1
UTVECKLING AV TREDIMENSIONELL STRUKTUR TILL MASKERINGSMATERIAL I
VARPTRIKÅ
Examensarbete för kandidatexamen VT 20
Anneli Granath Emma Karlsson
Rapportnummer: 2020.2.16
Program: Textilingenjörsutbildning 180 hp
Svensk titel: Utveckling av tredimensionell struktur till maskeringsmaterial
i varptrikå
Engelsk titel: Development of three-dimensional structure for camouflage
net in warp knit.
Utgivningsår: VT 2020
Författare: Anneli Granath och Emma Karlsson Handledare: Joel Peterson
Examinator: Anders Persson
Nyckelord: tredimensionell struktur, maskeringsmaterial, kamouflage,
varptrikå, krympgarn, prägling
2
Abstract
Nature is not flat, in it we can find thousands of different structures, forms and colors.
The difference between nature's forms and those of military objects are considerable and to protect and conceal those objects from foreign powers their camouflage needs to simulate the background surroundings as much as possible. This bachelor thesis includes a product development of a two-dimensional camouflage net with the purpose of applying it with a three-dimensional structure. This added structure intends to optimize the nets camouflage by improving its ability of blending in with surrounding environments.
The thesis consists of a theoretical account of multiple methods of creating three dimensional structures on a textile base. Due to the ongoing pandemic, Covid-19 the practical work of the thesis in limited to concepts possible to carry out with the help and cooperation of employer and partners during the thesis period. The two concepts carried out are; applying a three-dimensional structure with shrinking yarn and applying a three dimensional structure with mechanical and thermal impact by embossing structure onto the camouflage net.
A two part pilot study is carried out, one part of the pilot study examines a variety of shrinking yarns, evaluation of results leads to manufacturing of prototypes with yarns Trijazz and Super Bijazz, shrinking yarn of polyester, which are selected due to the yarns temperature of reaction and percentage of shrinking.
The other part of the pilot study consists of a variation of attempts to create a three- dimensional structure with mechanical and thermal impact. These attempts conclude the need for both mechanical and thermal impact to create and fixate the structure.
During the course of the work two variations of prototypes are made, one with elements of shrink yarn and one with embossing roll. Prototypes with Trijazz and Super Bijazz are manufactured in a warp knit textile with shrink yarn as an element in the weft direction, the modified warp knit textile is then dyed and several attempts are made to activate shrinkage of the shrinking yarn, shrinkage is achieved at 175°C.
After shrinkage the material is tested with the appropriate standards.
In the manufacture of prototypes with embossing rolls it is confirmed that thermal impact must be part of the process for a permanent structure to be created. Finally, heating after embossing is used to fix the embossed texture.
The result shows that three-dimensional structuring can be carried out in various ways at different stages in the current production flow, but certain methods require investments in machinery.
3
Sammanfattning
Naturen är inte platt, det finns tusentals olika strukturer, former och färger.
Skillnaden på naturens former och militära föremåls former är stora och för att skydda föremålen från fienden behöver föremålet likna naturen så mycket som möjligt. Examensarbetet innefattar en produktutveckling av ett redan befintligt tvådimensionellt maskeringsmaterial som genomgår en vidareutveckling för att få en tredimensionell struktur, denna tillagda effekt ämnar optimera kamouflaget på maskeringsnätet genom att förbättra dess förmåga att smälta in i sin omgivning.
Arbetet består av en teoretisk litteraturgenomgång, där redovisas flertal metoder för att skapa tredimensionell struktur till en textil. På grund av Covid-19 pandemin är Textilhögskolan i Borås laborationssalar stängda och det praktiska arbetet begränsas till de koncept som kunnat genomföras hos samarbetspartners och uppdragsgivare.
Dessa koncept är att skapa tredimensionell struktur genom krympgarn samt med hjälp av termisk och mekanisk påverkan.
Förstudien består dels av försök med flertalet krympgarn, utvärdering från dessa leder till tillverkning av prototyper med garnen Trijazz och Super Bijazz som valts ut inför tillverkning av prototyper på grund av garnets reaktionstemperatur och procentuella krympning.
Den andra delen av förstudien består av försök med termisk och mekanisk påverkan där det fastställs att det krävs både termisk och mekanisk påverkan för att fixera det strukturerade maskeringsmaterialet.
Två varianter av prototyper tillverkas under arbetets gång, varav en med inslag av krympgarn och en med hjälp av präglingsvals. Prototyper med Trijazz och Super Bijazz tillverkas i varptrikåvara med krympgarn som inslag i väftriktning, den modifierade varptrikåvaran färgas sedan och flertal försök genomförs för att aktivera krympning av garn. Efter genomförd krympning sker färgning och aktivering av garn i 175°C testas materialet enligt lämpliga standarder. Vid tillverkning av prototyper med präglingsvals bekräftas att termisk påverkan måste ingå i processen för en bestående struktur ska skapas. Slutligen används uppvärmning efter präglig för att fixera den präglade stukturen.
Resultatet visar att tredimensionell strukturering kan genomföras på flertal sätt i olika skeden i nuvarande produktionsflöde, vissa metoder kräver dock investeringar i maskinpark.
4
Populärversion
Naturen är inte platt, det finns tusentals olika strukturer, former och färger.
Skillnaden på naturens former och militära föremåls former är stora och för att skydda föremålen från fienden behöver föremålet likna naturen så mycket som möjligt. Examensarbetet innefattar en produktutveckling av ett redan befintligt tvådimensionellt maskeringsmaterial som genomgår en vidareutveckling för att få en tredimensionell struktur, denna tillagda effekt ämnar att optimera kamouflaget på maskeringsnätet genom att förbättra dess förmåga att smälta in i sin omgivning.
Arbetet består av en teoretisk litteraturgenomgång, där redovisas flertal metoder för att skapa tredimensionell struktur till en textil. På grund av Covid-19 pandemin är Textilhögskolan i Borås laborationssalar stängda och det praktiska arbetet begränsas till de koncept som kunnat genomföras hos samarbetspartners och uppdragsgivare. Dessa koncept är att skapa
tredimensionell struktur genom krympgarn samt med hjälp av termisk och mekanisk påverkan.
Förstudien består dels av försök med flertalet krympgarn, utvärdering från dessa leder till tillverkning av prototyper med garnen Trijazz och Super Bijazz som valts ut inför tillverkning av prototyper på grund av garnets reaktionstemperatur och procentuella krympning.
Den andra delen av förstudien består av försök med termisk och mekanisk påverkan där det fastställs att det krävs både termisk och mekanisk påverkan för att fixera det strukturerade maskeringsmaterialet.
Två varianter av prototyper tillverkas under arbetets gång, varav en med inslag av krympgarn och en med hjälp av präglingsvals. Prototyper med Trijazz och Super Bijazz tillverkas i varptrikåvara med krympgarn som inslag i väftriktning, den modifierade varptrikåvaran färgas sedan och flertal försök genomförs för att aktivera krympning av garn. Genomförd
krympning sker färgning och aktivering av garn i 175°C testas materialet enligt lämpliga standarder. Vid tillverkning av prototyper med präglingsvals bekräftas att termisk påverkan måste ingå i processen för en bestående struktur ska skapas. Slutligen används uppvärmning efter präglig för att fixera den präglade strukturen.
Resultatet visar att tredimensionell strukturering kan genomföras på flertal
sätt i olika skeden i nuvarande produktionsflöde, vissa metoder kräver dock
investeringar i maskinpark.
5
Förord
Vi är två textilingenjörstudenter som utför examensarbetet tillsammans med uppdragsgivare Saab Barracuda. Arbetet delas upp till en början för att båda studenterna får fördjupa sig inom utvalda områden till projektet för att sedan sammanställa information och forskning tillsammans, arbetet utvecklas efter det tillsammans.
