From the Sector

• Textiler Dauerlauf oder wie Geokunststoffe durch eine hohe Nutzungsdauer nachhaltig werden
• STFI lädt ein zum Bautextilien-Symposium mit den Schwerpunkten Ressourcenschonung und Nachhaltigkeit (online)

Ressourcenschonung und Nachhaltigkeit – Verzicht oder Wachstumschance? Diese Frage begegnet uns immer häufiger, auch beim Thema Bauen mit Textil. Auswirkungen und Konsequenzen einer Entscheidung für mehr Nachhaltigkeit müssen wir dabei jedoch immer hinterfragen. Denken wir beispielsweise an die zweifelsfrei notwendige Infrastruktur, auf die eine moderne, industriell geprägte Gesellschaft angewiesen ist, müssen hier andere Lösungen als bloßer Verzicht gefunden werden.

Ressourcenschonung und Nachhaltigkeit durch Geokunststoffe - Unter diesem Leitthema lädt das Sächsische Textilforschungsinstitut e.V. zusammen mit seinen Mitveranstaltern ein zum 15. Symposium „BAUTEX – Bauen mit Textilien“ am 26. und 27. Januar 2022.

Marian Hierhammer, Leiter der Prüfstelle am STFI, sagt dazu: „Geokunststoffe, die unsichtbaren Arbeiter im Untergrund, haben sich über die letzten Jahrzehnte zu einem bedeutenden Element bei innovativen Bauweisen im Erd- und Grundbau entwickelt. Dies ist nicht nur in den vielen Funktionen wie z. B. Filtern, Bewehren, Trennen, Dichten begründet, die sie bei den unterschiedlichsten Anwendungen übernehmen. Positive Praxiserfahrungen beim Einsatz von Geokunststoffen, ihre stetige Weiterentwicklung und ‚Ausstattung‘ mit neuen Funktionen tragen ebenso dazu bei. Mit dem Nachweis einer hohen Dauerhaftigkeit und damit verbundenen längeren Nutzungsdauer bieten die Geokunststoffe im Grunde ein perfektes Beispiel für Ressourcenschonung und Nachhaltigkeit.“

Das Symposium richtet sich an Akteure aus Industrie, Forschung und Bildung, aber auch an Vertreter aus Verwaltung und regelsetzenden Bereichen. Die BAUTEX wird – anders als zunächst geplant – als Onlineveranstaltung durchgeführt.

• Session "Recycling and Other Alternative Feedstocks"

Cellulose fibres are a true material miracle as they offer a steadily expanding, broad range of applications. Meanwhile markets are driven by technological developments and policy frameworks, especially bans and restrictions on plastics, as well as an increasing number of sustainability requirements. The  presentations will provide valuable information on the various use-opportunities for cellulosic fibres through a policy overview, a special session on sustainability, recycling and alternative feedstocks, as well as the latest developments in pulp, cellulosic fibres and yarns. In addition, examples of non-wovens,  packaging and composites will offer a look beyond the horizon of conventional application fields.

The fourth session, "Recycling and other alternative raw materials", will cover topics ranging from textile recycling - both cotton and regenerated cellulose fibres - to the use of hemp shives as raw material. Self-initiated cooperation and waste management pave the way to a fully closed European material loop where textile waste is collected, recycled and reprocessed into new raw materials.

The speakers will demonstrate the importance of cooperation in recycling fabrics already in circulation, perfectly following the topics and discussions of the previous conference day.

• Heikki Hassi - SciTech-Service (FI):  Textile Recycling and MMCFs; Systemic Challenges, Market Opportunities and Advancing Technologies
• Valerie Langer - Canopy (CA): The Perfect Storm – A Five Year Feedstock Shift Forecast
• Helena Claesson - Södra (SE): Two is better than one – Lenzing and Södra together Face the Challenge of Recycling of Textiles
• Marina Crnoja-Cosic - Kelheim Fibres (DE) and Harald Cavalli-Björkman - re:newcell (SE): Sustainable Cellulosic Fibres from Recycled Raw Materials – A Solution for Europe
• Frank Meister - Thüringisches Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung (DE): Lyohemp Fibres Made of Dissolving Pulp Based on Hemp Shives
• Miguel Sanchis-Sebastiá - ShareTex (SE): Expanding Textile Recycling Beyond Cotton: Innovations to Recycle Regenerated Cellulose Fibers

Institut für Textiltechnik of RWTH Aachen University has changed the format of the 2021 Aachen Reinforced! Symposium to an online only format. The programme was shortened to suit the new format, with presentations taking place on Monday 10th May and Tuesday 11th May.

