"Prozess Thermobonding" Systematische Entwicklung eines Prognosetools für den Thermobondingprozess zur ressourceneffizienten Prozessparameterbestimmung in Abhängigkeit von Materialkombination und Konstruktion getufteter textiler Strukturen

Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurde der Thermobondingprozess mess- und anwendungstechnisch untersucht, um dessen Potential als Ersatz für den kosten- und ressourcenintensiven Latexprozess bei der Herstellung textiler Bodenbeläge aufzuzeigen und zu quantifizieren. Zu diesem Zweck wurde eine Thermobondinganlage am TFI mit umfassender Sensorik zur Erfassung von Prozesstemperaturen und elektrischer Leistungsaufnahme ausgestattet. Damit konnten grundlegende Erkenntnisse über das Verhalten dieser Messgrößen bei unterschiedlichen Prozesseinstellungen und Warenqualitäten gewonnen sowie das grundlegende Prozessverständnis verbessert werden. Dazu begleitend wurden am SKZ in einem Ersatzprozess für kleine Proben mit Abmessungen von ca. 10 cm x 10 cm systematische Untersuchungen zu Korrelationen zwischen Prozessparametern und Qualitätskriterien wie Warenschrumpf und Noppeneinbindung durchgeführt.

In anwendungstechnischen Versuchen wurde in einer empirischen, durch statistische Versuchsplanung definierten Vorgehensweise anhand einer repräsentativen Auswahl von Warenmustern geeignete Einstellungen für den Thermobondingprozess ermittelt. Es konnten Zusammenhänge zwischen bestimmten Warenparametern und angewendeten Einstellungen gefunden werden. Das Hauptkriterium für die Ermittlung der Einstellungen war, praxisnahe Parameter zu finden, die gewährleisten, dass die verarbeiteten Muster zu anforderungsgerechten Produkten weiterverarbeitet werden können. Dies wurde durch Laboruntersuchungen bestätigt. Dabei lag der Fokus sowohl auf textilen Bodenbelägen für den Heim- und Objektbereich (Multimaterialkonzept) als auch auf der Anwendung Automotive (Monomaterialkonzept).

Basierend auf dem dadurch gewonnenen Prozessverständnis wurde ein physikalisches Modell zur Beschreibung des Warenverhaltens beim Thermobonding entwickelt und anhand der Versuchsreihen des Ersatzprozesses validiert. Mit dem validierten Modell wurde der Zusammenhang zwischen der im Prozess erreichten Schmelzebildung des Totpols und der resultierenden Noppenauszugskraft quantitativ beschrieben. Damit ist das Modell geeignet, bei gegebenen Material- und Konstruktionsparametern geeignete Prozesseinstellungen für die Herstellung von textilen Bodenbelägen mittels Thermobonding vorherzusagen.

In weiteren Untersuchungen wurde gezeigt, dass sich der Thermobondingprozess ebenfalls zur Aufbringung des textilen Rückens eignet. Hierfür können sowohl die Funktion der Faseraufschmelzung als auch zugefügte Hotmelt-Klebstoffe zum Einsatz kommen. Für Multimaterialkonstruktionen konnte die Möglichkeit der Abtrennung des Rückens nach der Nutzungsdauer gezeigt werden.

In abschließenden Betrachtungen wurde die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens unter Berücksichtigung bestimmter prozessspezifischer Parameter sowie die ökologische Unbedenklichkeit nachgewiesen.

Der Schlussbericht zum Forschungsprojekt ist als TFI-Schriftenreihe im Download erhältlich.

Förderprogramm und Projektnummer

Nummer: IGF 22620N

Laufzeit: 01.09.2022 - 28.02.2025