Aus der Branche

Textilien sind beim Tiefbau selbstverständlich: Sie stabilisieren Wasserschutzdämme, verhindern, dass schadstoffhaltige Abwässer von Abfalldeponien abfließen, erleichtern die Begrünung von erosionsgefährdeten Böschungen und machen sogar Asphaltschichten von Straßen dünner. Bisher werden dafür Textilien aus hochbeständigen synthetischen Fasern eingesetzt, die sehr lange haltbar sind. Für einige Anwendungen wäre es jedoch nicht nur ausreichend, sondern sogar wünschenswert, dass das Hilfstextil im Boden abgebaut wird, wenn es seinen Dienst erfüllt hat. Umweltfreundliche Naturfasern verrotten wiederum häufig zu schnell. Die Deutschen Institute für Textil- und Faserforschung Denkendorf (DITF) entwickeln eine biobasierte Schutzbeschichtung, die deren Lebensdauer verlängert.

Je nach Feuchte und Temperatur können sich Naturfaserwerkstoffe in wenigen Monaten oder sogar wenigen Tagen in der Erde abbauen. Damit die Abbauzeit deutlich verlängert wird und diese auch für Geotextilien eingesetzt werden können, forscht das Denkendorfer Team an einer Schutzbeschichtung. Diese Beschichtung auf Basis von Lignin ist ihrerseits biologisch abbaubar und erzeugt kein Mikroplastik im Boden. Lignin ist zwar biologisch abbaubar, aber dieser Abbau braucht in der Natur sehr lange.

Lignin bildet zusammen mit Cellulose die Baumaterialien für Holz und ist der „Klebstoff“ im Holz, der diesen Verbundstoff zusammenhält. Bei der Papierherstellung wird in der Regel nur die Cellulose genutzt, so dass Lignin in großen Mengen als Abfallstoff anfällt. Es bleibt sogenanntes Kraft-Lignin als schmelzbarer Stoff zurück. Mit thermoplastischen Werkstoffen kann die Textilfertigung gut umgehen. Insgesamt eine gute Voraussetzung, Lignin als Schutzbeschichtung für Geotextilien unter die Lupe zu nehmen.

Lignin ist von Natur aus spröde. Deshalb ist es erforderlich, das Kraft-Lignin mit weicheren Biowerkstoffen zu mischen. Diese neuen Biopolymercompounds aus sprödem Kraft-Lignin und weicheren Biopolymeren wurden im Forschungsprojekt über angepasste Beschichtungssysteme auf Garne und textile Flächen aufgetragen. Dazu wurden zum Beispiel Baumwollgarne mit Lignin in unterschiedlicher Auftragsmenge beschichtet und bewertet. Die Prüfung des biologischen Abbaus wurde mit Hilfe von Erdeingrabtests sowohl in einer Klimakammer mit genau nach Norm definierter Temperatur und Feuchtigkeit als auch im Freien unter den realen Umgebungsbedingungen durchgeführt. Mit positivem Ergebnis: Die Lebensdauer von Textilien aus Naturfasern können mit einer Ligninbeschichtung um viele Faktoren verlängert werden: Je dicker die Schutzbeschichtung, desto länger hält der Schutz an. Bei den Freilandversuchen war die Ligninbeschichtung auch nach etwa 160 Tagen Eingrabzeit noch vollständig intakt.

Mit Lignin beschichtete Textilmaterialien ermöglichen nachhaltige Anwendungen. So verfügen sie über eine einstellbare und für bestimmte geotextile Anwendungen ausreichend lange Lebensdauer. Zudem sind sie immer noch biologisch abbaubar und können bei einigen Anwendungen, wie zum Beispiel der Begrünung von Graben- und Bachböschungen, die bislang verwendeten synthetischen Materialien ersetzen.

Damit haben mit Lignin beschichtete Textilien das Potenzial, den CO₂-Fußabdruck deutlich zu reduzieren: Sie verringern die Abhängigkeit von erdölbasierten Produkten und vermeiden die Bildung von Mikroplastik im Boden.

Um den bisherigen Abfallstoff Lignin als neuen Wertstoff bei industriellen Herstellungsprozessen in der Textilbranche zu etablieren, sind weitere Forschungsarbeiten notwendig.

