NMW.NRW - Nanotechnologie wird am DWI zur Textilausrüstung und dabei speziell zur Erzielung neuer Funktionalitäten, z.B. Antischmutz-, UV-Schutz- oder Insektenschutzausrüstung, antimikrobielle Ausrüstung, Glanzeinstellung, Griffveränderung, Erzielung spezieller Effektfärbungen etc. erforscht. Dabei setzen die Wissenschaftler des DWI verschiedene Verfahren zur Herstellung und Anbindung von Nanoteilchen, Kern-Mantel-Partikeln oder Kapseln an das textile Substrat ein. Neuartige Verfahren zur Anbindung von Nanopartikeln an die Textilien werden durch Einsatz von funktionalisierten Polymeren ermöglicht. 

Die aktuelle Forschung zur funktionalen Textilausrüstung am DWI beschäftigt sich mit der Erzeugung von Nanopartikel-haltigen Schichten auf Textilien mit speziellen Funktionalitäten, z.B. mikro-raue, wasser- und ölabweisende Schichten für die Antischmutzausrüstung, UV-absorbierende Schichten für eine UV-Schutzausrüstung, Farbstoffpigmente zur Erzielung von Effektfarben, die antibakterielle Ausrüstung mit Nanosilber und die Verkapselung von Bioziden für eine neuartige Insektenschutzausrüstung. Dazu werden sowohl kommerziell erhältliche Nanopartikel (z.B. Ag, TiO₂, ZnO, Al₂O₃ u.a.) in verschiedener Oberflächenmodifizierung als auch am DWI entwickelte Nanopartikel eingesetzt.

Nanopartikel werden auf Textilien appliziert und durch Einsatz von funktionalen Polymeren (z.B. modifizierte Polyamine, Polyethylenimin, sternförmige Präpolymere mit Isocyanatgruppen, Epoxide, Acrylsäureester, Fluorpolymere u.a.) auf dem Substrat fixiert. Zur Erzielung einer optimalen Haftung der Partikel auf den textilen Substraten ist in den meisten Fällen vor der Applikation eine Modifizierung der Oberfläche der Nanopartikel (z.B. hydrophobe oder hydrophile Modifizierung) notwendig. Ein anderes Konzept sieht zunächst eine Beschichtung des Textils mit einem multi-reak­ti­ven Polymeren vor, welches per­manent auf das Substrat aufzieht und damit eine re­aktive Plattform bildet, auf die im fol­gen­den Schritt die geeignet modifizierten Nanopartikel aufgebracht werden können. Kationische Verbindungen ziehen schnell auf tex­ti­l­e Substrate auf und wer­den da­­­her als Ankergruppen verwendet, um Ver­ed­lungsmittel auf Faser­ma­te­ri­alien zu fixieren. Als „An­­bin­­dungsplattform“ wurden ultradünne Schich­ten aus kationischen Poly­el­ek­­tro­lyten ge­wählt, die sich durch permanente Haf­tung auf den meisten Ma­te­ri­a­lien aus­zeichnen. Diese „Poly­qu­a­ts“ enthalten außerdem Reaktiv­grup­pen, die nicht mit dem Sub­­­strat re­agieren. Auf die so vor­be­han­del­t­en Substrate können nun in einem zweiten Schritt funktionelle Nanopartikel an­gebunden werden, welche die Ober­flächeneigenschaften (Glanz, Griff, Hydro-/Oleophobie, UV-Schutz, anti­mikrobielle Wirksamkeit) ge­zielt einstellen. Da die Re­a­ktivität der Ober­­flächen durch die Poly­quats vereinheitlicht wurde, sind die Ver­­ed­lungs­che­mikalien nunmehr immer gleich, unabhängig von der Art des unterliegenden Ma­te­ri­als, aus dem das Textil besteht.

Ein anderes Verfahren zur Ausrüstung von Textilen mit Mikro- oder Nanopartikeln stellt das Sol-Gel-Verfahren dar, das die Stöber-Reaktion oder Mikroemulsionsverfahren zur Erzeugung von SiO₂-Teilchen auf dem Substrat nutzt. Das Verfahren kann zur Erzielung mikro-rauer Oberflächen und damit einer Schmutzabweisung oder Griffmodifizierung herangezogen werden.