Projektet äger rum under Covid-19 pandemi då textilhögskolan i Borås laborationssalar inte är tillgängliga, det gör att arbetet inte kunnat utföras utan våra samarbetspartners samt kontinuerlig kommunikation med både uppdragsgivare och utomstående företag. Pierre Hagberg, VD på Valsgravyr i Borås har utfört prototyper genom att använda termisk och mekanisk påverkan till projektet. Malin Stenmarker, Textilingenjör på Engtex har bemött oss med glädje och stöttat projektet via framtagning av prototyper. Med hjälp av Torbjörn Eng, Arcitex, har vi arbetat i mjukvaruprogrammet ProCad warp knit för att utforma ändringar i maskeringsmaterialets grundkonstruktion. Det är tack vare våra samarbetspartners som en produktutveckling har kunnat genomföras, inte bara teoretiskt utan också praktiskt. Tack.
Johan Jersblad, vår handledare på Saab Barracuda har stöttat och gett feedback kontinuerligt under arbetets gång, samarbetet med Johan har varit otroligt viktigt för att projektet kunnat utföras och den stöttning han givit oss under arbetet har varit grundläggande för projektets framgång. Ett extra stort tack till Johan och Saab Barracuda.
6
Innehållsförteckning
1. Inledning ... 6
1.1 Maskeringsmaterial ... 6
1.2 Syfte ... 6
1.3 Frågeställning ... 7
1.4 Avgränsningar ... 7
2. Omvärldsanalys ... 8
2.1 Grundkonstruktion ... 8
2.2 Mekanisk och termisk påverkan ... 9
3. Litteraturgenomgång ... 10
3.1 Kamouflering ... 10
3.1.1 Human hållbarhet ... 11
3.2 Grundkonstruktion ... 11
3.2.1 Bäckebölja ... 11
3.2.2 Plissé ... 11
3.2.3 Inslag med krympgarn ... 12
3.2.4 Krympgarn ... 13
3.3 Mekanisk och termisk påverkan ... 14
3.3.1 Kalandrering ... 14
3.3.2 Prägling ... 14
3.3.3 Plissering ... 15
3.4 Hållbarhet ... 15
3.4.1 Maskingsmatrialets livslängd ... 15
3.4.2 Ekonomisk hållbarhet ... 16
3.4.3 Återvinning ... 16
4. Material och metod ... 18
4.1 Kvalitativ och kvantitativ data ... 18
4.2 Primär data ... 18
4.3 Benchmarking ... 19
4.4 Förstudie ... 19
4.5 Material ... 19
4.6 Design av tredimensionell struktur ... 20
4.7 Tillverkning av prototyper ... 20
4.8 Testmetoder... 20
5. Projektuppdrag ... 21
5.1 Projektupplägg ... 21
5.2 Önskemål från uppdragsgivare ... 21
6. Resultat ... 23
6.1 Förstudie ... 23
7
6.1.1 Grundkonstruktion ... 23
6.1.2 Termisk och mekanisk påverkan ... 29
6.1.3 Utvärdering ... 31
6.2 Prototyper ... 32
6.2.1 Inslag med krympgarn ... 32
6.2.2 Präglingsvals ... 38
6.3 Design av tredimensionell struktur ... 43
6.3.1 Design för inslag med krympgarn ... 43
6.3.2 Design för präglingsvals ... 44
6.3.3 Design för plissering ... 46
6.4 Testdata ... 47
6.4.1 Dragegenskaper Super Bijazz ... 47
6.4.2 Dragstyrka på prototyp med inslag av krympgarn ... 48
6.4.4 Visuell bedömning av glans på strukturerade prototyper... 50
6.5 Produktion ... 54
6.5.1 Grundkonstruktion ... 55
6.5.2 Termisk och mekanisk påverkan ... 55
7. Diskussion ... 57
7.1 Grundkonstruktion ... 57
7.2 Termisk och mekanisk påverkan ... 58
7.3 Produktion ... 59
7.4 Hållbarhet ... 60
7.5 Metoddiskussion ... 61
8. Slutsats ... 62
9. Vidareutveckling ... 63
9.1 Grundkonstruktion ... 63
9.2 Termisk och mekanisk påverkan ... 63
Referenser ... 64
Bilagor ... 67
Bilaga 1 ... 67
Bilaga 2 ... 69
6
1. Inledning
Naturen är inte platt, det finns tusentals olika strukturer, former och färger.
Skillnaden på naturens former och militära föremåls former är stora och för att skydda föremålen från fienden behöver föremålet likna naturen så mycket som möjligt, både i färg och struktur.
1.1 Maskeringsmaterial
Maskeringsnät som även kallas för kamouflagenät är ett nät gjort för att dölja något, ordet kamouflage kommer från franskan och betyder “att dölja”. Kamouflering började användas av franska armén redan under första världskriget men blev en vetenskap under andra världskriget för att skydda enskilda soldater, vapen, fordon, tankar och flygfält från flygfotografier och blotta ögat. Det skapades ett stort behov att förkläda militära föremål för att förhindra upptäckt av fienden (Rao, J.V.R. 1999).
Idag finns det flertal olika maskeringsmaterial på marknaden utformade för olika miljöer och ändamål men med en gemensam funktion. Maskeringsnät är utformade med olika skydd för exempelvis radar, infraröd strålning och ultraviolett strålning som ständigt utvecklas. Maskeringsmaterialet som ska struktureras i det här arbetet är ett kamouflagenät tillverkat av varptrikå i 100% polyester. Det är utformat för att skydda alla typer av fordon och annan militär utrustning i statisk position (figur 1).
Figur 1. ARCAS Advanced reversible camouflage screen (Saab Barracuda AB)
1.2 Syfte
På uppdrag av Saab Barracuda skall det utvecklas en tredimensionell struktur på ett redan befintligt maskeringsmaterial (figur 1), ett vändbart kamouflagenät med olika färgskalor på respektive sida. Syftet med arbetet är att skapa ett maskeringsmaterial med en tredimensionell struktur istället för ett platt, tvådimensionellt maskeringsnät som det är idag, det skapar en bättre kamouflering i naturen. Målet med examensarbetet är att ta fram flertal prototyper samt koncept för ett modifierat maskeringsmaterial som kan produceras i storskalig produktion.
7
1.3 Frågeställning
• Hur kan den nuvarande konstruktionen av varptrikå förändras för att skapa en tredimensionell struktur?
• Vilka beredningsprocesser kan tillämpas för att skapa en tredimensionell struktur?
• Hur ska struktureringen av ett maskeringsmaterial utformas och vilka olika typer av metoder skulle fungera för storskalig produktion?
1.4 Avgränsningar
Arbetet består av en produktutveckling som inte kommer belysa ekonomi eller kostnader till den storskaliga produktionen. Det kommer inte heller behandla de tekniker som krävs för att ge ett multispektralt skydd mot exempelvis ultraviolett strålning, infraröd strålning eller radar. Arbetet redovisar olika metoder för att skapa struktur, däremot kommer inte färgning av materialet utvecklas.
8
2. Omvärldsanalys
För att undersöka tidigare forskning på stukturerade material genomförs en patentsökning, denna ämnar finna inspiration från olika lösningar, redan genomförda, för att skapa tredimensionella strukturer.
2.1 Grundkonstruktion
Ulla Bodin och Folke Sandvik har tillsammans tagit fram och patenterat ett ljudisolerande textilmaterial, patent SE528635C2. Målet för projektet var att skapa ett textilmaterial som inte bara fungerar ljudisolerande utan som även som en frihängande rumsavdelare med både dekorativt och praktiskt syfte. Patentet grundar sig i att kombinera ett krympbart och termoplastiskt material med ett icke krympbart och icke termoplastiskt material i en textil konstruktion. Konstruktionen är redan vid framtagning tredimensionell men med hjälp av termisk efterbehandling ökas tätheten av det krympbara garnet och de termoplastiska egenskaperna ger en styv struktur.
Detta skapar ytterligare struktur samt en hårdhet i materialet som kan liknas med en äggkartong (Bodin & Sandvik 2007).
