De huidige grondstofintensieve productieprocessen voor het bedrukken van textiel kunnen binnenkort verleden tijd zijn. Met een nieuwe methode ontwikkeld binnen een doctoraatsproject aan de Universiteit van Borås, Zweden, verschillende fasen van het proces kunnen worden weggelaten.

Wat nu met zeef- of inkjettechnologie wordt geprint, kan nu door met een 3D-printer direct op het textiel te printen. Dit is vooral interessant bij de productie van slim en functioneel textiel.

Promovendus Razieh Hashemi Sanatgar heeft in haar onderzoeksproject een nieuw polymeer materiaal ontwikkeld met elektrisch geleidende eigenschappen dat wordt gebruikt als voedingsmateriaal in de 3D-printer. Het is een nanocomposiet, een mengsel van een polymeer waarin ze elektrisch geleidende nanovulstoffen mengde, inclusief koolstof nanobuisjes en carbon black. Ook heeft ze systematisch onderzocht hoe verschillende mengsels van deze nanocomposieten zich aan het textiel hechten en welke eigenschappen daarbij worden bereikt.

Voordeel voor het milieu

De conventionele drukprocessen die tegenwoordig worden gebruikt, zoals scherm- of inkjettechnologie, veel energie nodig hebben, water, en chemicaliën. De nu ontwikkelde methode zorgt voor een grote flexibiliteit in het productieproces.

"Het doel van mijn onderzoek is om een ​​geïntegreerd en op maat gemaakt productieproces te ontwikkelen voor slim en functioneel textiel dat tegelijkertijd minder water verbruikt, energie, chemicaliën en maakt minder afval en laat zo zo min mogelijk een stempel op het milieu, terwijl het tegelijkertijd van voordeel is uit productieoogpunt, aangezien de methode zowel kosten- als hulpbronnenefficiënt is, ’ zegt Razieh Hashemi Sanatgar.

"Een ander voordeel is dat het mogelijk is om op maat gemaakte productie te krijgen door het nanocomposiet rechtstreeks op het textielmateriaal te printen op de exacte plaatsen die nodig zijn, " ze legt uit.

Succesvolle mix van polymeer en koolstof nanodeeltjes

Een uitdaging in het project was om de gewenste eigenschappen van elektrisch geleidende 3D-printerfilamenten gelijkmatig te bereiken en te behouden nadat het filament door de 3D-printer is gegaan.

"In het project, we zijn erin geslaagd de eigenschappen van het nanocomposiet voor en na 3D-printen te optimaliseren, wat belangrijk is om de eigenschappen en hun veranderingen na het printen te kunnen controleren."

Systematisch onderzoek vult kennislacune op

Een andere uitdaging was hoe goed de polymeren en nanocomposiet hechten aan verschillende textielmaterialen. De resultaten van dit deel van het project vullen een belangrijke leemte in het onderzoeksveld op.

"Omdat 3D-printen op textiel een nieuwe technologie is, de hechting van polymeren en nanocomposieten op textiel is nog niet grondig onderzocht. Wat we nu hebben gedaan is een systematische studie waarbij we het effect hebben onderzocht van verschillende drukprocesparameters op de hechting van polymeren en nanocomposieten op textiel, " ze zegt.

Mogelijke toepassingsgebieden

Voorbeelden van mogelijke toepassingsgebieden voor de nieuwe procesmethode zijn de productie van slimme bandages, VR-handschoenen, kledingstukken met sensor- en warmte-eigenschappen, reddingsuitrusting, sportkleding die lichaamstemperatuur voelt, medische uitrusting, de auto, lucht- en ruimtevaartindustrie, etc. dat wil zeggen in situaties waarin u precies wilt regelen waar het geleidende materiaal op het textiel moet worden geplaatst en hoe de geleidende eigenschap moet functioneren.

Het doctoraatsproject is uitgevoerd binnen SMDTex (Sustainable Management and Design in Textiles), een doctoraatsprogramma binnen Erasmus Mundus over duurzaam beheer en textielontwerp.