TWI: Clearweld® und die Lasernähmaschine

Einsatz von Clearweld® und einer Lasernähmaschine zum Verbinden von Stoffen und Textilien für Kleidungsstücke


Clearweld®

In diesem 2¼ Minuten langen Video erklären John Dadson und Ian Jones das am TWI erfundene und patentierte Clearweld®-Verfahren zum Fügen von Plastikteilen, Plastikfolien, Stoffen und Textilien mit dem Diodenlaser. 

Clearweld® zum Verbinden von Textilien mit dem Laser

2:13 min, © TWI Ltd, 24. Oktober 2012


Es ist oft überraschend, in welchen Bereichen das TWI arbeitet: Es befasst sich mit nahezu allem, was gefügt werden muss. Vor kurzem untersuchte es das Herstellen von Kleidungssstücken mit dem Laser, ganz ohne Stiche, wie zum Beispiel bei einem Handschuh aus einem Mikrofaservlies. Das vom TWI patentierte Verfahren heißt Clearweld®. 

Laserschweißen von Textilien (2:13)

Das Laserschweißen von Textilien kann mit einem Diodenlaser über einem x-y-Tisch durchgeführt werden. Die zu bearbeitenden Stoffstücke werden auf dem x-y-Tisch mit Klebeband fixiert und von diesem unter dem Laserstrahl entlang bewegt. Der Laserkopf hat eine Vorrichtung zum Aufbringen einer Spannkraft, mit der die Stoffstücke im Bereich des Lasereinwirkungspunktes aufeinander gepresst werden. Mit dem Laser wurden Plastikteile geschweißt, zum Beispiel konventionelles Laserschweißen eines durchsichtigen Kunststoffs, der den Laserstrahl ungehindert durchlässt, und einem schwarzen Kunststoff, der den Laserstrahl absorbiert und dadurch die Bauteile an der Fügestellen zum Schmelzen bringt.


Die Verwendung eines laserabsorbierendes Mediums führte zur Erfindung von Clearweld®. Da das laserabsorbierende Medium (wie das in den Kunststoffgläsern einer Laserschutzbrille) nahezu farblos ist, kann es für viele Anwendungen eingesetzt werden. Unter anderem auch zum Verschweißen von (mit dem Clearweld®-Farbstoff beschichtetes) Textilien. Bei dem zweifarbigen Mikrofaservlieshandschuh wurde das Infrarot-absorbierende Medium auf der roten Seite aufgetragen, und der Laser durchdrang das gelbe Material, um eine Überlapp-Lasernaht zwischen den beiden durchzuführen. 

Vorteile und Anwendungen (1:33)

Der Einsatz von Clearweld® lohnt sich vor allem dann, wenn das Aussehen der Naht eine Rolle spielt. Zum Beispiel in bei der Lebensmittelverpackung oder der Verpackung von pharmazeutischen oder medizinischen Produkten. Die Technologie führt zu einem sehr schönen und sauberen Aussehen.


Beim Verbinden von Stoff ist es vorteilhaft, wenn Stiche vermieden werden sollen, zum Beispiel wenn die Nähte wie bei Regenmänteln wasserdicht sein sollen oder wie bei Schutzkleidung keine Chemikalien durchlassen dürfen.

Lasernähmaschine

In diesem 2⅛ Minuten langen Video gibt Suzi Marshall-Hasdell vom Coleg Sir Gâr in Südwest-Wales einen Einblick in den europaweit ersten Einsatz einer am TWI entwickelten Lasernähmaschine.

Lasernähmaschine schweißt Stoffe

2:08 min, © TWI Ltd, 20. November 2012


Einsatz einer Lasernähmaschine am Coleg Sir Gâr (0:01)

Coleg Sir Gâr ist ein Ausbildungs- und Berufsschulzentrum in der Stadt Carmarthen in Südwest-Wales. An der dortigen Modeschule hat die Herstellung von Kleidung vor kurzem eine kleine Revolution erlebt. TWI und Prolas haben speziell zum Verbinden von Stoffen und Textilien eine Lasernähmaschine entickelt, die auf großes Interesse stößt. Laserschweißen wird bereits zum Verschweißen von Plastikfolien verwendet, aber die Modeschule setzt es zum Herstellen von Kleidung ein. Das wird soll eines Tages den Prozess des klassischen Nähens Stich für Stich, da zwei Stücke Stoff durch Laserschweißen verbunden werden. Das könnte die Herstellung von Kleidungsstücken revolutionieren.

