Aus der Branche

Ina Brandes, Kultur- und Wissenschaftsministerin Nordrhein-Westfalens, hat sich am Mittwochnachmittag an der Hochschule Niederrhein (HSNR) über das Strukturwandelprojekt Textilfabrik 7.0 und die Fortschritte beim Cyber Campus NRW informiert. Eingeladen hatten Jochen Klenner und Vanessa Odermatt (beide CDU), Landtagsabgeordnete für Mönchengladbach.

Im ersten Teil des Besuchs stand das Thema Textil und insbesondere der aktuelle Planungsstand für die Textilfabrik 7.0 (T7) auf dem Programm. Die T7 ist ein Projekt im Rahmen des Strukturwandels im Rheinischen Braunkohlerevier und wird gemeinsam vom Forschungsinstitut für Textil und Bekleidung der Hochschule Niederrhein, des Instituts für Textiltechnik an der RWTH Aachen, des Verbandes der Nordwestdeutschen Textil- und Bekleidungsindustrie sowie des Verbandes der Rheinischen Textil- und Bekleidungsindustrie, mit der Textilakademie NRW sowie der WFMG für die Stadt Mönchengladbach vorangetrieben.

In der T7 soll sowohl die Digitalisierung mit den Themen Künstliche Intelligenz, Robotisierung oder Cyber-Security als auch die Ökologisierung der Produktion hin zur Emissionsfreiheit adressiert werden. Das Großprojekt soll damit eine wettbewerbsfähige Industrieproduktion der Zukunft am Beispiel der Textil- und Modewirtschaft entwickeln. Übergeordnete Ziele sind die Schaffung neuer Arbeitsplätze über alle Qualifizierungsebenen auf einer nachhaltigen Basis und die Weiterentwicklung von Technik und Konzepten – Nachhaltige Produktionsmethoden und Ressourceneinsatz, Kreislaufwirtschaft oder konsequente Digitalisierung in Richtung KI – für die Textilbranche.

Einen ersten Eindruck, wie nachhaltig die Textilproduktion der Zukunft aussehen kann, erhielt die Ministerin beim Besuch des innovativen Start-ups 140Fahrenheit. Das Unternehmen revolutioniert die konventionelle Art der Denim-Veredelung dank modernster Laser-, Wasch- und Wasserrecycling-Technologie am Standort Mönchengladbach. Mit C&A, einer der weltweit größten Denim Brands, ist es 140Fahrenheit gelungen, von Beginn an eine langfristige Kooperation einzugehen und dieses Projekt gemeinsam erfolgreich und nachhaltig weiterzuentwickeln. Das Unternehmen des Gründers Felix Holtgrave übernimmt die "Veredelung" des Produkts.

Die Jeans werden in großen Maschinen gewaschen, getrocknet und dann unter den Strahl eines Lasers gelegt, der ohne Wasser oder Chemikalien die Waschung vornimmt, so dass sie einen mehr oder weniger gealterten oder Vintage-Effekt erhalten. Der Strom, der in der Anlage verwendet wird, stammt zu 70 % aus Windenergie und zu 30 % aus Photovoltaik. Das Wasser, das zum Teil im Kreislauf wiederverwendet wird, wird durch die von den riesigen Wäschetrocknern erzeugte Wärme erhitzt. Pro Jeans werden derzeit etwa zehn Liter Wasser benötigt (mit dem Ziel, dies in Zukunft auf fünf Liter zu reduzieren), verglichen mit fast 69 bis 90 Litern in der herkömmlichen Produktion.

Nur wenige Meter weiter residiert der Cyber Campus NRW (CCNRW), ein vom Ministerium für Kultur und Wissenschaft des Landes Nordrhein-Westfalen finanziertes Gemeinschaftsprojekt der Hochschule Niederrhein und der Hochschule Bonn Rhein-Sieg. Mehr als sechs Millionen Euro hatte das Ministerium für Kultur und Wissenschaft für die Pilotphase bis Ende 2023 zur Verfügung gestellt.

Ministerin Ina Brandes: „Künstliche Intelligenz und Cybersicherheit sind die großen Zukunftsthemen, die das Leben aller Menschen betreffen. Mit der Textilfabrik 7.0 und dem Cyber Security Campus bildet die Hochschule Niederrhein Studentinnen und Studenten in diesen so wichtigen Feldern nah an den Bedürfnissen des Arbeitsmarktes aus und macht junge Menschen zu Fachkräften, die wir so dringend brauchen. Damit leistet die Hochschule einen wichtigen Beitrag für den Wirtschaftsstandort und den Wohlstand in unserem Land.“

Textilien aus Polyester begegnen uns im Alltag überall: beim Sport, im Auto, im Bett. Die Kunstfasern aus Polyester fühlen sich leicht und weich an, sind atmungsaktiv und trocknen schnell. Das Problem: „Polyester nimmt Feuchtigkeit nicht gut auf. Viele Hersteller wünschen sich hydrophilere Fasern, also Polyester, der Feuchtigkeit stärker anzieht und Baumwoll-ähnliche Eigenschaften aufweist“, erklärt Sabrina Kolbe, Wissenschaftlerin am Forschungsinstitut für Textil und Bekleidung der Hochschule Niederrhein.

