Поиск


ЖУРНАЛ "ТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕКСТИЛЬ" №37

                    ( читать ... )

ЖУРНАЛ "ТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕКСТИЛЬ" №36

                    ( читать ... )

Ссылки партнеров

Технологии


Технологии/High-Tex from Germany. Высокие текстильные технологии из Германии. Аннотации докладов на симпозиуме в рамках выставки Techtextil Russia 2012

High-Tex from Germany. Высокие текстильные технологии из Германии. Аннотации докладов на симпозиуме в рамках выставки Techtextil Russia 2012

09 мая 2012
Технический текстиль №27, 2012

Текстиль - основа для проектирования перспективных легких и гибких солнечных элементов. Проект DEPHOTEX

Клаус Опвис
(Klaus Opwis),  Йохен С. Гутман (Jochen S. Gutmann), Немецкий текстильный исследовательский центр Северо-Запад  (Deutsches Textilforschungszentrum Nord-West e.V. - DTNW); Энрико Леонарди (Enrico Leonardi), Deyesol DSC s.r.l. (Италия);  Фанни Брей (Fanny Breuil), Fundacio Privada Cetemmsa (Испания).

Преобразование солнечного света в электроэнергию является экологически безвредной и надежной альтернативой производству энергии из минерального или ядерного топлива. Наряду с повышением эффективности в первоочередные задачи научных исследований в этой области входит, в первую очередь, усовершенствование уже существующих фотоэлектрических структур, а также развитие новых фотоактивных материалов.

Однако в большинстве случаев доступные фотоэлектрические элементы ввиду отсутствия гибкости очень трудно соединить с широко используемыми материалами,  в особенности с текстильными, многие из которых – маркизы, палатки, паруса, автомобильные тенты – непосредственно подвергаясь воздействию солнечного света, являются идеальной поверхностью для выработки электроэнергии.

Основываясь на предыдущих работах DTNW, в рамках  программы FP7 1 сформирован проект DEPHOTEX (Development of Photovoltaic Textiles based on novel Fibres), в котором приняли участие еще 13 партнеров из 7 европейских стран. Цель проекта – разработка солнечных элементов на текстильной основе, которые наряду с фотоэлектрической активностью обладают гибкостью, минимальной массой и долгим сроком службы.

В ходе работы фотоактивное покрытие при помощи различных материалов и технологий послойно наносилось на различные текстильные подложки.  При этом исследовались одновременно два типа разработанных солнечных элементов: 1) органические (OSC) и на основе сенсибилизированных красителей (DSSC). В последнем случае получены впечатляющие результаты: легкие и гибкие ячейки DSSC (до 6 см2 на один элемент) в течение месяца показали фотоэлектрическую активность с КПД=2%.

Изготовленные из этих элементов высокомощные модули были успешно представлены представителям мировой науки и политики 5-6 декабря 2011 года на конференции Innovation Convention в Брюсселе.

Полученные результаты можно оценить как прорыв в области текстильных DSSC-технологий. Они обещают в случае увеличения КПД до 3…4% и успешных испытаний на наработку на отказ их скорый вывод на мировой энергетический рынок. Таким образом, проект DEPHOTEX проложил путь для нового поколения гибких и легких фотоэлектрических элементов, которые  в ближайшем будущем станут доступны для широкого применения как продукт современной энергетики и архитектуры.

Антимикробная отделка текстиля с применением наночастиц серебра (новые перевязочные материалы)

Ксяомин Жу (Xiaomin Zhu),  Хельга Томас (Helga Thomas), Дорис Клее (Doris Klee), Элизабет Гейне (Elisabeth Heine), Мартин Моллер (Martin Moller), Немецкий научно-исследовательский центр шерсти при Рейнско-Вестфальской высшей технической школе Аахена (DWI an der RWTH Aachen e.V.).

Разработана методика антимикробной отделки текстиля, основанная на использовании наночастиц серебра. В противоположность традиционному подходу - добавлению готового наносеребра, авторы синтезировали Ag-наночастицы путем нанесения на текстильную основу водного раствора соли серебра с последующим УФ-облучением, которое вызывает in situ  2 восстановление металла. Преимуществом данного процесса является то, что получаемые частицы имеют малый размер, равномерно распределены по поверхности ткани и не агломерируют.