The conference program for Monday, 10th May:
The programme will begin with exciting presentations on glass chemistry and fibres. A talk by Dr Anne Berthereau (Owens Corning Composites) on the race for always higher modulus glass fibres will be followed by a talk from Dr Hong Li (Nippon Electric Glass) on the potential of new high-strength and high-modulus glass fibres.
After two further presentations on high modulus and bioactive glass fibres from Muawia Dafir and Julia Eichhorn (TU Bergakademie Freiberg), we will learn about furnace efficiency as well as process monitoring and digitalisation in glass fibre production from René Meulemann (CelSian), Hans Gedon (Gedonsoft) and Julius Golovatchev (Incotelogy) respectively.
A presentation by Felix Quintero Martínez (Universidade de Vigo) will explore a novel method to produce ultra-flexible glass nanofibers.
The afternoon will continue with two presentations by Dr Christina Scheffler (Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V. (IPF)) and Professor James Thomason (University of Strathclyde) in the field of glass fibre sizings and fibre-matrix interfaces. Finally, a closing presentation by Steve Bassetti (Michelman) will conclude the first day of the Symposium.

The entire conference programme is available on the website https://aachen-fibres.com/aachen-reinforced/general-information.
To register for the Symposium, use the following link: https://aachen-fibres.com/aachen-reinforced/registration

• Kohlenstoff mit mehreren Leben

Geht es um die Zukunft der motorisierten Mobilität, reden alle vom Antrieb: Wie viel E-Auto, wie viel Verbrenner verträgt die Umwelt und braucht der Mensch? Zugleich stellen neue Antriebe erhöhte Anforderungen nicht nur an den Motor, sondern auch an dessen Gehäuse und die Karosse: Für solch anspruchsvolle Anwendungen kommen häufig Carbonfasern zum Einsatz. Wie der Antrieb der Zukunft, sollten auch die Werkstoffe am Fahrzeug umweltfreundlich sein. Deshalb ist Recycling von Carbonfasern gefragt. Lösungen dafür haben Institute der Zuse-Gemeinschaft entwickelt.

Carbonfasern, auch als Kohlenstofffasern oder verkürzt als Kohlefasern bekannt, bestehen fast vollständig aus reinem Kohlenstoff. Sehr energieaufwändig wird er bei 1.300 Grad Celsius aus dem Kunststoff Polyacrylnitril gewonnen. Die Vorteile der Carbonfasern: Sie haben kaum Eigengewicht, sind enorm bruchfest und stabil. Solche Eigenschaften benötigt man z.B. am Batteriekasten von E-Mobilen oder in Strukturbauteilen der Karosserie. So arbeitet das Sächsische Textilforschungsinstitut e.V. (STFI) aktuell gemeinsam mit Industriepartnern daran, statisch-mechanische Stärken der Carbonfasern mit Eigenschaften zur Schwingungsdämpfung zu verknüpfen, um die Gehäuse von E-Motoren im Auto zu verbessern. Angedacht ist in dem vom Bundeswirtschaftsministerium geförderten Projekt die Entwicklung sogenannter Hybridvliesstoffe, die neben der Carbonfaser als Verstärkung weitere Faserstoffe enthalten. „Wir wollen, die Vorteile unterschiedlicher Faserstoffe verbinden und so ein optimal auf die Anforderungen abgestimmtes Produkt entwickeln“, erläutert Marcel Hofmann, STFI-Abteilungsleiter Textiler Leichtbau.

Damit würden die Chemnitzer Forschenden bisherige Vliesstoff-Lösungen ergänzen. Sie blicken auf eine 15-jährige Geschichte in der Arbeit mit recycelten Carbonfasern zurück. Der globale Jahresbedarf der hochwertigen Fasern hat sich im vergangenen Jahrzehnt fast vervierfacht, laut Angaben der Industrievereinigung AVK auf zuletzt rd. 142.000 t. „Die steigende Nachfrage hat das Recycling immer stärker in den Fokus gerückt“, betont Hofmann. Carbonfaserabfälle sind ihm zufolge für etwa ein Zehntel bis ein Fünftel des Preises von Primärfasern erhältlich, müssen aber noch aufbereitet werden. Dreh- und Angelpunkt für den Forschungserfolg der recycelten Fasern sind konkurrenzfähige Anwendungen. Die hat das STFI nicht nur am Auto, sondern auch im Sport-Freizeitsektor sowie in der Medizintechnik gefunden, so in Komponenten für Computertomographen. "Während Metalle oder Glasfasern als potenzielle Konkurrenzprodukte Schatten werfen, stört Carbon die Bilddarstellung nicht und kann seine Vorteile voll ausspielen“, erläutert Hofmann.