Sie ist Mitarbeiterin im internationalen Forschungsprojekt „EnzyPol – Verbesserte Oberflächenfunktionalität durch enzymatische Behandlung von biobasierten und konventionellen Polyestern“. Darin erforscht sie gemeinsam mit Kolleginnen und Kollegen in Mönchengladbach und in Österreich, wie mit Hilfe von Enzymen die Hydrophilie von Polyester erhöht werden kann.

Enzyme, also Eiweißmoleküle, sind Teil vieler biotechnologischer Prozesse. Weil sie auf natürliche Weise Produkte veredeln oder als Katalysator Produktionsprozesse beschleunigen können, sind sie für viele Industriebereiche unverzichtbar. „Man kann heute schon Polyester so bearbeiten, dass er hydrophiler wird – aber dabei sind viele Chemikalien im Einsatz. Auch Mikroplastik ist ein Problem, das etwa beim Waschen von Kleidung aus bearbeitetem Polyester in den Wasserkreislauf gerät. Der Einsatz von – wiederverwertbaren – Enzymen auf der Polyester-Oberfläche ist also auch im Sinne der Nachhaltigkeit“, erklärt Sabrina Kolbe.

Welche Enzyme sich für die Bearbeitung des Polyesters eignen, untersuchen in diesem transnationalen „CORNET“-Forschungsprojekt („Collective Research Network“) Wissenschaftler der Universitäten Wien und Innsbruck. „Polyester ist ein künstlicher Stoff und kommt so in der Umwelt nicht vor. Doch es gibt Mikroorganismen, die sich bereits an das immense Vorkommen von Polyester angepasst haben und dieses aufspalten können“, sagt Kolbe. „Beispielsweise wurden Mikroorganismen auf PET-Flaschen gefunden.“ Zudem können die Wissenschaftler entsprechende Enzyme wie etwa Polyesterase auch modifizieren, damit sie Polyesterfasern entsprechend schnell „bearbeiten“.

Ein weiterer Schwerpunkt des Projekts „EnzyPol“ wird die Frage sein, an welcher Stelle im textilen Produktionsprozess die Enzyme zum Einsatz kommen. „Es wäre möglich, ganz am Anfang die Fasern entsprechend zu bearbeiten – oder später das fertige Produkt, also beispielsweise ein Shirt“, sagt Sabrina Kolbe. Das CORNET-Projekt läuft über zwei Jahre und hat ein Gesamtvolumen von 633.570 Euro.

Das Forschungsinstitut für Textil und Bekleidung der Hochschule Niederrhein forscht daran, wie beim Waschen von synthetischen Textilien der Ausstoß von Partikeln, die kleiner als fünf Millimeter sind, verringert werden kann. Denn diese Mikroplastik genannten Partikel können über den Weg der Wäsche in die Kläranlagen, Klärschwämme und Oberflächengewässer in die Weltmeere gelangen. Jetzt haben Forscherinnen aus Mönchengladbach auf einer Konferenz in Brüssel erste Ergebnisse vorgestellt.

Auf dem Campus Mönchengladbach der Hochschule Niederrhein ist ein Wasch- und Filterlabor aufgebaut, mit dessen Hilfe der Einfluss des Waschverhaltens auf den Mikroplastikausstoß untersucht wird. Ein Ergebnis: Während der ersten Waschgänge eines neuen Kleidungsstücks werden die meisten Mikropartikel freigesetzt. „Dies deutet darauf hin, dass sich häufig noch aus der Produktion stammende lose Faserfragmente im Produkt befinden, die erst bei der Haushaltswäsche ausgetragen werden“, sagte Professorin Ellen Bendt.

Ein möglicher Lösungsansatz könnte ein der Herstellung unmittelbar angeschlossener Verarbeitungsschritt (z.B. Vorwäsche oder Vortrocknung) sein. Eine Vortrocknung hätte mehrere Vorteile: Die für den Verkauf wichtige Haptik und das Volumen der neuen Kleidungsstücke würde weniger stark beeinflusst als bei einer Wäsche. Diese Lösung würde zu Beginn des Produktlebenszyklus greifen.

