Dílčí projekt: Textilie pro speciální aplikace 4. etapa: Smart textilie 4.2 Multifunkční zátěrové bariéry – studie možnosti kombinace paropropustných efektů tepelných bariér - řešitel INOTEX s.r.o., TUL Souhrnná zpráva - Inotex (Marek, Martínková)
4.2.1. Filtrační textilie Vývoj systémů nánosu pasty a pěny pro řízené porézní vrstvy a zvýšení životnosti filtračních textilií, vč. technologie „crushed foam“ Byl proveden vývoj nánosů separačních porézních vrstev na rounové nosné textilie. Cíl : a) Zvýšit životnost rounových filtračních médií – plošná textilie se separační vrstvou termoreaktivního polymeru zachycuje mechanické nečistoty z filtrovaného plynného média na separační vrstvě, odkud se nečistoty snadno odstraní při regeneračním protiproudu. Tím se prodlužuje daná filtrační kapacita a možnost regenerace šetří energii (nestoupá filtrační odpor filtrační membrány). b) Vhodnou volbou polymerní nánosové vrstvy lze dále regulovat filtrační parametry a prodyšnost filtračních materiálů. Jako optimální řešení, provozně dostupné z hlediska aplikační technologie, umožňující zachovat vlákennou skladbu nosného rouna (PES, PAD, PAN, Polyfenylensulfoxid) – jeho výběrem lze regenerovat tepelnou odolnost a rezistenci vůči agresivním filtrovaným médiím, se jeví zátěry. Ve spolupráci s firmou BF Goodrich (UK) byl řešen vývoj systémů nánosu tzv. termosenzibilních polymerních systémů z pěny, které lze zasušením po nánosu uvést do stavu elastického, porézního filmu, který je možno následným mechanickým zpracováním stlačovat a tím dále řídit propustnost plynů a porozitu. Polymerní komponenty lze současně volit tak, aby umožňovaly odvod vodních par (hydrofilní polymery). Na druhé straně se v souladu s požadavky potenciálního uživatele – výrobce (Vigona) řeší techniky následné hydrofobní/oleofobní úpravy variantami impregnace/nános pěny (intenzifikace sušení rounových materiálů vyšších hmotností). Technologie byla ověřena poloprovozními zkouškami (zátěrová zařízení Hedva, Inotex). Pro výzkum aplikací a následnou produkci systémů upravených v pěně včetně technologie „crushed foam“ bylo v INOTEXU uvedeno do provozu nové provozní zařízení Mondomix Mixer sloužící ke zpěňování a následnou aplikaci polymerních zátěrů. Byly vyvzorovány nánosy z pěny na nových substrátech VIGONA (termizovaná PES rouna) a prověřena možnost dodatečné impregnace FC hydrofobačními systémy v podmínkách VIGONA (možnost kontaktního sušení na bubnové sušárně bez deformace a poškození (zalepování pěnové vrstvy) – sušení na rámu s ohledem na vysoké mokré přívažky rouna nereálné ( 1 průchod rámem nezajišťuje ani dosušení, 2x průchod riziko nedostatečné adheze nezasušeného, nekondenzovaného nánosu).