Vid framtagning av prototyp har textilmaterialet, Cullus (figur 2), tagits fram och producerats i flatsticksmaskin. Redan i produktionsskedet har tredimensionella
“toppar” skapats men i detta skede är textilen fortfarande mjuk och tunn. För att nå önskat resultat har Trevira CS använts som grundmaterial och Trevira CS Pemotex, ett termoplastiskt material med hög krymp, används som det aktiva materialet. I slutberedning används värmeskåp för att krympa och fixera Trevira CS Pemotex vilket skapar en tätare och hårdare slutprodukt (Eson Bodin & Sandvik 2008).
Figur 2. Material Cullus (Karlsson 2020).
I patent KR101094909B1 har ett garn med hög krympning använts för att skapa en tredimensionell effekt. Ett blandgarn med hög krymp bestående av 65% polyester och 35% bomull har använts selektivt i varp för att efter termisk efterbehandling skapa ett vågmönster, likt bäckebölja.
En liknande lösning för att skapa struktur med hjälp av garn av olika krympning finner man i patent KR101070753B1 där man har använt ett strukturerat garn med hög krympning för att ytterligare framhäva ett mönster vävt i dubbelsidig jacquard.
Garnet med hög krympning används i inslagsgarnet och i likhet med patent KR101094909B1 måste textilen genomgå en termisk efterbehandling för att aktivera
9 krympningen och på så sätt bilda en tredimensionell struktur. Att tillverka en tredimensionell struktur på detta sätt skulle vara ett alternativ med mindre miljöbelastning då dessa effekter ofta skapas genom användning av natriumhydroxid som kan vara skadliga för både miljö och människa, både arbetare och konsument.
Om dessa kemikalier utesluts och fabriker ej har behov av hantering av farliga kemikalier kan produktionskostnad förminskas och produktionsflödet förenklas (Hyun Jik 2011).
2.2 Mekanisk och termisk påverkan
År 2018 tog Stanislaw Litwin(2018) patent, US10156427B2, på ett stickat kamouflagenät som är uppbyggt med en kombination av fiber där minst en typ av fibrerna har funktionen att antingen absorbera, reflektera, sprida eller överföra elektromagnetisk energi. Minst en av fibrerna består av kolfiber och i strukturen finns även andra sekundära fiber. Strukturen på stickningen är uppbyggd på ett sådant sätt att fibrerna ligger vinkelräta mot varandra. Under efterbehandling beläggs textilen och nätet erhåller en strukturerad tredimensionell form med hjälp av termisk och mekanisk påverkan, strukturen som eftersträvas är en oregelbunden, krusig form. Tredimensionell form tillfogas materialet i en blandning av mekanisk belastning och värmespänningsprocesser som används för att bilda strukturen av det tvådimensionella maskeringsnätet. I patent anges ingen specifik metod för att skapa den tredimensionella strukturen men anger ett flertal exempel på lämpliga processer, dessa exempel inkluderar att maskeringsnätet deformeras med hjälp av mekansik påverkan genom att till exempel pressa, stämpla, vrida, sträcka, komprimera, vika eller med andra former av tryck eller kraft påverka maskeringsmaterialt. Exempel på hur deformation kan appliceras genom termisk påverkan inkluderar applicering av värme genom olika metoder, till exempel genom autoklav, ångprocess, kraftvärme- inställningsorgan, superba TVP-process.
I patent US5486385A har ett redan tredimensionellt kamouflagenät givit ytterligare struktur genom termisk påverkan. Kamouflagenätet består av ett grundmaterial i textil som ligger som bas för ett ytterligare skikt som fästs på grundmaterialet. Det andra skiktet är i förväg perforerat för att ge nätet en tredimensionell struktur. Efter sammansättning av de två lagren av textil går nätet genom en slutberedning då termisk påverkan på >200°C, detta leder till att det övre perforerade textillagret drar ihop sig och skapar ytterligare struktur (D, Bylund. H, Willauer Jr. J, Reynolds 1996).
10
3. Litteraturgenomgång
Den teoretiska ramen som ligger till grund för arbetet baseras på vetenskaplig litteratur och relevanta patent. Litteraturgenomgången indelas i tre delar;
Kamouflering, strukturering i grundkonstruktion samt strukturering med hjälp av mekanisk och termisk påverkan.
3.1 Kamouflering
Tredimensionell struktur kan skapas med flertal tekniker och har en lång historia, det var dock inte förrän under halva seklet som tredimensionell textil infördes till tekniska textiler så som flyg-,vapen-, och fordonsindustrin och sedan dess har dessa industrier varit drivkraften bakom dess utveckling (Bilisik 2011).
Det finns olika typer av kamouflage och de fungerar på olika sätt, men i det här fallet fokuseras arbetet på den mest kända formen som många organismer och djur använder sig av, kryptisk bakgrundsmatchning. Färger och mönster på föremålet ska likna de visuella egenskaperna i dess omgivningar. Ett högt kontrastmönster som bryter en yta gör att ljuset studsar och bryter upp ett föremåls former och struktur och gör det svårare att upptäcka (Nokelainen & Stevens, 2016).
Utöver de fördelar som ett tvådimensionellt kamouflage ger med hjälp av mönster- och färgsättning ger ett tredimensionellt kamouflage ett ytterligare skydd genom att tillföra en oregelbundenhet som gör att kamouflaget lättare smälter in i sin omgivning och gör konturer och silhuetter mer diffusa och svårare att urskilja (Jayaraman, S. Grancaric, A.M. & Kiekens, P 2006). I patentet US10156427B2 konstateras hur flera elektromagnetiska avskärmningsegenskaper direkt påverkas av en tredimensionell struktur. I figur 3 illustreras hur ett starkt deformerat nät ökar den slumpmässiga reflektionen, detta leder i sin tur till att mängden elektromagnetisk strålning som returneras till radarmottagare eller detekteringsmottagare minskas och den elektromagnetiska profilen för kamouflageanordningen minimeras (Litwin 2018).
Figur 3. Reflektion på deformerat maskeringsmaterial. Figur ommålad av Granath, A.
Orginal Jayaraman, S. Grancaric, A.M. Kiekens, P (2006)
11
3.1.1 Human hållbarhet
Kamouflage används inte endast för att gömma fordon eller utrustning utan skyddar även människors liv vid attack både mark- och luftburna fiender. Genom att utveckla en tredimensionell struktur som efterliknar omgivningen i högre grad än ett tvådimensionellt maskeringsnät så skulle fler liv räddas genom att de då skulle ha en bättre förmåga att förhindra att upptäckas av fiender.
Det tredimensionella konceptet kan appliceras till fler ändamål, eftersom det går att utveckla struktur på en vara med ett lager textil kan det enkelt överföras till olika typer av soldatutrustning.
3.2 Grundkonstruktion
Materialet som ska strukturerar i arbetet är tillverkat i varptrikå med väftinslag.
Arbetet som berör ändringar i grundkonstruktionen kommer utgå ifrån den konstruktion som används i materialet för närvarande.
3.2.1 Bäckebölja
Bäckebölja är ett tyg skapat med hjälp av en specifik vävmetod, metoden går ut på att tyget vävs med olika spänning på garnerna. Den randiga strukturen skapas genom att garn vävs med varierande hög och låg spänning. Utvalda trådar, oftast varptrådar grupperas i bommar bestående av 10 - 16 varptrådar på varje bom, dessa bommar ställs in på varannan hög och varannan låg spänning. Det skapar en struktur där de lågt spända garnerna bulkas i väven samtidigt som de andra hårt spända garnerna är platta. Figur 4 visar strukturen som eftersträvas är utstående bulkiga ränder, dessa textilier används ofta till sänglakan, barnkläder och gardiner (Kadoph 2012).
Figur 4. Textil med bäckeböljastuktur (Wikimedia Commons 2009)
3.2.2 Plissé
Strukturen bäckebölja kan efterliknas genom plissé, till skillnad från bäckeböljametoden används en efterbehandling. Genom att trycka ett alkali, mer bestämt natriumhydroxid på materialet i form av ränder eller mönster med en så
12 kallad “tryckduk” kan utvald bulkande struktur skapas. Alkali krymper materialet på de behandlade områdena medan de obehandlade områdena består. Processen kräver en tvättning efter slutbehandlingen eftersom materialet behöver neutraliseras och natriumhydroxiden avlägsnas. Kadolph (2014) upplyser hållbarheten kring denna kemikalie då den måste sorteras bort eller behandlas innan de får släppas ut i avloppet och gå ut i vattensystemet. Det finns än inte idag någon återvinning av ämnet men forskning pågår.
