Het Centexbel coating & finishing platform bestaat uit verschillende pilootlijnen waarop we experimenten uitvoeren op het vlak van het wijzigen van de oppervlakte-eigenschappen van textiel en andere flexibele oppervlakken door middel van coating, laminage, veredeling in het kader van industriële prototyping en (collectief en privé) onderzoeksprojecten. 

De schaal van de pilootlijnen is geschikt om heel snel prototypes aan te maken met een minimum aan materiaal.

Omdat het platform deel uitmaakt van de volledige Centexbel-VKC organisatie, kunnen alle monsters aan relevante testen worden onderworpen en besproken met ons team van onderzoekers en technologische experts voor verdere verbeteringen en optimalisatie.

Centexbel investeert voortdurend in energie-efficiënte machines en uitrusting om de evoluties in duurzame productie telkens een stap voor te zijn.

Coating

Coating is een techniek waarbij een samengestelde pasta wordt aangebracht op een substraat door middel van een "mes". Coating wordt toegepast om textiel te functionaliseren (voorzien van bijkomende eigenschappen volgens de eindtoepassing) en om complexe en innovatieve materialen te creëren. De samengestelde pasta bestaat doorgaans uit een bindmiddel en functionele additieven.

  • eenvoudig en wijdverspreid proces
  • aanbrengen van barrière-eigenschappen en/of nieuwe functionaliteiten
  • evaluatie van nieuwe bindmiddelsystemen
Mathis labdryer

Mathis labdryer - coating

We beschikken o.a. over de volgende technieken om de coatinglaag aan te brengen

  • rakel over rol, luchtrakel, transfercoating
  • thermisch of IR drogen, UV uitharden
  • A4-formaat coaten (Mathis labcoater): water- of solventgebaseerd, 100% (vaste stof) systemen
  • roll-to-roll systeem (0.5 m width, Matex): watergebaseerd of 100% systemen

Slot-Die Hotmelt Coating

Tijdens het Hotmelt-coatingproces wordt een materiaal in gesmolten vorm in een laag op een substraat aangebracht en vervolgens afgekoeld, waardoor de laag stolt.

Hotmelts zijn100% polymeren die geen water noch organische solventen bevatten. Daarom is het een zeer economisch coating- en lamineerproces, omdat er geen droog- of curingstappen vereist zijn in tegenstelling tot de conventionele coatingpasta's gebaseerd op water of solventen. 
 

Hotmelts worden gesmolten en aangebracht op textiel en andere substraten. Om de polymeren te smelten gebruiken we, afhankelijk van het soort polymeer, een conventionele smelter of een vatsmelter.

Er bestaan twee soorten hotmeltpolymeren: thermoplastische polymeren en reactieve polymeren die vooral verschillen qua uithardingsmethode: thermoplastische polymeren worden uitgehard door afkoeling, terwijl reactieve polymeren een reactie met vb. vocht nodig hebben om uit te harden.

  • Thermoplastische polymeren worden vloeibaar (=smelten) in contact met hitte (temperatuur varieert volgens de chemische samenstelling van het polymeer) en worden hard (= vaste vorm) wanneer ze worden afgekoeld. Dit proces is omkeerbaar en kan herhaald worden.
    Voorbeelden: PE (polyethyleen) en PP (polypropyleen), EVA (ethyleenvinylacetaat), TPU (thermoplastisch polyurethaan)…
  • Reactieve polymeren kunnen, eens ze zijn uitgehard, niet opnieuw worden gesmolten omdat de reactie met vb. vocht aanleiding heeft gegeven tot een permanente stolling
    Voorbeelden: vocht uithardende PU, vocht uithardende APAO’s (amorfe poly-α-olefines), UV-uithardende acrylaten...

Applicatietechnieken

Het gesmolten polymeer wordt met verschillende “applicatoren” aangebracht.

Centexbel beschikt o.a. over een "slot-die" hotmelt coater, waarbij de gesmolten polymeer door een gleufopening op het substraat wordt aangebracht. Het toestel met een werkbreedte van 45 cm is geschikt voor zowel coating- als lamineerproeven.

In principe komen alle flexibele materialen in aanmerking als substraat indien ze van rol tot rol kunnen worden behandeld.

Thermoplastic (biobased) hotmelts 

  • PO, PES, PA, EVA, PLA, PHBV, PHA  zijn plastimeren die opnieuw kunnen worden gesmolten (omkeerbaar proces)en gerecycleerd.

Toepassingen

  • thermoplastische hotmelt-polymeren met een opbrengst tussen 2 en 300 g/m² (afhankelijk van de polymeerkarakteristieken).
  • gesloten "continue" of open "discontinue" coatinglaag (cfr. behoud ademend karakter) aanbrengen.
Hotmelt coating machine

Hotmelt coatingmachine

hotmelt granules

Hotmelt in de vorm van granulaat

solid block of hotmelt

Hotmelt in vaste vorm

Lamineren

A laminated textile is composed of two or more layers, at least one of which is a textile fabric, bonded closely together by means of an added adhesive, or by the adhesive properties of one or more of the component layers.  

