Neuartige metallfreie Technologie von Ryan Scott, Senior Formulations Engineer, Microban International
Polyester und Mischgewebe mit hohem Polyesteranteil sind als Material für Bekleidung, einschließlich Sport- und Aktivbekleidung, beliebt. Die große Herausforderung für Hersteller besteht darin, eine Lösung für das leidige Geruchsproblem, den sogenannten Permastink, zu finden, indem sie Textilien entweder antimikrobiell auszurüsten oder Technologien zur Geruchsbindung entwickeln. Dieser Artikel befasst sich mit dem Problem der Geruchskontrolle in Polyestertextilien und Stoffen mit hohem Polyesteranteil und stellt eine neuartige metallfreie Technologie vor, die eine nachhaltigere Lösung für dieses Problem bietet.
Einführung
Polyester ist in der globalen Textilindustrie ein derart beliebtes Material, dass davon weltweit mehr produziert wird als von allen anderen Fasern zusammengenommen. Polyestergewebe findet vielseitige Verwendung in unterschiedlichen Sektoren, vom Hotelgewerbe über Polster- und Möbelstoffe bis hin zu Outdoor Anwendungen und für Funktionsbekleidung. Als besonders nützlich erweist es sich in der Bekleidungsindustrie. Im Vergleich zu Naturfasern bieten Kunststoffe aus Polyester längere Haltbarkeit, verbessertes Einlaufverhalten und besseren Knitterschutz sowie höhere Widerstandsfähigkeit gegen Umwelteinflüsse.
All diesen unbestrittenen Vorteilen zum Trotz stellt die Geruchskontrolle in Polyestertextilien die Bekleidungsbranche immer noch vor große Probleme. Das liegt daran, dass diese Stoffe in engem Kontakt mit den Mikroorganismen der Haut und der Umwelt stehen und aufgrund der, im Vergleich zu natürlichen Materialien, höheren Hydrophobie von Polyester eine hohe Adhäsion von Bakterien und Absorption von Lipiden - der Hauptnahrungsquelle für Bakterien - aufweisen. Das von Polyester erzeugte warme und feuchte Milieu fördert das Wachstum von Bakterien, von denen viele unangenehme Gerüche und Flecken verursachen und das Gewebe schädigen können.
Geruchskontrolltechnologien
Nachweislich betrifft das Geruchsproblem Polyester erheblich stärker als Baumwolle. Dies geht aus Experimenten hervor, bei denen die beiden Fasern für eine identische Inkubationszeit der gleichen Schweißmenge ausgesetzt wurden1. Bei der anschließenden Wäsche wurden Gerüche aus Polyester weniger gut entfernt. Durch wiederholte Schweißbelastung erhöht sich die Menge der in der Faser gebundenen Geruchsstoffe, so dass sich im Laufe der Zeit unangenehme Gerüche bilden, die durch herkömmliches Waschen nicht wirksam entfernt werden können. Dieser unangenehme Geruch, der sogenannte Permastink, löst bei Verbrauchern Bedenken aus, weshalb die Textilindustrie eine Lösung braucht, um dieser Herausforderung zu begegnen.
Es gibt zwei führende Ansätze für Geruchskontrolltechnologien. Der Erste konzentriert sich auf die direkte Kontrolle der geruchsbildenden Bakterien auf den Textilien, indem diese imprägniert werden, um so das Wachstum von Mikroorganismen zu hemmen. Beim zweiten Ansatz werden Gerüche durch physische oder chemische Absorptionsprozesse neutralisiert bzw. eingeschlossen. Dies mindert ihre Volatilität und somit den Geruch der entsprechend ausgerüsteten Textilien. Die antimikrobielle Ausrüstung von Textilien ist eine durchaus wirksame und unkomplizierte Lösung, unterliegt jedoch strengen regulatorischen Bestimmungen und stellt hohe technische Herausforderungen, etwa Anforderungen im Hinblick auf Faserverträglichkeit und Feuchtigkeitsregulierung. Aus diesem Grund gewinnen Geruchsabsorptionstechnologien zunehmend an Popularität.
