Aus der Branche

Die Deutschen Institute für Textil- und Faserforschung Denkendorf (DITF) haben mit Unterstützung des Landes Baden-Württemberg ihr Schmelzspinntechnikum modernisiert und maßgeblich erweitert. Die neue Anlage ermöglicht Forschung an neuen Spinnverfahren, Faser-Funktionalisierungen, und an nachhaltigen Fasern aus bioabbaubaren und biobasierten Polymeren.

Im Bereich Schmelzspinnen bearbeiten die DITF mehrere Forschungsschwerpunkte, zum Beispiel die Entwicklung von verschiedenen Fasern für medizinische Implantate oder von Fasern aus Polylactid, einem nachhaltigen biobasierten Polyester. Weitere Schwerpunkte sind die Entwicklung flammhemmender Polyamide und ihre Verarbeitung zu Fasern für Teppich- und Automobil-Anwendungen sowie die Entwicklung von Carbonfasern aus schmelzgesponnenen Präkursoren. Neu ist auch die Entwicklung einer biobasierten Alternative zu erdölbasierten Polyethylenterephtalat (PET)-Fasern zu Polyethylenfuranoat (PEF)-Fasern. Die Bikomponentenspinntechnik, bei der die Fasern aus zwei verschiedenen Komponenten hergestellt werden können, nimmt dabei einen besonderen Stellenwert ein.

Seit vor mehr als 85 Jahren Polyamid (PA) und viele andere Polymere entwickelt wurden, haben verschiedene schmelzgesponnene Fasern die textile Welt revolutioniert. Im Bereich der Technischen Textilien übernehmen sie vielfältige Funktionen: sie können – je nach der genauen Beschaffenheit – zum Beispiel elektrisch leitfähig oder lumineszent sein. Sie können über antimikrobielle Eigenschaften verfügen sowie flammhemmend sein. Sie eignen sich für den Leichtbau, für Anwendungen in der Medizin oder für die Dämmung von Gebäuden.

Um die Umwelt und Ressourcen zu schützen, sollen zukünftig einerseits mehr biobasierte Fasern eingesetzt werden und andererseits die Fasern nach der Nutzung besser rezykliert werden können. Hierzu forschen die DITF an nachhaltigen Polyamiden, Polyestern und Polyolefinen sowie an vielen weiteren Polymeren. Viele 'klassische', also erdölbasierte, Polymere können nach der Anwendung nicht oder nur unzureichend in ihre Bestandteile aufgelöst oder direkt rezykliert werden. Ein wichtiges Ziel neuer Forschungsarbeiten ist es deshalb, systematische Recycling-Methoden zu möglichst hochwertigen Fasern weiter zu etablieren.

Für diese Zukunftsaufgaben wurde im Januar an den DITF eine Bikomponenten-Spinnanlage der Firma Oerlikon Neumag in einer industriellen Größenordnung aufgebaut und in Betrieb genommen. Das BCF-Verfahren (bulk continuous filaments) erlaubt eine spezielle Bündelung, Aufbauschung und Verarbeitung der (Multifilament-) Fasern. Dieses Verfahren ermöglicht die großskalige Synthese von Teppichgarnen sowie die Stapelfaserproduktion, ein Alleinstellungsmerkmal in einem öffentlichen Forschungsinstitut. Ergänzt wird die Anlage durch ein sogenanntes Spinline-Rheometer. Damit können eine Reihe an messspezifischen chemischen und physikalischen Daten online und inline erfasst werden, was zum erweiterten Verständnis der Faserbildung beitragen wird. Außerdem wird ein neuer Compounder für die Entwicklung von funktionalisierten Polymeren und für das energiesparende thermomechanische Recycling von Textilabfällen eingesetzt.

Felix Pohlkemper und Tim Röding vom Institut für Textiltechnik (ITA) der RWTH Aachen University entwickeln mit ihrem Start-Up CarboScreen GmbH eine Technologie, die die komplexe Carbonfaserproduktion durch Sensor-Überwachung beherrschbar macht. Mithilfe der CarboScreen-Technologie soll mittelfristig eine Verdopplung der Produktionsgeschwindigkeit von derzeit 15 m/min auf 30 m/min möglich sein. Allein durch die Verdopplung der Produktionsgeschwindigkeit ist eine Umsatzsteigerung von bis zu 37,5 Millionen € pro Jahr und Produktionsanlage möglich. Für diese bahnbrechende Entwicklung wurden Felix Pohlkemper und Tim Röding mit dem dritten Platz des AVK-Innovationspreises 2023 in der Kategorie Prozesse und Verfahren ausgezeichnet. Die Preisverleihung fand während des JEC Dach Forums in Salzburg, Österreich, statt.