Utöver ovanstående processer att skapa en bäckeböljastruktur kan det skapas med hjälp av krympgarn i grundkonstruktionen enligt Hyun Jik (2011). Genom att tillsätta krympgarn, på de områden alkali trycks på tyget, och sedan tillsätts den värme som krävs för att krympgarnet ska aktiveras kommer strukturen skapas. I detta fall krävs ingen tvätt efter processen.
3.2.3 Inslag med krympgarn
Det är en relativt enkel process att tillsätta inslagsgarn i både väft- och varp le i en varptrikåvara. Både väft- och varpinslag skapas genom att utvalda trådar i utvald riktning slås in i materialet utan att bilda några maskor. Inslag görs oftast för att skapa en vertikal och horisontal styrka i materialet men det finns också möjlighet att stärka ett material med multiaxiala inslag, då inslag sker med ±45° vinkel med hjälp av specifika maskiner (Kadolph 2014).
Krympgarn kan användas på flera olika sätt för att skapa tredimensionell struktur, I Johanna Samuelssons (2014) examensarbete Solkatt har krympgarn vävs in som inslag i en textil och tredimensionell struktur har skapats vid uppvärmning.
Processen görs för att fånga ljusets effekt på materialet, den tredimensionella grunden gör att ljuset studsar åt olika håll och de senare tillsatta foliet får en större ljuseffekt.
Krympgarnet Trevira CS Pemotex har även använts i projektet Textile architecture utfört av Fridh, Zetterblom & Femenías (2019) för att skapa en tredimensionell struktur till tyger i stadsmiljö. Trevira CS Pemotex användes på grund av dess förmåga att krympa vid uppvärmning då syftet var att skapa ett ljudabsorberande material till stadsmiljöer. Under projektet tas flera olika former och strukturer fram med hjälp av Trevira CS Pemotex.
Ingrid Persson (2017) arbetar i sitt examensarbete med att på olika sätt skapa konstruktioner av textila material. Olika kombinationer av textila material används för att arbeta fram stabila tredimensionella strukturer, i ett försök används en kombination av bomull och det termoplastiska krympgarnet Trevira CS Pemotex.
Under Pdessa försök upptäcks att ett material med endast Trevira CS Pemotex efter krympning ger en slutprodukt som krymper till en fjärdedel av orginalvarans dimensioner. När Trevira CS Pemotex används i kombination med bomull minskar krympningen och slutprodukten efter krympning krymper till häften av orginalvarans dimensioner. Enligt Persson blockerar bomullsmaterialet i den kombinerade konstuktionen krympningen av Trevira CS Pemotex. Persson noterar även att styvheten ökar när Trevira CS Pemotex-garnet krymper, detta birar till att spänningen mellan de olika garn som kombineras.
13
3.2.4 Krympgarn
Med hjälp av Stefan Gustafsson, undervisningstekniker på Textilhögskolan, väljs potentiella krympgarn för arbetet ut. Nedan redovisas de garn som används i kommande förstudie och vid tillverkning av prototyper på Engtex AB.
3.2.4.1 Trijazz och Super bijazz
Det italienska företaget Torcitura Padana har utvecklat krympgarn gjort av 100%
polyester, garn 1 och 2 i tabell 1, dessa garn är en relativt ny innovation. Trijazz och Super bijazz skiljer sig åt när det kommer till dtex och procentuell krympning.
Garnen krymper vid hög temperatur utan att innehålla någon krympande komponent, den krympande inställningen skapas istället genom en speciell process vid produktion av garnen. Krympning resulterar i nya egenskaper hos garnen, det blir starkare samt mer elastiskt efter reaktionen. Dessa garn är fortfarande mjuka och följsamma efter krympning (Torcitura Padana 2020).
Tabell 1. Överiskt av egenskaper hos krympgarn från Torcitura Padana.
Garn Material Temperatur för
krympning
Krympning (%) dtex
1 Trijazz (PES) 170 °C 25 172/F72
2 Super Bijazz (PES) 170 °C 60 120
3.2.4.2 Trevira CS Pemotex
Garnet Trevira CS Pemotex är ett patentskyddat garn utvecklat av företaget Trevira GmbH. Det är ett texturerat termoplastiskt polyestergarn med en NSK-komponent, smältkomponentsom gör att garnet krymper och stelnar när det utsätts för en specifik temperatur, aktiveringstemperatur kan variera beroende på parametrar som tillverkningsbatch och luftfuktighet1. På grund av smältkomponenten i garnet förändras texturen av garnet efter uppvärmning, detta resulterar i ett hårt och plastiskt garn. Trevira CS Pemotex är en flamsäker fiber och används därmed till ändamål där materialet kräver både struktur och brandsäkerhet (Textilhögskolan 2008).
3.2.4.3 Comfil - LPET
Comfil är både företagsnamn och samtidigt ett samlingsnamn för företagets produkter. Garnet som används i följande förstudie är ett amorft termoplastiskt polyestergarn (LPET) utvecklat av företaget Comfil ApS. Det amorfa Comfil - LPET garnet kännetecknas av en stor procentuell krympning och redan vid låga temperaturer, garnet är tillverkat för att kunna utstå upprepad krympning då det går att återskapa ursprunglig form med hjälp av exempelvis vakuum (Comfil 2019).
1 Stefan Gustafsson, undervisningstekniker på Borås Textilhögskola, 20 april 2020.
14
3.3 Mekanisk och termisk påverkan
Mekanisk och termisk påverkan kan forma fibrerna i ett polyestermaterial till önskad form. Det kan genomföras på flera olika sätt med stor variation av metoder, maskiner och utrustning (Kadoph, 2014).
3.3.1 Kalandrering
Kalandrering är en ytbehandling som tillämpas i det sista steget av produktionskedjan för att avgöra det slutgiltiga utseendet på ett material. Det är en mekanisk metod som används för att skapa önskat utseende eller struktur, exempelvis effekter som deformering, strukturering, tillsätta glans och andra präglingsmönster. Kalenderingsmaskinen består av minst två, men ofta av flertal, valsar och skålar som sitter i ett vertikalt läge inom en ram. Tyget pressas genom de cylinderformade valsarna och skålarna under mekanisk påfrestning. Beroende på önskad dimension kan hastigheten variera mellan 5 m/min till maximalt 75 m/min.
Kalandreringsvalsar består vanligtvis av en hårdare vals tillverkad av stål tillsammans med en mjukare vals tillverkad av gummi, ull-, eller bomullspapper.
Den mjuka kalandreringsskålen är utformad för att inte skada textilen mot den hårdare valsen. Det finns möjlighet att värma upp stålvalsen, detta görs antingen med varm olja, ånga, elektricitet eller gas (Kumar & Choudhury 2017).
3.3.2 Prägling
Prägling uppnås med hjälp av präglingskalendrar som både kan platta till ett material men också skapa upphöjda mönster i form av en tredimensionell struktur. För att skapa upphöjningar behövs två valsar varav en vals är graverad med mönster och den andra består av en mjukare kalenderingsskål (Kumar & Choudhury, 2017).
Textilen tvingas genom termisk och mekanisk påverkan att formas efter valsens utformade struktur (figur 5).
Figur 5. Illustration av struktureringsprocess med präglingsvals (Kadolph, S. 2014)
Mjukare former på präglingvals bidrar till en mer följsam präglingsprocess och därmed mindre stresspåverkan för textilier2.
Strukturen blir permanent om materialet består av termoplastiska fibrer eller om materialet tidigare behandlats med harts som värmts upp och stelnat innan präglingen (Kadolph, 2014). Denna process kan uppnå en maxhastighet på 50 meter per minut.
Präglingsskålarna är kostsamma att utforma, på grund av detta krävs stora investeringar för att starta upp produktion (Kumar & Choudhury, 2017).
