Spinnvliesstoffe mit photochromen Eigenschaften

Transkript

1 Dr. Ulrich Heye, Wolfgang Schilde, Ralf Taubner Sächsisches Textilforschungsinstitut e. V. an der Technischen Universität Chemnitz Spinnvliesstoffe mit photochromen Eigenschaften

2 Gliederung des Vortrages 1. Einleitung 2. Herstellung der Spinnvliesstoff-Muster (Polymer- und Farbstoffvarianten) Transmissionsmessungen Messung des Farbabstandes Remissionsmessungen Untersuchungen zur Permanenz 4. Zusammenfassung und Ausblick

3 1. Einleitung Vorstellung ausgewählter Ergebnisse aus dem INNO-WATT-Projekt (Vorlaufforschung): Entwicklung neuartiger Spinnvliesstoffe mit photochromen Effekten Zielstellung des Projektes: Herstellung photochromer Spinnvliesstoffe durch Beimischung der Farbstoffe in die Polymerschmelze Bewertung der photochromen Effekte mittels geeigneter Messverfahren Schaffung einer Ausgangsbasis für neuartige Vliesstoffanwendungen

4 2. Herstellung der Spinnvliesstoff-Muster Polymer- Granulate Nebenkomponenten (Masterbatches) Reicofil 4 Extrusion Spinndüse Filamentverstreckung Vliesbildung Twin- Kalander Hyperpunch- Nadelmaschine NeXchem Siebtrommeltrockner Wickler

5 2. Herstellung der Spinnvliesstoff-Muster Dosierung 1 Dosierung 2 Extruder 1 Extruder 2 Spinnpumpe 1 Filtration 1

6 2. Spinnvliesstoff-Muster: Polymer- und Farbstoffvarianten Ausgewählte Reversacol Farbstoffe der Firma JamesRobinson (UK) Name Farbton Stoffgruppe Wellenlänge [nm] Fade Rate T1/2 [s] Visuelle Farbstärke Schmelztemperatur [ C] Poppy Plum red Oxford blue 2,1b- Naphtopyrane 2,1b- Naphtooxazine 2,1b- Naphtooxazine ~ 160

7 2. Spinnvliesstoff-Muster: Polymer- und Farbstoffvarianten Polymermatrix Extrusionstemperatur [ C] Filament- Mantel Farbstoff Farbstoffkonzentration [%] Flächenmasse [g/m²] PP Oxford blue 0,01 / 0,05 50; 80 PP Poppy 0,01 / 0,05 / 0,1 50; 80 PP Poppy + UV 0,05 50; 80 PP Plum red 0,01 / 0,05 50; 80 PP 245 PA Plum red+uv 0,05 80 TPU 205 PE Plum red 0,05 80 PLA Plum red 0,1 80

8 Verringerung der Lichttransmission infolge Umfärbung (Flächenmasse 80 g/m²; Farbstoffanteil 0,05 % [PLA: 0,1%]) % Oxford blue (PP) Photochromer Farbstoff (Polymerbasis) Poppy (PP) Poppy+UV (PP) Plum red (PP) Plum red+uv (PP/PA) Plum red (TPU) Plum red (PLA)

9 Elastizitätsmodul verspinnbarer thermoplastischer Polymere N/mm² TPU PE PP PET PA 6 PLA Polymerart

10 Abhängigkeit der Lichttransmission von der Temperatur Permanente Belichtung Vergleich zwischen permanenter und alternierender Belichtung Transm issionsverm inderung in % 0,0-5,0-10,0-15,0-20,0-25,0-30,0-35,0-40,0-45,0 Temperatur in C Plum red (PP) Plum red (TPU) Transmissionsverminderung in % ,0-5,0-10,0-15,0-20,0-25,0-30,0-35,0-40,0-45,0 Temperatur in C Belichtung alternierend Dauerbelichtung

11 Abhängigkeit des Farbabstandes ΔE von der Farbstoffkonzentration Farbabstand ΔE ,02 0,04 0,06 0,08 0,1 Farbstoffanteil [g/m²] Oxford blue (PP) Poppy (PP) Plum red (PP)

12 Remissionskurven für verschiedene Farbstoffe im PP (Farbstoffanteil 0,05 % - Aktivierung 1 Minute) Remission in % Wellenlänge in nm Plum red (PP) Poppy (PP) Poppy+UV (PP) Oxford blue (PP)

13 Abhängigkeit der Remission (Absorption) von der Farbstoffkonzentration Remission [%] Wellenlänge [nm] 1% Poppy 5% Poppy 10% Poppy

14 Remission im Absorptionsmaximum in Abhängigkeit vom Farbstoffanteil Remission in % Oxford blue (PP) Poppy (PP) Plum red (PP) 0 0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 Farbstoffanteil [g/m²]

15 Remissionskurven für den Farbstoff Plum red bei verschiedenen Polymeren (Farbstoffanteil 0,05 %; im PLA 0,1 % - Aktivierung 1 Minute) Remission in % Aktivierungsdauer: 15 Minuten Wellenlänge in nm Plum red (PP) Plum red (PP/PA) Plum red+uv (PP/PA) Plum red (TPU) Plum red (TPU) Plum red (PLA)

16 Verlauf der Rückfärbung nach UV-Aktivierung (Aktivierungszeit: 1 Minute) Farbabstand ΔE 40,00 35,00 30,00 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 0, Zeit in s Oxford blue (PP) Poppy (PP) Poppy+UV (PP) Plum red (PP) Plum red (PLA) Plum red (TPU) Plum red (PP/PA) Plum red+uv (PP/PA)

17 Verlauf der Rückfärbung nach UV-Aktivierung bei unterschiedlicher Aktivierungsdauer Plum red (TPU) 25 Farbabstand ΔE Min. aktiviert 1 Min. aktiviert Zeit in s

18 : Permanenz Veränderung der photochromen Umfärbung nach längerer Belichtungsdauer Farbstoff: Plum red Transmissionsverminderung in % PP PP/PA PP/PA+UV Referenz 4 Std. Xenotest 8 Std. Xenotest 24 Std. Xenotest 500 Std. Fenster 800 Std. Fenster

19 : Permanenz Veränderung der photochromen Umfärbung nach längerer Belichtungsdauer Farbstoff Poppy Transmissionsverminderung in % PP PP+UV Referenz 4 Std. Xenotest 8 Std. Xenotest 24 Std. Xenotest 500 Std. Fenster

20 4. Zusammenfassung und Ausblick Es wurden Spinnvliesstoffe mit photochromen Effekten an einer Reicofil 4-Anlage hergestellt, bei denen die Farbstoffe der Polymerschmelze beigemischt wurden. Es wurden drei verschiedene Reversacol Farbstoffe der Firma JamesRobinson (UK) in Kombination mit verschiedenen Polymeren (PP, TPU, PLA, PA6) untersucht. Die Bewertung der photochromen Effekte erfolgte anhand der Lichttransmission, des Farbabstandes ΔE, und der Remission im aktivierten Zustand. Durch Zugabe von UV-Stabilisatoren bzw. einem Filamentmantel aus Polyamid konnte eine Verlängerung des photochromen Effektes um den Faktor 3 erreicht werden. Die derzeitig verfügbaren Farbstoffe lassen damit nur eingeschränkte Anwendungen zu.

21 Vliesstoffe inspirieren zu neuen Ideen Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Wir danken dem Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie für die Förderung des Projektes Entwicklung neuartiger Spinnvliesstoffe mit photochromen Effekten