 

Markteinführung (0:40)

Die Lasernähmaschine soll klein- und mittelständischen Unternehmen und Spezialisten in der Kleidungs- und Textilindustrie vorgestellt werden, um diese an Bord zu holen, um weitere Forschung und Entwicklung zu betreiben, da diese Technologie noch vollkommen neu ist. Direktes Laserschweißen durchleuchtet einen oder beide Werkstoffe an der Kontaktstelle zwischen den beiden Rollen. Der Prozess erfordert keine Durchlässigkeit der Stoffe für das Laserlicht, und gibt daher große Wahlmöglichkeiten bezüglich Laserwellenlänge und Art der Textilien. In einigen Fällen wird ein Laserabsorber, wie Clearweld® auf der Oberfläche der Textilien, um die die Laserenergie dort zu konzentrieren, wo sie benötigt wird, d.h. an der Fügestelle. 

Vorzüge von Clearweld® und der Lasernähmaschine (0:52)

Clearweld® ist eine Lösung, die als Absorptionsmittel genutzt wird. Es wird auf die Textilien aufgebracht, bevor die Naht hergestellt wird. Die Maschine ist wie eine Nähmaschine aufgebaut und erlaubt dadurch sehr akkurates Arbeiten wie bei einer konventionellen Nähmaschine. 

Nächste Schritte (1:42)

In Zusammenarbeit mit dem TWI wurden Untersuchungen zur Nahtfestigkeit der an der Modeschule erstellten Textilien durchgeführt. Der nächste Schritt wird sein, zusammen mit weiteren Unternehmen mehr Forschung und Entwicklung durchzuführen, um die neue Technologie voranzubringen. Die Zukunft wird sehr optimistisch gesehen, und es ist spannend die erste Maschine dieser Art in Europa in Carmarthen zu haben und Teil des Entwicklungsprozesses zu sein.

Laserschweißen medizintechnischer Produkte

Blackstone Plastics stellt hoch anspruchsvolle medizintechnische Plastikprodukte her. Tony Blackmore (Barkstone Plastics) und John Dadson (TWI) erläutern in diesem englischsprachigen Video, wie Unternehmen bewältigte eine große Herausforderung mit Hilfe des Laserschweißens gemeistert hat.

Lasernähmaschine schweißt Stoffe

1:48 min, © TWI Ltd, 19. November 2012


Verfahrensauswahl und Anwendungsentwicklung (0:01)

Blackstone Plastics hat sich beim TWI gemeldet, um Unterstützung beim Fügen seiner bisher mit dem Heißgasschweißen hergestellten Produkte zu erhalten. Nachdem über einen längeren Zeitraum verschiedene Verfahren bewertet wurden, wurde das Laserschweißen für das Produktportfolio in Betracht gezogen.


Transmissions-Laserschweißen beruht darauf, dass die meisten Kunststoffe für Laserlicht im infrarot-nahen Bereich weitgehend durchlässig sind. Um dieses zum Schweißen einzusetzen, muss es an der Fügestelle konzentriert werden, um das Plastik auf einer Seite aufzuschmelzen.


Eine Clearweld®-Beschichtung kann aufgebracht werden, um einen dünnen Film eines laserabsorbierenden Stoffs zu erzeugen. Diese absorbiert zwar das infrarote Licht, lässt aber das sichtbare Licht ungetrübt durch. Das ermöglicht eine neue Flexibilität und vor allem das Schweißen von durchsichtigem Kunststoff auf durchsichtigen Kunststoff.
Barkstone produziert eine Reihe technischer Produkte für die pharmazeutische und medizintechnische Industrie, bei denen klar durchsichtige Plastikteile miteinander verschweißt werden müssen, weil dies in steriler Atmosphäre und Umgebung eingesetzt werden. Dafür erweist sich der Laser-Absorber als äußerst vorteilhaft für das zukünftige Geschäft. 

Weblinks

Literatur

  • Jane McCann, David Bryson: Laser Welding. In: Smart Clothes and Wearable Technology. Elsevier, 2009.

Weitere Informationen

Für Unternehmen in Süddeutschland, Österreich und der Schweiz stellt AluStir auf Anfrage gerne weitere Informationen über Clearweld® und das Lasernähen zur Verfügung. Bitte kontaktieren Sie uns per Telefon (+49 6024 636 0123) oder E-Mail (stephan.kallee@alustir.com).