Papier-Knowhow nutzen
Können recycelte Carbonfasern nochmals den Produktkreislauf durchlaufen, verbessert das ihre CO2-Bilanz deutlich. Zugleich gilt: Je kürzer die Carbonfasern, desto unattraktiver sind sie für die weitere Verwertung. Vor diesem Hintergrund entwickelten das Forschungsinstitut Cetex und die Papiertechnische Stiftung (PTS), beide Mitglieder der Zuse-Gemeinschaft, im Rahmen eines Forschungsvorhabens ein neues Verfahren, das bislang wenig geeignet erscheinende Recycling-Carbonfasern ein zweites Produktleben gibt. „Während klassische Textilverfahren die ohnehin sehr spröden Recycling-Carbonfasern in Faserlängen von mind. 80 mm trocken verarbeiten, beschäftigten wir uns mit einem Verfahren aus der Papierindustrie, welches die Materialien nass verarbeitet. Am Ende des Prozesses erhielten wir, stark vereinfacht gesprochen, eine flächige Matte aus recycelten Carbonfasern und Kunststofffasern“, erläutert Cetex-Projektingenieur Johannes Tietze das Verfahren, mit dem auch 40 mm kurze Carbonfasern zu attraktiven Zwischenprodukten recycelt werden können. Das danach in einem Heißpressprozess entstandene Erzeugnis dient als Grundmaterial für hochbelastbare Strukturbauteile. Zusätzlich wurden die mechanischen Eigenschaften der Halbzeuge durch die Kombination mit endlosfaserverstärkten Tapes verbessert. Das Recyclingprodukt soll, so die Erwartung der Forschenden, glasfaserverstärkten Kunststoffen, Konkurrenz machen, z.B. bei Anwendungen im Schienen- und Fahrzeugbau. Die Ergebnisse fließen nun in weiterführende Forschung und Entwicklung im Kooperationsnetzwerk Ressourcetex ein, einem geförderten Verbund von 18 Partnern aus Industrie und Wissenschaft.

Erfolgreiche Umsetzung in der Autoindustrie
Industriereife Lösungen für die Verwertung von Carbonfaser-Produktionsabfällen werden im Thüringischen Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung Rudolstadt (TITK) entwickelt. Mehrere dieser Entwicklungen wurden mit Partnern beim Unternehmen SGL Composites in Wackersdorf industriell umgesetzt. Die Aufbereitung der so genannten trockenen Abfälle, hauptsächlich aus Verschnittresten, erfolgt nach einem eigenen Verfahren. „Dabei führen wir die geöffneten Fasern verschiedenen Prozessen zur Vliesherstellung zu“, sagt die zuständige Abteilungsleiterin im TITK, Dr. Renate Lützkendorf. Neben den Entwicklungen für den Einsatz z.B. im BMW i3 in Dach oder Hintersitzschale wurden im TITK spezielle Vliesstoffe und Verfahren für die Herstellung von Sheet Molding Compounds (SMC) etabliert, das sind duroplastische Werkstoffe, die aus Reaktionsharzen und Verstärkungsfasern bestehen und zum Pressen von Faser-Kunststoff-Verbunden verwendet werden. Eingang fand dies z.B. in einem Bauteil für die C-Säule des 7er BMW. „In seinen Projekten setzt das TITK vor allem auf die Entwicklung leistungsfähigerer Prozesse und kombinierter Verfahren, um den Carbonfaser-Recyclingmaterialien auch von den Kosten her bessere Chancen in Leichtbauanwendungen einzuräumen“, betont Lützkendorf. So liege der Fokus gegenwärtig auf dem Einsatz von CF-Recyclingfasern in thermoplastischen Prozessen zur Platten- und Profilextrusion. „Ziel ist es, die Kombination von Kurz- und Endlosfaserverstärkung in einem einzigen, leistungsfähigen Prozess-Schritt zu realisieren.“

Mitarbeiterin des Fraunhofer ISC ausgezeichnet

Am 23.1.2018 begann in Davos das Weltwirtschaftsforum. Passend dazu präsentiert die 2016 gegründete New Plastics Economy Initiative der Ellen MacArthur Stiftung die Gewinner der »Circular Materials Challenge« als Teil ihres Innovationspreises. Auf der Suche nach neuen Wegen, der rasant steigenden Ansammlung von Plastikmüll im Meer und der Umwelt entgegenzuwirken, werden insgesamt fünf Projekte mit einem Teil des insgesamt mit einer Million Dollar dotierten Preises ausgezeichnet. Mit dabei ist die Entwicklung der bioORMOCER®e von Dr. Sabine Amberg-Schwab vom Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC. Das Würzburger Forschungsinstitut ist immer wieder ganz vorn dabei, wenn es um die Entwicklung nachhaltiger Materialien, Technologien und Produkte geht, die zur Lösung der großen weltweiten Herausforderungen beitragen können.
 
