Ett nytt textilt material ser dagens ljus

2020-02-13

När Mostafa Jabbari påbörjade sitt doktorandprojekt var målet att förbättra egenskaperna hos materialet till textila bioreaktorer. Men han bytte spår och utvecklade ett helt nytt textilt material – med bättre egenskaper än vad som var ursprungsmålet. Lättare, starkare, mer värme- och väderbeständigt, billigare att tillverka, mindre kemikalier involverade och hundra procent återvinningsbart.

Textilreaktorerna som har utvecklats vid Högskolan i Borås används huvudsakligen för att producera biobränsle och säljs nu kommersiellt av FOV Biogas (fovbiogas.com). Till skillnad från fasta reaktorer av metall eller betong är textilreaktorer lätta att transportera och installera. De önskade egenskaperna hos materialet som används i textilreaktorer är att det ska vara lätt, tätt så att inga ämnen tränger in och de ämnen som bildas i reaktorn stannar kvar, det ska tåla olika temperaturförhållande, vara slitstarkt samt vara vikbart för att underlätta transporter.

Han berättar entusiastiskt om sitt projekt som först var tänkt att förbättra egenskaperna i ett material som används för att tillverka textila bioreaktorer, en resa som alltså kom att ta en annan vändning än väntat.

Blandmaterial som inte går att återvinna

– I första delen av projektet modifierade jag ett befintligt material för att bättra på dess isolerande egenskaper för att stå emot temperaturförändringar. Men det fanns två problem, det ena gällde vidhäftningen mellan de två olika beståndsdelarna, det vill säga det material som utgör ett tätningsskikt, beläggningen, och själva textilen. Det hade inte tillräckligt bra vidhäftningsegenskaper och beläggning släppte. Det andra problemet var möjligheten att återvinna materialet. Det handlade om ett blandmaterial, ett material för själva textilen och ett annat för beläggningen, vilket gör det extremt svårt att återvinna, om det ens är möjligt, berättar han.

Andra delen av projektet gick därför ut på att använda ett och samma material i både textilen och i beläggningen. Polyamid skulle visa sig vara perfekt för projektets ändamål. Resultatet blev en helt ny sorts textilt material som överträffar befintligt material på flera punkter och som går att återvinna om och om igen. Det nya materialet kallar han för APCT, vilket står för” All-Polyamid composite Coated Textile”, till skillnad från textilier med exempelvis PVC-coating. Den vanligaste metoden för att göra ett textilt material tätt är att styrka på ett tätningsskikt och få det att fästa med hjälp av värme eller kemikalier, vilket kräver mycket energi och vatten. Mostafa Jabbaris lösning var att införliva textil och coating med varandra i en process som varken är beroende av värme eller större mängder vatten.

Lösningen – ett nytt lösningsmedel

– Jag löste upp polyamid med ett lösningsmedel bestående av myrsyra och strök ut det som en tunn film på polyamidtextilen. Lösningen gör att polymersträngarna kryper in i textilen. När lösningsmedlet avdunstar, helt utan värme eller andra kemikalier, krokar polyamidsträngarna i lösningen och textilen fast sig i varandra och resultatet är ett helt nytt textilt material som är tätt.

Lösningsmedlet han använde i början visade sig dock ha en del dåliga egenskaper, som att det luktar illa, är dyrt och det är brandfarligt. Därför utvecklade han ett nytt koncept även för lösningsmedlet.

– Utmaningen var att få fram en blandning med så lite myrsyra som möjligt, men med rätt egenskaper för att kunna lösa upp polyamiden. Vi gjorde flera experiment där vi ersatte närmare hälften av mängden myrsyra med urea och kalciumklorid, två ofarliga ämnen. Resultatet blev ett klart mer miljövänligt lösningsmedel. Processen behöver dock förfinas för att fungera industriellt, förklarar han.

Ny metod för att matcha kemikalier

Att få fram den optimala blandningen går att göra genom att testa sig fram, men med flera kemiska ämnen inblandade krävs det antingen ren tur eller otaliga experiment för att matcha olika ämnen och proportioner till önskad blandning. Därför introducerades även en datoriserad metod för att få till en rimlig matchning och på så vis minimera behovet av antalet experiment. Detta är en metod som även forskare inom andra områden kan ha användning av när de ska utveckla eller behöver byta ut eller designa en blandningsprofil för lösningsmedel.

Även om utgångsläget för Mostafa Jabbaris doktorandprojektet har varit att utveckla ett lämpligt material specifikt för textilreaktorer, med rätt egenskaper när det gäller isolering, täthet och flexibilitet, så ser han många andra möjliga tillämpningsområden.

– Den nya textilen skulle exempelvis kunna användas till tält, olika slags byggnadskonstruktioner med uppblåsbara byggelement, eller till allt som behöver vara lättviktigt och hålla tätt.

Vunna egenskaper är att det nya textila materialet väger 20 procent mindre än om det skulle ha en PVC-coating, det är billigare att producera, det krävs ingen värme eller energi, inga ytterligare kemikalier behövs utöver själva lösningsmedlet och det nya textila materialet går att återvinna eftersom det består av en enda komponent.