Процесс весьма гибок, может сочетаться с другими технологиями и может быть использован в различных областях применений, начиная с антимикробных нановолокон для фильтров и гидрогелевых покрытий перевязочных материалов, вплоть до покрытий с постепенным высвобождением реагента.

Антимикробные нановолокна произведены электропрядением из раствора поливинилового спирта содержащего соль серебра, с последующим УФ-восстановлением металла и стабилизирующей термообработкой. Полученная сеть нановолокон влагоустойчива и демонстрирует хорошие антимикробные свойства.

С целью создания новых перевязочных материалов, целлюлозные нетканые материалы обрабатывались гидрогелем на основе звездообразных сополимеров полиэтиленгликоля/полипропиленгликоля, что значительно снижало адгезию повязки к ране. Если к гидрогелю добавлялась соль серебра и затем серебро восстанавливалось in situ, полученное гидрогельное покрытие с наносеребром приобретало дополнительные антимикробные и противовоспалительные свойства.

Для текстильных материалов разработано покрытие постепенно выделяющее ионы серебра. Покрытие создается нанесением катионного полимера вместе с солью серебра на обработанную плазмой поверхность материала. Восстановление серебра производится УФ-облучением, как и в предыдущих примерах. Катионный полимер обладает хорошей адгезией к анионной поверхности волокон. Благодаря наличию ряда функциональных групп, способных обеспечить сшивание полимера при достаточно мягких условиях реакции, характер процесса выделения ионов серебра может задаваться варьированием плотности сшивок.

Дражированность полотна в процессах производства облегченных тканей

Мирко Христ (Mirko Christ), Бременский институт волокон (FIBRE – Faserinstitut Bremen e.V.).

Успешное применение инфузионной технологии для экономичного изготовления волокон композитных структур прямо зависит от высокоавтоматизированного изготовления преформ: преформирования – это процесс преобразование плоского текстиля в его трехмерную форму 3. Текстильные изделия должны при этом полностью вписаться в топологию компонентов.

В зависимости от выраженности топологии могут появляться различные эффекты: изменение направления волокон, разрывы и складки. Изменение направления волокон при преформировании следует учитывать в конструкциях для того, чтобы направление после завершения этого процесса по возможности соответствовало напряжению. Разрывы способствуют образованию зон с избыточным скоплением материала, что,  в свою очередь, может привести к дальнейшим нарушениям структуры и к тому же изменить проницаемость текстиля. Складки имеют особое  значение, так как их появление может привести к тому, что данный компонент нельзя будет использовать.

Интенсивность и степень выраженности этих эффектов характеризуют «дражированность» волокон, то есть их способность к преформированию.

В докладе приводятся характеристики дражированности волокон технического назначения, особенно многомерных, полученные в процессе реализации нестандартных методов с помощью измерительного прибора Textechno DrapeTest, который способен измерять с помощью цифровой технологии анализа изображения одновременно такие параетры преформирования как степень формуемости и направление формования.

Модифицированная адсорбирующая наноглина в защитных текстильных покрытиях

Анна Цветкова (Anna Tcvetkova), Карл Клинкхаммер (Karl Klinkhammer),  Эберхард Янссен (Eberhard Janssen), Майке Рабе  (Maike Rabe), Исследовательский институт текстиля и одежды (FTB – Forschungsinstitut für Textil und Bekleidung); Талал аль Саман (Talal Al-Samman), Аахенский университет.

Слоистые силикаты («наноглина») -  доступные и нетоксичные минералы, которые характеризуются высокой степенью набухания и уникальными адсорбирующими свойствами.  В настоящее время эти глинистые наноминералы применяются для отчистки промышленных сточных вод от красящих веществ, а также как нанонаполнители, например, в фармацевтических и косметических продуктах.

Цель настоящего исследования состоит в разработке текстильного покрытия на основе наноглины, предназначенного для адсорбции находящихся в воздухе вредных и токсичных веществ.

Химическое модифицирование различных видов глинистых минералов (монтмориллонита, гекторита, лапонита) производится для улучшения их адсорбирующего действия по отношению к особым вредным веществам и достижения их прочной фиксации на текстильных волокнах. Текстильные изделия с описываемым покрытием предотвращают попадание на кожу опасных для здоровья химических соединений и в связи с этим могут широко использоваться в производстве защитной одежды, спецоснащения для чрезвычайных ситуаций, а также интерьерного текстиля, например,  штор.