Die Herstellung von Carbonfasern ist hochkomplex. Eine Überwachung des Herstellungsprozess erfolgt im Stand der Technik allerdings lediglich manuell durch angelernte Fachkräfte. Bereits minimale Faserschädigungen während der Herstellung führen jedoch einer verminderung der Qualität der Carbonfaser. Darüber hinaus kann es im Extremfall zu Anlagenbränden führen. Um die Produktionsqualität zu gewährleisten, ist die Produktionsgeschwindigkeit zurzeit auf maximal 15 m/min begrenzt. Tatsächlich könnte die Produktionsgeschwindigkeit der Anlagen darüber liegen. Die sensorbasierte Online-Überwachung von Carbo-Screen ermöglicht mittelfristig die Erhöhung der Produktionsgeschwindigkeit auf 30 m/min. Infolge der gesteigerten Produktionsmenge pro Anlage reduzieren sich die spezifischen Herstellungskosten der Carbonfaser, was in günstigeren Preisen resultieren kann.

Ein reduzierter Verkaufspreis würde einen noch breiteren Einsatz von Carbonfasern und ihren Verbundwerkstoffen in klassischen Märkten wie der Luft- und Raumfahrttechnik sowie der Windenergie, aber auch den Großserieneinsatz in der Automobilindustrie möglich machen.

Das CarboScreen-Online-Überwachungssystem befindet sich momentan in der Entwicklung für den industriellen Einsatz. Es soll in 2024 an einer Industrieanlage validiert werden.

Die CarboScreen GmbH wurde im Rahmen einer EXIST-Förderung gegründet und bietet KI-gestützte Sensorsystem für die Carbonfaserherstellung an. Durch die Sensortechnologie wird die Faser über die gesamte Herstellung hindurch kontinuierlich überwacht. Abweichungen werden automatisch ermittelt.

Die Sieger des AVK-Innovationspreises werden jährlich von der AVK-Industrievereinigung Verstärkte Kunststoffe vergeben. Ausgezeichnet werden Unternehmen, Institute und deren Partner in den drei Kategorien Produkte und Anwendungen, Prozesse und Verfahren sowie Forschung und Wissenschaft.

Die Lenzing Gruppe hat für ihre am indonesischen Standort erzeugten Viscosefasern die Zertifizierung durch das international anerkannte EU Ecolabel erhalten. Somit erfüllen die in Purwakarta (PT. South Pacific Viscose) produzierten Fasern hohe Umweltstandards. Das Produktportfolio besteht damit aus Fasern der Marke LENZING™ ECOVERO™ für Textilien und Fasern der Marke VEOCEL™ für Vliesstoffanwendungen.

Aufgrund der erheblichen Investitionen zur Modernisierung des indonesischen Standortes in Höhe von EUR 100 Mio. ist Lenzing in der Lage, ihre spezifischen Emissionen deutlich zu reduzieren. Zudem bezieht der Standort seit kurzem Strom aus erneuerbaren Energien und treibt die Umstellung auf Biomasse weiter voran. Diese Maßnahmen sind im Einklang mit den Zielen von Lenzing, die gruppenweiten CO₂-Emissionen pro Tonne verkauftem Produkt bis 2030 um 50 Prozent zu senken und bis 2050 klimaneutral zu produzieren.

Der menschengemachte Klimawandel ist eines der drängendsten Probleme unserer Zeit, zu dem sowohl die globale Textil- als auch die Vliesstoffindustrie Verantwortung tragen. LENZING™ ECOVERO™ Viscosefasern (für Textilien) und VEOCEL™ Viscose (für Vliesstoffe) verursachen nachweislich deutlich weniger Treibhausgasemissionen und Wasserbelastung als generische Viscose. Am indonesischen Standort plant Lenzing zukünftig auch die innovativen LENZING™ ECOVERO™ Black Fasern produzieren, die dank des Spinnfärbeverfahrens weniger Energie und Wasser in der textilen Kette benötigen und somit auch einen geringeren CO₂-Fußabdruck in ihrem Lebenszyklus als Textilprodukt aufweisen.

Nach dem auf der K 2022 verkündeten Einstieg in den Geschäftsbereich „Fasern und Textilien“ präsentiert der Recyclingmaschinen-Hersteller EREMA nun von 8. bis 14. Juni auf der ITMA in Mailand erstmals die speziell für PET Faser zu Faser Recyclingvorhaben entwickelte INTAREMA® FibrePro:IV Maschine. Durch die besonders schonende Materialaufbereitung und die effiziente Entfernung von Spinnölen lässt sich das damit produzierte rPET in Anteilen bis zu 100 Prozent wieder in die Produktion feinster Fasern rückführen.

