In dit blogbericht onderzoeken we de structuur en productieprincipes van microvezels en onderzoeken we wetenschappelijk hoe effectief dit materiaal daadwerkelijk huisstofmijt en stof kan blokkeren.
Heb je wel eens gehoord van beddengoed dat huisstofmijt en stof tegengaat? Het is een nieuwe technologie die steeds meer aandacht krijgt in de kleding- en beddengoedindustrie. Iedereen die ooit verschillende producten heeft bekeken tijdens het winkelen voor beddengoed of kleding, heeft waarschijnlijk wel eens van dit product en het materiaal ervan gehoord: microvezel.
Ultrafijne vezels zijn vezels met een dikte van een honderdste van een mensenhaar. Bij gebruik in producten creëren ze luchtzakken die kleiner zijn dan fijnstof of huisstofmijt, maar groter dan luchtmoleculen. Hierdoor blijven de vezelproducten ademend en bieden ze een barrière-effect dat voorkomt dat stof en mijten binnendringen. Deze functionaliteit is met name gunstig voor mensen met een allergie en een gevoelige huid. Omdat de stof een ademend vermogen heeft dat vergelijkbaar is met dat van aardewerk, en tegelijkertijd fijnstof of huisstofmijt voorkomt, wordt het veel gebruikt in functioneel beddengoed en kleding. Dus, hoe wordt deze vezel, die 100 keer fijner is dan een mensenhaar, gemaakt?
Conventioneel garen wordt geproduceerd door een holle cilindrische buis te vullen met vloeibaar polymeer, druk uit te oefenen en de strengen één voor één te extruderen, vergelijkbaar met het maken van noedels. Het maken van microvezels met dezelfde methode vereist echter eerst buisjes met een diameter van tientallen nanometers, wat technisch gezien extreem moeilijk is. Daarom worden microvezels voornamelijk vervaardigd met behulp van elektrospinnen, waarbij een elektrisch veld wordt gebruikt in plaats van mechanische manipulatie.
Elektrospinnen is een methode waarbij een hoge spanning wordt toegepast op een vloeibare grondstof, waardoor de moleculen waaruit de stof bestaat elkaar afstoten. Materie bestaat uit talloze deeltjes, moleculen genaamd. Wanneer er een hoge spanning op het materiaal wordt toegepast, worden deze moleculen beïnvloed en elektrisch geladen. Het is vergelijkbaar met hoe je stem van nature luider wordt in lawaaiige ruimtes zoals concertzalen of markten. In een sterk geëlektrificeerde omgeving worden moleculen ook elektrisch geladen, waardoor een elektrostatisch fenomeen ontstaat. Moleculen krijgen dezelfde lading en gelijke ladingen stoten elkaar af. Daardoor duwen ze elkaar weg. Omgekeerd hebben moleculen in een vloeibare toestand ook een aantrekkingskracht tussen zich. Dit komt door de oppervlaktespanning, waardoor moleculen samenklonteren om het oppervlak te verkleinen. Wanneer de afstotende kracht die door de ladingen wordt veroorzaakt sterker wordt dan de oppervlaktespanning die ervoor zorgt dat de moleculen geclusterd blijven, kan de vloeistof niet langer geclusterd blijven en wordt deze weggespoten. Daarom wordt het in de vorm van vloeistofdruppels weggespoten. Deze versproeide vloeistofdruppels stollen geleidelijk terwijl ze door de lucht bewegen. Terwijl ze door de lucht stromen, geven ze hun lading af aan de atmosfeer en verliezen ze geleidelijk hun eigen lading. Zodra ze voldoende lading verliezen, wordt de stroom van deze druppeltjes instabiel. De stroom verdraait zich vervolgens tot een spiraal en rekt uit tot een draadachtige vorm. Zo ontstaat de draad, vergelijkbaar met de vorm die een turnster met een lint tekent. Dit fenomeen gaat door totdat de druppel een hoogspanningsplaat bereikt die zich op een bepaalde afstand bevindt van de plek waar de vloeistof elektrisch geladen was.
Het proces van het creëren van nanovezels via elektrospinnen bezit opmerkelijke eigenschappen. Bij het spinnen van garen met conventionele machines moeten verschillende machines met verschillende specificaties worden ingezet om garens van verschillende diktes te produceren. Elektrospinnen maakt deze noodzaak echter volledig overbodig. Bij elektrospinnen wordt de filamentdikte uitsluitend geregeld door de aangelegde spanning aan te passen. Een hogere spanning levert fijnere filamenten op, omdat een hogere spanning meer energie levert. Dit is te vergelijken met het laten vallen van een kwetsbaar object van een grotere hoogte, waardoor het in kleinere stukken uiteenvalt. Vloeistof die de hoge energie van de spanning ontvangt, draagt een sterkere lading en ervaart een grotere afstoting. Deze sterke afstoting overwint de krachten die ervoor zorgen dat vloeistoffen samenklonteren, waardoor ze zich in kleinere druppeltjes kunnen verspreiden.
Een ander voordeel van elektrospinnen is de mogelijkheid om verschillende materialen te combineren en zo nieuwe functionaliteiten te creëren. Zo kan het creëren van nanovezels met toegevoegde antimicrobiële middelen de groei van bacteriën en schimmels, evenals huisstofmijt, onderdrukken. Deze vezels, die diverse materialen en functionaliteiten combineren, vinden uitgebreide toepassingen buiten beddengoed – van medische materialen en sportkleding tot industriële filters. Ze spelen een essentiële rol bij het verbeteren van onze kwaliteit van leven.
We gebruiken onbewust veel microvezelproducten in het dagelijks leven. Ze worden gebruikt in diverse functionele producten, van huisstofmijtwerend beddengoed en functionele sportkleding tot stofwerende handdoeken. Al deze functionele producten zijn ontstaan door een kleine omslag in het denken: het omzetten van fysieke kracht in elektrische kracht. Als je dit ziet, vraag je je af hoe de wereld zou kunnen veranderen als er in de toekomst meer baanbrekende methoden worden ontwikkeld, die leiden tot nog fijnere en meer gespecialiseerde garens. Vooruitgang in wetenschap en technologie brengt innovatie tot in de kleinste details van ons dagelijks leven, en nieuwe materialen zoals microvezel zullen hun waarde blijven bewijzen in diverse sectoren.
