Projekti / Programi
01. januar 2004
- 31. december 2008
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.14.00 |
Tehnika |
Tekstilstvo in usnjarstvo |
|
| 1.08.00 |
Naravoslovje |
Varstvo okolja |
|
| 5.12.00 |
Družboslovje |
Arhitektura in oblikovanje |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| T470 |
Tehnološke vede |
Tekstilna tehnologija |
| T390 |
Tehnološke vede |
Polimerska tehnologija, biopolimeri |
| T152 |
Tehnološke vede |
Kompozitni materiali |
| T270 |
Tehnološke vede |
Okoljska tehnologija, nadzor onesnaženja |
vlakenski polimeri, kompoziti, multifunkcionalni materiali, tehnične tekstilije, nove proizvodne metode, tekstilno mehanski in kemijski procesi, ekologija
Raziskovalci (21)
Organizacije (1)
Povzetek
Raziskovalni program Tekstilije in ekologija predstavlja nadaljevanje raziskav s področja strukture vlakenskih polimerov z nadgradnjo iz konstrukcije in projektiranja ter plemenitenja tekstilij in kompozitov. Temeljni del raziskav bo v večini podpora aplikativnim in razvojnim raziskavam, tudi tistim, ki potekajo v okviru raziskovalnih projektov. Ob minimalnem financiranju raziskav na programu je to edini način za razvoj stroke, ki za uveljavljanje na tujih tržiščih, od raziskav pričakuje pomoč pri razvoju novih multifunkcionalnih materialov in uveljavljanju manj oporečnih tehnologij . Raziskave bodo pomenile doprinos k širjenju znanj na podiplomskih študijskih programih, ki bodo temeljili na trilateralnem sodelovanju med profesorjem, podiplomskim študentom in raziskovalcem iz gospodarstva.
Raziskava morfologije, molekulske, nadmolekulske, mikromorfološke in makromorfološke strukture ter lastnosti tekstilnih in tehničnih vlaken med plastično deformacijo in z njo povezanim strukturnim preoblikovanjem bo osnovni cilj izpopolnitve znanja o vplivu različnih strukurnih ravni ( molekulske-1nm, nadmolekulske-10 nm, mikromorfološke-100 nm, makromorfološke-1000 nm ) ter njihovem razvoju in vplivu na lastnosti vlaken.
Pri tehnološkem načrtovanju tekstilij se kaže barvna metrika kot uporabna metoda za načrtovanje posebno zahtevnih žakarskih vzorcev. Ker konstrukcijski dejavniki, ki vplivajo na končen izgled ploskih tekstilij še niso poznani, je cilj raziskav razviti algoritem za napovedovanje barvnih vrednosti ploskih tekstilij iz znanih konstrukcijskih parametrov in znanih barvnih vrednosti pri tem uporabljanih niti.
Zaradi tanjšanja ozonskih plasti postaja vse intenzivnejše sevanje kratkovalovnih žarkov resen problem za človeštvo. Tekstilije lahko predstavljajo dobro zaščito pred škodljivimi vplivi UV A in UV B žarkov sončnega sevanja. Vse tekstilije pa niso primeren filter za UV žarke. Raziskati nameravamo različne vplive, npr. konstrukcije tekstilij in odprte površine, barvil in drugih sredstev na UV prepustnost tekstilij. To področje raziskav predstavlja eno od možnosti za razvoj multifunkcionalnih izdelkov z višjo dodano vrednostjo, ki bi jo moralo izkoristiti tudi naše gospodarstvo za uveljavljanje na tujih tržiščih.
Eno od ključnih področij v programu bodo temeljne raziskave in analize, ki bodo podpora racionalizaciji obstoječih plemenitilnih postopkov raznih vrst vlaken oz. uvajanju novih proizvodnih procesov.
Preučevali bomo vpliv nanosa različnih funkcionalnih kemijskih apreturnih sredstev na stopnjo modifikacije površine tekstilij. Določili bomo vpliv dejavnikov, kot so kemična struktura, koncentracija in sestava sredstva ter morfološka sestava in konstrukcijski parametri tekstilij na fizikalno-kemijske in uporabne lastnosti modificiranih površin. Z uporabo različnih teoretičnih modelov za določitev površinske proste energije trdnih snovi in njenih komponent bomo površinske lastnosti tekstilij tudi kvantitativno opisali. Pomemben cilj raziskave bo razviti nove več-funkcionalne tekstilije s specifičnimi zaščitnimi lastnostmi.