Im Jahr 2015 erschien im renommierten Wissenschaftsmagazin Science ein viel beachteter Artikel über den Mülleintrag in die Weltmeere. Zwei Jahre später, im November 2017, wies Dame Ellen Mac Arthur, die Gründerin der gleichnamigen Stiftung, in einem Editorial in genau dieser Zeitschrift auf die immer noch ebenso erschreckende Menge von acht Mio Tonnen Plastikmüll hin, die jährlich neu in unsere Ozeane gelangen. Und es ist damit zu rechnen, dass sich die Produktion von Plastik in den nächsten zwanzig Jahren nochmals verdoppelt. Bisher wird nur ein geringer Teil gesammelt und wiederverwendet – ein enormer Verlust an Wertstoffen einerseits und andererseits ein großes Umweltproblem. Eine Lösung könnten neue Verpackungsmaterialien auf der Basis nachwachsender Rohstoffe – sogenannte Biopolymere – sein, die kompostierbar sind. Bisher waren solche Materialien für Lebensmittelverpackungen eher ungeeignet, weil sie durchlässig sind für  Wasserdampf, Sauerstoff, Kohlendioxid und Aromastoffe.
»Das weltweite Problem des Verpackungsmülls hat uns auch hier im Fraunhofer ISC nicht mehr losgelassen und wir haben nach einer Lösung gesucht«, beschreibt Dr. Sabine Amberg-Schwab, Preisträgerin der Circular Materials Challenge 2018, ihre Motivation. Sie und ihr Team haben langjährige Expertise bei der Entwicklung von Barriereschichten auf Verpackungsfolien für Lebensmittel, um Qualität und Haltbarkeit der verpackten Lebensmittel zu verbessern. Diese Beschichtungen auf der Basis spezieller Hybridpolymere, genannt ORMOCER®e, schützen gegen Wasserdampf und Gaszutritt sowie gegen den unerwünschten Übergang von Fremdstoffen auf den Verpackungsinhalt.
 
Seit einigen Jahren arbeiten die Forscher nun an kompostierbaren Barriereschichten, die Biopolymeren zu einem Durchbruch für ihren zukünftigen Einsatz als nachhaltige und umweltschonende Verpackungswerkstoffe einer neuen Generation verhelfen können. »Unsere bioORMOCER®e beseitigen die Schwächen der Biopolymere und machen sie fit für die hohen Anforderungen an zuverlässiges Verpackungsmaterial«, erläutert Amberg-Schwab. Neben der Aufgabe, die verpackten Lebensmittel zu schützen, sorgen die bioORMOCER®e auch dafür, dass die eigentliche Verpackungsfolie aus Biopolymer sich nicht vorzeitig zersetzt.
 
Diese Entwicklung wird nun von der Ellen MacArthur Foundation ausgezeichnet. Prof. Gerhard Sextl, Leiter des Fraunhofer ISC, betont: »Für unsere Forschung ist der nachhaltige Umgang mit Ressourcen oberstes Gebot. Wir sind sehr stolz, dass unser Team mit dem New Plastics Innovation Prize ausgezeichnet wird – und wir sind stolz darauf, mit unseren Arbeiten dazu beitragen zu können, dass sich zukünftig die Umweltbelastung durch den Verpackungsmüll verringert«.
 
Derzeit arbeiten Amberg-Schwab und ihr Team gemeinsam mit der Fraunhofer-Projektgruppe IWKS und weiteren Partnern im Rahmen des von der EU finanzierten Projekts HyperBioCoat an einem Verfahren, um aus pflanzlichen Lebensmittelresten die Ausgangsstoffe für bioORMOCER®e zu gewinnen, sodass keine wertvollen landwirtschaftlichen Erzeugnisse in Konkurrenz zur Lebensmittelherstellung dafür verbraucht werden müssen.
 
Mehr zum EU-Projekt HyperBioCoat unter http://hyperbiocoat.eu/