Technická univerzita v Liberci, Fakulta textilní, Hálkova 6, 460 17 Liberec 1, Výzkumné centrum Textil, Sekce B – Textilní materiály a konstrukce textilních výrobků tel.: +420 48 5353209, fax: +420 48 5353542, http://centrum.vslib.cz
Dílčí projekt: Textilie pro speciální aplikace 4. etapa: Smart textilie Cílová skupina – prachové filtry s usnadněnou rekuperací a obnova filtrační kapacity (prodloužení životnosti, snížení energetické náročnosti eliminací ztrát z titulu rostoucího filtračního odparu při zanášení filtru). Výsledky byly předány a.s. VIGONA k marketingovému průzkumu. Kombinace zátěr – funkční úprava, vlivy konstrukcí a složení textilních nosičů na modifikaci zušlechťovacích systémů Technologie zátěrů v pěně, především aplikace termosensitivních polymerů s následnou aplikací funkční vrstvy po zasušení, tzv. „crushed foam“ je velmi výhodná pro získání kombinovaných efektů rouna – multifunkční úpravu. Jedná se o perspektivní membránové textilie s velmi užitečnými vlastnostmi umožněnými právě zmíněnou polymerní složkou : prodyšnost a zárověň hydrofobní a oleofobní vlastnosti. Textilie tedy jednak propuští vzduch transportem přes polymerní vrstvu, zároveň však zamezuje průniku kapek hydrofobním zátěrem, protože tyto kapky jsou větší, než průměr pórů. Příklady výsledů úprav filtračních roun produkty řady Performax firmy BF Goodrich jsou uvedeny v tabulkách č. 1 a 2 : Materiál : 100% PES Úprava : prodyšná + hydrofobní, Postup : „crushed foam“ Tab.č. 1 Parametr
Hodnota
Norma
Šířka /cm/ Prodyšnost /mm/s/ Spray-test
145 104,4 4
EN 1773 EN ISO 9237 ISO 49200
Materiál : 100% PP Úprava : prodyšná + hydrofobní Postup : „crushed foam“ Tab.č. 2 Parametr
Hodnota
Norma
Šířka /cm/ Prodyšnost /mm/s/ Spray-test
140 94 3
EN 1773 EN ISO 1937 ISO 4920
Technická univerzita v Liberci, Fakulta textilní, Hálkova 6, 460 17 Liberec 1, Výzkumné centrum Textil, Sekce B – Textilní materiály a konstrukce textilních výrobků tel.: +420 48 5353209, fax: +420 48 5353542, http://centrum.vslib.cz
Dílčí projekt: Textilie pro speciální aplikace 4. etapa: Smart textilie 4.2.2. Vývoj textilií z recyklovaných surovin pro netradiční oblasti použití Recykláty PET (lahve) – speciální systémy pro pojení rounových textilií pro bitumenové střešní krytiny Byla provedena studie možností vývoje nového polymerního pojiva pro PET rouna, která by bylo možno uplatnit jako armovací rohože bitumenových střešních pásů. Tyto typy roun vyžadují dosažení specifických parametrů, které jsou uzpůsobeny nárokům a podmínkám: -
aplikace bitumenových hmot na nanášecích linkách, tj. dimenzionální stabilita při vysokých bitumenovacích teplotách (200°C/10 min.) při namáhání v tahu ke kterému dochází při průchodu válcovými bitumenovacími stolicemi (modelové zatížení 4 kg) pevnostmi a tažnostmi v podélném směru pro dokonalou stabilitu nosného rouna v bitumenovací lince
Pro aplikační zkoušky bylo v počáteční fázi studie použito dostupné PET rouno (Silon a.s.) Tyros s plošnou hmotností 180 g/m2 (aby byly změny výše uvedených parametrů dostatečně významné za modelových laboratorních podmínek). Ke zkoušení byly připraveny dva systémy polymerních pojiv: -
termoplastický polyakrylátový systém na bázi vodných termoreaktivních disperzí termosetický samosíťující systém na bázi fenol-formaldehydové pryskyřice, který byl modifikován pro snížení obsahu volných komponent – fenolu a formaldehydu do max. 0,02 %. Tím byla zvýšena i stabilita reaktantu ve skladování (min. 3 měsíce).
