit verringern können, gelten Siloxane und das Plasmaverfahren generell als umweltfreundliche Alternative. Sie sind nicht persistent wie PFAS, sondern reihen sich – wenn auch über längere Zeiträume – in natürliche Stoffkreisläufe ein.
Fazit:
Das Siloxan-Beschichtungsverfahren hat das Potenzial, die Textilbranche positiv zu verändern, umwelttechnisch und funktional. Kein Wunder, dass die Textilindustrie bereits großes Interesse an dem Verfahren zeigt. Auf lange Sicht werden die meisten PFAS-Chemikalien nämlich perspektivlos sein. Bereits jetzt sind einige PFAS-Substanzen verboten. Umso wichtiger wird es, das neue Verfahren für den breiten Textilmarkt nutzbar zu machen. Hegemann und sein Team arbeiten daran, das fluorfreie Laborverfahren zu einem leistungsstarken, wirtschaftlich tragfähigen Prozess zu entwickeln.
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Quellen:
https://idw-online.de/de/news831979
https://www.chemiepharma-innovation.ch/chemieindustrie/wasserabweisende-textilien-ohne-pfas
https://medizin-und-technik.industrie.de/technik/forschung/wasserabweisende-fasern-ohne-pfas/?utm_source=chatgpt.com https://www.chemie.de/lexikon/Silikone.html