Новые композитные материалы для облегченных интерьерных конструкций автомобилей

Томас Грис (Thomas Gries), Сабрина Цобель (Sabrina Zobel), Михаель Глования (Michael Glowania), Институт текстильных технологий Рейнско - Вестфальской высшей технической школы Аахена (ITA – lnstitut für Textiltechnik der RWTH Aachen); Лутц Экштейн (Lutz Eckstein), Лайф Икарт (Leif Ickert), Ральф Матис (Ralf Matheis), Институт автомобильной техники Аахенского университета.

Рост затрат на энергетику и охрану окружающей среды обусловливают необходимость снижения массы автомобилей, в том числе и гибридных с электродвигателем. Обеспечить это снижение без потери надежности и функциональных качеств могут композиционные материалы (FRP), армированные волокном, в частности углеродным. Однако в настоящее время из-за высокой себестоимости производства и растущих цен на сырье такие материалы не имеют экономического потенциала в массовом автомобилестроении.

Для снижения затрат на FRP принято решение в рамках проекта СAMISMA армировать новые композиционные материалы мультиматериалами: однонаправленной (UD) лентой на основе углеродных волокон, соединения для литья под давлением на основе стекловолокон и нетканого армирующего материала на основе углеродных штапельных волокон. Причем используемые для получения мультиматериалов углеродные волокна являются побочными продуктами процессов производства или переработки данных волокон.
Нетканый материал, так же как однонаправленная лента, скрепляется по аэродинамическому способу, затвердевает, а затем подается на пропитку.

Другой особенностью технологии является использование в производстве FRP термопластичных матриц (PA12). Структура композитных материалов проектируются с использованием моделирования по методу конечных элементов, а затем проверяется в ходе испытаний наряду с их механическими свойствами.

Текстильные заготовки для электромобильного транспорта

Ян Хаусдинг (Jan Hausding), Чёкри Шериф (Chokri Cherif), Институт текстильных машин и высоких технологий для производства текстильных материалов Дрезденского технического университета (ITM– Institut für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik der TU Dresden).

Заготовки на основе углеродного волокна благодаря их исключительному соотношению массы и производительности в настоящее время широко используются в качестве важного инструмента во многих отраслях производства, где необходимо применение облегченных конструкций. Однако их переработка в волоконно-пластиковые композитные детали была связана до настоящего времени почти во всех отраслях промышленности с высокой долей дорогостоящих и неточных ручных операций. Поэтому в области исследований и разработок прилагаются значительные усилия для  автоматизации этих операций.

Одновременно за последние два года существенно изменились условия обработки углеродных волокон и требования к ним в связи с расширяющимся спросом со стороны автомобильной индустрии. Это связано с тем, что производителей автомобилей ставят перед необходимостью снижать энергопотребление и уровень вредных выбросов, что делает наиболее перспективным использование электроприводов как самостоятельно, так и в гибридном варианте с двигателями внутреннего сгорания (ДВС).  Только в этом случае, по мнению экспертов, можно выполнить требование нормативов ЕС снизить выброс CO2  от одного автомобиля до уровня 95 г/км.

Оптимизация ДВС здесь не поможет. Необходимым условием для достижения этой цели является вывод на рынок автомобилей с принципиально новой существенно облегченной конструкцией, без чего электромобили и гибридные автомобили не смогут конкурировать с традиционными. Требования к облегчению касаются в первую очередь к массе корпуса, приводов, аккумуляторной батареи и вспомогательного оборудования. При этом снижение массы автомобиля, как показали исследования специалистов Аэрокосмического центра Германии, позволит на 20% снизить его энергопотребление.

Это же в равной степени относится и ко всем видам приводов. Используя технологии ткачества и мультиаксиального основовязания,  современная текстильная промышленность включилась в процесс создания облегченных волоконно-композитных материалов для производства корпусов и приводов автомобилей.

При этом к текстильным заготовкам на основе углеродного волокна предъявляются требования: 1) пригодности для массового производства; 2) короткой цикличности; 3) высокие требования к точности и надежности; 4) полный состав стандартов качества на электронику. В докладе описан действующий уровень развития технологий на двух примерах.