2 Pierre Hagberg, VD Valsgravyr i Borås, Valsgravyr i Borås den 12 maj 2020.
15
3.3.3 Plissering
Plissering en veckad tredimensionell struktur på ett material som skapas på två skilda sätt. Figur 6 visar den mest förekomna plisseringsstrukturen.
Figur 6. Veckplisserat textilmaterial (Pixabay 2017)
Den mest använda metoden att skapa plissering är genom användning av plisseringsmaskin. Maskinen består av två uppvärmda rullar/valsar som materialet passerar mellan, dessa valsar är utrustade med blad som veckar tyget när textilen pressas mellan dem. Textilen passerar mellan valsarna med ett stödpapper placerat på textilens undersida som gör att vecken stabiliseras under processen. Kadolph (2014) belyser också problemet att vecken mjuknar vid användning av materialet.
Plissering kan även skapas genom en hantverksprocess som kallas pappersmönsterteknik. I denna process läggs veck in i textilen för hand och stabiliseras genom iläggning av papper. Fördelen med denna process är möjligheterna till en stor mönstervariation men på grund av att det är extremt tidskrävande att plissera med denna metod är processen betydligt mer kostsam än att plissera med plisseringsmaskin (Kadolph 2014).
3.4 Hållbarhet
3.4.1 Maskingsmatrialets livslängd
Den tredimensionella strukturen måste bestå under lång tid även vid påfrestningar genom vikningar och nedpackning av maskeringsmaterialet. Plisserad textil har en tendens till att tappa sin grova struktur vid användning och då bli mindre synlig (Kadolph 2014). Livslängden på ett plisserat maskeringsmaterial skulle därför vara kortare än hos ett ostrukturerat material, denna skillnad i livslängd skulle kräva att det plisserade materialet skulle behöva bytas ut efter ett färre antal användningar.
Prägling kan eventuellt ha samma tendens då textilen upprepade gånger plattas till och viks ner i en förpackning. Termisk och mekanisk påverkan fixerar en textil men eftersom maskeringmaterialet enligt Jersblad3 blir mer medgörlig vid användning kan den tredimensionella strukturen bli mindre tydlig och tappa sin effekt vilket leder till en kortare livslängd.
3 Johan Jersblad, Utvecklingsingenjör Saab Barracuda AB, Gamleby, den 2 februari 2020
16 Genom att använda krympgarn i grundkonstruktionen låser textilen sig till sin struktur, ett aktiverat krympgarn gör att maskeringsmaterialet även har kvar sin struktur i vikt och tillplattat tillstånd. Det bidrar till att den tredimensionella strukturen håller längre och därmed en längre livslängd.
3.4.2 Ekonomisk hållbarhet
Ur ett ekonomiskt hållbarhetsperspektiv ses lösningen i grundkonstruktion som det alternativ med minst miljöpåverkan, då varan struktureras vid en temperaturhöjning i slutskedet av produktionskedjan kan den också väljas att inte struktureras.
Uppdragsgivaren behöver endast tillverka en vara och sedan välja ifall varan ska struktureras eller inte beroende på kundens önskemål, två varor i en. Det resulterar i ett minimalt överskott vid tillverkning. Detta gäller även prägling och plissering, även denna process genomförs i slutskedet av produktionskedjan och kan väljas bort om beroende på kunds önskemål. Däremot är dessa processer mer energikrävande då de utöver en uppvärmning även kräver mekaniska resurser.
3.4.3 Återvinning
Livscykeln blir allt viktigare, att skapa en cirkulär livscykel av en fiber bidrar till en mer hållbar värld.
Produktion av återvunnen polyester skapar betydligt mindre miljöföroreningar än för jungfrufibrer tillverkade av nya råvaror, luftföroreningar kan till exempel minskas med så mycket som 85 procent. (Kadolph 2014). Genom att återvinna polyesterfibrerna i maskeringsmaterialet när de ansetts förbrukat eller använda återvunnen polyester till att tillverka varan från början har maskeringsmaterialet uppnått en återvinning med öppet kretslopp (Payne 2015).
Genom att bryta ner polyesterfibrerna på molekylär nivå via repolymerisation, att smälta ner fibrerna för att sedan spinna dom till fibrer igen kan ett slutet kretslopp skapas. Slutet kretslopp innebär att återvinna fibrerna till att skapa samma produkt som fibrerna återvinns från. För att kunna skapa ett slutet kretslopp med polyesterfibrer krävs det att fibrerna är rena från smuts och efterbehandlingar.
Maskeringsmaterialet behöver därför genomgå en mekanisk återvinningsprocess som frigör fibrerna. Denna mekaniska återvinningsprocess försämrar fiberkvaliten från textil till fiber vilket resulterar i en slutprodukt med lägre kvalitet och styrka (Sandin et al. 2019). För att den mekaniska återvinningsprocessen ska ge bra resultat behöver fibrerna sorteras efter färg och materialinnehåll (Gulich 2006).
Maskeringmaterialet färgas med tjockt lager tryckfärg på respektive sida, enligt Jersblad4 ligger färgen som en film runt polyestergarnet och för att kunna återvinna polyesterfibrerna krävs det att färgen avlägsnas från textilen, det kan göras med uppvärmt lösningsmedel. I patent av Sidebotham, Shoemaker & Young (1978) och i patent av Walker (2016) redovisas metoder för att avlägsna färg med uppvärmt lösningsmedel. Textilien läggs i uppvärmt organiskt lösningsmedel under omrörning, detta gör att färgämnena migrerat ut från polyesterfibern. I samma
4 Johan Jersblad, Utvecklingsingenjör Saab Barracuda AB, Gamleby, den 12 mars 2020
17 process kan lösningsmedlet fyllas på återigen och värmas upp till ännu högre temperaturer för att lösa upp polyesterfibrerna inför en kemisk återvinning.
18
4. Material och metod
Metodtriangulering är den metod som används löpande under arbetet då uppsatsen utgår från en kvantitativ metod där insamlingen av information via litteratursökning, intervjuer samt studiebesök sker. Arbetet övergår sedan till en mer kvalitativ metod för att bredda och fördjupa arbetet med genomförda tester med tillhörande testdata, analyser och diskussioner. Triangulering är samtidigt en metod för att öka samt undersöka validiteten under arbetets gång (Studentportalen 2014).
4.1 Kvalitativ och kvantitativ data
För att basera arbetet på en teoretisk referensram har en omfattande litteraturstudie av vetenskapliga artiklar samt studentlitteratur utförts. Sökningen sker med en kvantitativ strategi, samla in fakta. Den största delen av examensarbetet beskrivs med ord istället för siffror, där analyser och diskussioner sker genom en kvalitativ data (Bryman, 2012). Artikelsökningen har främst utförts inom textilområdet på Borås högskolas digitala bibliotek i databaserna Scopus och Primo.
I samband med litteraturstudie och konceptgenerering utförs även en patentsökning.
Detta för att finna liknande strukturer inom och utanför det specifika området att inspireras av. Metoden för patentsökning baseras på metod använd i Runnquists (2010) examensarbete. Patentsökning genomfördes dels genom frisökning, sökning på utvalda ord dels genom klassökning. Klass sökningen genomförs i ett andra steg då de specifika klasserna uppdagas under frisökning.
4.2 Primär data
Användningen av intervjumetoden “semistrukturerad personlig intervju” baseras på Westlander (2000) för att kunna undersöka individens egen syn på situationen samt beskriva, förstå och skapa samband under intervjun. Metoden är lämplig för att intervjuaren har en möjlighet att styra samtalet samtidigt som det lämnas utrymme för respondenten att svara djupare på frågeställningar. Det finns därmed utrymme för ytterligare frågor som uppkommer under intervjun som ger djupare förståelse inom området.
Inledningsvis genomförs förberedande efterforskningar angående nuvarande produkt samt utvecklingsbehov för denna, detta görs främst genom studiebesök på Saab Barracuda och Engtex. En mer djupgående presentation av produkt genomförs av kontaktperson, Johan Jersblad. Genom samarbetet med företaget Engtex fick projektgruppen ta del av de krav som finns på garnet inför tillverkning av prototyp.
