Erweiterte Funktionalität und höhere Performance von photochromen Textilien

Moderne organische photochrome Verbindungen sind in der Lage sensibel auf die unmittelbaren Einflüsse ihrer Mikro-Umgebung zu reagieren. Damit bieten sich einerseits Chancen für neue funktionelle Anwendungen von Farbwechselreaktionen, zum anderen führen aber Nebenreaktionen zu einer raschen Abschwächung des photochromen Umschlages (Fatigue). Aufgabenstellung war deshalb, die Verbesserung des Fatigue-Verhaltens photochromer Textilien durch werkstoffliche Modifizierung mittels geeigneter Stabilisatoren.

Ergebnisse

Bei der Bearbeitung des Projektes wurden zwei Wege beschritten: Stabilisierung photochromer Verbindungen durch Compoundieren/Einspinnen und Applikation von stabilisierenden Substanzen durch Foulardieren/ Beschichten. Bei beiden Verfahren lässt sich das Fatigue photochromer Systeme durch ausgewählte Stabilisatoren bei mittlerer Bestrahlungsdauer deutlich verbessern. Messungen mit der Chemilumineszenz-Analytik ergaben eine Korrelation zwischen dem CL-Signal der ungealterten bzw. der UV-gealterten Probe und deren Fatigue. Im Einzelnen wurden folgende Ergebnisse erzielt: 

• Von den für textile Anwendungen interessanten Polymeren lassen sich mittels Spinnfärbung nur Poly-propylen und niedrig schmelzende Polyamide photochrom funktionalisieren, durch Foulardieren oder Beschichtung gelingt dies auch bei Polyestertextilien.  
• Ein als Bindemittel für das photochrome Pigment eingesetztes neues Beschichtungsprodukt vom Core-Shell-Typ ergab sehr gute photochrome Effekte. 
• Pigmentkonzentrationen < 0,1 Gew.% sind ausreichend für gute Photochromieeffekte beim Foulardieren.
• Die Fasermatrix besitzt sowohl bei der Spinnfärbung als auch beim Foulardieren einen großen Einfluss: die Photochromie ist bei PP deutlich höher als bei PES
• Beim Fatigue-Verhalten photochromer Proben konnte eine Korrelation zwischen der Belichtung im Xenotest-Gerät und der natürlichen Belichtung gefunden werden. 
• Stabilisierende Substanzen lassen sich beim Foulardieren oder Beschichten zusammen mit der Binderflotte und dem Pigment auftragen. 
• Ausgewählte HALS-Produkte, aber auch einige UV-Absorber und Antioxidantien verbessern das Lifetime  des photochromen Effektes um ca. 100 bis 170 %.

Anwendungen

Die vorliegenden Untersuchungsergebnisse leisten einen Beitrag zur Nutzung organischer photochromer Pigmente für textile Anwendungen. Beispiel ist der technische Sonnenschutz mit selbsttätiger Verdunkelungsfunktion. Photochrome Textilien könnten somit einen Beitrag leisten, bei der Bewältigung der infolge der vorhergesagten globalen Klimaerwärmung steigenden Anforderungen an sommerlichen Wärmeschutz in Räumen und damit auch zur Energieeinsparung, da Energieaufwendungen für Kühlung und Klimatisierung von Räumen reduziert werden könnten.

Interessante Anwendungen, die eine höhere Wertschöpfung erlauben, sind aber auch photochrome Filter, die die Intensität und spektrale Verteilung der einfallenden Strahlung regulieren. Hier ist gedacht an photochrome textile Filtermaterialien für Anzucht UV-empfindlicher Pflanzen oder zum Schutz von lichtempfindlichen Produkten, wie wertvollen historischen Büchern, Tapeten, Möbeln oder anderen Gegenständen.