Oberflächenstruktur STFI entwickelt Thermoauflage

Weben, Wirken oder Stricken – welches Textilherstellungsverfahren eignet sich am besten, um ­thermoregulierende dreidimensionale Abstandstextilien zu produzieren? Diese Frage untersuchten Dipl.-Phys. Nadine Liebig und Dipl.-Ing. Elke Thiele vom STFI. Ziel des Projektes war es, Textilien herzustellen, die Luft zirkulieren lassen und Feuchtigkeit ableiten.

Thermoregulierende dreidimen­sionale Abstandstextilien eignen sich beispielsweise als Auflage für Rollstühle. Besonders bei Hitze sammelt sich Schweiß beim Sitzen im Bereich der Rückenlehne oder der Sitzfläche.

Feuchte Oberteile und Hosen sind dabei nicht nur unangenehm, sie können gesundheit­liche Probleme bereiten. Verdunstet die Feuchtigkeit, kühlt der Körper aus. Das gilt nicht nur für Menschen.

Pferde haben dasselbe Problem. Kühlt der erhitzte Körper nach einem Ausritt aus, kann das Tier erkranken. Abschwitzdecken halten die Wärme am Körper und leiten die Feuchtigkeit ab.

STFI: Forscherinnen testen Material, Methode und Eigenschaften

Das Sächsische Textilforschungsinstitut e. V. Chemnitz (STFI) hat eine neue Thermoauflage entwickelt.

Im Rahmen des Projekts testeten die Forscherinnenverschiedene Herstellungstechniken der Abstandstex­tilien auf ihren Materialverbrauch, Herstellungsaufwand sowie die Möglichkeiten für den thermophysiologischen Einsatz und die Nachbearbeitung.

Ein wesentlicher Untersuchungsschwerpunkt bildete dabei die Oberflächenstruktur und die Materialauswahl der Deckflächen der Auflage. Dazu wurden im Projekt verschiedene Muster und Garnmaterialien analysiert.

STFI entwickelt Thermoauflage: Die Herstellungsverfahren im Vergleich.

Parameter	Gewirke	Gestrick	Gewebe
Rüstzeit
Umspulen	26 h	Nicht erforderlich
Schären	16 h	Nicht erforderlich	3 h
Einrichten	8 h	2 bis 4 h	6 h
Umziehen	2-3 h/LS (6 LS)	-	-
Mustererstellung	1-2 h	6 h	2 h
Programmierung	0,5-1 h	4 h
Fertigungsgeschwindigkeit	5 m/h	0,375 m/h	2,3 m/h
Auflage
Herstellungszeit pro m	12 min	3 h	26 min
Dämpfung	gut	gut	gut
Thermophysiologische Eigenschaften	gut	gut	befriedigend
Konfektionierung	gut		gut

Material und Strickmuster der neuen Thermoauflage

Im ersten Schritt wählten die Forscherinnen das Material. Das Garn sollte auf allen drei im Projekt zum Einsatz kommenden Maschinen verarbeitet werden können, daher fiel die Wahl des Deckflächenmaterials auf ein Multifilament PES 167 dtex f32 × 2 Z100 HE SZ der Firma OTEX Textilveredelung GmbH, Flöha. Da die Textilmaschinen bei der Polfadenverarbeitung technologiebedingt Varianzen zulassen, wählten sie Monofilamente.

Zum einen das PET-Monofil 40-06W, 0,3 µm Dicke und zum anderen das PET-Monofil 40-14W, 0,2 µm Dicke, beide von der Firma MonoSuisse AG, Emmenbrücke sowie das PES Monofilament T900S von Perlon Nextrusion Monofil GmbH, Bobingen.

STFI entwickelt Thermoauflage: Muster

Musternummer	22581-6
Luftdurchlässigkeit [lm-2s-1]	2.348 ± 145
Flächenmasse [gm-2]	994 ± 25
CV40 [kPa] Maximallast [kg]	3,95 80
CC60 [kPa] Maximallast [kg]	4,40 88
	Leistungsspektrum der Muster

Musternummer	22581-9
Luftdurchlässigkeit [lm-2s-1]	1.970 ± 82
Flächenmasse [gm-2]	91.069 ± 8
CV40 [kPa] Maximallast [kg]	4,94 98
CC60 [kPa] Maximallast [kg]	6,18 122
	Leistungsspektrum der Muster

Im zweiten Schritt berechneten die Wissenschaftlerinnen den Garnverbrauch: 35.980 m für ein Strickmuster der Fläche 0,73 m × 3 m und der Dicke 7 mm. Diese Angabe enthält das Garn für beide Deckflächen und den Pol. Bei den Gestricken analysierten sie Fadenverbräuche pro Muster, da direkt von der Spule gearbeitet wird. Für das Gewirke müssen Kettbäume geschärt werden. Dabei betrachteten sie den Fadenverbrauch für die Fertigung mit Schären und Umspulen. Den Gesamtverbrauch bestimmten die einzelnen Muster und deren Fadenverbrauch. Für insgesamt 90 Laufmeter bei einer Breite von 0,8 m und einer angestrebten Dicke von 13 mm berechnete sich der Verbrauch wie folgt:

• Multifilament: 16 Kettbäume á 80 Fäden jeweils 385 m = 492.800 m
• Monofilament: 4 Bäume á 76 Fäden jeweils 1000 m = 304.000 m
• Gesamtbedarf = 796.800 m bezogen auf ein Gewirke des Flächenmaßes 0,8 m × 90 m bei einer angestrebten Dicke von 13 mm.