Die Forschungsarbeiten wurden vom Ministerium für Ernährung, Ländlichen Raum und Verbraucherschutz Baden-Württemberg im Rahmen der Landesstrategie Nachhaltige Bioökonomie Baden-Württemberg unterstützt.

Die AVK – Industrievereinigung Verstärkte Kunststoffe hat 2021 erneut Innovationspreise an Unternehmen, Institute und deren Partner vergeben. Jeweils drei Composites-Innovationen aus den drei Kategorien „Produkte und Anwendungen“, „Prozesse und Verfahren“ sowie „Forschung und Wissenschaft“ wurden während des neuen Events JEC Forum DACH am 23. November 2021 ausgezeichnet, das in seiner ersten Ausgabe in Frankfurt stattfand.

„Auch in diesem Jahr waren wieder viele sehr interessante und vielversprechende Produkte und Verfahren dabei. Der Innovationspreis zeigt, wie leistungsfähig, wirtschaftlich und nachhaltig sich Faserverstärkte Kunststoffe und mit ihnen die Firmen und Institute präsentieren,“ erklärte AVK-Geschäftsfüher Dr. Elmar Witten. Die hochkarätig besetzte Fachjury ehrte in diesem Jahr u.a. folgende Innovationen:

Kategorie Forschung und Wissenschaft
Den 1. Platz in der Kategorie „Forschung und Wissenschaft“ erhielt das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) mit der Bondline Control Technologie (BCT). Das innovative Verfahren dient der Qualitätskontrolle und -sicherung von Klebverbindungen. Kernelement ist ein poröses Gewebe, das mittels Epoxidklebstoff oder Matrixharz auf eine Fügefläche appliziert wird. Das Abschälen des Gewebes erzeugt eine chemisch reaktive und hinterschnittige Oberfläche und kann gleichzeitig als Adhäsionstest zum Untergrund dienen Die BCT bietet verschiedene Anwendungsmöglichkeiten. Zum Beispiel können Abreißgewebe durch das BCT-Gewebe ersetzt werden, um Verbundbauteile mit optimierter Fügefläche herzustellen. Der kostengünstige Schältest kann in der Couponprüfung und zur Prozesskontrolle genutzt werden. Außerdem kann die kombinierte Haftprüfung und Oberflächenvorbehandlung zur Qualitätssicherung geklebter Reparaturen an Faserverbundstrukturen eingesetzt werden.

Den 2. Platz erhielt das Institut für Textiltechnik (ITA) der RWTH Aachen University und seinen Partnern AEROVIDE GmbH, Altropol Kunststoff GmbH, Basamentwerke Böcke GmbH, TechnoCarbon Technologies GbR mit „StoneBlade - Leichtbau mit Granit für die Windindustrie“. Die Innovation ermöglicht die Reduzierung von nicht-recyclefähigem Material im Rotorblattbau. Gleichzeitig wird das Gewicht reduziert und die mechanischen Eigenschaften zur Standsicherheit von Windkraftanlagen erhöht. Hierzu wird glasfaserverstärkter Kunststoff in den Blattkomponenten durch Hartgestein als naturbasiertes, kostengünstiges und verwertbares Leichtbaumaterial ersetzt. Die auf wenige Millimeter Dicke geschliffenen Gesteinsplatten werden in ein Faserverbund-Laminat mit Carbonfasern eingebracht und so für wechselnde Lastfälle stabilisiert. Das vorgespannte Material ist im Verbund druckstabil und kann ohne einen Verlust von Steifigkeit Zugkräfte im Dauerwechsellastfall aufnehmen.

Platz 3 ging an die Technische Universität Dresden – Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) mit dem Partner Mercedes Benz AG mit der interdisziplinären Entwicklung eines hochintegrierten induktiven Lademoduls für Elektrofahrzeuge. Das ultra-dünne Lademodul sollte dabei den Raum im Fahrzeugunterboden optimal ausnutzen ohne die Bodenfreiheit zu verringern. Dafür wurde ein interdisziplinärer Entwicklungsprozess angewendet und eine übergreifende elektrische, mechanische und prozesstechnische Charakterisierung von Hochfrequenzlitzen, ferromagnetischer Folie und Metalldrahtgeweben durchgeführt und ein Simulationsmodelll erstellt. Das Ergebnis ist ein Demonstrator für ein Ladesystem mit  einer Aufbauhöhe von 15 mm und einem Gesamtgewicht von 8 kg. Es erreicht eine Übertragungseffizienz von bis zu 92 Prozent bei 7,2 kW Nennleistung und aktiver Luftkühlung. Der Hardware-Demonstrator wurde in einem 3-stufigen Prozess unter Nutzung des RTM- und VARI-Verfahrens hergestellt.