Инновации в сфере имплантатов, изготовленных  на основе волокнистых материалов

Хайнрих Планк (Heinrich Planck), Институт текстиля и технологий Немецких институтов исследования текстиля и волокнистых материалов Денкендорф (ITV – Institut für Textil- und Verfahrenstechnik der Deutschen Institute für Textil- und Faserforschung Denkendorf (DITF).

Многостороннее применение в медицине имплантатов, изготовленных на основе волокнистых материалов, значительно возросло в последние десятилетия: сегодня им принадлежит значительная доля рынка. Одно из важнейших исследовательских подразделений института, в котором работает автор, занимается в течении многих лет разработкой и оптимизацией текстильных изделий для медицины, а также имплантатов изготовленных на основе волокнистых материалов.

 В рамках данного доклада приводятся избранные примеры разработок института в области имплантатов, изготовленных на основе волокнистых материалов. Некоторые из них, например, основовязаный протез аорты, изготовляются серийно уже в течении многих лет, другие находятся в стадии разработки.

 В последнее время возрастающее значение приобретают плоские или трубообразные микропористые мембраны, которые, вследствие своей специфической структуры, обладают «текстильным» характером. 
Так, например, разработанная в институте мембрана SupratelO  в течении нескольких лет успешно применяется при лечении тяжелых ожогов.

 Микропористые капиллярные мембраны с интегрированными в них ультратонкими профилированными волокнами применяются в качестве «направляющих шин» для регенерации поврежденных нервов.

Биогибридные органы (комбинации из аллопластических материалов и живых аутогенных гомогенных или гетерогенных клеток) представляют в возрастающей мере альтернативу органам, изготовленным полностью только из искусственных материалов. Актуальным примером этого является протез сердечного клапана из трехмерного полиуретанового нетканого материала с клеточной культурой. За эту разработку в 2010 году институт был удостоен инновационной премии Федерального министерства образования и научных исследований Германии (BMBF).

Многофункциональная защитная одежда: рыночные перспективы и ожидания

Хендрик Байер (Hendrik Beier), Саксонский текстильный научно-исследовательский институт (STFI – Sächsisches Textilforschungs institut e.V.).

 Уже несколько лет в Европе в области  производства текстиля и одежды проходят значительные структурные изменения. Это относится также и к рынку защитной одежды. Несмотря на то, что защитный текстиль занимает в натуральных показателях не более 1,4% всего мирового текстильного рынка, совокупный объем его продаж составляет около 5 млрд. USD/год, больше чем объем продаж геотекстиля и паковочного текстиля вместе взятых. Причем темпы роста этого сегмента на рынках Восточной Европы и Азии превышают прогнозы, что создает для компаний, оперирующих на этом рынке, в равной степени возможности и проблемы.

Актуальной тенденцией является растущий спрос на многофункциональную защитную одежду, способную оградить человека одновременно от нескольких неблагоприятных факторов внешнего воздействия: тепла и огненных брызг, электрического тока, накопления статического электричества и вредных химических веществ. В докладе сообщается о результатах исследований и разработок в этой области, а также о решении связанных с выводом на мировой рынок многофункциональной защитной одежды  и СИЗ проблем качества, стандартизации и сертификации.

Противопожарная защита с помощью новых нетканых материалов на основе меламиновой смолы

Ральф Уве-Бауэр (Ralf-Uwe Bauer), Тюрингенский институт исследования текстиля и синтетических материалов (TITK –Thüringisches Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung e.V.).

Особое значение для современной ситуации на рынке защитного текстиля имеют  оптимизация соотношения цена/качество продукции, а также предотвращение возникновения токсичных газов при ее использовании в экстремальных условиях.

В этом контексте особое значение имеет применение новой меламиновой смолы как основы для для производства нетканых материалов по технологии мелтблаун. В данном случае в полученном материале соединяются преимущества термопластичных свойств переработки с особыми свойствами непластичной меламиновой смолы: она не загорается (LOI 32) и не плавится, помимо отличных противопожарных свойств имеет очень хорошие термические (теплопроводность составляет 0,0028 Вт (м·К) и акустические свойства.