PET gilt als Schlüsselmaterial für die Produktion von synthetischen Fasern. Rund zwei Drittel des Gesamtmenge an PET fließen in die Produktion von PET-Fasern für die Textilindustrie. Das macht deutlich, wie wichtig hochqualitative Recyclinglösungen für die Kreislaufwirtschaft sind. Durch die Kombination der bewährten INTAREMA® Technologie mit einem neuen IV-Uptimiser gelingt es EREMA, durch Spinnöle stark kontaminierte geschredderte PET-Fasermaterialien so aufzubereiten, dass aus dem Regranulat wieder feinste Fasern produziert werden können. Die Anlage, die ab sofort als INTAREMA® FibrePro:IV das Maschinenportfolio von EREMA ergänzt, zeichnet sich durch eine verlängerte Verweilzeit der PET Schmelz aus. Das ist ein wesentlicher Faktor für hohe Regranulatqualität, denn so lassen sich die erwähnten Spinnöle und andere Hilfsstoffe, die für eine bessere Verarbeitbarkeit der Neuwarefasern eingesetzt wurden, effizienter entfernen als in herkömmlichen PET-Recyclingverfahren. Nach der Extrusion wird im neuen IV-Uptimiser die intrinsische Viskosität (IV) durch Polykondensation der PET-Schmelze unter Hochvakuum wieder gezielt auf jenes Niveau erhöht, wie es für die jeweilige Faserproduktion unbedingt nötig ist. „Die Qualität, die wir inklusive Filtrierung mit diesem Recyclingprozess beim Output erreichen, ist so hoch, dass aus diesem rPET-Granulat feinste Fasern bis zu 2 dtex hergestellt werden können, und zwar bei einem rPET- Anteil von 100 Prozent“, so Markus Huber-Lindinger, Managing Director bei EREMA. PET-Faserabfälle aus Produktionsprozessen lassen sich so zu rPET-Filamentfasern, Teppichgarnen oder Stapelfasern weiterverarbeiten.

Liegt der Fokus für die Applikation „Faser und Textilien“ derzeit noch auf dem PET-Faserrecycling wird sich EREMA in einer nächsten Projektphase auch dem Recycling von gemischten Faserstoffen aus der klassischen Textilsammlung widmen. Um die Entwicklungsarbeit zu forcieren, hat die EREMA Gruppe ein eigenes Faser-Technikum geschaffen, in dem sich ein unternehmensübergreifendes Team mit Recyclinglösungen für Faser zu Faser Anwendungen befasst. Hier wird auch eine umfangreich ausgestattete und variable Recyclinganlage im Industriemaßstab betrieben. Sie ist mit der notwendigen Peripherietechnologie ausgestattet und steht auch Kunden für Testläufe zur Verfügung.

Am 3. Januar gab der ZDHC die Veröffentlichung der aktualisierten ZDHC-Richtlinien für Man-Made Cellulosic Fibres (MMCF) Version 2.0 und des dazugehörigen Dokuments bekannt. Durch die Veröffentlichung dieser Dokumente soll die Industrie zu einer zunehmend innovativen und nachhaltigen Faserproduktion angeregt werden.

Die ZDHC MMCF-Leitlinien V2.0 umfassen nun die Leitlinien für eine verantwortungsvolle Faserproduktion, die Abwasserleitlinien und die Leitlinien für Luftemissionen als drei separate Kapitel in einem einzigen Dokument.

Fasern sind Schlüsselkomponenten der Produktionsprozesse in der Textil- und Mode-Wertschöpfungskette, und es ist von entscheidender Bedeutung, die Umweltauswirkungen ihrer Herstellung zu reduzieren. Die ZDHC-Leitlinien geben Lieferanten, die MMCF herstellen, einheitliche Kriterien für die Messung von Output-Indikatoren wie Abwasser, Schlamm, Luftemissionen und anderen prozessbezogenen Parametern vor.

Neben anderen Änderungen spiegelt diese Aktualisierung die Ausweitung des Geltungsbereichs auf Viskosefilamentgarne, Lyocell, Cuprammonium Rayon (Cupro) und Celluloseacetat (Acetat) wider. Die ZDHC-Richtlinien V2.0 für Chemiefasern (Man-Made Cellulosic Fibres, MMCF) bieten einen abgestimmten Ansatz für Fasern, einschließlich definierter chemischer Rückgewinnung, Abwasser- und Schlammentladung sowie Luftemissionsentladung.