Übersicht aller Preisträger in den drei Kategorien:
Kategorie „Innovative Produkte und Anwendungen“
1. Platz: „Verkehrsschilder von Nabasco (N-BMC)“ – Nabasco Products BV und Lorenz Kunststofftechnik GmbH, Partner: Pol Heteren BV und NPSP BV
2. Platz: „Neuentwickeltes ultratoughes Vinylesterharz für den Großschiffbau“ Evonik Operations GmbH
3. Platz: „Lufteinlassgehäuse in Multi-Material-Design für Gasturbinen“ – MAN Energy Solutions SE, Leichtbau-Zentrum Sachsen GmbH und Leichtbau-Systemtechnologien KORROPOL GmbH
Kategorie „Innovative Prozesse und Verfahren“
1. Platz: „In-Mould Wrapping“ werkzeugfallende, folierte Faserverbundbauteile für Exterieur-Anwendungen– BMW Group, Partner: Renolit SE
2. Platz: „Adaptive automatisierte Reparatur von Composite-Strukturkomponenten in der Luftfahrt“ – Lufthansa Technik AG, Partner: iSAM AG
3. Platz: „Automatisierte Oberflächenvorbehandlung mittels VUV-Excimer Lampen – CTC GmbH
Kategorie „Forschung und Wissenschaft“
1. Platz: „Bondline Control Technologie (BCT)“ – Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
2. Platz: „StoneBlade - Leichtbau mit Granit für die Windindustrie“ – Institut für Textiltechnik der RWTH Aachen University, Partner: AEROVIDE GmbH, Altropol Kunststoff GmbH, Basamentwerke Böcke GmbH, TechnoCarbon Technologies GbR
3. Platz: „Interdisziplinäre Entwicklung eines hochintegrierten induktiven Lademoduls für Elektrofahrzeuge“ – Technische Universität Dresden – Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK), Partner: Mercedes Benz AG

Die Ausschreibung für den nächsten Innovationspreis startet Ende Januar 2022.

Autoneum setzt in seinen Teppichsystemen bereits einen hohen Anteil an rezyklierten Fasern ein. Durch ein alternatives Beschichtungsverfahren – «Alternative Backcoating» (ABC) – sollen Teppiche von Autoneum noch umweltfreundlicher werden: Das in Standardbeschichtungen übliche Latex wird durch thermoplastisches Material ersetzt, so dass Teppiche am Ende des Produktlebens besser rezykliert werden können. Zusätzlich reduziert der innovative Herstellungsprozess den Wasser- und Energieverbrauch und damit CO2-Ausstoss in der Produktion deutlich.

Leichte, textilbasierte Teppichtechnologien wie Di-Light oder Relive-1 verbessern die Umweltbilanz von Teppichen signifikant. So bestehen beispielsweise Di-Light-basierte Teppiche aus bis zu 97% rezykliertem PET; außerdem sind sie rund 20% leichter als herkömmliche Nadelvliesteppiche und tragen so zu einem geringeren Treibstoffverbrauch und CO2-Ausstoss von Fahrzeugen bei. Noch nachhaltiger würden Nadelvliesteppiche von Autoneum nun dank des innovativen ABC-Verfahrens, bei dem für die Beschichtung von Teppichen anstelle von Latex ein thermoplastischer Klebstoff verwendet werde: Im Gegensatz zu Latex könnten thermoplastische Klebstoffe am Ende des Produktlebenszyklus zusammen mit den Teppichbestandteilen aus reinem PET erhitzt und eingeschmolzen werden, was den Recyclingprozess erheblich vereinfache. Da sich die Fasern des thermoplastischen Monomaterials zudem leichter öffnen ließen, können Teppichzuschnitte besser rückgewonnen werden, was den Verbrauch natürlicher Ressourcen sowie Abfallvolumen und damit auch den CO2-Ausstoss reduziere. Die Umweltbilanz von Autoneums Nadelvliesteppichen werde dadurch weiter verbessert.

Beschichtungen ohne Latex erhöhen die Nachhaltigkeit von Teppichen jedoch nicht nur dank der besseren Rezyklierbarkeit am Ende des Produktlebenszyklus, so das Unternehmen. Da das Auftragen des thermoplastischen Klebstoffs mithilfe des innovativen ABC-Verfahrens im Vergleich zur Herstellung Latex-basierter Beschichtungen deutlich weniger Energie benötige und ganz ohne Wasser auskomme, könnten die Umweltauswirkungen bereits im Produktionsprozess minimiert werden. Darüber hinaus eröffneten von Autoneum entwickelte thermoplastische Klebstoffe künftig neue Möglichkeiten, Beschichtungen auch bezüglich ihrer akustischen Leistung, Stabilität und Abriebfestigkeit an die individuellen Bedürfnisse der Fahrzeughersteller anzupassen.

Modelle verschiedener Kunden in Europa und Nordamerika sind schon heute mit latexfreien Nadelvliesteppichen von Autoneum ausgestattet. In Kürze sollen Beschichtungen mit thermoplastischem Klebstoff auch bei Autoneums Tuftingteppichen zum Einsatz kommen. Der Produktionsstart der neuen Generation von Tuftingteppichen ist für Anfang 2022 vorgesehen.

Verpackungslösung aus 100% Kunststoffrezyklaten liefert weitere Bestätigung für Kreislaufwirtschaft
Borealis, ein führender Anbieter innovativer Lösungen für die Bereiche Polyolefine, Basischemikalien und Pflanzennährstoffe, gibt den erfolgreichen Marktstart einer neuen Verpackungslösung bekannt, die zur Gänze aus Post-Consumer-Rezyklaten (PCR, aus Haushaltsabfall hergestellte Kunststoffe) produziert wird. Diese nachhaltige Verpackungslösung wurde in enger Zusammenarbeit mit dem deutschen Produzenten von Konsum- und Industriegütern Henkel sowie zwei weiteren Partnern aus der Wertschöpfungskette entwickelt und ist ein weiterer Beweis dafür, wie mtm plastics GmbH, ein Teil der Borealis Gruppe, dabei hilft, die Eignung von Kunststoffen für die Kreislaufwirtschaft zu verbessern. Die Einführung dieser Verpackungslösung ist von wesentlicher Bedeutung für die Konsumgüterindustrie: ihre Robustheit unterstreicht, dass sich Kunststoffrezyklate in der Tat für eine Vielzahl anspruchsvoller Verpackungsanwendungen eignen – in diesem Fall für eine bekannte Klebstoffmarke von Henkel.

Zusammenarbeit entlang der Wertschöpfungskette bringt Kunststoffflasche und Düse aus 100% PCR-Material auf den Markt
Im Jahr 2016 erwarb Borealis den führenden deutschen Recycler mtm plastics GmbH, der damit Mitglied der Borealis Group wurde. Indem sie das Wissen aus ihren jeweiligen Fachbereichen sowie ihre jahrzehntelange Erfahrung als Hersteller neuwertiger Polyolefine bzw. als „Upcycler“ nutzen, erforschen Borealis und mtm plastics mit vereinten Kräften neue Wachstumschancen.

Eine Erfolgsgeschichte, die aus dieser Reise hervorgegangen ist, stellt ein vor kurzem abgeschlossenes Pilotprojekt mit Henkel dar, einem weltweit führenden Anbieter für Klebstoffe, Dichtstoffe und funktionale Beschichtungen. Die Unternehmen arbeiteten an der Entwicklung einer neuen Verpackungslösung auf Basis von Recyclingmaterial für Flaschen und Verschlüsse des „Made at Home“-Allzweckklebers, den Henkel unter seiner bekannten Marke „Pattex“ vertreibt. Das Ziel war es, neuwertiges Kunststoffmaterial, das üblicherweise für diese Art von Verpackung verwendet wird, durch ein rezyklatbasiertes Harz zu ersetzen. Dieses musste allerdings die unterschiedlichen Anforderungen an Materialien, die zur Verpackung von Klebstoffprodukten eingesetzt werden, erfüllen.

Nach der umfassenden gemeinsamen Anwendungsentwicklung wurde eine neue Flasche aus dem unternehmenseigenen Produkt Purpolen® PE entwickelt, einem hochwertigen Polyethylen-Regranulat, das von mtm am Standort in Niedergebra, Deutschland hergestellt wird. Die Produktion der Flaschen übernahm ein Partner aus der Wertschöpfungskette, KKT Kaller-Kunststofftechnik GmbH, ein Kunststoffverarbeiter aus Deutschland. Für die drei einzelnen Bestandteile der verstellbaren Auftragsdüse, die sowohl für filigranes als auch für großflächiges Kleben verwendet werden kann, wurde Purpolen® PP ausgewählt, ein hochwertiges Polypropylen-Regranulat, das von mtm produziert wird. Die Spritzdüsen wurden vom deutschen Kunststoffkomponentenhersteller bomo trendline Technik GmbH gefertigt.

Die neue Pattex „Made at Home“-Verpackungslösung bestand zahlreiche umfassende Anwendungstests, wie unter anderem einen dreimonatigen Lagertest sowie unterschiedliche Tests der mechanischen Eigenschaften. Das Produkt wurde im Jahr 2018 im europäischen Markt eingeführt.

„Als Hersteller neuer Polyolefine ist Borealis begeistert, zu den Pionieren zu zählen, die Kunststoffrezyklate in neuen Anwendungen verwenden“, erklärt Günter Stephan, Head of Borealis Circular Economy Solutions. „Auch wenn die Steigerung der Zirkularität von Kunststoffen immer mehr an Bedeutung gewinnt, müssen wir innerhalb unserer Branche nach wie vor den Beweis dafür erbringen, dass die Verwendung von Rezyklaten – und auch von 100%-PCR – sogar für anspruchsvolle Anwendungen eine geeignete und effektive Option darstellt. Dank der erfolgreichen Kooperation mit unseren Partnern aus der Wertschöpfungskette Henkel, KKT und bomo verhelfen wir Kunststoffen zu einem zweiten Leben und bringen sie damit einen Schritt näher an das Ziel einer Kreislaufwirtschaft für Kunststoffe.“

„Unser Bekenntnis zu einer Führungsrolle im Bereich Nachhaltigkeit ist tief in den Werten unseres Unternehmens verankert“, erklärt Matthias Schaefer, Project Manager Global Packaging Engineering bei Henkel Adhesive Technologies. „Wir gehen in unserer Branche mit neuen Nachhaltigkeitsstrategien für Verpackungen voran. Deshalb haben wir unseren Pattex Made-at-Home Alleskleber als Pilotprojekt identifiziert, um den Einsatz von Rezyklaten anstelle von Neukunststoffen zu erforschen. Die konstruktive Zusammenarbeit mit unseren Partnern bestätigt die Eignung von 100%-PCR-Materialien für ein Klebstoffprodukt wie „Made at Home“. Damit unterstreichen wir unsere Führungsrolle im Bereich Nachhaltigkeitsbereich auch im Markt für Konsumentenklebstoffe.“

Ob kleben, vergießen oder dämmen, dichten und schäumen - auf der diesjährigen Bondexpo, der internationalen Fachmesse für Klebtechnologie informiert Oerlikon Barmag über sein Zahnraddosierpumpenprogramm speziell für die Arbeitsschritte Fügen/Verbinden. Vom 9. bis zum 12. Oktober präsentiert das Unternehmen in Halle 6 unter anderem Komponenten für die Silikonverarbeitung sowie Heißschmelzkleberanwendungen, aber auch für die Verarbeitung von Harzen oder Polyurethanen und anderen höherviskosen Flüssigkeiten (Standnr. 6422).

