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Textilveredelung

Einen wunderschönen Tag all den Leserinnen und Lesern dieses Blogs und solchen die es noch werden wollen. ;-) Wieder einmal möchte ich Sie ein wenig in die Welt der Textilien entführen und Ihnen einmal den vielleicht bekannten, aber immer sehr vage gehaltenen Lotus-Effekt näherbringen.

 

Imprägnierung auf den fachlichen Punkt gebracht

Imprägnierung ist auch ein Synonym für Hydrophobierung, welcher als Fachbegriff eher in der Bauindustrie verwendet wird. Hierbei zielt der Begriff eher auf Nässeschutz, Schmutzabweisung und leichte Reinigung ab, womit es einfacher ist die gewünschten Eigenschaften für Textilien zu beschreiben.

Unterteilt wird die Imprägnierung oder Hydrophobierung noch einmal in drei Formen.

  • wasserdruckbeständig
  • wasserabstoßend
  • wasserdicht

Vereinfacht ist dies, wie ein Textil gegen Feuchtigkeit gewappnet ist. Hält es selbst Wasserdruck stand oder aber ist es so dicht, dass es einfach kein Wasser hineinlässt. Der kleine Unterschied, der, je nach Einsatz, viel ausmachen kann. Je nach den Anforderungen, wie z. B. die Wasch-, Reinigungs- und Wetterbeständigkeit, werden zur Imprägnierung Paraffin- und Wachsemulsionen, aber auch Silikone und Fluorcarbone, die einen permanenten Schutz bilden, eingesetzt. Allerdings wird sich bei der Imprägnierung nicht immer nur darauf beschränkt das Material gegen Feuchtigkeit zu schützen. Oft werden auch andere Mittel eingebracht, die u. a. das Zerknittern von Kleidung vermindern, vor Motten oder Käferbefall schützen oder sogar die Hitzebeständigkeit erhöhen.

 

Der Lotuseffekt oder auch: wieso der Tropfen vom Blatt rollt?!

Vom Lotuseffekt hat man oftmals schon etwas gehört. Fast schon legendär dafür ist das Bild von dem grünen, saftigen Blatt auf dem Regen in kleinen Perlen hinabfließt und dabei auch Schmutzpartikel auf der Oberfläche entfernt. Verantwortlich dafür ist eine komplexe mikro- und nanoskopische Architektur der Oberfläche, die die Haftung minimiert.

Die Lotuspflanze ist jedoch nur der berühmteste Vertreter seiner Art. Auch Kapuzinerkresse, Schilfrohr oder sogar Weißkohl zeigen diesen Effekt, genauso, wie einige Tiere, darunter viele Insekten.

 

Von der Liebe zur Vermeidung

Die Fähigkeit zur Selbstreinigung durch wasserabweisende Oberflächen wurde in den 1970er Jahren entdeckt und konnte rd. 20 Jahre später, in den 1990er Jahren, auch in biomimetisch-technische Produkte, also stark vereinfacht nachahmende Produkte, übertragen werden, welche mit dem Markennamen Lotus-Effekt gekennzeichnet sind.

Für diesen Effekt lässt sich auch gut der Blick an eine Glasscheibe als Beispiel nehmen. In einem hydrophilen Zustand oder auch gerne wasserliebend genannt, bilden sich kaum Tropfen, das Wasser bildet eher einen Film, der auf der Scheibe weitest möglich haftet.

Als hydrophob bezeichnet man wiederum den wassermeidenden Zustand. Es sammelt sich Wasser zu Tropfen, die entsprechend herunterlaufen. Ein Effekt, der sich gerne an Autoscheiben bewundern lässt und in Verbindung mit Licht ein sehr schönes Schauspiel erzeugt.

Die Steigerung hiervon ist superhydrophob. Wenn Liebe eher zum Hass wird. ;-) Das Wasser haftet gar nicht erst groß an der Oberfläche, sondern bildet Perlen, die entsprechend beweglich sind und bei einer Neigung sofort herabfließen.

Wassertropfen streben dabei, aufgrund ihrer Oberflächenspannung, die Minimierung ihrer Oberfläche an, daher die Kugelbildung. Abhängig von der Beschaffenheit der Oberfläche und der Oberflächenspannung der Flüssigkeit, kann es so zu einer vollständigen oder unvollständigen Benetzung kommen.

 

Hydrophobie durch Doppelstrukturen

Die Selbstreinigung im Fall unserer Lotuspflanze entsteht durch eine Doppelstruktur der Oberfläche. Diese minimiert die Kontaktfläche und damit die Adhäsionskraft (Grenzflächenschicht, die sich zwischen zwei in Kontakt tretenden Feststoffen und Flüssigkeiten ausbildet) zwischen Oberfläche und auf ihr liegenden Partikeln/Wassertropfen. Dadurch kommt es zur Selbstreinigung.

Diese Doppelschicht besteht aus einer Epidermis mit einer äußeren Schicht (Kutikular), auf welcher sich Wachse bilden. Diese liegen allerdings nicht einfach auf der Außenschicht, sondern auf sog. Papillen, kleinen kugelförmigen Erhebungen. Diese Doppelstruktur sorgt dafür, dass Wasser nicht mehr in die Zwischenräume des Blattes eindringen kann und sich die Kontaktoberfläche entsprechend drastisch verringert.

Die Hydrophobie von Oberflächen wird hierbei mit dem sog. Kontaktwinkel bestimmt. Je höher dieser ist, desto wassermeidender ist die Oberfläche. Bei einigen Pflanzen kann dieser Wert über 160° erreichen, sodass nur 0,6 - 3 % eines Wassertropfens überhaupt mit der Oberfläche in Kontakt steht und das Wasser entsprechend leicht abperlt und dabei ebenso leicht aufliegenden Schmutz mit sich reißt.

Stark benetzende Mittel, wie Lacke oder Tinten wirken jedoch dem Effekt der Oberflächenspannung bei wässrigen Lösungen entgegen, daher bietet diese Oberfläche dagegen keinen Schutz.

 

Für die Gesundheit der Pflanze

Pflanzen geht es bei diesem Effekt gar nicht so sehr um die Reinlichkeit, sondern um die einhergehenden Probleme durch Verschmutzungen. Der Lotuseffekt schützt z. B. vor Keimen, wie Pilzsporen oder vor dem Bewuchs mit Algen. In ähnlicher Weise gilt dies auch für Insekten: Sie können nicht jede Stelle ihres Körpers zum Säubern erreichen, umso vorteilhafter ist es, wenn Feuchte und Schmutz eigenständig abperlen.

Weiterhin beeinträchtigt Schmutz die Photosynthese, die für die Pflanzen lebensnotwendig ist.

Und als letzte kleine Information für die Sportfans unter unseren Lesern:

super hydrophobe Oberflächen wurden sogar bei Schwimmanzügen genutzt und auf internationalen Turnieren eingesetzt. Der Effekt war jedoch so gut, dass man die Anzüge 2010 auch gleich wieder verboten hat, da es die Zeiten der Schwimmer erheblich verbesserte. Für den Sport war die Wirkung offenbar zu gut. ;-)

Wir hoffen auch dieser Beitrag war wieder interessant und wir konnten den Lotus Effekt für Sie mal etwas näher beleuchten.

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