Einsatz von Metallgarnen in 3D-Gewirken für Anwendungen im Bereich der Schutztextilien (IGF-AiF 17424 BR)

Abstract

Persönliche Schutzausrüstung (PSA) leistet einen wesentlichen Beitrag für die Sicherheit am Arbeitsplatz. Je nach Einsatzgebiet gibt es Arbeitskleidung mit spezieller Schutzfunktion, die meist wirksam schützt, oft aber nicht alle an sie gestellten Anforderungen hinsichtlich Tragekomfort und Bekleidungsphysiologie erfüllt. Zur Verbesserung von Schutz- und Tragefunktionen wurde die Herstellung von 3D-Gewirken mit integriertem Schnitt- und Prallschutz untersucht. Das neue Schnitt- und Prallschutzgewirke zeichnet sich durch ein geringes Flächengewicht, eine hohe Flexibilität und guten bekleidungsphysiologischen Tragekomfort aus. Es verbindet somit die bekannten Vorteile der 3D-Gewirke mit wichtigen Schutzfunktionen.
In dem Gemeinschaftsprojekt des TITV Greiz, des Sächsischen Textilforschungsinstitutes Chemnitz e. V. (STFI) und weiteren Industriepartnern wurden Grundlagen für multifunktionelle 3D-Textilkonstruktionen erarbeitet.

Aufgabenstellung


Für Schutztextilien mit integriertem Schnitt- und Prallschutz waren 3D-Gewirke aus einer Kombination von hochfesten textilen Garnen mit Metallgarnen herzustellen. Die Auswahl der Materialien erfolgte dabei entsprechend den Anforderungen der Nutzung. Die Musterstrukturen sollen als Teilflächen oder als Einschübe in der Schutzausrüstung verwendet werden.
Metallgarne besitzen neben hohen Reibwerten eine niedrige Dehnungselastizität und damit Eigenschaften, die maschinen- und verarbeitungstechnische Herausforderungen darstellen.
Zur Einschätzung der Laufeigenschaften der unterschiedlichen Metallgarne und zu deren Vergleich mit textilen Garnen wurde eine entsprechende Prüfapparatur entwickelt und erprobt. Die Prüfungen liefern die Grundlagen für Aussagen zur Biegeflexibilität und zum Reibungsverhalten von Spezialgarnen unter praxisnahen Bedingungen.
Die Verarbeitung der Garne zu Abstandsgewirken übernahmen die Forschungseinrichtungen. Beide Institute verfügen über verschiedene Maschinentypen mit jeweils unterschiedlichen Nadelteilungen für die feinheitsbezogene Verarbeitung der Materialien.

Lösungsweg

Im TITV Greiz wurden auf einer doppelfonturigen Wirkmaschine mit einer Feinheit E 22 Metallgarne, sowohl in den Deckflächen als auch in den Polbereich von 3D-Gewirken eingearbeitet (vgl. Abb. 1 und Abb. 2). Um die Laufeigenschaften verschiedener Metallgarne im Vergleich mit textilen Garnen bewerten zu können, wurde außerdem eine entsprechende Prüfapparatur entwickelt. Mit Hilfe dieses Prüfgerätes erfolgen Aussagen zur Biegeflexibilität und zum Reibungsverhalten der Spezialgarne unter praxisnahen Bedingungen.
Auf Basis der Prüfergebnisse wurden die Fadenzuführungen sowie die Fadenleitelemente an der Wirkmaschine so modifiziert, dass die Metallgarne eine sehr gute Maschenform erhalten. Die Feinheit der Maschen trägt wesentlich zu hoher Flexibilität und Drapierbarkeit bei – eine sehr wichtige Voraussetzung für einen guten Tragekomfort. Zusätzliche Schnitthemmung wird durch die gleichzeitig eingearbeiteten hochfesten Aramid-Garne erzielt. Um einen hohen und dauerhaften Prallschutz zu erreichen, wurden im Polbereich überwiegend Polyestermonofilamente eingearbeitet. Durch die hohe Nadelteilung der Maschine wird eine große Materialdichte im Gewirke realisiert, so dass der Maschenverbund an ein klassisches Ring-Geflecht von Kettenhemden erinnert (vgl. Abb. 3). Das neue Schnitt- und Prallschutzgewirke zeichnet sich durch ein geringes Flächengewicht, eine hohe Flexibilität und guten bekleidungsphysiologischen Tragekomfort aus. Es verbindet damit die bekannten Vorteile der dreidimensionalen Abstandsgewirke mit den Schutzwirkungen.
 

Abb. 1: Mikroskopische Aufnahme eines 3D-Gewirkes mit eingearbeitetem Metallgarn (Draufsicht)
Abb. 1: Mikroskopische Aufnahme eines 3D-Gewirkes mit eingearbeitetem Metallgarn (Draufsicht)
Abb. 2: Mikroskopische Aufnahme eines 3D-Gewirkes mit eingearbeitetem Metallgarn (Querschnitt)
Abb. 2: Mikroskopische Aufnahme eines 3D-Gewirkes mit eingearbeitetem Metallgarn (Querschnitt)

Abb. 3: Einschub von Schnittschutz in eine Arbeitshose
Abb. 3: Einschub von Schnittschutz in eine Arbeitshose

Anwendung

Die Schutztextilien sind für Arbeitskräfte der Glasindustrie, des Abriss- und Bauwesens, der Feuerwehr, dem Militär und Applikationen für den Sportbereich sehr gut geeignet. Speziell Glas verarbeitende Betriebe und Bauunternehmen, die im Abriss tätig sind, benötigen leichte und angenehm zu tragende Schutzkleidung aufgrund der körperlich anstrengenden Tätigkeiten. Dabei spielt neben der Schnittschutzfunktion auch der Prallschutz eine große Rolle. Entsprechende Normungen und Vorschriften sind bei diesen Branchen, im Gegensatz z. B. der Forstwirtschaft, noch nicht definiert.
Eine weitere Nutzung der Projektergebnisse erfolgt in der Textil- und Bekleidungsindustrie. Die 3D-Schnittschutztextilien mit ihrem völlig neuartigen Eigenschaftsprofil sind sowohl für Flächenhersteller als auch für Konfektionsfirmen von großem Interesse. Sie bieten mit den integrierten Schnitt- und Prallschutzfunktionen in 3D-Gewirken ein Produkt, das optimal für das Marktsegment Schutztextil geeignet ist. Textilmaschinenbaufirmen sind in der Lage, neue Module für die Fertigung dichter 3D-Gewirke anzubieten. Für Firmen der Draht-, bzw. Metallgarnherstellung ergeben sich neue Absatzgebiete im Bereich Schutztextilien. Der Bedarf an Schutztextilien wird durch folgende aktuelle Erhebungen deutlich: In Deutschland kommt es durchschnittlich alle 18 Sekunden zu einem Arbeitsunfall. EU-weit werden jährlich 7 Millionen Arbeitsunfälle gezählt.

Ansprechpartner

Dipl.-Ing. (FH) Monika Weiser

 
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