Fasern, die duften

Fasern, die duften

Auf Rosen gebettet
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Wäsche mit Duftstoffen zu versehen, ohne dass der Effekt bereits nach dem ersten Waschen wieder verschwindet, ist eine Herausforderung. Empa-Forscher haben nun Fasern entwickelt, die den Duft von Rosen oder Gewürznelken verströmen – und zwar dauerhaft. Die Hohlfasern können zudem mit anderen Wirkstoffen ausgestattet werden.

Mit einer feinen Nase lässt sich eine Vielzahl von Aromen aufspüren. In unserer Wahrnehmung verknüpfen wir verheißungsvolle Düfte oft mit Erinnerungen, etwa an einen hervorragenden Wein, eine erlebnisreiche Reise oder die erste Liebe. Textilien mit angenehmen Geruchsstoffen auszustatten, ist dabei kein neuer Kundenwunsch: Angeblich hat bereits Kleopatra die Segel ihrer Schiffe mit erlesenen Essenzen tränken lassen. Heute hingegen sind Vorhänge für Büros mit beschwingendem Duft, blumige Bouquets für Bettwäsche oder würzige Aromen für Halstücher und Krawatten gefragt.

Empa-Forscher Rudolf Hufenus aus der Abteilung «Advanced Fibers» in St. Gallen hat daher ein Verfahren entwickelt, mit dem sogenannte Flüssigkern-Fasern hergestellt werden, die beispielsweise mit blumigem Rosenduft oder Gewürznelken-Essenzen befüllt sind. Bisher war es lediglich möglich, Hohlfasern mit begrenzter Länge in einem aufwändigen Verfahren nachträglich zu befüllen. In einem kontinuierlichen Schmelzspinn-Prozess entstehen nun längere Fasern, die zudem noch bereits gefüllt sind. Im Anschluss können die Bi-Komponentenfaser zu Textilien verarbeitet werden. «Wir haben die erwünschten mechanischen Eigenschaften für Textilien, die Färbbarkeit und Waschbarkeit der Duftfasern erfolgreich demonstriert», sagt Hufenus. Durch den gasdurchlässigen Mantel der Polymerfasern entweichen die Duftstoffe langsam und kontinuierlich, so dass die Textilien über mehrere Waschgänge hinweg duften.

Dabei kommt es auf die Auswahl der Essenzen und der Polymere an, um ein perfektes Zusammenspiel für die Diffusion des Dufts zu erreichen. Da sich die Spinnparameter präzise steuern lassen, konnten bereits zusätzliche Eigenschaften in die Fasern integriert werden, wie eine schwere Entflammbarkeit durch flüssige Flammschutzmittel.

Eine alternative Technologie, die sich für eine Vielzahl von Wirkstoffen in Textilien eignet, ist das Elektrospinnen von Polymerfasern mit Duftkapseln. «Duftstoffe sind aufgrund ihrer Flüchtigkeit allerdings eine besonders anspruchsvolle Substanzklasse», erklärt Empa-Forscher Giuseppino Fortunato vom «Biomimetic Membranes and Textiles» Labor in St. Gallen. Einerseits sollen sie sich für ihre erwünschte Wirkung gleichmäßig in der Umgebung verbreiten, andererseits sollen sie möglichst lange im Textil erhalten bleiben. Für nachhaltige Duftergebnisse verpacken Giuseppino Fortunato und Nicolas Luisier die Essenzen daher in winzige Kapseln aus hautfreundlichen Polymeren nach Oekotex Standard 100.

Gemeinsam mit verschiedenen Industriepartnern, darunter die Cilander AG in Herisau, die Bachmann Krawatten AG in Zürich und die Swifiss AG in Urnäsch, entwickelten Fortunato und sein Team Duftkapseln, mit denen Textilien nachträglich behandelt werden können. Mittels dieses Verfahrens, das auch bereits zum Patent angemeldet ist, wurden Textilien ausgestattet, gewaschen und gelagert – mit nachhaltiger Wirkung. Bei klassischen olfaktorischen Tests gemeinsam mit der Hochschule für Technik in Rapperswil konnten die duftenden Textilien bei Versuchspersonen punkten. Denn schließlich muss das Zusammenspiel der zuerst wahrnehmbaren Kopfnote, der länger anhaltenden Herznote und der abschließenden Basisnote der Duftstoffkompositionen perfekt harmonieren.

Mittlerweile ist Fortunato dabei, feinste Membranen basierend auf abbaubaren Biopolymeren zu entwickeln, in denen die Duftkapseln ähnlich einer Perlenkette aufgereiht sind. «Mit dieser 'Beads on String'-Struktur geben die Fasern über Monate nur sehr feine Mengen an Duftstoff ab», erklärt der Forscher. Die mittels Elektrospinnen gefertigten Membranen könnten künftig beispielsweise in Sportbekleidung eingearbeitet werden. Allerdings will der Forscher das Verfahren nicht auf Duftstoffe beschränken. In den Kapseln ließen sich ebenso Wirkstoffe, die die Haut pflegen oder die Wundheilung unterstützen, einbauen. «Wenn wir es mit flüchtigen Duftstoffen geschafft haben, sollten stabilere Wirkstoffe ein kleineres Problem sein», so Fortunato.

Text: ANDREA SIX

Bild 1: Fast wie in einer Blumenwiese: Wäsche und Accessoires können nach diversen Blüten duften, wenn die Textilfasern mit wohlriechenden Essenzen ausgerüstet sind. Bild: Pixabay

Bild 2: Kern-Mantelfasern werden im Schmelzspinnverfahren aus zwei Komponenten herge-stellt. Im Bild eine textile Polymerfaser mit zentralem Kanal. Rasterelektronenmikrosko-pie-Aufnahme, 1.200-fach vergrössert, nachkoloriert.

Bild 3: Mikroskopische Aufnahme einer Polymerfaser, die mit einem flüssigen Flammschutz-mittel gefüllt ist, (nachkoloriert).

Bild 4: Damit Textilien nachhaltig Duft verströmen, können die Essenzen in winzige Kapseln (orange) verpackt werden, die beim Elektrospinnen zu Perlenketten-artigen Fasern (grün) aufgereiht werden. Konfokalmikroskopische Aufnahme