Forschungsberichte

Ziel des Forschungsvorhabens war die Entwicklung einer neuartigen Verfahrenskombination aus Dispenser3D-Druck und UV-LED-Vernetzung für die digitale partielle Funktionalisierung von Textilien am Beispiel von Bandagen für den Sport- und Medizinbereich. Dabei konnten im Verlauf des Projekts UV-vernetzbare Formulierungen entwickelt sowie der simultane Druck- und Härteprozess realisiert werden.

Im Forschungsvorhaben digiTEX-PRO ist es gelungen, ein digital ansteuerbares Materialauftragssystem für die flexible und effiziente nasschemische Vorbehandlung und Ausrüstung von textilen Flächengebilden zu entwickeln.

Die ersten Projektergebnisse werden auf den 16. Thementagen Grenz- und Oberflächentechnik (ThGOT) am 14.-15.06.2022 von Tobias Petzold vorgestellt.

Der Fokus im Cornet-Forschungsprojekt 3Dknit (254 EBR) lag auf der Entwicklung von Abstandsgestricken (3D-Gestricken). Diese Abstandsgestricke stehen im direkten Vergleich zu 3D-Gewirken, die für hochpreisige Anwendungen bereits am Markt etabliert sind. Ziel war es, einen gepolsterten Sitzbezug für öffentliche Verkehrsmittel oder Möbel aus nur einem Materialtyp herzustellen, der sich gut recyceln lässt.

Ziel des Verbundforschungsvorhabens war die Entwicklung sowie die Verifizierung einer neuartigen Technologie zur automatischen Bearbeitung der Randbereiche von dreidimensionalen, technischen Textilien zur Herstellung von Randeinfassungen. Diese sind vor allem dadurch gekennzeichnet, dass sie eine große geometrische Komplexität mit wechselnden Konturradien sowie eine hohe Biegesteifigkeit aufweisen. Als Randbearbeitung stand dabei die Einfassung ein- oder mehrlagiger, textiler Strukturen mit entsprechenden Umrandungsbändern im Fokus. Einen wesentlichen Projektschwerpunkt bildete die Realisierung eines maschinentechnischen Funktionsmusters zur Verifizierung der entwickelten Technologie.

Anstelle von klassischen, nicht degradablen und damit dauerhaften Implantatwerkstoffen werden zunehmend bioresorbierbare Materialien verwendet, welche eine Defektregeneration ermöglichen und den Körper bei der Selbstheilung unterstützen. Im Falle von Knochendefekten sind Calciumphosphat-Biokeramiken vorteilhaft, da diese in ihrer chemischen Zusammensetzung der Mineralphase der Knochenmatrix – Hydroxylapatit (HAP) – nahekommen. Da Knochengewebe hochgradig anisotrop strukturiert ist, konzentriert sich die Forschung auf die Entwicklung anisotroper Knochenersatzelemente. Im Fokus stehen variabel dimensionierbare Implantate mit Porenstrukturen, die nicht nur ein Einwachsen von Zellen und Gewebe erlauben, sondern auch die Erschließung durch Blutkapillaren.

Das futureTEX-Umsetzungsvorhaben SelVliesPro verfolgte das Ziel, den Aufbau einer intelligenten Anlage zur Verarbeitung rezyklierter Hochleistungsfasern unter Integration von Industrie 4.0-Ansätzen umzusetzen. Die Wiederverwertung von Carbonfasern auf dem Niveau von Hochleistungswerkstoffen ist nur mit geschlossenen technologischen Prozessketten bei hoher Reproduzierbarkeit und ökonomischer Effizienz zu etablieren. Die Anlage ist gekennzeichnet durch die kontinuierliche Herstellung in mehreren aufeinanderfolgenden Prozessschritten, welche sowohl prozess- als auch parameterseitig in gegenseitiger Abhängigkeit stehen.