Der ZDHC setzt sich weiterhin für die Verbesserung von Prozessen ein, die Emissionen minimieren und gleichzeitig auf die Rückgewinnung von Einsatzstoffen und Nebenprodukten hinarbeiten. Diese beiden Ziele - Verringerung und Rückgewinnung - wirken sich direkt auf die negativen Auswirkungen der bei der MMCF-Produktion entstehenden Emissionen aus.

ZDHC MMCF-Leitlinien Industriestandard Implementierungsansatz Version 2.0: Zusätzliche Unterstützung der Industrie für die Umsetzung
Zusammen mit den ZDHC Man-Made Cellulosic Fibres (MMCF) Guidelines V2.0 hat ZDHC auch den ZDHC MMCF Guidelines Industry Standard Implementation Approach aktualisiert. Dieses Dokument zielt darauf ab, den Implementierungsprozess der ZDHC MMCF-Richtlinien V2.0 zu unterstützen und enthält neue Implementierungszeitpläne, die Lieferanten dabei helfen, ihre Ziele für das Erreichen des Foundational, Progressive oder Aspirational Levels auf der ZDHC-Lieferantenplattform festzulegen.

In ihrem aktuellen Positionspapier bezieht die Industrievereinigung Chemiefaser e.V. Stellung zu den intensiven Diskussionen um ein Embargo gegen russische Erdgaslieferungen. Der Verband sieht nur in einem starken Industriestandort Deutschland die wirtschaftliche und weltpolitische Zukunft des Landes gesichert und könne deshalb unter Abwägung aller Positionen und Einflussfaktoren sowie der Bewertung von arbeits- und marktwirtschaftlichen Folgen ein kurzfristiges Erdgasembargo gegen Russland nicht befürworten.

Bei einer Unterbrechung der ständigen Versorgung mit Erdgas entstünden immense Verluste für die Chemiefaserbetriebe, die bis zur Vernichtung der Branche in Deutschland führen können. Die Verluste setzen sich zum einen aus den technischen Schäden bei einem unkoordinierten Herunterfahren von Anlagen und zum anderen aus marktbedingten Folgeschäden zusammen, die aufgrund ausgefallener Produktion und fehlendem Produktverkauf entstehen.

Je nach Standort und Anlagengröße würde ein kurzfristiger Ausfall aufgrund von Erdgasmangel im Mittel zu Schäden in Höhe von 5 Mio. EUR/Anlage führen. Zusätzlich wäre mit einem laufenden täglichen Verlust zu rechnen, der je nach Standort in einer Größenordnung von z. B. 250 000 EUR/Tag/Anlage liegen könnte. Darüberhinaus sei ein Wiederanfahren der Anlagen fraglich, wenn Lieferketten nicht mehr bedient werden könnten und sich Kunden global zwischenzeitlich anders orientiert hätten. Bei einem Weltmarktanteil Chinas an der Chemiefaserproduktion von mehr als 70 % sei ein Szenario mehr als realistisch, dass China auch diese Lieferketten übernehmen werde, was damit zu einer noch größeren Abhängigkeit von China führen würde.

Die überwiegende Mehrzahl der zur Chemiefaserproduktion eingesetzten Kraftwerke, speziell die mit Wirkungsgraden von 90 % hocheffizienten auf dem Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung basierenden GuD-Kraftwerke, ist ausschließlich für den Einsatz von Erdgas ausgelegt. So gibt es vielfach keine technischen Einrichtungen, Gasturbinen oder Dampfkessel mit einem alternativen Brennstoff als Erdgas zu betreiben. Nur in Ausnahmefällen könnte auf Erdöl gewechselt werden. Allerdings ist auch in diesen Fällen die entsprechende Vorratshaltung mit Erdöl nur für einen kurzzeitigen Ausfall der Gasbrenner ausgelegt. Eine Änderung hin zur Grundlastversorgung mit Erdöl könnte je nach Anlagentyp unter Berücksichtigung genehmigungsrechtlicher Vorgaben ein Zeitfenster zwischen 3 und 56 Monaten in Anspruch nehmen. Der Einsatz von Wasserstoff als Energieträger ist nur sehr langfristig möglich. In den wenigen Fällen, in denen Erdgas substituiert sei, könnten je nach Emissionsgrad der umgerüsteten Anlage Investitionskosten in Höhe von 250 Mio. EUR/Anlage anfallen.

