Superabsorber-Vlies hält Füße bei jedem Wetter trocken

Superabsorber-Vlies hält Füße bei jedem Wetter trocken

Luquafleece® der BASF im Ventilationselement IQ-TEX macht bei Nässe die Schotten dicht

Die Story

Ob bei Regen oder Sonnenschein: Kinder toben am liebsten draußen. Doch wenn beim Pfützenhüpfen das Wasser in den Kinderschuh dringt, ist der Spaß schnell zu Ende. Gummistiefel halten zwar die Feuchtigkeit draußen, werden aber auch schnell zum Fuß-Dampfbad.

Doch wie kann ein Schuh den Regen zurückhalten und trotzdem ausreichend Luft an die zarten Kinderfüße lassen? Die Antwort lautet Luquafleece®, ein superabsorbierendes Polyestervlies, das die BASF in einem einzigartigen Verfahren herstellt. Ein kleines Stück dieses besonderen, Feuchtigkeit aufnehmenden Vliesstoffes ist das Herz von IQ .TEX, dem neuartigen Ventilationselement des Hamburger Unternehmens IQTEX: „Schuhe mit dieser Technologie sind im Gegensatz zu herkömmlicher Funktionsbekleidung nicht nur atmungsaktiv, sondern je nach Witterung luftdurchlässig wie eine Baumwollsocke oder wasserdicht wie Gummistiefel“, sagt IQTEX-Geschäftsführer Michael Dehn. Bei Kontakt mit Wasser nehmen die winzigen Polymerkörnchen des Superabsorbers, die mithilfe eines von der BASF entwickelten Verfahrens fest mit den Fasern des Vlieses verbunden sind, bis zum 400-Fachen ihres Eigengewichts an Flüssigkeit auf und schwellen dabei entsprechend an.

Diese enorme Saugkraft verdanken Superabsorber ihrem molekularen Aufbau aus dem Grundbaustein Acrylsäure. Aus zahllosen dieser kleinen Moleküle knüpfen die Chemiker der BASF lange Ketten, die untereinander mit großen Abständen verbunden sind. Das Ergebnis ist ein lockeres Molekülknäuel, das wie ein molekularer Schwamm Wasser aufsaugt. Entscheidend für die große Saugkraft ist jedoch die hohe Ionenladung in dem Material. Sie baut einen osmotischen Druck auf, der umgebendes Wasser in das Polymernetz hineinsaugt. Wasser wird so lange aufgenommen, bis die elastischen Rückstellkräfte des Polymernetzwerkes die osmotischen Kräfte kompensieren. Das Lüftungselement nutzt den großen Durst der kleinen Partikel, um das Innere des Kinderschuhs gegen das Wasser von außen abzudichten: Zwei wabenförmige Gitter begrenzen die Ausdehnung der kleinen Stückchen Luquafleece® nach oben und unten. Den aufquellenden Superabsorber-Partikeln bleibt nur der Ausweg zur Seite, wo sie bald aufeinander treffen und sämtliche Hohlräume des Vliesmaterials verschließen. Das gerade noch hochgradig durchlässige Luquafleece® wird so bei Kontakt mit Wasser innerhalb kürzester Zeit absolut wasserdicht. Zurück in trockener Umgebung, verdunstet das von Luquafleece® aufgenommene Wasser und die Poren öffnen sich je nach Temperatur und Luftfeuchte rasch wieder – die Luft kann erneut frei zirkulieren.

„Wie Tröpfchen umschließt der Superabsorber dauerhaft die Fasern des Vlieses und sorgt mit seiner hohen Beladungsdichte somit für absoluten Nässeschutz im Schuh“, erklärt Dr. Peter Rudolf, Superabsorber-Spezialist bei der BASF. „Das Vlies kann sich beliebig oft mit Wasser vollsaugen und es anschließend durch Verdunstung wieder abgeben. Gerade diese reversible Feuchtigkeitsaufnahme macht den Vliesstoff für eine Vielzahl von Anwendungen interessant.“ Ein einziger Quadratmeter des im trockenen Zustand nur wenige Millimeter dicken Vlieses kann bis zu 26 Liter Wasser aufnehmen. Neu ist das Prinzip von IQ .TEX , in dem ein kleines Stück Luquafleece® bei Nässe die Schotten dicht macht. „Die Idee, die mechanische Barrierefunktion unseres Luquafleece® zu nutzen, kam von den Entwicklern bei IQTEX, die sie dann mit uns gemeinsam bis zur Marktreife geführt haben“, sagt Dr. Peter Rudolf.

