V rámci projektu NANOCOVER – Vodné nanodisperze pro funkční povrchové úpravy podporovaného Technologickou agenturou České republiky (TA01010613, doba řešení 01/2011–12/2014) probíhá vývoj textilních materiálů s vysokou přidanou hodnotou, které mají schopnost rozkládat organické polutanty. Tato schopnost je založena na fotokatalytické aktivitě zakotvených nanočástic oxidu titaničitého v krystalické modifikaci anatas.
Princip fotokatalytického jevu spočívá ve vybuzení elektronů z valenčního pásu do vodivostního pásu při dopadu UV záření. Důsledkem je vznik volných radikálů schopných štěpit organické vazby a rozkládat tak organické molekuly na vodu, oxid uhličitý a minerální kyselinu. Jedním z cílů řešení projektu bylo využití textilních povrchů jako nosiče fotoaktivních nanočástic oxidu titaničitého a získání textilie se samočisticími a antibakteriálními vlastnostmi umožňujícími degradovat organické látky a vzdušné polutanty (např. formaldehyd). K získání takových textilních materiálů bylo přitom třeba vyřešit všechny nutné předpoklady:
- Připravit stabilní disperzi nanočástic TiO2 tak, aby nedocházelo k jejich aglomeraci v průběhu skladování a při aplikaci na textilie, vyvinout účinný dispergační systém kompatibilní se všemi pomocnými prostředky používanými v rámci aplikace.
- Vyvinout účinný systém ochraňující textilní vlákna včetně jejich vybarvení nebo jiných fi nálních úprav před fotokatalytickým poškozením tak, aby nedošlo k potlačení fotoaktivity upravené textilie.
- Navrhnout a optimalizovat technologii aplikace fotokatalytického systému zaručující pevné zakotvení nanočástic TiO2 na vlákně.
- Navrhnout metodiku testování fotokatalytického efektu upravených textilií.
Ověřit ekologickou a toxikologickou nezávadnost navrženého systému. Uvedené podmínky se podařilo úspěšně vyřešit a optimalizovat, dokonce byly vypracovány směrné technologie pro kombinované multifunkční úpravy textilních materiálů z přírodních i syntetických vláken – například kombinace samočisticí a antimikrobiální schopnosti s nehořlavým nebo hydrofobním (vodoodpudivým) efektem nebo aplikace fotokatalytické úpravy na materiály se zabudovaným antistatickým vláknem. Vzhledem k aplikaci speciálně navrženého ochranného systému – kopolymerní nanodisperze s obsahem siloxanu (řada SIPURINO) tvořícího bariéru mezi fotoaktivními nanočásticemi a vláknem – nedochází k fotokatalytickému poškození textilie (ztrátě pevnosti, změně odstínu, žloutnutí), což bylo potvrzeno dlouhodobým sledováním. Důležité přitom je, že upravené textilie jsou fotoaktivní i na běžném denním světle, které obsahuje UV záření. Hodnocení fotoaktivity včetně stálosti efektu v systémech údržby je prováděno jak krátkodobými, tak dlouhodobými testy. Nejrychlejší je orientační test založený na rozkladu organického barviva (Oranž 1) nebo měření barevné změny kyseliny askorbové. Další možností je sledování ztráty hydrofobity textilie po nánosu vodoodpudivého parafínu, například měřením úhlu skoulení kapky vody po nakloněné rovině (rozkladem parafínu tento úhel stoupá), rychlosti absorpce obarveného roztoku tkaninou nebo sledováním poklesu charakteristických píků parafínu metodou FTIR (Fourierova transformační infračervená spektroskopie). Tyto materiály nacházejí uplatnění při výrobě interiérových a nábytkových textilií, záclon, speciálních filtrů a ochranných oděvů (PPE), které jsou vhodné i do čistých prostředí, protože, jak bylo zjištěno, uvedenou úpravou nedochází ke zvýšení uvolňování prachových částic (linting).
Lenka Martinková INOTEX, spol. s r. o., Dvůr Králové n. L. Spoluřešitelé projektu: Centrum organické chemie, s. r. o. INOTEX, s. r. o. SYNPO, a. s. České technologické centrum pro anorganické pigmenty, a. s. Technická univerzita v Liberci Státní zdravotní ústav