Uusi, luonnollinen vahapinnoite tekee vaatteista vedenpitäviä

Huoli tekstiilien ympäristövaikutuksista lisää kestävästi tuotettujen materiaalivaihtoehtojen, kuten puusta valmistettavien selluloosakuitujen, kysyntää. Niiden vedenpitäviksi saaminen on kuitenkin tähän asti ollut ongelma: monissa markkinoilla olevissa tuotteissa vedenpitävyys on saatu aikaan myrkyllisillä kemikaaleilla, kun taas myrkyttömät vahat heikentävät hengittävyyttä.

Nyt Aalto-yliopiston tutkijat ovat kehittäneet selluloosakuiduille sopivan ekologisen ja vettähylkivän vahapartikkelipinnoitteen, joka säilyttää myös tekstiilin hengittävyyden ja luonnollisen tunnun. Pinnoitteessa käytetään karnaubavahaa, jota saadaan Brasiliassa kasvavan palmun lehdistä. Samaa vahaa käytetään myös esimerkiksi lääkkeissä ja elintarvikkeissa, hedelmien pintakäsittelyssä sekä autovahoissa. Pinnoite sopii tekstiilien lisäksi myös muille selluloosapohjaisille materiaaleille.

Käsittelyssä vaha sulatetaan ja hajotetaan vedessä vahapartikkeleiksi, jotka ovat anionisia eli negatiivisesti varautuneita, aivan kuten selluloosakin. Jotta vahapartikkelit kiinnittyvät hyvin selluloosan pintaan, tarvitaan väliin jotain kationista eli positiivisesti varautunutta, sillä vastakkaisesti varautuneet partikkelit vetävät toisiaan puoleensa. Aiemmissa tutkimuksissa tähän käytettiin polylysiini-nimistä luonnon proteiinia.

”Polylysiini on kuitenkin erittäin kallista. Nyt tehdyssä tutkimuksessa korvasimme sen huomattavasti edullisemmalla, jo kaupallisessa käytössä olevalla kationisella tärkkelyksellä”, kertoo tohtorikoulutettava Nina Forsman.

Kationinen tärkkelys ei ole aivan yhtä tehokasta kuin polylysiini, mutta kaksi tärkkelys- ja kaksi vahapartikkelikerrosta riittävät tekemään tekstiilistä vedenpitävän.

Vahaus ja värjäys samalla kertaa

Tutkijat vertasivat vahapartikkeleilla käsiteltyjen tekstiilien hengittävyyttä markkinoilla jo olevilla tuotteilla käsiteltyihin tekstiileihin. Uusi vahakäsittely teki tekstiileistä vedenpitäviä ja säilytti samalla niiden hengittävyyden. Kaupallisilla vahoilla tuloksena oli joko hyvä hengittävyys ja heikko vedenkestävyys tai päinvastoin. Myrkyllisiä kemikaaleja sisältävillä suihkeilla käsiteltyjen tekstiilien hengittävyys oli hyvä mutta vedenkestävyys hiukan huonompi kuin nyt kehitetyllä vahakäsittelyllä.

Monitieteisessä tutkimusryhmässä oli alusta asti mukana myös suunnittelija Matilda Tuure Aalto-yliopiston taiteiden ja suunnittelun korkeakoulusta. Hän suunnitteli ja valmisti osana maisterin tutkinnon lopputyötään  kolme takkia, joihin uutta vahapinnoitetta kokeiltiin ja näin testattiin sen toimivuutta käytännössä.

Vahapartikkelipinnoite voidaan lisätä tekstiiliin kastamalla, suihkuttamalla tai harjaamalla ainetta pensselillä tekstiilin pintaan. Tutkijat testasivat kaikkia kolmea menetelmää. Kastaminen sopii pienemmille vaatekappaleille, suihkuttaminen tai harjaaminen isommille. Teollisessa tuotannossa vahapartikkelikäsittely voisi olla osa tekstiilin viimeistelyprosessia. Vahapartikkeliin voidaan lisätä myös väripigmenttiä, jolloin värjäys ja tuotteen käsittely vedenpitäväksi onnistuu yhdellä kertaa.

Pesuainepesua vahakäsittely ei kestä. Siksi tuote soveltuu parhaiten harvemmin pestäville ulkovaatteille. Käytön yksinkertaisuuden vuoksi kuluttaja voisi mahdollisesti itse lisätä pinnoitetta tekstiiliin aina pesun jälkeen. Tämä vaatii kuitenkin vielä lisää tutkimus- ja kehitystyötä.

Tutkijat tarkastelivat myös vahakäsittelyn jälkeisen kuivumislämpötilan vaikutusta vedenpitävyyteen. Tutkimus osoitti, että paras vedenkestävyys saadaan, kun kuivumislämpötila on alhaisempi kuin vahan sulamislämpötila.

”Testasimme pinnoitetta eri tekstiilimateriaaleilla: viskoosilla, tencelillä, puuvillalla, hampulla ja puuvillaneuloksella. Huomasimme tekstiilien pintakarheudella olevan vaikutusta siihen, miten hyvin se hylkii vettä – mitä karheampi pinta, sen parempi. Tämä johtuu siitä, että karhealla pinnalla vesipisaran kosketus tekstiilin pintaan tapahtuu pienemmällä alueella”, Forsman kertoo.

Tutkimus julkaistiin Carbohydrate Polymers -lehdessä. Linkki julkaisuun (sciencedirect.com)

Lisätietoja:

Tohtorikoulutettava Nina Forsman
nina.forsman@aalto.fi

Vahapartikkelipinnoitetta voidaan käyttää monien eri selluloosakuitujen kanssa. Yleisin selluloosakuitu on puuvilla. Sen viljelyyn liittyy kuitenkin monia ympäristöongelmia, ja siksi maailmalla etsitään sille kiivaasti vaihtoehtoja. Yksi niistä on Aalto-yliopiston ja Helsingin-yliopiston kehittämä Ioncell-menetelmä, jolla voidaan valmistaa ekologisesti laadukasta tekstiilikuitua niin puusta kuin kierrätysmateriaaleista. Lue lisää Ioncellistä täältä.