Dílčí laboratorní zkoušky pojení (nános impregnací z pěny) vykazují velmi významný posun dosahovaných parametrů ve prospěch termosetu: TIROS 100 % PET (původní vlákno): Tab č. 3 : dimenzionální stabilita a mechanické vlastnosti -porovnání termoplastu a termosetu Tažnost Pevnost Vzorek / pojivo % nános Dimenzion. stabilita (%) v podélném v podélném sušiny pojiva podélný směr příčný směru (%) směru (N) stanov. směr termoplast 17,8 + 11,1 - 24,0 500 35 termoset Settex F 18,1 + 1,0 - 2,0 505 40 *vlastnosti rouna před pojením nebyly stanoveny – pevnost a dimensionální stabilita jsou výsledkem procesu pojení Dimenzionální stabilita – podmínky: 200°C, 10 min. při zatížení 4 kg Velmi dobré parametry pevnosti a tažnosti v podélném směru, zejména však minimální rozměrová změna v příčném i podélném směru naznačující jasně, že termosetický systém je pro dané aplikace výhodnější. nevýhoda – načervenalý odstín pojeného rouna daný Technická univerzita v Liberci, Fakulta textilní, Hálkova 6, 460 17 Liberec 1, Výzkumné centrum Textil, Sekce B – Textilní materiály a konstrukce textilních výrobků tel.: +420 48 5353209, fax: +420 48 5353542, http://centrum.vslib.cz
Dílčí projekt: Textilie pro speciální aplikace 4. etapa: Smart textilie neodstranitelným obarvením termosetické fenol-formaldehydové pryskyřice by za předpokladu využití odpadních, ne zcela bezbarvých granulátů z PET lahví neměl být na závadu. V konečné fázi je rouno tak jako tak zakryto vrstvou bitumenu. V dané problematice je možno pokračovat za předpokladu dostupnosti roun z odpadů PET. Dodávky obou pojivových systémů jsou možné z výrobní kapacity INOTEX. Produkt SETTEX F je možno aplikovat jako oboustranný nános v pěně pro PES bitumenové střešní krytiny cca 200 g/m2. V bodě 4.2.4, je uveden TECHNOLOGICKÝ LIST pro chemicky pojené PES rouno pro bitumenové střešní pásy.
Obr. č. 1 : Chemicky pojené střešní rouno Technická univerzita v Liberci, Fakulta textilní, Hálkova 6, 460 17 Liberec 1, Výzkumné centrum Textil, Sekce B – Textilní materiály a konstrukce textilních výrobků tel.: +420 48 5353209, fax: +420 48 5353542, http://centrum.vslib.cz
Dílčí projekt: Textilie pro speciální aplikace 4. etapa: Smart textilie 4.2.3. Multifunkční zátěrové bariéry s aplikací UV – absorbéru Toto téma bylo řešeno v rámci 4. etapy Smart textilie bod 4.1. Multifunkční textilie se zvýšenou odolností vůči UV-C záření, řešení a výstupy jsou uvedeny ve zprávě k danému bodu etapy.
4.2.3. Funkcionalizace povrchu textilních substrátů : Multifunkční zátěrové bariéry – studie možnosti kombinace paropropustných efektů tepelných bariér Aplikace vakuových mikrokapsulí Cílem aplikace vakuových mikrokapsulí formou zátěru nebo nánosu bylo ověření možnosti zvýšení retence tepla upravených materiálů a zároveň zajištění dobrých fyziologických vlastností. Aplikace mikrokapsulí o koncentraci 0,2 a 8% byla nejprve provedena v kombinaci s paropropustným zátěrem Performax 16054D bavlněných standardů o plošné hmotnosti 180, 288 a 310g/m2 . V Inotexu byla měřena teplota povrchu tkaniny bezdotykovým teploměrem při působení konstantního zdroje tepla a po přerušení tepelného působení (tkanina s obsahem vakuových mikrokapsulí by měla pomaleji chladnout). Vzorky byly také poslány na proměření tepelného toku kontaktní metodou na přístroji Alambeta na TUL, kde byly rovněž podrobeny mikroskopickému pozorování. . Obr.č. 2-4 : Zátěry s vakouvými mikrokapsulemi - Teplota povrchu tkaniny měřená bezdotykovým teploměrem Kepr zelený 180 g/m 2 55 50 45 40
