Simulationsgestütze Ausrüstung von Barrieregeweben durch einen partiellen Partikelauftrag

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Chokri Cherif; Professor Dr.-Ing. Siegfried Ripperger
• Fachliche Zuordnung: Leichtbau, Textiltechnik
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 202243774

Hochdichte Barrieregewebe für die Anwendung als Filter- oder OP-Mehrwegtextil besitzen strukturbedingt durchgängige Porenkanäle, die durch hochdichtes Weben reduziert werden können. Dies wirkt sich jedoch nachteilig auf die Gebrauchseigenschaften aus. Ziel ist es deshalb, neuartige, flüssigkeits- und partikeldichte Gewebe mit einstellbarer Porosität und gutem Tragekomfort zu entwickeln. Dieses soll durch einen gezielten und partiellen Auftrag vernetzungsfähiger funktionalisierter Partikel realisiert werden. In der ersten Projektphase ist es erstmals gelungen, eine Methode in Anlehnung an die Querstromfiltration für die Herstellung von anforderungsgerechten, flüssigkeitsdichten Mikrofilamentgeweben als Filtermedien und OP-Mehrwegtextilien mit gutem Tragekomfort, mittels gezielten, partiellen Auftrag von funktionalisierten Mikropartikeln zu entwickeln. Es wurde die notwendige Simulation der Partikelanlagerung an bzw. in den Mesoporen des Gewebes durchgeführt, um den experimentellen Aufwand zur Entwicklung dieses neuartigen Gewebes zu minimieren. Aufbauend auf den bisherigen aussichtsreichen Ergebnissen der ersten Förderphase sollen durch den Einsatz unterschiedlicher Partikelgrößen im einstelligen Mikrobereich, flüssigkeitsdichte Polyestergewebe mit vordefinierter Porosität im Submikrobereich simulationsgestützt entwickelt werden, die mittels angepasster Oberflächenfunktionalisierung eine dauerhafte Anbindung der Partikel an der Faseroberfläche (Mesobereich) unter komplexer gebrauchsnaher Beanspruchung (z. B. kombinierte Biegung-Druck- bzw. biaxialer Zugbelastung und Scherung) gewährleisten, sowie den Anforderungen als Filtermittel gerecht werden. Hierzu soll eine durchgängige virtuelle Simulationskette unter Berücksichtigung der relevanten Verfahrensparameter entwickelt und validiert werden. Dafür soll ein FEM-Gewebemodell unter Berücksichtigung der Material-, Struktur- und Webparameter zur Darstellung der Porenmorphologie erstellt werden. Zur Bestimmung der Partikelgröße und Verfahrensparameter wird die Partikelablagerung unter Einbeziehung des Gewebemodells simuliert. Die Veränderung der Porenmorphologie und des Partikelverhaltens bei gebrauchsnaher Belastung wird mittels eines kombinierten Gewebe-Partikelmodells analysiert. Ein weiteres Ziel ist es, eine Voraussetzung für eine durchgängige Simulation der Partikelinteraktion mit der Gewebeoberfläche beim Querstromfiltrationsverfahren zu schaffen. Des Weiteren soll die Deformation der Struktur der ausgerüsteten Gewebe, insbesondere der Mesoporen, unter gebrauchsnahen, resultierenden Membranbelastungen erfasst werden, um eine Validierungsmöglichkeit für die numerische Simulation zu bieten. Es soll weiterhin die Beständigkeit der Partikelanbindung an der Faseroberfläche mittels Aminofunktionalisierung untersucht, sowie der Einsatz der Gasphasenfluorierung zur dauerhaften Hydrophobierung und gleichzeitigen Oleophobierung der mit Partikeln ausgerüsteten Gewebe analysiert werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen