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.

Zahnbürsten, Gitarrensaiten, Damenstrümpfe, Fallschirme: Es gibt fast nichts, was man aus Nylon nicht herstellen könnte. In den USA entwickelt, waren diese Polyamide (chemisch: Polyhexamethylenadipinsäureamid) die ersten vollständig synthetisch hergestellten Fasern. Rohstoff damals wie heute: Erdöl. Toray ist es nun gelungen, eine Nylon-510-Faser aus rein biobasierten synthetischen Polymeren herzustellen. Ecodear™ N510 ist die erste zu 100 Prozent pflanzenbasierte Nylonfaser in der Ecodear™-Produktpalette von Toray.

Ecodear™ N510 richtet sich an High-End-Märkte, wo Kunden großen Wert auf Nachhaltigkeit legen. Die Fasern sind in erster Linie für Sport- und Outdoor-Bekleidung gedacht, können aber auch in leichter Unterwäsche sowie Spitzenstoffen verarbeitet werden.

Toray plant den Verkaufsstart von Textilien aus Ecodear™ N510 für Herbst/Winter 2023. Bis Ende März 2023 soll das Produktionsvolumen 200.000 Meter betragen und bis März 2026 auf 600.000 Meter anwachsen. Der Verkauf von Ecodear™ N510-Fasern soll dann im Herbst/Winter 2024 starten, bis März 2024 erwartet das Unternehmen eine monatliche Produktion von drei Tonnen.

Toray entwickelte Ecodear™ N510 durch Polymerisieren und Spinnen von Sebacinsäure aus Rizinusöl und Pentamethylendiamin aus Mais. Im Gegensatz zu anderen Nylonsorten auf rein pflanzlicher Basis hat Ecodear™ N510 einen hohen Schmelzpunkt und eine hervorragende Dimensionsstabilität. Außerdem ist es genauso stark und hitzebeständig wie Nylon 6. Unternehmen können so nachhaltige Produkte herstellen, ohne bei den Eigenschaften Abstriche machen zu müssen.

Für Toray ist Ecodear™ N510 aber nur der Anfang. Das Unternehmen arbeitet bereits an dünneren und leichteren Fasern sowie an Varianten mit einer anderen Form des Faserquerschnitts, was Textilien besondere Eigenschaften verleihen wird. Damit erschließt Toray neue Anwendungen für Bekleidung und technische Materialien und unterstützt die Transformation zu einer nachhaltigen Gesellschaft. Die Toray-Gruppe hat sich das Ziel gesetzt, bis 2050 Kohlenstoffneutralität zu erreichen und zur Lösung von Umweltproblemen auf der ganzen Welt beizutragen.