Herkömmliche Geruchsadsorptionstechnologien setzen auf Absorptionsmittel, z. B. Aktivkohle, Cyclodextrine und Zeolithe, doch diese sind nicht unbedingt für Textilien geeignet. Beispielsweise ist Aktivkohle wegen ihrer enorm hohen Porenzahl in der Oberfläche, die die Absorption vielfältiger Gerüche ermöglicht, ein starkes Absorptionsmittel. Mit ihrer dunklen Farbe ist sie jedoch kaum eine praktikable Option für die Verwendung in Textilien. Ähnlich verhält es sich mit Cyclodextrinen, die sich zwar dauerhaft an Baumwolle binden, wegen ihrer geringeren Polyesteraffinität auf diesem Material aber weniger beständig sind. Aus Gründen der Nachhaltigkeit wären in der Natur vorkommende Zeolithe möglicherweise eine attraktive Option, doch sie haben kaum oder gar keine Gewebeaffinität – weder bei Kunst- noch Naturfasern – und sind daher nicht genügend waschbeständig.
Eine nachhaltige Alternative ohne Metall
Eine neue Entwicklung ist Refresh™, eine zum Patent angemeldete metallfreie Geruchsbindungstechnologie von Microban International. Dieses Einkomponentensystem nutzt eine alkalische, wässrige Emulsion aus synergistisch wirkenden Polymeren zur Neutralisierung säuerlicher Geruchsstoffe, beispielsweise von Carbonsäuren, die für Körpergeruch verantwortlich sind, und bietet eine langanhaltende Wirksamkeit, da es vielzählige Waschzyklen überstehen kann. Die Emulsion kann mit Wasser verdünnt und zur Einarbeitung in Polyestergewebe während der Herstellung im Foulardier-und-Fixier-Verfahren angewendet werden und stellt eine partikelfreie und beständige Lösung der Geruchsbindung dar, die für Textilwerke gut geeignet ist, da sowohl die Problematik von Verstopfungen der Walzen als auch zunehmend komplexerer Rezepturen vermieden werden.
Kleidungsstücke, die aus mit dieser Technologie behandelten Materialien hergestellt werden, bleiben länger frisch; beim Tragen entstehende Gerüche werden vor dem Waschen gebunden und neutralisiert. Die Geruchsstoffe werden dann im Waschgang freigegeben, die Geruchsbindefähigkeit des Gewebes regeneriert sich und ist verfügbar, wenn das Kleidungsstück erneut getragen wird (Abbildung).
Den Beweis erbringen
Die Wirksamkeit der Geruchsbindungstechnologie bei Geweben mit hohem Polyesteranteil wurde bei einer Reihe von Versuchen im Textilfabrikmaßstab bewertet. Dunkle und helle Stoffe wurden mit dieser Technologie foulardiert und bei 150 °C mindestens 45 Sekunden lang fixiert. Bei hellen Farben wurde der pH-Wert dabei geringfügig angepasst. Die Wirksamkeit der Geruchsbindung wurde vor dem Waschen und nach 30 Waschgängen bewertet, um die Haltbarkeit der Behandlung zu bestätigen. Dabei wurden die Stoffe in hocheffizienten Frontlader-Waschmaschinen mit gängig käuflichen Haushaltswaschmitteln und nach dem Waschprotokoll AATCC LP 1 gewaschen. Die anschließende Trocknung erfolgte in einem normalen Trockengang. Die Wirksamkeit der Geruchsabsorption von Ethan- und Isovaleriansäure wurde anhand von ISO 17299-2 bzw. ISO 17299-3 bewertet. Darüber hinaus wurden Farbechtheit, Nass- und Trockenabriebbeständigkeit, Saugfähigkeit und vertikale Kapillarwirkung nach den Protokollen AATCC TM 61- 2A, AATCC TM 8, AATCC TM 79 und AATCC TM 197-Option B untersucht.
Erwiesene Wirksamkeit
Das behandelte Gewebe zeigte eine außergewöhnliche Wirksamkeit für Isovaleriansäure, mit anfänglichen Absorptionswerten in Höhe von 97% dieses Geruchsstoffs. Auch nach 30 Haushaltswaschgängen wurden die Anforderungen der ISO 17299-2/3-Norm noch übertroffen, da 93% des Geruchsstoffs absorbiert wurden (Abbildung 2). Auch bei Essigsäure war die Behandlung wirksam: Bis zu 93 % des Geruchsstoffs wurden vor der Heimwäsche und bis zu 75 % nach 30 Waschgängen gebunden, womit die Norm ISO 17299-2 übertroffen wurde.