Bei der Verarbeitung zu Hygienevliesstoffen sind die Vliesstoffbahnen einer Vielzahl von Umlenkstellen bei hohen Geschwindigkeiten starken Reibungsbeanspruchungen ausgesetzt, die teilweise zu hohen Faseranhäufungen in den Anlagen führen (s. Foto). Das Ziel des Vorhabens bestand darin, die Ursachen für das auftretende Linting näher zu untersuchen. Zu diesem Zweck sollte eine geeignete Technologie für die Herstellung von weicheren und gleichzeitig lintingarmen Vliesstoffen auf Spinnvliesanlagen im industriellen Maßstab entwickelt werden.

Das verfügbare Verfahren zur Bestimmung von Linting-Koeffizienten nach DIN EN ISO 9073-10 spiegelt die bei der Vliesstoffverarbeitung auftretenden Beanspruchungen des Vliesstoffs nicht adäquat wider. Deshalb bestand das Ziel auch darin, ein neues Prüfverfahren zur Beurteilung der Linting-Eigenschaften zu entwickeln und zu testen bzw. vorhandene (z.B. Martindale-Verfahren) entsprechend zu modifizieren.

Individualisierung, Multifunktionalität und Nachhaltigkeit von Produkten sind wichtige Leitthemen für die Textilindustrie. Mittels Siebdrucks können farbige Motive und Funktionsstrukturen auf Textilien aufgebracht werden. Die Herstellung und Lagerung von Schablonen für die jeweiligen Druckmuster werden jedoch erst bei größeren Losgrößen rentabel. Für die individuelle Farbgebung ist bereits jetzt der Digitaldruck eine Alternative. Die Herstellung zusätzlicher Funktionsstrukturen erfolgt immer noch im Siebdruck. Im Projekt Sieb3D ist gelungen, eine Verfahrenskombination aus Siebdruck- und 3D-Drucktechnologie zur Herstellung individueller textiler Produkte zu entwickeln.

Das Projektziel der gemeinsamen Forschungsarbeit von STFI und dem Deutschen Textilforschungszentrum Nordwest gGmbH (DTNW) in Krefeld bestand aus der Untersuchung und Modifikation von Oberflächeneigenschaften industriell hergestellter Man-Made Fasern. Mit den neuen Erkenntnissen sollten gegenläufige Benetzungseigenschaften mit Ölen und Wasser realisiert werden. Zudem sollten die genutzten Fasern keinen Beitrag zur Steigerung des unerwünschten und gefährlichen Kunststoffanteils in Gewässern leisten und demnach komplett biobasiert sein.

Kernaufgabe des Projektes DuReNo war es, den Herstellungsprozess von mechanisch verfestigten Vliesstoffen aus rezyklierten Carbonfasern dahingehend zu untersuchen und zu entwickeln, dass eine nahezu staubfreie Produktion ermöglicht wird. Betrachtet wurden hierbei die Prozessschritte von der Faseraufbereitung mittels Schneid- und Reißtechnologie über die Vliesbildung per Kardier- und Airlayverfahren bis zur Verfestigung mittels Vernadelung.

Das Ziel des Vorhabens bestand in der Entwicklung von Meltblown-Vliesstoffen aus thermoplastischem Polyurethanpolymeren, die als Funktionslagen in Wundverbänden zum Einsatz kommen. Eine wesentliche Eigenschaft von TPU-Meltblown-Vliesstoffen besteht in deren Flexibilität, was als Trägermaterial für Wundverbände von Vorteil ist, die auf Körperstellen Verwendung finden, die dauerhaft mechanischen Belastungen ausgesetzt sind (z. B. Gelenke). Für den Einsatz eines TPU-Vliesstoffs als Hautkontaktlage wurde die Gewährleistung eines optimalen Feuchtemanagements, eine hohe Benetzbarkeit und eine möglichst hohe Feuchteaufnahmefähigkeit sowie ein hohes Wasserrückhaltevermögen angestrebt.

