Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Ökologische und dauerhafte Hydro- und Oleophobierung von Leder

Ziel des Kooperationsprojektes mit CENTEXBEL ist die Entwicklung von fluorcarbonfreien Ausrüstungen für wasser- und ölabweisende Textilien sowie Trockenzurichtung von Leder. Waser- und Öl-abweisende Eigenschaften von Oberflächen sind u.a. für anti-stain-Eigenschaften entscheidend. Die Hydro- und Oleophobierung von Leder und Textilien wird derzeit mit perfluorierten Verbindungen (PFC) erreicht, um höchsten Anforderungen gerecht zu werden. Die große Stabilität der Fluor-Kohlenstoffbindung führt jedoch dazu, dass sich diese Substanzen in der Umwelt anreichern und nicht abgebaut werden. PFC sind weltweit ubiquitär nachweisbar. Vor allem perfluorierte Verbindungen mit einem auf Perfluorooctansäure basierenden Kohlenstoffgerüst sind in jüngerer Zeit auf Grund ihrer Toxizität und ihrer vermuteten Kanzerogenität stark in die Kritik geraten.

Für eine Hydro- und Oleophobierung sind niedrigenergetische Oberflächen erforderlich, die niedrigsten Oberflächenenrgien sind durch den Einsatz von fluorierten Kohlenwasserstoffverbindungen zu erreichen. Chemische Gruppen mit den im Vergleich zu C-F-Verbindungen nächst niedrigen Oberflächenenergien sind Silicone und Methylgruppen. Im Projekt soll daher mit Hilfe von maßgeschneiderten Acrylaten mit variierendem Methylgruppenanteil ausgelotet werden, welche Verbesserungen bei der Öl- und Wasserabweisung ohne Fluor in Acrylatdipersionen möglich sind. Weiterhin werden Silicone bzw. Silconlacke getestet, die aus anderen Anwendungsbereichen bekannt sind. Im Bereich Textil werden alternative, nicht C-8 basierte fluorierte Verbindungen als Vergleich zu innovativen wasser- und ölabweisenden Ausrüstungen (u.a. UV-vernetzende Systeme, Dendrimere) untersucht. Die zu erarbeitenden wasserbasierten Technologien sollen kompatibel zu konventionellen Finishing- Verfahren sein.

Vor dem Hintergrund des erwarteten Verbotes von perfluorierten C-8-Verbindungen sind die Projektergebnisse von hoher wirtschaftlicher Bedeutung für die Textil- und Lederindustrie.

Ergebniszusammenfassung:

Ziel des Projektes war, C8-Fluorcarbon-freie wasserabweisende Ausrüstungen für die Leder- und Textilveredelung zu entwickeln. Insbesondere die Hydrophobierung von chromfrei gegerbten Ledern stellt eine große Herausforderung dar. Weiterhin sollte untersucht werden, inwieweit eine Ölabweisung ohne Fluorkohlenwasserstoffe erzielt werden kann.

Für eine Hydro- und Oleophobierung sind niedrigenergetische Oberflächen erforderlich. Chemische Gruppen mit den im Vergleich zu C-F-Verbindungen nächst niedrigen Oberflächenenergien sind Silikone und Methylgruppen. Es wurden daher silikonhaltige Verbindungen und Acrylate mit variierendem Methylgruppenanteil eingesetzt. Vergleichend wurden C6 und C4-basierte fluorhaltige Produkte einbezogen. Die behandelten Textilien und Leder wurden u. a. hinsichtlich der Wasserabweisung, Reinigungs- und Waschbeständigkeit (Textilien) sowie des dynamischen Wasserdurchtritts, der Wasserdampfdurchlässigkeit (Leder) und der Ölabweisung charakterisiert. Bei der Textilprüfung wurde festgestellt, dass für Schutzkleidung die Anforderungen nur mit C6-basierten fluorhaltigen Produkten erfüllt werden konnten. Mit fluorfreien Alternativen wurden bei Bekleidungstextilien gute Ergebnisse erreicht, jedoch ist die Waschbeständigkeit noch nicht zufriedenstellend. Für Fleck- und Ölabweisung bei Raumtextilien wurden mit C4-perfluorierten Produkten gute Resultate erzielt. Die Hydrophobierungswirkung wird jedoch stark von der Art des behandelten Textils beeinflusst.

Für die Hydrophobierung von chromfreien Ledern wurden Silikone und Acrylate ausgewählt, die tertiäre Verzweigungen in der Seitenkette besitzen. Die hydrophobierende Wirkung dieser Acrylate wurde entscheidend vom eingesetzten Tensid beeinflusst. Für eine gute Hydrophobierung war zudem das Brechen der Acrylat-Dispersion mit Aluminiumsalz nötig. So konnten sehr gute Wasserdurchtrittszeiten von mehr als 10 Stunden realisiert werden. Eine Ölabweisung konnte erwartungsgemäß nicht beobachtet werden.