Gewebebehandlungen können sich manchmal nachteilig auf die Materialeigenschaften auswirken und das Gewebe in Bezug auf Farbechtheit, Tragegefühl, Feuchtigkeitsregulierung und Lagervergilbung beeinträchtigen. Ein niedrigerer pH-Wert des Imprägnierbads trägt dazu bei, die Vergilbung weißer Stoffe beim Appretieren zu verhindern, und wenn die Behandlung von Geweben über ein breites Spektrum von pH-Werten möglich ist, verfügen Hersteller über die notwendige Flexibilität, die es ihnen erlaubt, das Leistungsprofil ihrer Textilien zu optimieren. Bei dieser Studie wurde der pH-Wert des Imprägnierbads für die Behandlung von weißem Polyester durch die Zugabe von Zitronensäure auf 5,5 angepasst und blieb für die Versuchsdauer stabil. Entscheidend ist, dass die erzielte Geruchsminderung unverändert blieb.
Bei schwarzem Polyester wurde nach der Behandlung die Farbechtheit bewertet, da dies bekanntermaßen auch für hochkompetente und erfahrene Hersteller eine besondere Herausforderung darstellt. Der Nassabriebtest ergab keine und der Trockenabriebtest nur eine äußerst geringfügige Beeinträchtigung der Farbechtheit und eine äußerst geringe bis keine Farbwanderung beim Waschen. Auch bei der Prüfung der Kapillarwirkung und der Saugfähigkeit aller Gewebe nach erfolgter Ausrüstung wurden keine entsprechenden Beeinträchtigungen festgestellt.
Schließlich wurde untersucht, wie sich die Behandlung auf das Tragegefühl des Gewebes auswirkt. Wie sich ein Kleidungsstück anfühlt, ist neben seinem ästhetischen Aussehen ausschlaggebend für den ersten Eindruck auf Verbraucher. Das macht das Tragegefühl zu einem der wichtigsten Aspekte von Bekleidung. Laut der Untersuchung wiesen behandelte Gewebe auch bei Anwendung der empfohlenen Höchstkonzentration im Vergleich zu unbehandelten Geweben keine Unterschiede hinsichtlich Fall und Geschmeidigkeit auf.
Schlussfolgerung
Die in diesem Artikel beschriebene zum Patent angemeldete, metallfreie Technologie stellt eine umweltfreundlichere Lösung für die Geruchskontrolle in Polyesterstoffen und Polyestermischgeweben dar. Das unkomplizierte Einkomponentensystem zur Textilausrüstung, für das derzeit die Zertifizierung nach dem Bluesign®- und Oeko-Tex®-Standard angestrebt wird, eignet sich ideal für Synthetiktextilien, insbesondere für Sport- und Aktivbekleidung, für die eine langanhaltende, stabile Geruchskontrolle benötigt wird. Die behandelten Materialien übertreffen die ISO 17299-Norm für die Aufnahme von Isovalerian- und Ethansäuren, auch nach zahlreichen Haushaltswaschgängen, und behalten ihre ursprünglichen physischen Eigenschaften. Die metall- und partikelfreie Rezeptur ermöglicht eine rasche Integration in gängige Appreturverfahren. Daher können Hersteller auf die langanhaltende Geruchskontrolle bei entsprechend ausgerüsteten Textilien vertrauen, für die keine regulatorischen Beschränkungen wie für herkömmliche antimikrobielle Lösungen gelten.
Literaturangaben
1. Callewaert, C, De Maeseneire, E, Kerckhof, F.-M, Verliefde, A, Van de Wiele, T, Boon, N. Microbial odor profile of polyester and cotton clothes after a fitness session. Appl Environ Microbiol. 2014 Nov;80(21):6611-19. doi:10.1128/aem.01422-14. Epub 2014 Aug 15. PMID: 25128346; PMCID: PMC4249026.
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