Im Projekt wurden auf Basis von kostengünstigen Nadelvliesstoffen neuartige textile Oberflächen entwickelt und so Alternativen zum textilreduzierten Automobilinterieur geschaffen. Diese Materialien sollten im Design, im Komfort und in ihrer Performance den jetzigen Produkten in nichts nachstehen, da für Automobilhersteller und Kunden die Wertigkeit und der Wohlfühlfaktor essentiell sind. Für die Gestaltung von neuartigen textilen Oberflächen wurden zwei Konzepte erarbeitet und verfolgt. Es sollten zum einen neue Textiloberflächen durch Prägung geschaffen werden. Zum anderen sollten durch die Ausrüstungen höhere Produktanforderungen erreicht und das Anschmutzverhaltens und der Abreinigungsfähigkeit verbessert werden. Hierbei wurden innovative Technologien (z. B. Minimalauftragsverfahren und digitale Veredlung) mit den konventionellen Verfahren (Benchmark) verglichen, um Kosten zu minimieren und dem Trend zur Individualisierung Rechnung zu tragen.

Um optimale Maschineneinstellungen für GRSM schneller zu finden, wurden mathematische Modelle entwi-ckelt, welche wiedergeben, ob und wie einzelne Maschinenparameter Einfluss auf Eigenschaften des Gestricks besitzen. Als statistische Verfahren kamen beispielsweise die Korrelation- und Varianzanalyse sowie die Re-gressionsanalyse zum Einsatz. Untersucht wurden unter anderem die Parameter Maschinenfeinheit, Maschi-nendurchmesser, Fadenspannung, Einlauf, Fadenfeinheit und Fadenmaterial auf die Gestrickeigenschaften flä-chenbezogene Masse, Festigkeit, Dehnung, Breite und Dicke.

Das Ziel des Vorhabens bestand in der Entwicklung einer umfassenden Prüfmethodik zur objektiven und reproduzierbaren Bestimmung der Filamentdurchmesserverteilung von Meltblown-Vliesstoffen.

Ziel dieses Forschungsvorhabens war die Erarbeitung von verfahrenstechnischen sowie Material-wissenschaftlichen Grundlagen für die Entwicklung neuer biogener Filtermedien auf der Basis von Vliesstoffen aus PLA mit modifizierten Eigenschaften. Die Optimierung der Verarbeitung sowie der Ausgangsmaterialien sollte die Stabilität der PLA-Vliesstoffe spezifisch für die Bedingungen der Filteranwendung ermöglichen.

In Kooperation der drei Forschungspartner Centexbel (Gent, Belgien), Sächsisches Textilforschungsinstitut e.V. (STFI), Chemnitz und Leibniz-Institut für Verbundwerkstoffe GmbH (IVW), Kaiserslautern wurden im CORNET-Projekt „SusComTrab“ nachhaltige Faserverstärkungen (basierend auf Naturfasern, Basaltfasern und recycelten Carbonfasern) kombiniert mit Benzoxazinen oder biobasierten Epoxidharzen näher untersucht.

Die Grundidee für das Projekt „optiformTEX“ im Rahmen des futureTEX-Kompetenznetzwerkes ist die Entwicklung eines flexiblen textiltechnologischen Verfahrens und der zugehörigen Anlagenkomponenten für die Herstellung von belastungsgerechten Naturfaserhalbzeugen durch gezielte Beeinflussung der Flächenmasseverteilung im Flor vor der Halbzeugverfestigung.

Ziel des FuE-Vorhabens war es, Beschichtungen für Textil- und Holzoberflächen zu entwickeln, welche im Bereich mittlerer Infrarot-Strahlung einen Reflexionsgrad von mindestens 50 % aufweisen. Um dies zu erreichen, sollten in Abgrenzung zum derzeitigen Stand der Technik Mikrostrukturen in Form von Mikrosphären und optisch aktiven Faserstrukturen zum Einsatz kommen.

Ziel des Projektes war die Entwicklung lösemittelfreier, rein wässriger Beschichtungssysteme sowie der Technologien zu deren Applikation für den Schutztextilbereich. In diesem Projekt kooperierten die Trans-Textil GmbH (Freilassing), die CHT Germany GmbH (Tübingen) und das STFI.

Im Rahmen des Projektes wurde ein Algorithmus zur Fehlererkennung an komplexen Musterstrukturen entwickelt. Es soll in Echtzeit und online an der Webmaschine eine automatische Fehlerdetektion ermöglicht werden.