°C 35
Performax 16054 D Performax 16054 D + 2% skleněné kuličky
30 25 0
20
Performax 16054 D + 8% skleněné kuličky 40 60 80 100 Čas /sekundy/
120
Technická univerzita v Liberci, Fakulta textilní, Hálkova 6, 460 17 Liberec 1, Výzkumné centrum Textil, Sekce B – Textilní materiály a konstrukce textilních výrobků tel.: +420 48 5353209, fax: +420 48 5353542, http://centrum.vslib.cz
Dílčí projekt: Textilie pro speciální aplikace 4. etapa: Smart textilie K ep r h n ěd ý 288 g /m
57
2
52 47 42
°C 37 32
P erfo rm ax 16054 D
27
P erfo rm ax 16054 D + 2% sklen ěn é ku ličky P erfo rm ax 16054 D + 8% sklen ěn é ku ličky
22 0
30
60
90
Č as /seku n d y/
Kepr červený 310 g/m
52
120
150
180
2
47 42 37
°C 32
Performax 16054 D Performax 16054 D + 2% skleněné kuličky
27
Performax 16054 D + 8% skleněné kuličky
22 0
30
60
90
120
150
180
Čas /sekundy/
Z uvedených grafů je zřejmé, že zátěrovou technikou se pomocí mikrokapsulí nedá výraznější retence tepla dosáhnout. Z výsledků získaných na TUL ALAMBETA), rovněž nevyplynuly jednoznačné závěry, i když bylo zjištěno, že tepelný odpor se zvýší při obsahu kuliček 8% o 22% oproti původní hodnotě. Zároveň však stoupla i tlouš´tka substrátu o 13%. Z mikroskopických snímků (TUL) však jednoznačně vyplývá poničení mikrokapsulí zřejmě během aplikace zátěru (Obr.č.5) :
Technická univerzita v Liberci, Fakulta textilní, Hálkova 6, 460 17 Liberec 1, Výzkumné centrum Textil, Sekce B – Textilní materiály a konstrukce textilních výrobků tel.: +420 48 5353209, fax: +420 48 5353542, http://centrum.vslib.cz
Dílčí projekt: Textilie pro speciální aplikace 4. etapa: Smart textilie
Z toho důvodu byla provedena ještě aplikace mikrokapsulí formou nánosu pěnou vzdušnou raklí 0,5mm. Objemová hmotnost pěny byla 160g/l, s obsahem mikrokapsulí pak 110g/l: Složení pěny bez obsah mikrokapsulí : 400g/kg voda 55g/kg Stapen 30 (zpěňovadlo) 540g/kg Sokrat 1906 Složení pěny s obsahem mikrokapsulí : 591g/kg voda 51g/kg Stapen 30 278g/kg Sokrat 1906 80g/kg mikrokapsule 2 Materiál : 100% bavlněný kepr 120g/m Rychlost : 0,75m/min, teplota sušení 140°C. Upravený materiál byl znovu proměřen bezdotykovým teploměrem :
Technická univerzita v Liberci, Fakulta textilní, Hálkova 6, 460 17 Liberec 1, Výzkumné centrum Textil, Sekce B – Textilní materiály a konstrukce textilních výrobků tel.: +420 48 5353209, fax: +420 48 5353542, http://centrum.vslib.cz
Dílčí projekt: Textilie pro speciální aplikace 4. etapa: Smart textilie Obr.č. 6 : Aplikace mikrokapsulí nánosem pěnou : teplota povrchu tkaniny Měření teploty povrchu tkaniny bezdotykovým teploměrem
50 Nános - Sokrat 1906, Stapen 30
teplota /°C/
45
Nános - Sokrat 1906, Stapen 30, 8% skleněné kuličky
40 35 Ohřev
Chladnutí
30 25 0
100
200
čas /s/
300
400
500
Z uvedené závislosti je patrné, že ani šetrnější technologií nánosování nebylo dosaženo efektu retence tepla. Dokládá to skutečnost, že pro daný záměr rozhoduje o využitelnosti dutých kapsulí zásadním způsobem odolnost jejich stěny vůči nevyhnutelnému mechanickému namáhání při nánosování. Multifunkční kombinovaná nehořlavá úprava Black-Out (světlonepropouštějící/permanentní nehořlavá) - zátěr Cíl : Nehořlavá bariérová tkanina Aplikace : Rolety Materiál : tmavomodrý samet Velveta 300g/m2
nepropouštějící
sluneční
záření.
