Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Weiterentwicklung des Hochfrequenzschweißverfahrens für das materialunabhängige Fügen

von Textilien

Weiterentwicklung des Hochfrequenzschweißverfahrens für das materialunabhängige Fügen von Textilien (Textilmaterialunabhängiges HF-Schweißen)

Beabsichtigt ist ein Verfahren zur Aktivierung der Grenzschichten unpolarer Textilmaterialien zur Ausbildung HF-schweißbarer Nahtbereiche unter Nutzung der Plasma-Jet-Technologie. Das neuartige Verfahren soll die für das HF-Schweißen notwendigen oberflächennahen Polaritäten an Faserstoffen, Faserstoffmischungen und Beschichtungen herbeiführen. Die Behandlung erfolgt durch Erzeugung eines kontrollierbaren Plasmas bei Atmosphärendruck im Schweißnahtbereich. Hiermit ist das hochproduktive HF-Schweißen zum Fügen von Textilien, aktuell nur auf einige Faser- und Beschichtungspolymere, wie Polyvinylchlorid, einzelne Polyurethane sowie Polyamide beschränkt, auf weitere textile Werkstoffe auszudehnen. Die Erweiterung der Anwendungsbreite des HF-Schweißens auf unpolare, Textilmaterialien wird die Wettbewerbsfähigkeit von Betrieben der Textilbranche aus dem KMU-Bereich gehörig steigern. Durch die möglich werdende Substitution von teuren (z.B. PU) oder problembehaftenden Materialien (z.B. PVC) durch preisgünstige, umweltfreundliche (z.B. PP) oder natürliche Werkstoffe (z.B. PHB) ist volkswirtschaftlichen und gesellschaftlichen Zielen erfolgreich entgegenzukommen. Für Hersteller von konfektionierten Textilien ist, aufgrund der enorm steigenden Nachfrage nach ökologischen und recycelbaren Produkten, mit hohen Umsätzen und Rentabilitäten zu rechnen. Bei der Plasmabehandlung textiler Flächengebilde zur Konfektionierung mittels HF-Schweißen entfallen zusätzlich aufzubringende adhäsive Materialien, so dass Einstoffsysteme, entsprechend der Autorücknahmeverordnung und des Kreislaufwirtschaftsgesetzes, realisierbar werden. Diese gesetzlich formulierten Ziele besitzen für die die KMU-Automobilzulieferer, hohe Priorität. Für den möglich werdenden Einsatz von kostengünstigen und ökologisch unbedenklichen, HF-schweißbaren Materialien sind ca. 50 Anbieter Technischer Textilien als potenzielle Nutzer zu sehen, die vorwiegend als kleinere und mittelständische Unternehmen am Markt agieren.

Ergebniszusammenfassung:

Im Rahmen des IGF-Forschungsvorhabens 19142 BR wurde der Anwendungsbereich des Hochfrequenzschweißens (HF-Schweißen) als Fügeverfahren für textile Materialien erweitert. Durch das HF-Schweißen lassen sich hochfeste Nähte realisieren. Aktuell ist die Anwendung jedoch auf einige polare Faserstoffe und Beschichtungspolymere (z. B. Polyvinylchlorid (PVC), Polyurethane (PU), Polyamide) beschränkt. Das Ziel war es daher, die Anwendbarkeit des HF-Schweißens für eine größere Materialvielfalt, insbesondere für unpolare Textilien und Beschichtungen (z. B. Polypropylen (PP)) zu erweitern. Zu diesem Zweck wurde der Einfluss verschiedener Vorbehandlungen und Prozessparameter auf resultierende Nahtfestigkeiten untersucht. Die Aktivierung der Grenzschichten unpolarer Textilmaterialien zur Ausbildung HF-schweißbarer Nahtbereiche sollte unter Nutzung der Plasma-Jet-Technologie erfolgen. Da durch dieses Verfahren die für das HF-Schweißen notwendigen Polaritäten bisher nicht in ausreichender Quantität herbeigeführt werden konnten, wurden im Rahmen des Forschungsvorhabens alternative Lösungsansätze recherchiert und untersucht. Die Nutzung zusätzlicher Isolationsfolien ermöglichte das erfolgreiche Fügen unpolarer Textilmaterialien mittels HF-Schweißen durch einen verbesserten Wärmeeintrag im Nahtbereich. Die angestrebten relativen Nahtfestigkeiten konnten erreicht werden. Bei der Verwendung dieser Isolationsfolien entfallen (im Gegensatz zu Hotmelt-Klebefolien) zusätzlich in die Naht eingebrachte adhäsive Materialien, so dass Einstoffsysteme realisiert werden können. Diese gesetzlich formulierten Ziele besitzen für die Industrie höchste Priorität. Die realisierte Erweiterung des Anwendungsbereichs trägt zur Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit von Textilbetrieben, insbesondere KMU, bei. Die mögliche Substitution von teuren (PU) oder ökologisch problematischen Materialien (PVC) durch preisgünstigere (PP) oder natürliche Werkstoffe dient volkswirtschaftlichen und gesellschaftlichen Zielen.