Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Zeitabhängige Temperaturerfassung und -regelung bei der Aufbereitung von Textilien

Mit derzeit verfügbaren Temperatursensoren (Maschinensensoren, Datenloggern) lässt sich zwar die Flottentemperatur, nicht aber die Temperatur im Wäscheposten genau erfassen. Um sicherzustellen, dass die in gelisteten, desinfizierenden Waschverfahren (RKI, VAH) vorgeschriebene Temperatur und Temperaturhaltezeit auch im Wäscheposten nicht unterschritten wird, sind derzeit höhere Temperaturen und längere Haltezeiten in den Waschprogrammen eingestellt.

Ziel des vom Wirtschaftsverband Textilservice angeregten Projektes ist, eine in situ Erfassung der Wäschepostentemperatur und eine online Datenübertragung während des desinfizierenden Waschverfahrens mit passiver RFID-Technik zu realisieren. Dazu wird ein textilfaserbasierter Temperaturmonitor entwickelt, der aus einer textilen Sensorfaser, einem RFID-Modul und einer Monitorantenne zum Energie- und Datentransfer besteht. Ferner wird ein Messverfahren und eine mikroelektronische Schaltung (Mikrochip) entwickelt, um die temperaturabhängige Permittivität des in der textilen Sensorfaser befindlichen Wassers zu erfassen. Durch computerbasierte Simulation werden Frequenz und Kopplungsmethode ermittelt, die einen Energie- und Datentransfer durch wässrige Flotte und Maschinengehäuse erlauben und somit die Regelung von Heizrate (Dampfzufuhr) und Trommelantrieb (Wäschebewegung) ermöglichen.

Den ca. 2.300 textilen Dienstleistungsbetrieben (vorwiegend KMU) wird durch die Ergebnisse ein innovatives Verfahren zur in situ Erfassung der Wäschepostentemperatur zur Verfügung gestellt, das durch Regelung von Heizrate und Trommelantrieb eine exakte Einhaltung von Desinfektionstemperatur und Haltezeit erlaubt. Aufgrund der optimierten Prozessführung lässt sich der Energiebedarf reduzieren, die Textillebensdauer verlängern und der Maschinendurchsatz erhöhen, woraus wirtschaftliche Vorteile von ca. 6,8 Mio. €/a resultieren. Ferner ist ein Monitoring von Temperatur-Zeit-Profilen möglich. Insgesamt wird die Prozesssicherheit erhöht.

Ergebniszusammenfassung:

Im Forschungsprojekt wurde eine Prozessregelung für desinfizierende Waschverfahren entwickelt. Dies erfolgte erstmalig durch die in-situ Erfassung der Wäschepostentemperatur als Regelgröße in Kombination mit einer Online-Datenübertragung mittels passiver RFID-Technik während des desinfizierenden Waschverfahrens.

Für die Prozessregelung wurde ein aufbereitungsbeständiger textiler Temperaturmonitor (elektrisch leitfähige Fäden inkludiert in textile Matrix) entwickelt. Dieser verbindet textilbasierte Sensorik mit passiver RFID-Technologie und besteht aus einem Temperaturmonitor, der aus dem textilen Temperatursensor, einem RFID-Modul und einer Monitorantenne zum Energie- und Datentransfer besteht.

Nach der Charakterisierung der Impedanz von in Textilfasern befindlichem Wasser wurde zunächst der textilfaserbasierte Temperatursensor und darauf basierend ein Temperaturmonitor entwickelt.

Durch computerbasierte Simulationen wurden Frequenz und Kopplungsmethode ermittelt, die einen einwandfreien Energie- und Datentransfer durch wässrige Flotte erlauben und somit die Regelung von Flottenaufheizrate und Trommelantrieb ermöglichen. Ferner wurden ein Messverfahren zur Erfassung der Wäschepostentemperatur auf Basis von Impedanzmessungen mit geeigneter Wechselspannungsfrequenz und eine mikroelektronische Schaltung zur Erfassung der temperaturabhängigen Impedanz entwickelt.

Mit den entwickelten Sensoren kann die Wäschepostentemperatur über die Messung der Impedanz bestimmt werden. Durch Einsatz eines im Projekt entwickelten externen Prozessleitsystems wurde die Regelung der den Energiebedarf bestimmenden Prozessparameter Flottenaufheizrate und Trommelbewegung (Reversierung, Drehzahl) realisiert und unterschiedliche Maßnahmen zur Energieeinsparung abgeleitet.