Als Ventilationselement in Kinderschuhen der Marke „Elefanten“ kommt IQ .TEX im Herbst 2008 auf den Markt. „Die neue Technologie hat sich in Praxistests bestens bewährt und lässt Kinderfüße endlich richtig durchatmen. Als Nächstes steht der Einsatz in Kinderhalbschuhen an, die im Frühjahr 2009 in den Handel gebracht werden“, sagt Michael Griesel von Deichmann-Schuhe, zu denen auch die Traditionsmarke „Elefanten“ gehört. Außerdem werden bereits Sicherheitsschuhe der Marke Baak mit IQ .TEX belüftet; Herrenhalbschuhe eines bekannten Schuhherstellers sollen ab dem Frühjahr 2009 folgen. Dabei sind Schuhe nur eine von vielen möglichen Anwendungen des neuen Miniatur-Wassersperrwerkes, das in seiner Größe und Positionierung weitgehend variabel ist. Vor allem im Outdoor-Bereich bieten sich Einsatzmöglichkeiten für die sich bei Regen selbst verschließenden Lüftungsöffnungen an: Zelte, Biwaksäcke und Jacken, die sonst leicht zum Mini-Treibhaus werden, könnten damit wesentlich luftiger gestaltet werden und bei Regen doch hundertprozentigen Schutz vor Nässe bieten.

Die Perspektive

Mit rund 400.000 Tonnen Jahreskapazität ist die BASF einer der größten Hersteller von Superabsorbern weltweit. Über 90 Prozent der Menge geht in Form eigens dafür entwickelter Produkte in die Hygieneindustrie, die damit vor allem Babywindeln und Damenbinden herstellt. Neben dem klassischen Einsatz in Hygieneartikeln gibt es unzählige weitere Anwendungsgebiete für Superabsorber. Mit ihrer Fähigkeit, große Mengen Wasser aufzunehmen, kommen Superabsorber auch in Blumenerden zum Einsatz, wo sie den Pflanzenwurzeln als flexibles Wasserreservoir dienen. Ihre im vollgesogenen Zustand gelartige Textur macht sie in der Bauchemie zu wertvollen Verdickungsmitteln und Flüssigkeitsspeichern in Mörteln.

In der Verpackungsindustrie werden superabsorbierende Polymere eingesetzt, um beispielsweise in Lebensmittelverpackungen überschüssige Flüssigkeit aufzusaugen. Mit Luquafleece® als Flächenmaterial sind weitere Anwendungsfelder möglich: So wird es bereits vielfach zur passiven Klimakontrolle in Bürostühlen eingesetzt. Aber auch in Autositzen sowie funktioneller Sport- und Berufsbekleidung kann es zu einem verbesserten Sitz- und Tragekomfort beitragen.

Der Infokasten
Von der Acrylsäure zum wetterfesten Schuh

Superabsorber
Chemisch gesehen sind Superabsorber Polymere aus Acrylsäure und einem ihrer Salze, meistens ein Natriumacrylat. Aus diesen beiden Grundbausteinen bilden sich in der Polymerisationsreaktion lange Ketten, die über zusätzlich eingefügte chemische Brücken (sogenannte Vernetzer) zu einem lockeren, aber doch wasserunlöslichen Molekülknäuel vernetzt werden. Für die starke Aufnahmefähigkeit von Wasser ist vor allem der hohe osmotische Druck durch das Natriumacrylat verantwortlich, der in diesem Fall eigentlich ein osmotischer Sog ist: Positiv geladene Natriumionen, die zusammen mit negativ geladenen Chloridionen auch unser Kochsalz bilden, ziehen so lange Wassermoleküle in den Superabsorber, bis dieser nicht weiter anschwellen kann. Die Aufnahmekapazität eines Superabsorbers hängt deshalb stark vom Salzgehalt der Flüssigkeit ab – am höchsten ist sie für destilliertes Wasser. Salzwasser, in dem bereits große Mengen freier Natriumionen enthalten sind, wird dagegen deutlich weniger stark absorbiert. Durch die Zahl der Quervernetzungen des Molekülknäuels lassen sich die Eigenschaften des Superabsorbers gezielt einstellen: Weniger Brücken erhöhen die Aufnahmekapazität; mehr Brücken sorgen für eine größere Festigkeit des entstehenden Gels.

Luquafleece®
Für das Superabsorber-Vlies Luquafleece® der BASF werden die Ausgangsstoffe direkt auf die Fasern des Vlieses aufgebracht und dann erst zum Superabsorber polymerisiert. Diese stabile Verbindung ist entscheidend für dauerhafte Anwendungen in feuchtigkeitsregulierenden Bürostühlen oder im Lüftungselement IQ .TEX.

IQ .TEX
Während das lockere Gewirke der beschichteten Polyesterfasern von Luquafleece® im trockenen Zustand extrem luftdurchlässig ist, füllen sich die Zwischenräume bei Nässe durch die aufquellenden Superabsorber-Partikel. Die mechanische Begrenzung durch das Wabengitter von IQ .TEX lässt lediglich eine zweidimensionale Ausdehnung zu, wodurch sich bald sämtliche Hohlräume des Vlieses fest verschließen und weiterem Wasser den Durchtritt verwehren.

Pressesprecher:
Dr. Melanie Steigelmann
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