Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Weiterentwicklung einer Ausrüstung zur Verbesserung der Schutzwirkung von Schweißerschutzkleidung gegen flüssige Metallspritzer bei gleichzeitig verbessertem UV-Schutz

Schweißerschutzkleidung wirkt als Barriere sowohl gegen flüssige Metalltropfen die Temperaturen über 1.500 °C erreichen können als auch gegen UV-Strahlung welche Hautkrebs verursachen kann. Meist werden schwere Baumwollgewebe eingesetzt bei denen der bekleidungsphysiologische Komfort auf Grund des hohen Warengewichtes schlecht ist. Das hohe Warengewicht isoliert zwar gegen heiße Metallspritzer, schützt vor UV-Strahlung und verbessert die Produktlebensdauer, führt aber andererseits zur Erhöhung der ohnehin starken Belastung der Schweißer (Schwerarbeit, Temperaturen, Luftqualität) durch Herabsetzung des bekleidungsphysiologischen Komforts. Dieser verursacht Diskomfort, Müdigkeit und herabgesetzte mentale/physische Leistungsfähigkeit. Ein besserer Komfort erhöht die Produktivität, wie auch die Arbeitssicherheit, da mentale und physische Leistungsfähigkeit länger erhalten bleiben.

Ziel des Projektes ist die Entwicklung einer Ausrüstung, welche die erforderlichen Schutzklassen der Schweißerschutzkleidung bei geringerem Flächengewicht und somit höherem bekleidungsphysiologischen Komfort garantiert. Abweisende und im Submikrobereich strukturierte anorganische Dünnschichten sollen entwickelt werden, die ein effektives Abrollen und kurzen Kontakt zwischen Textil und flüssigem Metall gewährleisten. Durch die Strukturierung wird die Kontaktfläche von Textil und flüssigem Metall reduziert, was den Wärmeübertrag zusätzlich verringert. Additive mit hoher thermischer Leitfähigkeit sollen die übertragene Wärme schnell in der Fläche verteilen und punktuelle Aufheizungen verhindern.

Die Ergebnisse sind von unmittelbarem Nutzen für die etwa 100 in klein- und mittelständischen Strukturen agierenden Textilveredlungsunternehmen. Hinzu kommen gesellschaftlich relevante Aspekte, da bessere Schweißerschutzkleidung nicht nur die Produktivität, sondern auch die Arbeitssicherheit und Gesundheit der 150.000 alleine in Deutschland (weltweit mehr als 5 Mio.) beschäftigten Schweißer erhöht.

Ergebniszusammenfassung:

Ziel des Projekts war es, die Schutzwirkung von Schweißerschutzkleidung zu verbessern, indem durch eine Ausrüstung die Beständigkeit der Textilien gegen Tropfen flüssigen Metalls erhöht und gleichzeitig ein besserer UV-Schutz erhalten wird. Die Schutzfaktoren von Schweißerschutzkleidung hängen stark vom Flächengewicht des Textils ab, höheres Flächengewicht bedeutet besserer Schutz vor Metalltropfen und UV, jedoch auch einen schlechteren Tragekomfort. Schweißschutzkleidung wird in zwei Klassen unterteilt; Klasse 1 bedeutet ein Temperaturanstieg von 40 K darf erst nach 15 Tropfen flüssigen Eisens auftreten bei Klasse 2 nach 25 Tropfen. Als Ausgangsstoff wird Gewebe der Klasse 1 verwendet. Dabei sollen wärmeleitfähige Komposite ein schnelles Ableiten und Verteilen der Wärme der Metalltropfen auf der Oberfläche garantieren, wodurch die Erwärmung der Rückseite des Gewebes deutlich verlangsamt wird. Mit dieser Ausrüstung konnte die Klasse 2 nicht erreicht werden, sie führt zu keiner Verschlechterung des Tragekomfort des leichteren Gewebes und die Transmission von schädlicher UV-Strahlung wird verringert. Durch eine Nanostrukturierung sollte ein "Lotuseffekt“ für Metalltropfen erzielt werden. Der Metalltropfen trifft so zuerst auf die die Nanostrukturierung der Partikel auf der Oberfläche auf und es wird isolierende Luft zwischen Metalltropfen und Gewebeoberfläche eingeschlossen, welche so das Gewebe schütz. Dieser Ansatz zeigt, dass sich der Effekt gut über die aufgetragene Menge Nanopartikel / Binder einstellen lässt. Mit unterschiedlichen Nanopartikeln (SiO2, ZnO, AluOx und TiO2) kann die Schweißschutzklasse 2 erreicht werden. Der Tragekomfort der Gewebe wird nicht beeinflusst. Das Verfahren bietet KMU aus dem Bereich der Textilveredlung neue innovative Produkte für den Arbeitsschutzsektor. Die Verwendung leichterer Kleidung für den Schweißschutz, kann KMU, welche sich auf den Sektor PSA spezialisiert haben, neue und auch internationale Absatzmärkte eröffnen.