Verbundprojekt „AdaptStick - Produktionsnahe Fertigung von funktionalisierbaren, leitfähigen Fäden mit anwendungsorientiert adaptierbaren, permanenten Eigenschaften & optimalem Reibverhalten zur stick- und nähtechnischen Verarbeitung“; Teilprojekt 4 „Entwicklung von materialschonenden, reibungsminierenden Sticktechniken und Fadenführungen für die positionsgenaue Verarbeitung funktionalisierter Fadenmaterialien“

Abstract

Im Projekt AdaptStick ist die produktionsnahe Fertigung funktionalisierbarer, leitfähiger Fadenmaterialien mit anwendungsorientiert adaptierbaren und vor allem permanenten Eigenschaften und optimalem Reibverhalten zur stick- und nähtechnischen Verarbeitung realisiert worden. Im Projektverlauf wurden von allen Partnern umfassende Evaluierungen und Entwicklungen verschiedener Fadenmaterialien mit Funktions- und Schutzschichten durchgeführt. Dabei wurden die jeweiligen Eigenschaften der Materialien und Schichten sowie die Anforderungen an die Beschichtungsverfahren untersucht und bewertet. Ein erstellter Baukasten auf Basis eines Entscheidungsalgorithmus ermöglicht eine optimale Kombination aus Fadenmaterial, Funktions- sowie Schutzschichten für den jeweiligen Anwendungsfall. Die Entwicklung einer Inline-Überwachung im Beschichtungsprozess zur Bestimmung der Beschichtungsauflage sowie der elektrischen Leitfähigkeit schafft zudem die Basis für reproduzierbare und gleichmäßige Eigenschaften. Je nach Anwendung werden hochleitfähige, u. a. für den Aufbau textiler Sensoren oder hochohmige Fadenmaterialien, z. B. für Heizapplikationen benötigt. Die elektrische Leitfähigkeit reicht als alleiniges Qualitätsmerkmal jedoch für moderne Anwendungen längst nicht mehr aus. Vielmehr ergibt sich aus den verschiedenen Einsatzgebieten eine Vielzahl von zu erfüllenden Anforderungen. Von beheizbarer Bekleidung erwarten Nutzer neben der Funktionalität im Gebrauch ebenso die Langlebigkeit der Funktionen und damit z. B. Waschbeständigkeit. Für eine Heizfunktion im Automobilinterieur sind dagegen klimatische Bedingungen ein Thema. Für die Realisierung von leitfähigen Funktionstextilien mittels Stick- und Nähtechnologie müssen die Fadenmaterialien zudem gute Verarbeitungseigenschaften aufweisen, um vor allem ein Versticken im Oberfaden zu ermöglichen. Anwendungsorientiert sollen die funktionalisierten, leitfähigen Fadenmaterialien unter Erhalt des textilen Charakters daher u.a. folgende Materialeigenschaften aufweisen: angepasste elektrische Leitfähigkeit, gute Gleit- und Reibeigenschaften, Beständigkeit gegen Abrieb, Temperatur, Alterung und Korrosion. Für die im Projekt angestrebte Anwendung in Funktionsbekleidung speziell einer Funktionsweste mit Leucht- und Heizmodulen werden verschiedene leitfähige Fäden mit unterschiedlichen Eigenschaften benötigt. Für die Leuchtmodule wird ein hochleitfähiges Garn zum sticktechnischen Aufbringen und Kontaktieren von LEDs mittels FSD™-Technologie und für die Heizmodule ein hochohmiger Faden zur sticktechnischen Herstellung der Heizflächen sowie ein hochleitfähiges Garn für die gestickte elektrische Zuleitung benötigt. Die dazu erforderlichen verschiedenen elektrischen Widerstände der leitfähigen Fäden werden durch unterschiedliche Verfahren realisiert:  Hochleitfähig (< 100 Ohm/m): Galvanische Nachverstärkung vorversilberter Fäden  Hochohmig (200-700 kOhm/m): Aufbringen einer kohlenstoffhaltigen Beschichtung auf ein Polyester-Multifilament mittels Galette Neben den elektrischen Eigenschaften spielen geringe Reibungs- und Abriebeigenschaften bei der sticktechnischen Verarbeitung eine wesentliche Rolle. Während reibungsminimierende Funktionsschichten z. B. auf Basis von Silwa® S280 aufgebracht mittels Applikatortechnik bei den hochleitfähigen versilberten Fadenmaterialien für eine gute sticktechnische Verarbeitung sorgen, ist es bei den hochohmigen Fäden notwendig diese zu Verzwirnen und eine Seite 2 zusätzliche abriebminimierende Schicht (Basis: Silwa® Bond TEC) vor der reibungsminimierenden Schicht aufzubringen. Neben den Verarbeitungseigenschaften spielen Gebrauchseigenschaften wie Korrosions- Waschbeständigkeit eine Rolle bei der Auswahl der Funktionsschichten. Mit den favorisierten abrieb- und reibungsminimierenden Schichten sind diese Eigenschaften ebenfalls erreichbar. Mit Abschluss des Projektes liegen leitfähige Fadenmaterialien mit anwendungsorientierten, adaptierbaren und vor allem permanenten Eigenschaften vor, welches ein optimiertes Reibverhalten zur insbesondere sticktechnischen Verarbeitung aufweisen. Je nach Anwendungsfall und Bedarf, lassen sich sowohl die an die Verarbeitung gewünschten Anforderung (wie Dehnung, Reibung, Abrieb) als auch die Funktionen wie hohe oder geringe Leitfähigkeit und Langzeitstabilität mittels des Beschichtungssystems einstellen und fertigen. Das Projektziel wurde erreicht und es ist zu erwarten, das auf Basis der Ergebnisse ein Baukastenprinzip zur Realisierung von spezifischen Funktionsgarnen in Kooperation mit den Partnern etabliert. Datei-Upload durch TIB