Efter studiebesök och intervjuer utformas en kravprofil. Kravprofilen utformas för att tydligt redogöra för vilka funktioner och egenskaper företagen önskar på det färdiga materialet. Den används genom arbetet för att på ett enkelt och systematiskt sätt kunna vara selektiv med framtagning av idéer. Under arbetet genomförs intervjuer med Torbjörn Eng, Arcitex, samt Pierre Hagberg, Valsgravyr. Lista över respondenter redovisas i tabell 2.
19
Tabell 2. Lista över respondenter
Företag Kontaktperson Befattning Intervjudatum
Saab Barracuda AB Johan Jersblad Utvecklingsingenjör 2020-02-25
Engtex AB Malin Stenmarker Textilingenjör 2020-03-10
Arctitex AB Torbjörn Eng VD 2020-04-15,
2020-04-27
Valsgravyr i Borås AB Pierre Hagberg VD 2020-05-02
4.3 Benchmarking
Marknadsanalys inom produktutveckling genomförs för att skapa idéer samt för att dra nytta av befintliga lösningar. Benchmarking är en metod som används för att ta informationen som redan finns på marknaden och använda den för att sedan förbättra och strukturera materialet. Det ger en förståelse och indikation för hur det egna materialet kan utvecklas och på vilket sätt det borde utföras. Metoden är en viktig del av arbetet då det skapar en förståelse för vad marknaden vill ha och därmed utveckla produkten till ett önskat resultat (Ulrich, Eppinger 2007). Metoden används utöver omvärlds- och marknadsanalys i stor bemärkelse under patentansökningar samt design av struktur.
4.4 Förstudie
Förstudien grundar sig i genomförda försök samt utvärderingar av dess resultat.
Metoden grundas på Gunnarsson (2007) metoder för att ta fram ny kunskap.
Empirisk-holistisk, kvalitativ ansats används för att undersöka vilket av de olika koncept som ska användas till prototyptillverkning. Empirisk-holistisk kunskapsats innebär att försöksutförare intar öppen ställning inför olika slutsatser och resultat av försök och undersökningar.
4.5 Material
Produktutvecklingen delas upp i två olika koncept, att ta fram struktur genom att göra förändringar av material i grundbindningen samt skapa struktur genom att använda termisk och mekanisk påverkan. Materialet som använts i produktutvecklingen är beroende på koncept, det obehandlade eller det färdigbehandlade maskeringsmaterialet som anskaffats från företaget Saab Barracuda.
I förstudien används fyra olika krympgarner som anskaffats från Textilhögskolan i Borås trikålabb samt från företaget Torcirura Padana S.p.A. För att få tillgång till specifikationer och mer information om de garner som använts i förstudien kontaktas respektive leverantör (tabell 3).
20
Tabell 3. Krympgarn i förstudie.
Garn Material Tillverkare Land
1 Trijazz (PES) Torcitura Padana S.p. A Italien
2 Super Bijazz (PES) Torcitura Padana S.p. A Italien
3 Pemotex (Trevira CS) Trevira GmbH Tyskland
4 Comfil (LPET) Comfil ApS Danmark
4.6 Design av tredimensionell struktur
Det generella arbetssätt som följts under framtagning av design på den tredimensionella strukturen är metoden Design thinking, det är en användarcentrerad designprocess där möjligheten av fler lösningar på ett problem undersöks och utvecklas (Clarke 2020). Utöver metoden Design thinking baseras också designen på genomförd semistrukturerad personlig intervju med Johan Jersblad, Saab Barracuda.
4.7 Tillverkning av prototyper
Tillverkning av prototyp med krympgarn tillverkas i Engtex maskinpark med en rachelmaskin med inslag tillverkad av Karl Mayer, maskintyp RS-3-MSUS EBA.
Inslagsgarnet som används är garn 1 samt 2 från tabell 2. Recept för prototypen konstrueras i mjukvaruprogrammet Procad warp knit som sedan överförs till maskinen. Efter tillverkning av varptrikåvaran genomgår prototyperna färgning och uppvärmning i Saab Barracudas laborationssalar.
Tillverkning av prototyper med präglingsvalsar genomförs i företaget Valsgravyr i Borås AB:s maskinpark där provkroppar av det färdigbehandlade maskeringsmaterialet pressas genom två olika präglingsmaskiner.
Morettvalsmaskinen som använts är av äldre okänd modell tillverkad av Keller Dorian Mulhouse, präglingsvalsen som använts är av modell 12183/2991 tillverkad av Jean Hiedemann Maschinenfabrik.
4.8 Testmetoder
Tester utförda på Saab Barracuda AB, Gamleby, enligt följande standarder;
• SS-EN ISO 1421:2017 9.4
• ASTM D 2256 Cord
• Visuell bedömning av glans på stukturerat maskeringsnät
• Teoretisk dragstyrka
21
5. Projektuppdrag
Projektuppdrag har initialt utformats av uppdragsgivare, Saab Barracuda. Vid projektets uppstart har projektuppdrag utvecklats i samarbete med projektgruppen och arbetats fram utefter de krav och önskemål som uppdragsgivaren har tillhandahållit samt genom vidare bearbetning av projektgrupp för att fokusera på de önskemål som är väsentliga samt tillämpningsbara för att det strukturerande kamouflagenät ska uppfylla önskad funktion.
5.1 Projektupplägg
Figur 7 visar överskådligt examensarbetets upplägg. I figur har uppdragsgivarens önskemål uteslutits och redovisas istället under rubrik 5.2.
Figur 7. Figur över examensarbetets upplägg (Granath 2020).
5.2 Önskemål från uppdragsgivare
• Säljande struktur, med det menas att strukturen ska tilltala den potentiella kunden som i detta fall är inköpare inom militären. Enligt Johan Jersblad5 motiveras dessa lättare av ett “coolt” utseende som har större potential att höja moralen hos militärer på fält.
5 Johan Jersblad, Utvecklingsingenjör Saab Barracuda AB, Gamleby, den 2 februari 2020.
.
FUNKTION Vändbart maskeringsnät med mutlispektralt skydd för att dölja fordon samt all
typ av militära tillgångar
BEGRÄNSNINGAR Examensarbetet beror ej
färgning av maskeringsmaterial Grundstruktur i varptrikå
tillverkas på Engtex AB Studenter har ej tillgång till Textilhögskolans beredning-
och testlaboratorier
MÅL
Att ta fram prototyp med tredimensionellt assymmetrisk struktur Att ta fram prototyp som är
mer följsam/flexibel än nuvarande vara.
Att ta fram en prototyp som kan tillverkas i nuvarande
lokaler för produktion.
KRAV
Textil måste vara slät inför färgningsprocess Textil måste klara av 160°C
under färgningsprocess Färdigt maskeringsmaterial
måste klara temperaturer mellan -21 °C och +80 °C under användning och
lagring MÖJLIGHETER Examensarbetet har ingen
begränsning av;
Maskinpark på Saab Barracuda AB Konstruktion av varptrikå
Slutberedningar
22
• Den tredimensionella strukturen önskas ha så liten påverkan på grundmaterialets bredd som möjligt.
• Grundmaterialet uppfattas både av uppdragsgivare och deras kunder som överdrivet stel, ett önskemål finns att även hitta en lösning på detta problem och göra den mer följsam.
• Produktionshastighet för att tillföra grundmaterialet struktur önskas vara så tidseffektiv som möjligt för att vara ekonomiskt motiverat.
23
6. Resultat
Resultatet delas upp i tre delar, inledningsvis utförs en förstudie som ligger till grund för nästkommande prototypkapitel. Avslutningsvis presenteras processflödet för de olika koncepten.
6.1 Förstudie
Förstudie genomförs i projektets uppstart för att få en bättre förståelse för maskeringsmaterialets egenskaper och beteende vid olika typer av yttre påverkan.