V sklopu raziskav fizikalno-kemijskih procesov v vodnih raztopinah bomo preučevali termodinamiko interakcij barvilo-tenzidi v trikomponentnih sistemih. Na podlagi potenciometričnih in spektrofotometričnih meritev bomo z uporabo ustreznega teoretičnega modela določili jakost medmolekulskih sil ter termodinamične količine, ki spremljajo proces associacije. Pri tem bomo raziskali vpliv strukture barvila in tenzidov ter sestave mešanice na jakost interkacij. Rezultate bomo primerjali z rezultati dobljenimi v dvokomponentnih mešanicah barvila in tenzida. Pomemben cilj raziskave bo določiti optimalne količine uporabljenih barvil in tenzidov pri plemenitenju tekstilij. Nova znanja s tega področja bodo pripomogla k razumevanju mehanizma delovanja mešanic tenzidov kot egalizirnih sredstev pri barvanju tekstilij ter s tem k njihovi strokovni in racionalni uporabi.
Pomen za razvoj znanosti
Raziskave v letih 2004-2008 so pokrivale pet ključnih raziskovalnih področij: 1. Elektroprevodni kompoziti Področje, ki je osnova za razvoj novih materialov, so raziskave morfoloških in strukturnih lastnosti tekstilnih in tehničnih vlaken med plastično deformacijo. Kot rezultat teh raziskav so predstavljeni dosežki na področju razvoja elektroprevodnih kompozitov iz mikroporoznih folij polietilena in polivinilidenfluorida s polipirolom in polianilinom, ki so zanimivi teoretično kot zaradi številnih možnosti uporabe. Dognanje, da je elektroprevodnost funkcija morfologije nosilne plasti polietilena ali polivinilidenfluorida, tj. orientacije njihove mikrofibrilne strukture je pomembna tudi za razvoj kompozitov na osnovi prevodnih nano delcev. 2. Tehnološko načrtovanje tekstilij Na področju tehnološkega načrtovanja tekstilij gre za sinergijski učinek raziskav na večjem številu področij od računalništva (simulacije tekstilnih površin), preko barvne metrike v tkanju (izdelava različno obarvanih izdelkov z uporabo le majhnega števila standardiziranih barv), do uporabe algoritmov za avtomatsko generiranje vzorcev po željah kupcev, ki rezultirajo v racionalizaciji stroškov proizvodnje, hitrem odzivnem času in konkurenčni proizvodnji v malih serijah ter učinkovitem trženju. 3. Interakcije tekstilno pomožno sredstvo-vlakno, multifunkcionalnost tekstilij Modifikacija tekstilnih vlaken s kemijsko apreturo z uporabo sol-gel tehnologije predstavlja nov tehnološki pristop pri izdelavi in plemenitenju tekstilnih materialov iz naravnih in sintetičnih vlaken za doseganje večnamenskih lastnosti. Vpeljava nanotehnologije in drugih najsodobnejših načinov funkcionalizacije tekstilnih materialov je izrednega pomena za razvoj tekstilne znanosti. Rezultati naših raziskav so prispevali k sodobni razlagi kemijskih pojavov pri procesih aplikacije nano spojin in delcev ter povezav med lastnostmi nanodisperzij in modificiranih vlaken. Eno ključnih področij, ki smo si ga zadali, je raziskava vpliva različnih faktorjev na zaščitne lastnosti tankih tekstilij pred ultravijoličnim sevanjem. Znanstveno smo raziskali vplive reaktivnih in disperzijskih barvil, naravnega pigmenta v bombažu, vplive faz predelave tekstilij, vplive več plasti tekstilij na transmisijo UVA in UVB žarkov skozi tekstilijo in s tem na ultravijolični zaščitni faktor tekstilij. Rezultati so uporabni za izdelavo tekstilij za posebne namene, kar je temelj multifunkcionalne uporabe tekstilij. 4. Raziskave kot podpora racionalizaciji plemenitilnih postopkov Raziskave kot podpora racionalizaciji plemenitilnih postopkov oz. uvajanju novih proizvodnih procesov so bile izvedene pri več fazah plemenitilnih procesov tekstilij. Analiza stanja reaktivnega barvila med barvanjem z visokoločljivo tekočinsko kromatografijo je pokazala več možnosti za ekonomsko in ekološko izboljšavo barvalnega postopka. Dip-dyeing barvalni proces se skrajša, če se indigu doda ceneno vodno steklo. Za znanost je pomembno dejstvo, da ostane pri tem indigo v enaki kristalografski B obliki, morfologija barvila na površini vlaken pa se spremeni. Visokoločljiva gelska kromatografija je bila osnova za raziskave oligomerov izločenih iz poliestra. Z ekstrakcijo oligomerov smo prišli do pomembne ugotovitve, da s pravilno izvedeno toplotno stabilizacijo poliestra lahko vplivamo na znižanje izločanja oligomerov v obliki belega prahu pri visokotemperaturnem barvanju poliestra. Znižanje porabe vode in energije ter krajši čas obdelave so parametri, ki smo jih dosegli s predobdelavo bombažnih vlaken z encimi in peroksiocetno kislino. 5. Fizikalno-kemijski procesi v vodnih raztopinah barvila in tenzida Študij medmolekulskih interakcij v vodni raztopini barvila in dveh tenzidov, različnih ionskih aktivnosti in koncentracij, je prispeval k razumevanju fizikalnokemijskih pojavov, procesov ter mehanizmov v plemenitilni kopeli. Rezultati raziskav so bili predstavljeni v obliki znanstvenih člankov, ki so že citirani.