  • easy and widespread process
  • applicable to multiple types of substrates: textiles, films, membranes, foils…
Laminating unit

Laminating process of two layers

Textile laminating application techniques

  • focus on wet lamination
  • production of A4-samples on Mathis labcoater
  • roll-to-roll applications on Matex semi-industrial line (0.5 m)

Textile dyeing

A coloured textile is the result of a highly specific and accurate dyeing process. Textile dyeing consists of multiple - often energy and water consuming - steps. Due to the impact of certain dyes on the environment, textile dyeing requires a dedicated waste water management.

IR reel type dyer

Infrared dyeing

Inhouse Dyeing processes

  • laboratory infrared type dyeing machine with 16 dye pots to test several different formulations in one run
  • reel type dyeing machine (for textiles of 3m x 0.3m)
  • accredited in-house testing of colour fastness to rubbing, washing, UV, perspiration, etc.

Yarn coating

The Centexbel platform is equipped with different modules for yarn and multifilament coating that can be dynamically combined:

  • yarn winder
  • corona treatment unit
  • UV curing
  • IR oven
  • conventional ovens
  • dipping appliance
  • dynamic nozzle systems

To obtain the optimal yarn coating, the Centexbel researchers have access to an extensive range of in-house test methods to determine the morphological, physical and chemical characteristics and parameters of yarns and coating formulations.

Energy storage PU wire

Energy storage PU wire

By coating a PU wire with conductive layers, Centexbel was able to create an energy storing wire (serves as a battery), that can subsequently be knitted or woven to create energy storage textiles for applications in remote areas without access to a power grid.

Screen printing

Although screen printing is a commonly used technique to print decorative and functional patterns on textiles, Centexbel deploys the flatbed auto-magnetic screen printing technique to create smart textiles and other high-end products based on conductive inks or specialty formulations.

Evy Willems is screenprinting

Screenprinting in action

Characteristics of the flatbed auto-magnetic screenprinter

  • maximum dimensions: 50 cm x 80 cm
  • creating decorative prints and conductive printed tracks for smart textiles
  • direct/indirect printing
  • ink development for the creation of conductive, functional textiles
  • encapsulation and integration of prints on textiles

UV and UV-LED curing

UV curing is a rapid and eco-friendly curing process in which high intensity ultraviolet light is used to create a photochemical reaction that instantly cures inks, adhesives and coatings. 

Applicability

  • on both hard and flexible substrates 
  • appropriate technique in the preparation of prepregs and glass fibre reinforced polymers
UV curing installation

UV-curing installation

Advantages

  • waterbased or completely solvent-free (100% systems) formulations
  • eco-friendly technology to cure functional coatings & finishes on textiles: low VOC emission and less waste
  • suitable for heat sensitive substrates
  • fast, low energy consumption
  • can be installed on existing coating lines
  • small dimensions

UV-LED curing is a similar technology using monochromatic instead of broad spectrum UV-light to cure a coating layer.

UV-LED curing installation

UV-LED curing installation

Additional advantages to conventional UV curing

  • no preheating of lamp (easy on an off)
  • no harmful UV-C and UV-B radiation
  • mercury-free lamp
  • no ozone generation
  • no infrared radiation (important for highly heat-sensitive textiles)

Sol-gel technology

Multifunctional materials require a stronger multidisciplinary approach as well as the merging of the traditional scientific disciplines (chemistry, physics, biology,…) into new cross-boundary technologies. Moreover, these novel technologies have to be able to bridge the gap between polymers, ceramics or metals, between organic and inorganic materials, or between the mineral and biological world. Sol-gel technology might offer a solution.

The first experiments on sol-gel already took place in the fifties of the previous century. By their inorganic nature, sol-gel layers are extremely strong and wear resistant. Therefore, very thin 'nanometric' layers suffice to obtain the desired effects. Since several years, there is an increasing interest in the application of the sol-gel technology for textile treatment. However, the formulas and methods used in other industrial branches have to be adapted to the raw materials and specific textile properties.

Sol-gel scheme

Principle of the sol-gel technology

The solgel principle

The preparatory material (or precursor) used to produce the "sol" usually consists of inorganic metal salts or metal organic components, such as metal alkoxides. These precursors are submitted to a series of hydrolyse and polymerisation reactions to create a colloidal suspension (or "sol").

By further processing this suspension, this sol is transformed into a ceramic material in different forms for different applications:

  • thin layers (films) are applied by spin-coating or dip-coating
  • by moulding the "sol" we obtain a wet gel that
  • will form a dense ceramic structure after evaporation and heat treatment
  • under super critical conditions, it will form a very porous material with an extremely low density (aerogel)
  • by adjusting the sol's viscosity it is possible to manufacture ceramic fibres
  • by precipitation, spray pyrolysis or emulsion techniques we will obtain ultra-fine and uniform ceramic powders

Plasma treatment

Plasma treatment is a surface treatment that modifies the textile surface without altering the bulk properties (tear resistance, flexibility, density...) of the textile material.

The use of atmospheric plasma is a both economically as ecologically interesting textile treatment. 

The drawing below illustrates the working principle: by means of a plasma source, a plasma zone is generated with energetic and active particles (photons, electrons, ions). The textile material is guided through this zone and treated accordingly.

Plasma surface treatment - principle

By varying the type of gas and - possibly - precursor, we may alter the surface properties in order to:

  • increase the affinity to dyeing and printing
  • improve adhesion
  • apply antibacterial products
  • influence the electrical conductivity
  • sterilise
  • apply a fire retardant finish
  • confer anti-crimp properties to wool
  • desize cotton...