Detta genomförs för att få en bättre förståelse för de möjligheter och begränsningar som finns att tillföra maskingsmaterialet en permanent tredimensionell struktur. I samtliga försök under förstudie används antingen det obehandlade eller det färdigbehandlade maskeringsmaterialet tillhandahålligt av Saab Barracuda AB.
6.1.1 Grundkonstruktion
För att skapa struktur redan i produktionsskedet av varptrikåvaran undersöks vilket krympgarn som ska användas för att uppnå önskad effekt. För att besluta vilket eller vilka krympgarn som är optimala för prototyptillverkning utförs en förstudie i form av ett antal försök. De aktuella garnen redovisas i tabell 4.
Tabell 4. Detaljer angående krympgarn i förstudie.
Garn Material Egenskaper Temperatur för
krympning
dtex
1 Trijazz (PES)
Garnet krymper och har kvar den mjuka känslan som innan uppvärmning.
170 °C 172/F72
2 Super
Bijazz (PES)
Garnet krymper och har kvar den mjuka känslan som innan uppvärmning.
170 °C 120
3 Pemotex
(Trevira CS)
Garnet krymper vid uppvärmning samt håller sig relativt mjukt.
70 - 75 °C 400
4 Comfil (LPET)
Garnet krymper vid uppvärmning- och stelnar/hårdnar.
70 - 75 °C 440
6.1.1.1 Försök med krympgarn
Under tillverkningsprocessen utsätts maskeringsmaterialet för värme i flera processteg. Ett test genomförs under uppstart av förstudien för att fastställa vilken temperatur krympning aktiveras i de olika garnen, resultatet från detta test ligger till grund för val av maskeringsmaterial i kommande försök. De försök som genomförs med garn som aktiveras under 160°C kommer utföras på det obehandlade maskeringsmaterialet och det färdigbehandlade materialet används till de garn som har en aktiveringstemperatur över 160°C.
Försök sker i hushållsugn då tillgång till laborationsutrustning på Borås Textilhögskola är otillgänglig under aktuell period. Med hjälp av en digital
24 termometer kan utförare göra exakta observationer av garnens aktiveringstemperaturer.
Värmetest
De fyra olika garnen utsätts för en successiv temperaturhöjning i hushållsugn.
Utifrån detta test observeras och fastställs de temperaturer som krävs för att en reaktion ska ske och hur stor krympningen blir i procent beroende på temperatur.
Garnen är klippta till 20 cm långa provkroppar som mäts efter varje 5 °C temperaturhöjning.
Pemotex
Aktivering startar vid 65 - 69°C men när temperaturen når 70°C krymper garnet med över 70 procent. Under värmetest observeras att endast Pemotex genomgår en texturförändring vid uppvärmning då det skrynklas ihop vid 60–64°C.
Comfil
Aktivering startar när temperaturen överstiger 70°C. Comfil har en betydligt snabbare reaktion än Pemotex. Garnet krymper hastigt när temperaturen har uppnåtts och fortsätter att krympa med låg hastighet ytterligare vid höjning av temperatur.
Comfil krymper långsamt upp till 90°C.
Trijazz och Super Bijazz
Aktivering startar vid den exakta temperaturen 170°C. Det två polyestergarnen från Torcitura Padana, Trijazz och Super Bijazz krymper 24,2% respektive 59,8%. Vid höjning av temperatur efter aktiveringstemperaturen sker ingen vidare krympning.
I figur 8 redovisas aktivering av krympning i de olika fyra garnen med hjälp av diagram.
Figur 8. Resultat av värmetest med krympgarn (Granath 2020).
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150 155 160 165 170 175 180
PROCENTUELL KRYMPNING (%)
TEMPERATUR (°C)
Resultat av värmetest med krympgarn
Trijazz Super Bijazz Pemotex Comfil
25
6.1.1.2 Inslag med krympgarn
Efter genomfört värmetest sys krympgarn in i provkroppar tillklippta av maskeringsmaterialet enligt figur 9. De försök som genomförs med garn som aktiveras under 160°C kommer utföras på det obehandlade maskeringsmaterialet och det färdigbehandlade materialet används till de garn som har en aktiveringstemperatur över 160°C. Försök sker i hushållsugn då tillgång till laborationsutrustning på Borås Textilhögskola är otillgänglig under aktuell period.
Figur 9. Dimensioner av provkropp i förstudie, inslag av krympgarn (Granath 2020)
De fyra krympgarnen sys in för hand i de utklippta bitarna av maskeringsmaterialet, garnen sys in i vart åttonde inslag i varp- och väftriktning, samt +- 45° och fästs med en knut i ytterkanterna. Inslagen sys med en grov tråckelsöm/förstygn med en stygnlängd på 5 mm. Garnerna är i deras originalutförande vid utförandet, entråds filamentgarn utan tvinning.
Inslag med Trijazz
Enligt värmetest aktiveras krympning av garn vid 170°C, provkropp utsätts för aktiveringstemperaturen i 10 minuter. Baserat på aktiveringstemperatur utförs testet på det färdigbehandlade maskeringsmaterialet (figur 10).
Resultat
Områden med inslag i ±45° och med inslag i både varp och väftriktning ger bäst resultat. Det skapas en bulkande struktur mellan inslagen av krympgarnet. De områden med endast varpinslag eller väftinslag gav ingen tydlig struktur då garnet har en låg procentuell krympning (figur 11).
26
Figur 10. Inslag med Trijazz, svart tråd, på färdigbehandlat maskeringsmaterial (Karlsson 2020).
Figur 11. Materialet från figur 16, efter värmebehandlig och aktivering av krympgarn (Karlsson 2020).
Inslag med Super Bijazz
Enligt värmetest aktiveras krympning av garn vid 170°C, provkropp utsätts för aktiveringstemperaturen i 10 minuter. Baserat på aktiveringstemperatur utförs testet på det färdigbehandlade maskeringsmaterialet (figur 12).
27 Resultat
Områden med inslag i ±45° och med inslag i både varp och väftriktning ger bäst resultat, det skapas en bulkande struktur mellan inslagen av krympgarnet. Hela provkroppen är tydligt strukturerad (figur 13).
Figur 12. Inslag med Super Bijazz, svart tråd, på färdigbehandlat maskeringsmaterial (Karlsson 2020).
Figur 13. Materialet från figur 12, efter värmebehandlig och aktivering av krympgarn (Karlsson 2020).
Inslag med Pemotex
Enligt värmetest aktiveras krympning av garn vid 65–69°C, provkropp utsätts för 100°C i 10 minuter. Baserat på aktiveringstemperatur utförs testet på det obehandlade maskeringsmaterialet (figur 14).
Resultat
Hela provkroppen är tydligt strukturerad. De fyra olika inslagen ger alla bra resultat, den mest oregelbundna strukturen formades av inslag med ±45°. Figur 15 visar en tydlig “randig” struktur vid endast väft- eller varpinslag.
28
Figur 14. Inslag med Pemotex, svart tråd, på obehandlat maskeringsmaterial (Karlsson 2020).
Figur 15. Materialet från figur 14, efter värmebehandlig och aktivering av krympgarn (Karlsson 2020).
Inslag med Comfil
Enligt värmetest aktiveras krympning av garn vid 70–74°C, provkropp utsätts för 100°C i 10 minuter. Baserat på aktiveringstemperatur utförs testet på det obehandlade maskeringsmaterialet (figur 16).
Resultat
Hela provkroppen är tydligt strukturerad. De fyra olika inslagen ger alla en kraftig tredimensionell struktur, provkroppen drar ihop sig och minskar betydligt mer än de andra provkropparna i storlek (figur 17).
Figur 16. Inslag med Comfil, svart tråd, på obehandlat maskeringsmaterial (Karlsson 2020).
Figur 17. Materialet från figur 16, efter värmebehandlig och aktivering av krympgarn (Karlsson 2020).
29
6.1.2 Termisk och mekanisk påverkan
För att undersöka det färgade maskingsnätets förmåga att formas och fixeras i en tredimensionell struktur med mekanisk och/eller termisk påverkan genomförs ett antal försök där olika typer av strukturer och former arbetas fram med olika variationer av påverkan.
