PTC-Garne mit erhöhten Dauergebrauchstemperaturen und gesteigerten Anwendungseigenschaften (HEATex)
Projektleiter: Dr. Thomas Welzel
Projektnummer: BMWi / INNO-KOM - 49MF180091
Laufzeit: 01.01.2019 bis 30.06.2021
Aufgabenstellung
Ziel des Forschungsprojektes war die Generierung von leitfähigen Mono-, Multi- und Bikomponentenfilamenten für Heiztextilien, welche eine inhärente Sicherheits- bzw. Regelfunktion aufweisen. Diese wird durch das PTC- Verhalten der Fäden gewährleistet, welche einen Anstieg des elektrischen Widerstands bei erhöhter Temperatur bewirkt.
Ergebnisse
Die erhaltenen Filamente weisen bei einer konzipierten Anwendungstemperatur von bis zu 120 °C einen elektrischen Widerstand auf, welcher dem doppelten bis vierfachen des Wertes bei Raumtemperatur entspricht. Gleichzeitig ermöglichen die erreichten mechanischen Eigenschaften eine Verarbeitung des Materials auf industriellen Textilmaschinen. Die erhaltenen Gewebeflächen sind drapierbar und für Heizanwendungen mit Flächenleistungen von 500 bis 1000 W/m2 einsetzbar. Dabei ermöglicht der PTC-Effekt eine hohe Leistungsaufnahme bei kalter Umgebung für schnelles Aufheizen, beim Erreichen des Zieltemperaturbereichs kommt es zu einer selbstständigen Verminderung der Leistungsaufnahme bis hin zum thermischen Gleichgewicht. Im Rahmen der Forschungsarbeiten wurde über die Compoundentwicklung, die Prüfkörperherstellung sowie Spinnversuche im Mono-, Multi- und Bikomponentenbereich die gesamte Herstellungskette untersucht sowie reproduzierbare Charakterisierungsmethoden für den PTC-Effekt erarbeitet. Abschließend wurden aus den optimierten Garnen verschiedener Typen Demonstratortextilien gefertigt und hinsichtlich ihrer Eignung als Heizgewebe untersucht.
Anwendung
Im Hinblick auf mögliche Anwendungen ergibt sich aufgrund der relativ hohen möglichen Oberflächentemperaturen ein breites Spektrum, welches von Heizanwendungen im häuslichen Umfeld über Anwendungen im (elektrischen) Individualverkehr bis hin zu Heizmatten in industriellen Prozessen reicht, bei denen eine Überwärmung der zu beheizenden Objekte zuverlässig verhindert werden muss. Dem Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz wird gedankt für die finanzielle Förderung des Forschungsprojektes.