Úpravy : 1. klasická nehořlavá úprava 420g/l TEXAFLAM PSE, 90 g/l KATALYZÁTOR FRE 60g/l TEXAPRET MFN, 10g/l SILTEX WN, 10g/l TEXAVIV PN klocování, sušení 2min120°C, kondenzace1min180°C, praní hašple soda studená, teplá, kyselina octová 2. nehořlavý zátěr Black-out : Myflam 80036D šedý oboustranný Hořlavost : vyhovuje ČSN EN 1101 a 6940 bez údržby, hmotnost se zátěrem : 448g/m2 pozn : při aplikaci zátěru Myflam nobsahujícího retardér hoření nebylo nehořlavého efektu dosaženo. Tento efekt lze dosáhnout poze kombinací nehořlavé úpravy a nehořlavého zátěru obou úprav.
Technická univerzita v Liberci, Fakulta textilní, Hálkova 6, 460 17 Liberec 1, Výzkumné centrum Textil, Sekce B – Textilní materiály a konstrukce textilních výrobků tel.: +420 48 5353209, fax: +420 48 5353542, http://centrum.vslib.cz
Dílčí projekt: Textilie pro speciální aplikace 4. etapa: Smart textilie Ochranné vrstvy se zvýšenou odolností proti záření a teplu Teploodrazivý hliníkový zátěr ALUTEX Aplikace : nános vzdušnou raklí materiál: 100% bavlna 160g/m2, plátno zátěr: 70g/kg hliníková pasta z výroby INOTEX (kombinace vodných termoreaktivních polyakrylátových polymerů, 5% Al pigment), nános 32g/m2 Použití : žehlící prkna, rolety, ochranné oděvy, technické materiály Parametry:
pevnost v tahu /N/
o : 400 ú : 270
EN ISO 163934-1
protažení při přetrhu /min%/ o : 8 ú :17
EN ISO 13934-1
rozměrová změna max %
4,5
EN ISO 13934-1
stálosti vybarvení min v praní 40°C žehlení zasucha
3 / 4 -5 3–4
EN ISO 105-C01 EN ISO 105-X11 EN ISO 105-X11
žehlení zamokra
3–4/4–5
EN ISO 105-X11
suchý otěr
3–4
EN ISO 105 X12
Teploodrazivost bezdotykovým teploměrem : 30% (viz Obr.č.7) Sledování teploty rubu textilie bez zátěru a s Al zátěrem při působení tepla je uvedeno v tab.č 4. Zdroj tepelného záření : Soluxová lampa o výkonu 2x 500W, vzdálenost : 30cm od vertikálně upevněného vzorku tkaniny. Hodnoty jsou graficky znázorněny na obr. č.7. Tab.č.4 : Teplota povrchu tkaniny bezdotykovým teploměrem Čas /s/ 0 10 20 30 40 50 60
Teplota /°C/ Bez zátěru 27 44 45 46 46 47 47
Se zátěrem 27 36 39 40 41 41 41
Technická univerzita v Liberci, Fakulta textilní, Hálkova 6, 460 17 Liberec 1, Výzkumné centrum Textil, Sekce B – Textilní materiály a konstrukce textilních výrobků tel.: +420 48 5353209, fax: +420 48 5353542, http://centrum.vslib.cz
Dílčí projekt: Textilie pro speciální aplikace 4. etapa: Smart textilie Obr.č. 7 : Hliníkový zátěr ALUTEX : Závislost teploty povrchu tkaniny na čase
Teplota povrchu tkaniny bezdotykovým teploměrem 57
Bez zátěru Zátěr - hliník
Teplota °C
52
47
42
37
32
27 0
10
20
30
40
50
60
70
Čas / s /
Obr. č. 8 : Termoreflektivní zátěr ALUTEX :
Závěr : V ustáleném stavu byla zjištěna teploodrazivost hliníkového zátěru s akrylátovým binderem (bezdotykovým teploměrem) 30% (viz Obr.č.7)
Technická univerzita v Liberci, Fakulta textilní, Hálkova 6, 460 17 Liberec 1, Výzkumné centrum Textil, Sekce B – Textilní materiály a konstrukce textilních výrobků tel.: +420 48 5353209, fax: +420 48 5353542, http://centrum.vslib.cz
Dílčí projekt: Textilie pro speciální aplikace 4. etapa: Smart textilie
4.2.5.TECHNOLOGICKÝ LIST Název: CHEMICKY POJENÉ PES rouno pro bitumenové střešní pásy Hlavní efekty: Vysoká dimenzionální stabilita za požadovaných podmínek (200°C, 10 min. zátěž 4.0 kg) využitím termosetického pojiva (SETTEX F-INOTEX).
Porovnání efektů se standardy: Podélná / příčná rozměr. změna do + 2,0%/-2,0%. Pevnost podélná / příčná 550 N/520 N, pružnost do přetrhu podélná 40%
Potřebná zařízení: Nános z pěny (pěnový fulár) – zařízení dostupné v provoz. podmínkách (SILON, VIGONA) výrobců PES rouna.
Základní receptura: Přívažek 10% sušiny z pěny, nános po ředění a přísadě vzpěňovače, pěnový fulár sušení + kondenzace 130°C/3 min.
Chráněné části (know how, průmyslový vzor, patent): Nová technologie nahrazující dosud používané termoplastické polymery. Možnost využití pro rouna z odpadního PET recyklátu.
Ekonomická rozvaha: Snížení nákladů výroby – odpad PES recyklát min. : 30% - snížené náklady na pojivo : 25% oproti termoplastu
Realizace v : Výrobci PES roun, za předpokladu uplatnění PES recyklátů
Dostupnost technologie: Vychází z využití pojiva (termoset) SETTEX F (Inotex) – fenol-formaldehydové pryskyřice s minimalizovaným obsahem volného fenolu a formaldehydu max. 0.02%
Technická univerzita v Liberci, Fakulta textilní, Hálkova 6, 460 17 Liberec 1, Výzkumné centrum Textil, Sekce B – Textilní materiály a konstrukce textilních výrobků tel.: +420 48 5353209, fax: +420 48 5353542, http://centrum.vslib.cz
Dílčí projekt: Textilie pro speciální aplikace 4. etapa: Smart textilie
Přednášky a prezentace ♣ „Multifunkční úpravy textilií” (přednáška) Martinková L., Marek J., - INOTEX Seminář „Textilie na prahu nového tisíciletí”, TU Liberec, duben 2002 ♣ „Nové konstrukce a funkční úpravy textilií” (přednáška) Martinková L., Marek J.INOTEX, Ledrová Z. – SPOLSIN, 34. Celostátní Koloristická Konference STCHK, Pardubice, říjen 2002
Technická univerzita v Liberci, Fakulta textilní, Hálkova 6, 460 17 Liberec 1, Výzkumné centrum Textil, Sekce B – Textilní materiály a konstrukce textilních výrobků tel.: +420 48 5353209, fax: +420 48 5353542, http://centrum.vslib.cz