Die Einrichtung der Webmaschine benötigte ebenfalls eine Materialplanung über alle herzustellenden Muster. In diesem Fall wurden für eine Mustermenge von 80 m und einem Schlauchgewebe mit einer Breite von 0,15 m mit 32 Schuss pro Zentimeter in Köperbindung 2 Kett-
bäume á 429 Fäden mal 80 m = 68.640 m Fadenmaterial geschärt und abgear­beitet. Die orthogonale Ausrichtung der Fäden (keine Schlaufen) im Gewebe, benötigt weniger Materialeinsatz.

STFI entwickelt Thermoauflage: Leistungsspektrum der getesteten Muster

Musternummer	22581-NL-TA-001
Luftdurchlässigkeit [lm-2s-1]	2.039 ± 66
Flächenmasse [gm-2]	790 ± 13
CV40 [kPa] Maximallast [kg]	7,10 142
CC60 [kPa] Maximallast [kg]	12,68 260
	Leistungsspektrum der Muster

Musternummer	22581-NL-TA-002
Luftdurchlässigkeit [lm-2s-1]	1.942 ±90
Flächenmasse [gm-2]	801 ± 7
CV40 [kPa] Maximallast [kg]	9,87 198
CC60 [kPa] Maximallast [kg]	19,55 400
	Leistungsspektrum der Muster

Thermoauflage: Deshalb eignen sich Gewirke

Für das Projekt erwies sich laut STFI die Wirkerei bei den textiltechnischen und textilphysiologischen Anforderungen ebenso, wie bei der Wirtschaftlichkeit des Herstellungsprozesses als die effektivste Methode: Ein Meter des Musters stellten die Forscherinnen binnen zwölf Minuten her. Das Weben dauert etwas mehr als doppelt so lang und der Strickprozess im Forschungsbetrieb benötigte ca. drei Stunden für einen Laufmeter.
Die Werte beziehen sich auf die gefertigten Sitzunterlagen auf Forschungsmaschinen.

Die Industrie könnte laut STFI die Geschwindigkeit beim Strick- und Wirkprozess optimieren, z. B. indem sie die Schlittengeschwindigkeit für
einen stabilen Lauf im Strickprozess auf 0,8 m/s heraufsetzt. Die Fertigungsgeschwindigkeit im Wirkprozess lässt sich nach Einschätzung des STFI ebenfalls weiter anpassen. Lediglich die Geschwindigkeit des Webprozesses biete wenig Spielraum, bedingt durch die Anzahl der Schüsse pro Zentimeter. Im Gegensatz dazu benötige die Wirkerei im Vergleich zur Strickerei mehr Vorbereitung.

STFI testet Luftzirkulation und Maximallast der neu entwickelten Thermoauflage

Neben der Herstellung analysierte das Projekt die Anwendung: Lässt das Material Luft gut durch? Sitzen Nutzer bequem oder lässt sich die Abschwitzdecke leicht händeln. Das zeigt die obenstehende Tabelle; sie vergleicht die vier als Vorzugsvarianten ausgewählten Muster mit den besten Werten bei der Luftdurchlässigkeit.

Die Eignung als Sitzunterlage zeigt die Maximallast in kg und eine Stauchung bis 60 Prozent. Auch in diesem Punkt schnitten die Gewirke am besten ab. Mit 400 kg Maximallast eignet sich das Muster 22581-NL-TA-002 sehr gut. Das Gewicht der Auflage hingegen spielt bei der Abschwitzdecke eine große Rolle. In diesem Punkt schnitten abermals die Gewirke besser ab als Gestricke. Die Decke mit dem Muster 22581-NL-TA-001 ist am leichtesten, Reiter können sie gut ihrem Pferd anlegen.

Neben verschiedenen Verfahren testete das Projekt verschiedene Muster. Im Vergleich zu Muster ohne Gassen zeigten sich Muster mit einer geschlossenen Deckfläche mit Gassen belastbarer bei annähernd gleichen Werten zu Flächenmasse und Luftdurchlässigkeit.
Die industrielle Waschbarkeit untersuchten die Forscherinnen nicht ge­sondert. Nach deren Einschätzung sollten die verwendeten, waschbaren Materialienallerdings der Industriewäsche stand­halten.