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ProForm

ProForm – Projektskizze

15. Januar 2017 | von
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Projekt


Projekttitel:

„ProForm“ – Kapillarmodifikation zur Erhöhung des Formfaktors in der Filamentextrusion

Partner:

Carl Weiske GmbH & Co. KG
HEH Präzisionsteile GmbH
Wiehe + Kathenbach GmbH
Institut für Textiltechnik der RWTH Aachen University (ITA)

Laufzeit: 11/2016  –  10/2018
Förderträger: KMU-innovativ – BMBF

Mission Statement

In der Textilindustrie ging der Umsatz im Jahr 2014 zu 20 % auf Produktneuheiten zurück [1]. Laut dem Forschungskuratorium Textil wird die Nachfrage nach individuellen Produkten bis zum Jahr 2025 weiter ansteigen. [2] Für deutsche KMU in der Textilindustrie geht der hohe Grad der Individualisierung mit steigenden Kosten und einem zunehmenden Grad an Komplexität zur Herstellung von hochinnovativen Textilien (bedingt u.a. durch neue Prozesse) einher. Insbesondere im Markt technischer Textilien, der 51 % des Umsatzes in der Textilindustrie ausmacht, wirkt sich die Komplexität dabei negativ auf die Produktqualität und die Time-to-market aus [1]. Zur Funktionalisierung von Textilien werden zunehmend Profilfasern eingesetzt. Das sind Fasern mit einem unrunden Querschnitt. Überall da, wo eine Einflussnahme auf den Grad der thermischen Isolation, den Flüssigkeitstransport oder auch den Griff und die Optik eines Textils gefordert ist, kommen Profilfasern zum Einsatz [3]. Ihre hohe Funktionalität wird dabei in der Regel durch die im Vergleich zu Rundfasern vergrößerte Oberfläche, aber auch über Kapillare oder Hohlräume begünstigt [4]. Die Herstellung der angestrebten Faserquerschnitte wird durch das Schwellverhalten von Polymeren im Extrusionsprozess maßgeblich erschwert [5]. Der Formfaktor (Übereinstimmung zwischen Düsenform und Faserquerschnitt) wird herabgesetzt. Das Schwellverhalten hat zwei wesentliche Nachteile. Da das Schwellverhalten keinen Rückschluss von dem Faserquerschnitt auf die Düsenform erlaubt, werden bei der Entwicklung profilierter Spinndüsen mehrere Iterationsschritte notwendig. Dies trifft insbesondere auf Profilfasern zu, die hochkomplexe Querschnittsgeometrien (z.B. Schneeflocke) aufweisen. Eine produktionsreife Düsenentwicklung dauert im günstigsten Fall mindestens 24 Wochen. Dazu werden Prototypen hergestellt, Spinnversuche gefahren und ausgewertet, Optimierungen angestellt und erneute Versuche gemacht. Auf anwendungstechnischer Seite kann das Potential der Profilfasern nicht vollständig ausgeschöpft werden. Im Falle eines niedrigen Formfaktors (=ausgeprägtes Schwellverhalten) wird beispielsweise die Kapillaraktivität einer Trilobalfaser deutlich herabgesetzt. Darüber hinaus limitiert die zeit- und kostenintensive Markteinführung neuer Querschnittsgeometrien von Fasern viele Hersteller von Endanwendungen in ihrer Innovationskraft. Ein schneller Produktionswechsel auf neue Spinndüsen zur Extrusion neuartiger Fasergeometrien und eine Produktion kleiner Mengen um auf individuelle Kundenwünsche einzugehen ist insbesondere für klein- und mittelständische Unternehmen nicht realisierbar.

Lösungsskizze

Zur Erreichung dieses Zieles, soll das Schwellverhalten verringert werden. Dadurch lässt sich ein effizienterer Rückschluss von Faser- auf Kapillargeometrie schließen und der Formfaktor in der Filamentextrusion signifikant erhöhen.

Für Profilfasern aus Polyester soll der Formfaktor um 30 % erhöht werden, um eine Verkürzung der Zeit zur Spinndüsenentwicklung um 12 Wochen zu realisieren. Durch die im Projekt gewonnenen Erkenntnisse soll die Produktion individueller Fasergeometrien flexibilisiert und gleichermaßen eine höhere Produktqualität erreicht werden.

Danksagung

Das Projekt wird Rahmen des Programms zur Förderung von kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert.

Gefördert durch:

Betreut vom:

Kontakt:

 Thomas Weiske

Carl Weiske GmbH & Co. KG

Tel.: +49 (0) 9281 / 7073 -10

E-Mail: thomas.weiske@carlweiske.com

Werner Erdt

HEH Präzisionsteile GmbH

Tel.: +49 (0) 6183 / 2083

E-Mail: heh-spinnerets@t-online.de

 

Dirk Kathenbach

Wiehe + Kathenbach GmbH

Tel.: +49 (0)2351 / 567650

E-Mail: d.kathenbach@wika-erodiertechnik.de

 

Inga Noll

Institut für Textiltechnik der RWTH Aachen University

Tel.: +49 (0) 241/80 – 23429

E-Mail: Inga.Noll@rwth-aachen.de

Literaturverzeichnis

[1] Zukunftsinitiative Textil (ZiTex): Branchensituation Textil & Mode, S. 7/8, Februar (2016)

[2] Forschungskuratorium Textil: Perspektiven 2025: Handlungsfelder für die Textilforschung der Zukunft (2015)

[3] Takadara, W.; Ito, H.; Kikutani, T.; Okui, N.: Studies on High-Speed Melt Spinning of Noncircular

Cross-Section Fibers. I. Structural Analysis of As-Spun Fibers, Journal of Applied Polymer Science, Vol. 80, S. 1575-1581 (2001)

[4] Karaca, E.; Kahraman, N.: Omeroglu, S.; Becerir, B.: Effects of Fiber Cross Sectional Shape and Weave Pattern on Thermal Comfort Properties of Polyester Woven Fabrics, Fibres and Textiles in East-ern Europe, 2012, 20, 3 (92), S. 67 – 72

[5] Kim, H.; Chung, K.; Youn, J.R.: Three Dimensional FEM Simulation for Spinning of Non-circular Fibers, Fibers and Polymers (2000), Vol. 1, No. 1, S. 37 – 44

 

Projekt Kickoff-Meeting am 16. November 2016 in Aachen

13. Mai 2017 | von

Am Mittwoch, den 11. November 2016, fand das Kick-off-Meeting für das KMUi Forschungsvorhaben „ProForm“ in den Räumlichkeiten des Institut für Textiltechnik der RWTH Aachen statt.

Im Zuge des Treffens wurden eine ausführliche Einführung in das Themengebiet geben, die geplanten Forschungsaktivitäten sowie die angestrebten Ziele des „ProForm“-Projekts vorgestellt. Die Zusammenarbeit der Projektpartner wurde festgelegt und eine Projektplan ausgearbeitet.

Das nächste Meeting findet am 7. März 2017, in Hof (Weiske), statt.