Среди применений НМ на основе меламиновой смолы: фильтрационные материалы, защитная одежда, домашний, транспортный и геотекстиль. В 2013 году планируется  ввести в эксплуатацию новую производственную установку для ее выпуска мощностью 2000 т/год. На рынок будут выведены как плоские текстильные изделия, которые при сходном качестве вдвое дешевле конкурентных, так и трехмерные, например, складчатые. Статистические измерения последних и проектное усиление волокон в изделиях предлагается проводить с помощью программы DrapeTest.

Понимание эффектов преобразования волокон ведет к ускорению конструкционных процессов, повышенной стабильности производства и способно повысить потенциал композитных волокон. Это также является основой для новейших программ симуляции эффектов дражированности.

Следующим шагом к полностью автоматизированному рабочему процессу после оценки способности волокон к преформации является сам процесс преформации. Для этого был изобретен роботизированный детектор, который воспроизводит мануальную преформацию для достижения максимальной вариабельности результатов. Детектор соединяет в себе функции активации соединения, преформации и предконсолидации волокон перед инфузионным процессом.

"Умные" текстильные материалы для медицинского применения

Уве Меринг (Uwe Möhring), Тюрингенско-Фогтландский исследовательский институт текстиля (TITV –Textilforschungsinstitut Thüringen-Vogtland e.V.).

Функциональные «умные» текстильные материалы, применяемые в медицине и медицинской технике, помогают при уходе за больными, способствуют выздоровлению и повышают качество жизни пациентов.

Известны специальные трехмерные вязаные материалы, разработанные в институте автора, которые служат, например для внутренней отделки ортопедической обуви, простыней, предотвращающих пролежни. Помимо интеграции классических сенсоров и сенсорных систем в различную текстильную одежду, в институте также разрабатываются и апробируются  сенсоры и актуаторы (исполнительные устройства) как на текстильной основе,  так и полностью текстильные. Их возможности представлены в докладе.

Возобновляемое термостойкое грязеотталкивающее покрытие для производства спецодежды

Татьяна Фридрих (Dr. Tatjana Friedrich), Институт технологий клининга (wfk –Cleaning Technology Institute e.V.).

В металлургии и металлообработке ткани спецодежды и СИЗ зачастую подвергаются экстремальным нагрузкам - высоким температурам, загрязнениям жирами, сажами, окислами тяжелых металлов, которые очень тяжело удалить.

При этом тщательная чистка  имеет чрезвычайное значение, так как всего за несколько циклов использования на этих защитных изделиях накапливается такое количество загрязнений, которое может их полностью лишить заданной функциональности. А чистка защитной одежды и СИЗ требует большого расхода воды и СМС. Таким образом нанесение грязеотталкивающей пропитки имеет решающее значение.

Состав для возобновляемой грязеотталкивающей пропитки наносится на чистую ткань в конце ее обработки. В этом случае во время использования загрязняется не ткань, а слой грязеотталкивающей пропитки. Благодаря особым свойствам этого слоя он во время следующей чистки легко убирается с ткани вместе с загрязнениями. Эффективность грязеотталкивающей пропитки уже доказана, но до сих пор она лишь ограниченно выдерживала использование при высоких температурах, которые имеют место в металлургии и металлообработке. В докладе представлены результаты, достигнутые в рамках проекта по разработке и промышленному освоению пропитки, выдерживающей особый температурный режим.

ПРИМЕЧАНИЯ

1  Программа CORDIS FP7 – 7-я рамочная программа Евросюза по координации исследований и разработок в странах ЕС (здесь и ниже - прим. ред.).
2  in situ  (лат.) – в общем случае - на месте, без перемещения в специальную среду; в конкретном случае – в реактивном растворе.
3  Преформирование, преформация – в различных научных дисциплинах термин, означающий «предосуществление», «предобразование», в данном случае – контролируемый процесс преобразования плоского текстиля в трехмерную форму.

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ

НАШИ  ЖУРНАЛЫ И СПРАВОЧНИКИ

Смотреть архив

АНОНСЫ:
ЖУРНАЛ "РЫНОК ЛЕГКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ" №118

                    ( читать ... )

ЖУРНАЛ "РЫНОК ЛЕГКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ" №117

                    ( читать ... )