Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Hüpfende Knete- vom Spielzeug zum textilen Schockabsorber-System

Ausgehend vom einfachen UV-Schutz, über die Integration leitfähiger Fasern bis hin zu „Smart Textiles“ durchläuft die Textilbranche gegenwärtig einen Wandel, weg vom einfachen Shirt hin zum Funktionstextil. Eine Spezialdisziplin liegt in der Entwicklung mechanischer Protektorsysteme in z.B. Schutzwesten, Motorradkombis oder Sportbekleidung. Diese führen allerdings aufgrund ihrer geringen mechanischen Bieg- und Verformbarkeit sowie ihrer Größe zu eingeschränkter Beweglichkeit und unzureichendem Tragekomfort. Das zu verbessern ist die Motivation des Antrages mit dem Ziel der textilen Integration selbst entwickelter und hergestellter „Dilatanter Fluide“. Unter plötzlicher Krafteinwirkung erhöht sich bei derartigen Materialien die Viskosität dramatisch, sodass sich die flüssige Masse wie ein Festkörper verhält. Im Fokus soll die thermoplastische Einarbeitung direkt ins Filament über Bikomponentenschmelzspinnen stehen. Das bietet den Charme, dass derartig hergestellte Filamente und Fasern anschließend mit gängigen Verfahren der Textil- und Bekleidungsindustrie verarbeitet werden können, was dilatanten Materialen bisher verwehrt war. Mechanische Tests sollen das Eigenschaftsprofil bestimmen.

Die vorwettbewerblichen FuE an diesem weltweit neuartigen Konzept orientiert sich vor allem an den Interessen der KMU, die sich im „Projektbegleitenden Ausschuss“ verstärkt wiederfinden. Die Resultate werden insbesondere für kleinere Faserhersteller und Garnverarbeiter nutzbar sein, die durch Neuentwicklungen ihre Wettbewerbsposition stärken. Denkbare Produkte sind dann sowohl im Markt für Sport- und Berufsbekleidung anzusiedeln als auch in den „Technischen Textilien“, z.B. Automotive oder Medizintechnik. In Gurten oder Bändern könnte die Vermeidung übermäßiger Belastungen, Indikatorverhalten oder Sicherheitsaspekte zum Tragen kommen. Der „Schutz des Menschen und dessen Gesundheit“ kommt aus davon abgeleiteten Produkten zudem dem Wohl des Einzelnen und der Gesellschaf zu Gute.

Ergebniszusammenfassung:

Im Vorhaben konnten erstmals dilatante Fluide, die bislang als Spielzeug angewendet lediglich ein Nischendasein führen, der thermoplastischen Verarbeitung in der Form zugänglich gemacht werden, dass diese nach einem Bikomponenten-Schmelzspinnprozess im Inneren sogenannter Kern-Mantel-Fasern fixiert vorliegen. Das Besondere der Materialklasse liegt in ihrer Eigenart bedingt, sich bei abruptem Schlag bzw. Stoß zu verfestigen, was sie als Protektor-Materialien attraktiv macht. Auf dem Weg dahin wurde im Rahmen der Forschungsarbeiten eine stabile Syntheseroute zur Herstellung des dilatanten Basismaterials erfolgreich entwickelt und etabliert und bis zu Ansatzgrößen von 300 g aufskaliert. Die Materialien sind rheologisch untersucht und vielfältig charakterisiert worden. Dabei ist vor allem der Aufbau eigener kreativer Lösungen zur nicht-trivialen Prüfung der Fluide in Bezug auf ihr Schockenergie-Absorptionsvermögen zu erwähnen. Insbesondere spezielle Fallversuche konnten später ebenfalls für die Testung textiler Proben genutzt werden. In Zusammenarbeit mit KMU des „Projektbegleitenden Ausschusses“ gelang nämlich der erhoffte Nachweis der Machbarkeit für die textile Verarbeitung der neuen, dilatant gefüllten Fäden. Gestricke, Gewebe und Gewirke ließen sich im kleinen Maßstab unter industriellen Bedingungen produzieren. Aspekte mit zukünftigem Optimierungsbedarf konnten klar identifiziert werden, z.B. das Containment der dilatanten Fluide im Kern der Filamente nach mechanischer Beanspruchung. Für KMU eröffnen sich neue Märkte im Bereich adaptiver, anpassungsfähiger Textil-basierter Lösungen für die unterschiedlichsten Aspekte von Schutzbekleidungen. Ob im Bereich „Automotive“, „Outdoor-Freizeit“, „Sportindustrie“, „Schutz- und Sicherheitstextilien“ o.a. in der „Bauindustrie“ lassen sich vielfältigste Anwendungen identifizieren, bei denen die neuartigen „Protektoren“ dem „Schutz des Menschen und dessen Gesundheit“, dem Wohl des Einzelnen und der Gesellschaft zugutekommen.