Pomen za razvoj Slovenije
Raziskave s področja morfoloških in strukturnih lastnosti vlaken so doprinesle k izpopolnitvi tehnoloških postopkov in k razvoju novih materialov z optimalnimi lastnostmi. Kot primer naj navedemo razvoj elektroprevodnih kompozitov iz mikroporoznih folij polietilena in polivinilidenfluorida s polipirolom in polianilinom. Dognanje, da je elektroprevodnost funkcija morfologije nosilne plasti polietilena ali polivinilidenfluorida, tj. orientacije njihove mikrofibrilne strukture je pomembna tudi za razvoj kompozitov na osnovi prevodnih nano delcev. Raziskave tehnološkega načrtovanja tekstilij imajo za Slovenijo poseben pomen. Glede na to, da Slovenija preko CAD sistema prispeva v svetovno zakladnico znanja in da slovenske tkalnice s tem sistemom razpolagajo, obstaja realna možnost, da ob obstoječi elektronsko krmiljeni strojni opremi, za uspešno uporabo principa množične kostumizacije tako v malih, srednje velikih in velikih podjetjih, uporabijo ta sistem. Naše raziskave pa so temeljile na dodatnem napovedovanju fizikalnih lastnosti tekstilij, kar je ključnega pomena pri projektiranju tekstilij tudi za tehnične namene. Razvoj multifunkcionalnih tekstilij je bil eden od ciljev raziskovalnega programa. Raziskava vpliva različnih faktorjev na zaščitne lastnosti tankih tekstilij pred ultravijoličnim sevanjem je bila izvedena z namenom, da bi lahko projektirali take tekstilije. Raziskani vplivi reaktivnih in disperzijskih barvil, naravnega pigmenta v bombažu, vplivi faz predelave tekstilij, vplivi več plasti tekstilij na transmisijo UVA in UVB žarkov skozi tekstilijo in s tem na ultravijolični zaščitni faktor tekstilij, ki so bili objavljeni, so uporabni za izdelavo tankih tekstilij za zaščito pred agresivnimi ultravijoličnimi žarki. Pomemben cilj raziskav na področju apretiranja tekstilij je bil prenos laboratorijskih rezultatov v nove industrijske postopke. Odprli smo tudi novo področje aplikacij nano snovi za doseganje antimikrobnih učinkov tekstilij, ki je v tekstilstvu še v povojih. Temeljna znanja smo uporabili pri ciljnem raziskovalnem projektu, kjer smo razvili zaščitno oblačilo za vojaško uniformo. Pri raziskavah, namenjenih racionalizaciji plemenitilnih postopkov, smo rešili nekaj pomembnih težav, ki se pojavljajo v tekstilni plemenitilni praksi. Uspešni smo bili pri reševanju problema z izločanjem oligomerov (bel prah v veliki količini) pri visokotemperaturnem barvanju cenenih poliestrov (patent, Univerza v Ljubljani skupaj z Velano d.d.). Optimirali smo barvarno z vpeljavo novih bifunkcionalnih barvil in raziskali možnosti za bolj ekonomično uporabo enostavnih reaktivnih barvil. Ugoden ekonomski učinek zaradi zamenjave dragega indiga s cenenim vodnim steklom in skrajšanja dip-dyeing postopka, pomeni raziskava dip-dyeing barvanja osnove za jeans. Zmanjšanje porabe vode in energije ter krajši čas obdelave pa so parametri, ki smo jih dosegli s predobdelavo bombažnih vlaken z encimi in peroksiocetno kislino. Področje temeljnih raziskav fizikalno-kemijskih procesov v vodnih raztopinah barvil in površinsko aktivnih sredstev ima poseben pomen pri realizaciji multifunkcionalnosti in pri optimiranju plemenitilnih procesov. Za Slovenijo so temeljne raziskave pomembne tudi zaradi povezanosti s svetom in prepoznavnosti Slovenije na področju znanstvene relevance.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