Ein von der Europäischen Union ausgesprochenes Erdgasembargo gegenüber der Russischen Föderation würde nicht nur für die Chemiefaserhersteller die Einstellung der Produktion und das Aus bedeuten, so der IVC-Geschäftsführer Dr. Wilhelm Rauch. Auch für andere Branchen wie die Grundstoffchemie, die Papierindustrie, die Metallerzeugung und die Glas- und Keramikherstellung sowie die mit ihnen verbundenen Industrien gelte das, stellt das Institut der Deutschen Wirtschaft Köln e. V. (IW Köln) in seinem Kurzbericht 40/2022 im April 2022 abschließend fest: „Niemand kann genau vorhersagen, welche Zukunft diese Betriebe dann noch in Deutschland hätten. Es wäre ein beispielloser Vorgang.“

Im aktuellen Hot Button Ranking von Canopy belegt Kelheim Fibres erneut einen Spitzenplatz: Mit einem Plus von 2,5 Bewertungspunkten belegte der bayerische Viskosespezialfaserhersteller unter rund 40 Viskosefaserherstellern weltweit den dritten Platz und sicherte sich zum zweiten Mal in Folge ein dunkelgrün/grünes Shirt. Dabei steht der Hot Button Report nicht nur für einen ethisch einwandfreien Rohstoffbezug – generell gilt er in der Branche als Nachhaltigkeitsindikator für Viskosefaserproduzenten.

Besonders in den Bereichen Transparenz und Beschaffung verlieh die NGO Canopy, die sich den Erhalt alter und bedrohter Wälder auf die Fahnen geschrieben hat, Kelheim Fibres Höchstpunkte: Als einziger EMAS-zertifizierter Viskosefaserhersteller weltweit publiziert Kelheim Fibres alle umweltrelevanten Daten öffentlich.
Auch im Bereich „Next Generation Solutions“, also beim Einsatz von alternativen Rohstoffen in der Faserproduktion, konnte Kelheim Fibres Punkte dazugewinnen. Gemeinsam mit dem schwedischen Textilrecyclingunternehmen Renewcell wollen die Faserexperten die großtechnische Produktion hochwertiger Viskosefasern aus bis zu 10.000 Tonnen des 100%igen Textilrecyclats Circulose® pro Jahr realisieren.

Die Kelheim Fibres GmbH gibt bekannt, dass mit Wirkung zum 01. Oktober 2021 bzw. soweit es die Verträge und Vereinbarungen zulassen, die Preise für ihr Viskosefasersortiment um 0,20 €/kg erhöht werden. Darüber hinaus werden Frachtkostenanpassungen auf individueller Kundenbasis vorgenommen. In Fällen, in denen Energiekostenanpassungen nicht in den Verträgen und Vereinbarungen enthalten sind, wird ein vorübergehender Energiezuschlag erhoben.

"Die Maßnahmen, die wir ergreifen, sind absolut notwendig, um sicherzustellen, dass Kelheim Fibres weiterhin in der Lage ist, Fasern in der Qualität und mit dem Service zu liefern, den unsere Kunden erwarten", sagt Matthew North, Commercial Director von Kelheim Fibres.

Das Jahr 2021 hat für die Gesellschaft und für die Industrie außergewöhnliche Herausforderungen mit sich gebracht. Neben der Covid-19-Pandemie treiben eine sich erholende Nachfrage, Störungen in den globalen Frachtsystemen und dramatisch gestiegene Energiekosten die Kosten von Rohstoffen erheblich in die Höhe und beeinflussen die Lieferketten negativ. Die Preise für Energie und Fracht liegen aktuell weit außerhalb ihrer historischen Bandbreiten.

Es sei der Kelheim Fibres GmbH gelungen, die Auswirkungen der Pandemie auf die Faserproduktion zu begrenzen. Aber als Unternehmen mit eigener Kraft-Wärme-Kopplungsanlage und einem hohen Exportanteil in Staaten außerhalb Europas hätten sich diese Kostenfaktoren im zweiten und dritten Quartal 2021 stark negativ auf die Margen ausgewirkt. Da die Energiekosten auf einem beispiellos hohen Niveau verharrten und im vierten Quartal möglicherweise weiter ansteigen werden, keine Entlastung bei den hohen Frachtkosten absehbar sei und auch die Rohstoffkosten auf hohem Niveau blieben, müsse das Unternehmen Maßnahmen ergreifen, um eine weitere Margenerosion zu verhindern.

Für weitere Informationen würden sich die Business Manager von Kelheim Fibres im Laufe des Septembers mit den einzelnen Kunden in Verbindung setzen.