Dagens resurskrävande produktionsprocesser för tryck på textilier kan snart vara historia. Med en ny metod, utvecklat inom ett doktorandprojekt vid Högskolan i Borås, Sverige, flera steg i processen kan skäras bort.

Det som för närvarande skrivs ut med screen- eller Inkjet-teknik kan nu göras genom att skriva ut direkt på textilierna med en 3-D-skrivare. Detta är särskilt intressant vid produktion av smarta och funktionella textilier.

Doktoranden Razieh Hashemi Sanatgar har i sitt forskningsprojekt utvecklat ett nytt polymert material med elektriskt ledande egenskaper som används som matningsmaterial i 3-D-skrivaren. Det är en nanokomposit, en blandning av en polymer i vilken hon blandade elektriskt ledande nanofillers, inklusive kolnanorör och kolsvart. Hon har också gjort en systematisk studie av hur olika blandningar av dessa nanokompositer fäster på textilen och vilka egenskaper som uppnås.

Vinst för miljön

De konventionella tryckprocesserna som används idag, som skärm eller bläckstråle -teknik, kräver stora mängder energi, vatten, och kemikalier. Metoden som nu har utvecklats öppnar för stor flexibilitet i produktionsprocessen.

"Målet med min forskning är att utveckla en integrerad och skräddarsydd produktionsprocess för smarta och funktionella textilier som samtidigt använder mindre vatten, energi, kemikalier och gör mindre avfall och lämnar så lite avtryck på miljön som möjligt, samtidigt som det är till nytta ur produktionssynpunkt, eftersom metoden är både kostnads- och resurseffektiv, " säger Razieh Hashemi Sanatgar.

"En annan fördel är att det är möjligt att få skräddarsydd produktion genom att trycka nanokompositen direkt på textilmaterialet på exakt de ställen som behövs, " förklarar hon.

Framgångsrik blandning av polymer- och kolnanopartiklar

En utmaning i projektet var att uppnå och bibehålla de önskade egenskaperna hos elektriskt ledande 3-D skrivarfilament jämnt efter att filamentet passerat genom 3-D-skrivaren.

"I projektet vi har lyckats optimera egenskaperna hos nanokompositen före och efter 3D-utskrift, vilket är viktigt för att kunna kontrollera egenskaperna och deras förändringar efter tryckning."

Systematiska studier fyller kunskapsluckan

En annan utmaning var hur väl polymererna och nanokompositen fäster vid olika textilmaterial. Resultaten från denna del av projektet fyller en viktig lucka i forskningsfältet.

"Eftersom 3D-utskrift på textilier är en ny teknik, vidhäftning av polymerer och nanokompositer på textilier har inte undersökts noggrant. Det vi nu har gjort är en systematisk studie där vi har undersökt effekten av olika tryckprocessparametrar på vidhäftningen av polymerer och nanokompositer på textilier, " hon säger.

Möjliga tillämpningsområden

Exempel på möjliga användningsområden för den nya processmetoden är tillverkning av smarta bandage, VR handskar, plagg med sensor- och värmeegenskaper, räddningsutrustning, sportkläder som känner av kroppstemperaturen, medicinsk utrustning, fordonet, flyg- och rymdindustrin, etc. det vill säga i situationer då man vill styra exakt var det ledande materialet ska placeras på textilmaterialet och hur den ledande egenskapen ska fungera.

Doktorsprojektet har genomförts inom SMDTex (Sustainable Management and Design in Textiles), ett doktorandprogram inom Erasmus Mundus om hållbar förvaltning och textildesign.