6.1.2.1 Skrynklig struktur
Försök med skrynkling grundar sig i inspirationsbilder från Saab Barracudas briefing material (figur 18) samt patent US10156427B2 (Litwin 2018) där en skrynklig struktur eftersträvas för att minska mängden reflekterande elektromagnetiska vågor.
Målet med testet var att undersöka om denna struktur kunde skapas samt fixeras med hjälp av termisk- och mekanisk påverkan.
Figur 18. "Skynkelskjorta" från Saab Barracuda AB:s briefingmaterial (Saab Barracuda AB).
Utförande
För att uppnå önskad ojämn struktur skrynklas provbiten manuellt i ett flertal sektioner. Var enskild sektion fästs med säkerhetsnål för att stabilisera den skrynkliga strukturen (figur 19). För att fixera utsätts provbiten för uppvärmning, 150+-5 grader i 30 minuter, i hushållsugn. Temperaturen kontrolleras via digital ugnstermometer. Efter uppvärmning svalnar provbit utan att avlägsna säkerhetsnålar tills den uppnår rumstemperatur.
Figur 19. Försök med skynklig stuktur inför termisk påverkan (Granath 2020).
Resultat
Matrialet fixeras och ger en bestående assymmetrisk, skrynklig struktur (figur 20).
30
Figur 20. Resultat av försök till skynklig struktur (Granath 2020).
6.1.2.2 Bubblor
För att hitta alternativa strukturer undersöks olika potentiella mönster som kan användas på slutprototyp. Detta försök tas fram för att illustrera dubbelsidiga bubblor.
Utförande
Provkropp fästs runt aluminiumbrickor tillverkade av aluminiumfolie med hjälp av sytråd (PES) som knyts fast manuellt där sida av fästning alterneras (figur 21). För att fixera utsätts provbit för uppvärmning, 150±5 grader i 30 minuter, i hushållsugn.
Temperaturen kontrolleras via digital ugnstermometer. Efter uppvärmning svalnar provbit i utan att avlägsna säkerhetsnålar tills den uppnår rumstemperatur.
Figur 21. Färdigbehandlat maskeringsmaterial med aluminiumformer fixerade med sytråd (Granath 2020).
Resultat
Bestående struktur skapas. Strukturen blir tydlig och skarp, tydlig skillnad på inåt- och utåtgående bubblor (figur 22, figur 23).
31
Figur 22. Resultat av figur 21 efter värmebehandling, sida 1 (Granath 2020).
Figur 23. Resultat av figur 21 efter värmebehandling, sida 2 (Granath 2020).
6.1.3 Utvärdering
Då samtliga tester är utförda i författarnas hem saknas möjlighet att genom nya tester med repeterbarhet. Ugnen som genomgående använts för testerna har oregelbunden värme i testmiljö och okänd luftfuktighet. I testmiljön utanför ugnen har ej temperatur samt luftfuktighets kontrollerats.
6.1.3.1 Grundkonstruktion
Inslag sys in för hand vilket skapar en oregelbundenhet av spänning i inslagsgarnen.
Spänning kan variera vilket gör att testerna eventuellt inte stämmer med en storskalig produktion. Testresultaten hade eventuellt kunnat variera beroende på användning av ugn, brist på kontroll av temperatur och luftfuktighet kan även förhindra repeterbarhet av försök. Däremot utförs dessa tester endast för en grund till vilka/vilket krympgarn som ska användas till kommande prototyptillverkning.
Värmetest tillsammans med försök med inslag av krympgarn visar att Trijazz har minst krympförmåga vilket kan vara en brist vid den storskaliga produktionen. Av erfarenhet menar Torbjörn Eng6 att ett garn krymper utifrån och in i ett material, det betyder att vid produktion av ett material i full produktionsbredd riskerar att få mindre skarp tredimensionell struktur i mitten.
Det är två faktorer som skapar förutsättningen för användning av garnet, det första är att krympgarnet skapar en tillräckligt tydlig struktur. Risken med en stor krympning är att materialets bredd minskar vilket kan skapa komplikationer vid fortsatt beredning i produktionen samt att företaget får ut en betydligt “mindre”
slutprodukt. Den andra faktorn är reaktionstemperaturen då färgning och beredning måste ske på ett “platt” material för att få önskad effekt.
Pemotex och Comfil krymper mer än Trijazz och Super bijazz och skapar en djupare tredimesionell struktur till maskeringsmaterialet med krympningen sker vid låg temperatur, Trijazz och Super Bijazz krymper mindre än de andra garnen men aktiveringstemperaturen för dessa garn är en stor fördel för att kunna färga materialet och låta det genomgå hela beredningsprocessen innan strukturering. Därav dras slutsatsen att Trijazz och Super Bijazz är de två garner som ska användas till kommande prototyptillverkning.
6 Torbjörn Eng, VD Arcitex, Borås, den 15 april 2020
32
6.1.3.2 Termisk och mekanisk påverkan
Dessa försök utförs för att undersöka det färgade materialets möjlighet att klara termiska och mekaniska påfrestningar, då detta är nödvändigt för att klara av fixerande beredningsmetoder.
Testerna utförs även för att undersöka möjlighet att fixera olika typer av mönster och struktur för slutprototyp. Båda försöken ger resultat på potentiella strukturer att gå vidare med då de båda har givit en fixerad struktur med ett asymmetriskt intryck. På grund av de bristande möjligheterna att testa och utvärdera möjligheterna för detta att utföras i produktion dras inga slutsatser inom detta område i denna förstudie.
Dessa tester kan ej utesluta negativa följder av påfrestande beredningar såsom exempelvis prägling med unionvals som utsätter ett material för starka mekaniska påfrestningar, detta kommer undersökas närmare vid framtagning av prototyper
6.2 Prototyper
Prototyper tillverkas i mån av resurser och tillgångar givna av företag och samarbetspartners baserat på tidigare förstudie. Begränsningar gör att prototyper endast gått att utföra inom två koncept. Inslag med krympgarn samt präglingsvals.
Resterande koncept presenteras teoretiskt längre fram i rapporten.
6.2.1 Inslag med krympgarn
Tillverkning av prototyp med krympgarn delas upp i två separata processer, dels tillverkning av varptrikåmaterial och dels färgning och aktivering av krympgarn. De olika processerna genomförs i samarbete med Engtex och Saab Barracuda i respektive företags lokaler.
6.2.1.1 Varptrikåmaterial till prototyp
I samarbete med Engtex AB tas första steget för att skapa prototyper med krympgarn, i figur 24 visas en överskådlig tidslinje av samarbetet med Engtex AB.
33
Figur 24. Tidslinje, från avslutad förstudie till leveransklar varptrikåvara (Granath 2020).
De prototyper som skapas i detta skede är en vidareutveckling av tidigare förstudie med krympgarn. I tabell 5 redovisas de garn som används vid tillverkning av projektets slutgiltiga prototyper, de garn som används är de som bedömts ha störst potential baserat på resultaten och utvärdering av förstudie.
Tabell 5. Garn till prototyper, att användas som inslagsgarn.
Garn Material Tillverkare dtex
Trijazz Polyester F.R. (PES) Torcitura Padana S.p.A, Italien 172/F72 Super Bijazz Polyester F.R. (PES) Torcitura Padana S.p.A, Italien 120
På grund av projektets tidsbegränsningar finns ej möjlighet att tillverka prototyper med den aktuella varptrikåvaran, 522185, som ligger till grund för maskeringsmaterialet (figur 25). Istället görs prototyper i en alternativ varptrikåvara, 905240, som produceras av Engtex AB under projektets gång (figur 26). 905240 bedöms vara tillräckligt lik 522185 i sin struktur för att slutsatser ska bedömas som likvärdiga då de två olika varptrikåmaterialen är uppbyggda på liknande sätt med bindgarn samt varp- och väftinslag. Dock är skillnaden stor när det kommer till täthet i de olika materialen, 905240 som prototyperna kommer tillverkas i är en betydligt mer gles varptrikåvara. Denna skillnad observeras under projektets gång för att i ett senare skede vägas in i diskussion av färdig prototyp.