Auch für Verbraucher während der Nutzungsphase gibt es Tipps. Einer ist: Die Waschmaschine immer so voll wiemöglich zu beladen. „Der niedrigste Eintrag von Mikroplastik in die aquatische Umwelt lässt sich bei einer voll beladenen Waschmaschine und anschließender Trocknung im Trockner beobachten“, erklärte Ellen Bendt.

Die Hochschule Niederrhein forscht nicht nur an den Ursachen für Mikroplastikverlust, sondern auch an der Entwicklung von Sport- und Outdoortextilien, die von Anfang an einen geringeren Mikroplastikausstoß aufweisen. Malin Obermann, wissenschaftliche Mitarbeiterin im Projekt, erläuterte zwei Ansätze auf verschiedenen Stufen der textilen Produktionskette.

„Während des Strickprozesses in den Produktionshallen der Hersteller von Flächenkonstruktionen gibt es eine starke Belastung durch Mikroplastik. Erste Versuche mit unserer institutseigenen Großrundstrickmaschine zeigen, dass die Veränderung von zwei Maschinenparametern zu einer signifikanten Senkung des Partikelausstoßes führen kann“, sagte Obermann. Wenn das Ausgangsmaterial später von den Konfektionären zu Fleece-Jacken und -Pullovern zusammengefügt wird, gibt es ebenfalls erfolgversprechende Hebel.

Das Bedrucken von Textilien ist unter ökologischen Gesichtspunkten alles andere als nachhaltig. Grund dafür sind die umfangreichen Wasch-, Trocken- und Fixierprozesse, die ein Textil vor und nach dem Druck durchlaufen muss. Wissenschaftler am Forschungsinstitut für Textil und Bekleidung der Hochschule Niederrhein haben jetzt eine Lösung entwickelt, die den Weg zu einem energieärmeren Textildruck weisen kann.
 
Das in der Textilindustrie derzeit dominierende Druckverfahren ist der konventionelle Pigmentdruck, gefolgt vom Reaktivdruck unter Verwendung von Siebdruckschablonen. Dies ist aufwändig, da Schablonen produziert werden müssen und das Textil vor- und oft nachbehandelt wird. Im Vergleich dazu ist der Digitaldruck wesentlich energieärmer – aber für den Pigmentdruckweniger zuverlässig hinsichtlich der Gebrauchsechtheiten. Er kommt daher in der Industrie bislang kaum zur Anwendung. „Aufgabe des Projekts war es, ein praxistaugliches Digitaldrucksystem mit Pigmenttinten und unter Verwendung einer energiesparenden Trocken-Fixiereinheit zu entwickeln“, sagt Projektleiterin Professorin Dr. Maike Rabe.
 
Zwei Jahre forschten unter ihrer Leitung Dr. Michael Korger und Christine Steinem  an dem Thema. Knapp 200.000 Euro gab die Deutsche Bundesstiftung Umwelt in das Projekt, an dem neben der Hochschule Niederrhein das Unternehmen Multi-Plot Europe GmbH beteiligt war. Das Ergebnis: Unter bestimmten Parametern liefert der digitale Pigmentdruck brauchbare Ergebnisse. Dabei kann gegenüber dem Reaktivdruck, bei dem der Farbstoff mit der Faser reagiert, bei Betrachtung der jeweiligen Fixierschritte mehr als 60 Prozent der Energie eingespart werden.
 
Das entwickelte Druckverfahren kann für Heimtextilien wie Bettwäsche, Tischdecken, Vorhänge angewandt werden. Es ist eine ökologisch nachhaltige Methode, die zugleich Standards an Qualitätsanforderungen einhält. So ist mit dem entwickelten Digitaldruckverfahren ein Druck mit acht Farben möglich, der zugleich Konturenschärfe, Farbbrillanz sowie Licht-, Reib- und Waschbeständigkeiten aufweist.
 
Statt eines aufwändigen Dämpfprozesses, wie er im Reaktivdruck üblich ist und der Wasser und viel Energie verbraucht, fixierten die Forscher das Textil nach dem Druck für drei Minuten bei 160 Grad Celsius. Die dafür notwendige Trockeneinheit (Kalander) wurde statt mit Öl mit Carbonpulver beheizt. Dieses erwärmt sich schneller und sorgt damit für zusätzliche Energieeinsparung. Zugleich gibt es keine chemische Reaktion, die das Farbpigment direkt mit der Faser verbindet. Beim digitalen Pigmentdruck ist das Bindemittel bereits in der Tinte, was einen weiteren Arbeitsgang spart.
 
„Die von uns entwickelte Technologie ist industriell einsetzbar, aber kein Allround-Mittel“, fasst Michael Korger das Arbeitsergebnis zusammen. „Sie ist speziell im Heimtextilbereich gut für Baumwolle verwendbar.“