Changing the properties of natural fibres by coating and of synthetic fibres by infiltration

Mohamed, Amina Lotfy Owess; Möller, Martin

doi:999910054770

Changing the properties of natural fibres by coating and of synthetic fibres by infiltration = Änderung der Eigenschaften von Naturfasern durch Beschichtung und von Kunstfasern durch Infiltration

Mohamed, Amina Lotfy Owess

2011

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Amina Lotfy Owess Mohamed

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2011

UmfangXLI, 251 S. : Ill., graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2011

Zsfassung in dt. und engl. Sprache

Genehmigende Fakultät
Fak01

Hauptberichter/Gutachter
Möller, Martin (Thesis advisor)^RWTH*

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2011-07-18

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-37322
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/64649/files/3732.pdf

Einrichtungen

RWTH Aachen (hsbk000000)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Textilien (Genormte SW) ; Nanopartikel (Genormte SW) ; Chemie (Genormte SW) ; Polymere (Genormte SW) ; Silicone (Genormte SW) ; Ausrüstung (Genormte SW) ; Beschichtung (Genormte SW) ; Infiltration (Genormte SW) ; Chemie (frei) ; Textil (frei) ; Silikon (frei) ; Polymer (frei) ; PLA (frei) ; PP (frei) ; textile (frei) ; silicone (frei) ; finishing (frei) ; coating (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 540

Kurzfassung
Die Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung neuer Konzepte zur Verbesserung der Eigenschaften von natürlichen und synthetischen Textilfasern. Eine natürliche Faser, Baumwolle, wurde als Fasermaterial ausgewählt. Der Schwerpunkt der Modifizierung wurde auf weichmachende Eigenschaften gerichtet, die in der Regel zu Kosten der Feuchtigkeitsaufnahme verbessert werden. Silizium basierende Verbindungen wurden für diese Arbeit verwendet. Als synthetische Fasern wurden Polymilchsäure und Polypropylen ausgewählt, deren textiles Potenzial durch ihre schlechte Färbbarkeit und niedrige Feuchtigkeitssorptionskapazität behindert und die beim Spinnen mit geeigneten Zusätzen modifiziert werden können. Der Schwerpunkt hier lag darin, wieder verwertbare natürliche Materialien als Zusätze, zur Erzielung einer verbesserten Komforteigenschaft der synthetischen Polymere zu verwenden. Die Beschichtung der Baumwolle mit zwei hydrophilen Siliziumweichmachern, Silanverbindungen und PDMS Verbindungen wurde aus Wasser durchgeführt, eine klassische Methode, aus organischen Lösungsmitteln und aus überkritischem CO2 als neuer Ansatz. Die Beschichtung und die Veränderung der Gewebeeigenschaften wurden untersucht mit Hilfe von konfokaler Raman Mikroskopie (KRM), Rasterelektronenmikroskopie (REM), Energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDX), Fourier-Transform-Infrarotspektroskopie (FTIR), Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS), Moisture Analyzer und Kawabata Auswertungs System (KES-FB). Die Ergebnisse ermöglichten die Optimierung der Route der Anwendung von Siliziumprodukten und bewiesen den Nutzen der Behandlung, unabhängig von der Gewebestruktur. Die Polymilchsäure und Polypropylen Komposite wurden durch Schmelzinfiltration von Pulvern aus Chitosan, Baumwolle oder Keratin in eine Polymermatrix hergestellt. Die hergestellten Pulver wurden mittels FTIR, NMR, FT-Raman-Mikroskopie und Aminosäure-Analyse charakterisiert. Die Verteilung des Pulvers in der Matrix wurde durch REM-Analyse untersucht. Die hergestellten Verbundwerkstoffe zeigen gute thermische und mechanische Eigenschaften, wie durch Differential Scanning Kalorimetrie (DSC), Thermogravimetrische Analyse (TGA) und Miniatur-Material-Tester (MiniMat 2000) nachgewiesen wurde. Die Fähigkeit Feuchtigkeit zu absorbieren und zu halten war für alle hergestellten Verbundwerkstoffe bei Raumtemperatur stark verbessert, wie mittels IGA Feuchtigkeitsanalyse gezeigt wurde. Polymilchsäure Komposite zeigten auch eine verbesserte Färbbarkeit mit reaktiven und sauren Farbstoffen bei 100°C. Zusammenfassend können die Fasereigenschaften kontrolliert verbessert werden, durch die Wahl der geeigneten synthetischen Polymerstruktur für die Beschichtung von Naturfasern, oder des geeigneten natürlichen Zusatzstoffes für die Infiltration der Matrix der synthetischen Faser.

The Thesis deals with the development of new concepts for improving the properties of natural and synthetic textile fibres. A natural fibre, cotton, has been chosen as fibrous material. The focus of the modification has been directed towards its handle properties, which usually are improved at the expense of moisture up-take. The silicon based compounds were used for this work. Polylactic acid and polypropylene have been chosen as synthetic fibres whose textile potential is hindered by their poor dyeability and low moisture sorption capacity and which can be modified at spinning stage with suitable additives. The focus here has been directed on using recyclable natural materials as additives for achieving an improved comfort property of the synthetic polymer. Two chemical processes, namely coating and infiltration, were considered for applying functional polymers on the fibre surface and, respectively, for modifying the bulk of a polymer via infiltration of particles into the matrix. The coating of cotton with two hydrophilic silicon softeners, a silanol compound and a PDMS compound, was carried out from water, as a classical method, and from supercritical CO2, respectively, as a new approach. The coating process and the change of the fabric properties were investigated by using Scanning Electron Microscopy (SEM), elemental identification Energy Dispersive X–Ray Spectroscopy (EDX), Fourier Transform Infra-Red Spectroscopy (FTIR), X-Ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), moisture analyser and Kawabata Evaluation System (KES-FB). The results allowed optimising the route of silicon product application and put into evidence the benefits of the treatment, independently of the fabric structure. The polylactic acid and polypropylene based composites were produced via melt infiltration of powders of chitosan, cotton or keratins into polymer matrix. The prepared powders were characterised using FTIR, NMR, Raman microscopy and amino acid analysis. The distribution of the powders into the matrix was investigated by SEM analysis. The composites show good thermal and mechanical properties demonstrated by Differential Scanning Calorimetry (DSC) and Thermogravimetric Analysis (TGA) and miniature material tester (MiniMat2000). The ability of absorbing and keeping the moisture was highly improved for all materials, as shown with IGA sorb moisture analyser. Polylactic acid based composites proved also an improved ability for dyeing with reactive and acid dyes at 100°C. Summing up the fibres properties can be controllable improved by selecting the appropriate synthetic polymer structure for coating natural fibres, or the appropriate natural additive for infiltrating the matrix of the synthetic fibre.

Fulltext:
PDF