Effizienz in der Bewältigung zähflüssiger Medien – die GA-Baureihe
Beim Auftrag von Heißschmelzklebern steht vor allem die Gleichmäßigkeit des Auftrags im Vordergrund. Exaktes Dosieren setzt aber nicht nur das schnelle und reproduzierbare Einstellen eines Betriebspunktes voraus, sondern auch eine pulsationsarme Einspeisung des Fördermediums. In Ergänzung zur bewährten GM-Baureihe hat Oerlikon Barmag nun die GA-Serie zur Förderung höherviskoser Medien entwickelt. Die GA-Baureihe ist in Fördervolumina von 1,25 – 30 cm³/U (0,6-144 l/h) lieferbar. Sie ist ausgelegt für Drücke bis 200 bar, für Viskositäten bis 1.500 Pas sowie für Temperaturen bis maximal 225°C. Mit der neuen Pumpenbaureihe bietet Oerlikon Barmag überall dort maßgeschneiderte Lösungen, wo auf eine genau definierte, gleichmäßige Dosierung Wert gelegt wird.

Austrag und Dosieren aus einer Hand – die Fasspumpe
Die Fasspumpe ist speziell zur Förderung und Dosierung hochviskoser Materialien wie Klebstoffe, Silikone etc. aus Fässern und anderen großen Gebinden und für Drücke bis zu 250 bar ausgelegt. Thorsten Wagener, verantwortlicher Sales Mitarbeiter für Pumpen in industriellen und chemischen Anwendungen: "Die Fasspumpe trägt nicht nur hochviskose Materialien aus dem Fass aus, sondern dosiert das Medium ohne einen weiteren Zwischenstopp mit dem gewohnt hohen volumetrischen Wirkungsgrad zum Mischkopf.“ In enger Abstimmung mit dem Kunden werden Zahnradpumpe und Fassfolgeplatte so aufeinander abgestimmt, dass die Platte mühelos den Boden des Behälters erreichen kann und so nur eine sehr geringe Restmenge von < 1% zurücklässt, was sich positiv sowohl auf die Materialkosten als auch auf den Produktionsablauf auswirkt.

Unter Hochdruck arbeiten
In der Hochdrucktechnologie stellt die Förderung von kleinen Durchsätzen mit niedrigen Viskositäten eine besondere Herausforderung dar. Speziell für diesen Einsatz hat Oerlikon Barmag die GM-Baureihe mit rundem Plattenpaket um eine Option hinsichtlich Druckaufbauvermögen erweitert. Diese mehrstufige Pumpe ist in den Fördergrößen 0,05 bis 20 ccm/U lieferbar und gewährleistet den Aufbau hoher Betriebsdrücke selbst bei niedrigen Viskositäten (z.B. 250 bar, 100 mPas). So lassen sich höhere volumetrische Wirkungsgrade bzw. ein größerer nutzbarer Drehzahlbereich erzielen. Die robuste Zahnraddosierpumpe sorgt für einen pulsationsarmen kontinuierlichen Betrieb. Somit können erstmalig auch Anwendungen im Hochdruckbereich abgedeckt werden, die minimale Durchflussraten (z.B. 0,5g-1,5g/sec.) fordern. Für die Hersteller von PUR-Formteilen, Blockschaum, Kühlmöbelisolationen oder Sandwichpanels bedeutet das konstante Prozessstabilität bei geringeren Investitionskosten.
 
Eine für alle – High-Speed Dosieren leicht gemacht
Die neue High-Speed-Dosierpumpe ist speziell für schlecht schmierende und abrasive Medien entwickelt worden. Mit ihrem vergrößerten Drehzahlbereich (30 – 500 U/min) deckt sie einen großen Austragsbereich ab, für den bisher mehrere Pumpen unterschiedlicher Größen eingesetzt werden mussten. Für den Produzenten bedeutet das geringeren Aufwand bei Produktionsumstellungen und weniger Ersatzteilhaltung. Die kompakte Bauweise der Pumpe (ø65mm) verringert den Platzbedarf in der Maschine und das geringe Gewicht (1,4 kg) hält die Belastung so niedrig wie möglich, was sich wiederum positiv auf die Bauweise der Maschine auswirkt. Die lebensdauergeschmierten außenliegenden Kugellager sorgen bei der Pumpe nicht nur für eine lange Lebensdauer, sondern werden auch nicht vom jeweiligen Produkt berührt.