Aus der Branche

Wissenschaftsteams des Instituts für Textiltechnik der RWTH Aachen University (ITA) forschen gemeinsam mit Partnern aus der Industrie und außeruniversitären Forschungseinrichtungen gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) an Wegen, die Textilindustrie von fossilen auf biobasierte Rohstoffe, Ausrüstungen sowie neue umweltfreundliche Verfahren umzustellen, um auf diese Weise, die gesamte textile Wertschöpfungskette zu transformieren.

Die Fäden dafür laufen im Innovationsraum BIOTEXFUTURE mit einer Vielzahl an einzelnen Textilforschungsprojekten zusammen. Die enge Verknüpfung von universitärer mit anwendungsnaher Forschung und marktrelevanter Umsetzung mit Wirtschaftsunternehmen soll dazu führen, dass der Textilindustrie die Wende zu einem zukunftsfähigen biobasierten Wirtschaften zielgerichtet gelingen kann.

Erste konkrete Ergebnisse ausgewählter Projekte präsentiert BIOTEXFUTURE auf den Gemeinschaftsstand Bioökonomie des BMBF auf der Hannover Messe (22. bis 26.4.2024) sowie auf der fast zeitgleich stattfindenden Internationalen Leitmesse für technische Textilien und Vliesstoffe, Techtextil, in Frankfurt / Main (23. bis 26.4.2024). Folgende Projekte werden vorgestellt:

• BioTurf: der Kunstrasen der Zukunft ist grün (Hannover Messe / Techtextil)
• CO₂Tex: innovative elastische Garne binden CO₂ (Hannover Messe / Techtextil)
• DegraTex: biologisch abbaubare Geotextilien (Techtextil)
• BioBase: Textilien für Innenräume, Sport, Auto und Technik werden bio (Hannover Messe / Techtextil)

BioTurf: der Kunstrasen der Zukunft ist grün
Die Forscher*innen des Projekts BioTurf arbeiten an der Lösung eines Problems, mit dem hunderte von Städten und Gemeinden konfrontiert sind. Ziel ist es, eine Kunstrasenstruktur aus Bio-Polyethylen (PE) zu entwickeln, das sich qualitativ nicht von erdölbasiertem PE unterscheidet. Diese Monomaterial-Struktur soll ein hochwertiges Materialrecycling ermöglichen. Eine wichtige Basis für die spätere Kreislaufführung des Produktes. Darüber hinaus wird die neuartige Kunstrasenstruktur ohne die Zugabe von Einstreu-Granulat auskommen und damit das aktuelle Mikroplastik-Problem von Kunstrasenplätzen lösen. Es existiert bereits ein BioTurf-Fußballplatz in Aachen als Demonstrationsspielfeld, auf denen Sportler*innen spielen und trainieren, und dadurch die Forscher*innen regelmäßig Rückmeldung bekommen. Man befindet sich in der Phase der Feinjustierung, um das Ziel zu erreichen den Kunstrasen der Zukunft aus 100% biobasiertem Polyethylen herstellen zu können.

CO₂Tex: innovative elastische Garne binden CO₂
Die Textilwissenschaftler*innen des BIOTEXFUTURE Projekts CO₂Tex entwickeln elastische Filament-Garne, in deren Ausgangsmaterial das für die Erderwärmung mitverantwortliche Treibhausgas CO₂ gebunden ist. Gleichzeitig verwenden sie für die Garnherstellung Schmelzspinnprozesse, für die keine giftigen und umweltschädlichen Lösungsmittel notwendig sind. Den Forscher*innen ist es zudem gelungen, die Elastizität der auf thermoplastischen Polyurethanen (TPU) beruhenden Entwicklung für bestimmte Garntypen an das Leistungsvermögen der konventionellen Elastane heranzuschrauben. Das Projekt-Konsortium erwartet, dass für die entwickelten CO₂-haltigen elastischen TPU-Filament-Garne eine Hochskalierung der Produktionsprozesse auf eine massentaugliche Fertigung im Industriemaßstab in absehbarer Zeit möglich sein wird. Dabei hält das CO₂Tex-Team vergleichbare Herstellungskosten wie bei konventionellen Garnen sowie leichte Vorteile bei der Energiebilanz gegenüber bestehenden Prozessen für möglich.

DegraTex: biologisch abbaubare Geotextilien
Das Ziel von DegraTex ist die Entwicklung biobasierter, abbaubarer Geotextilien für kurzfristige Anwendungen wie die zeitlich begrenzte Sicherung von Erdstrukturen oder für den Vegetationsschutz. Die Materialien erfüllen ihre Funktion, bis sie von natürlichen Komponenten, wie z.B. bodenstabilisierenden oder bodendeckenden Pflanzen, übernommen werden oder simpel einfach nicht mehr benötigt werden. Es geht darum, konventionelle, erdölbasierte Geotextilien in technisch und ökologisch sinnvollem Rahmen durch biobasierte und abbaubare Produktlösungen zu ersetzen. Das Forschungsteam des ITA hat bereits erste Demonstratoren auf Basis von Biopolymeren im Außeneinsatz.

BioBase: Textilien für Innenräume, Sport, Auto und Technik werden bio
Im BioBase-Projekt wird die gesamte textile Wertschöpfungskette der jeweiligen Produkte abgebildet und in jedem Prozessschritt der technologische Reifegrad für die industrielle Produktion von biobasierten und nachhaltigen Chemiefasern schrittweise erhöht. Zunächst entstehen hierbei in Kooperation zwischen den Forschungseinrichtungen und Industriepartner*innen industriell gefertigte Anschauungsmodelle (Demonstratoren), die das Potenzial der am Markt verfügbaren biobasierten Polymere demonstrieren sollen. Die Herstellung der Polymere, Garne und textilen Flächen, orientiert sich sehr anwendungsbezogen an den existierenden technischen Anforderungen in den unterschiedlichen Industrie-Sektoren.
Das Team in Aachen beschäftigt sich mit der Herstellung von Chemiefasergarnen und betrachtet dabei die Arbeitsschritte Schmelzspinnen und Texturieren der Wertschöpfungskette und teilweise auch die Flächenherstellung. Die Forschungen zeigen, dass biobasierte Polymere existieren, die auf bestehenden Anlagen entlang der textilen Prozesskette bis zum Demonstrator verarbeitbar sind, wobei die Garn- und Textileigenschaften je nach Anforderungsprofil angepasst werden können.

Vliesstoffe spielen in verschiednen Branchen eine zentrale Rolle, so in der Automobilindustrie, dem Gesundheitswesen, der Medizin, dem Bauwesen oder der Filtration. Da die Nachfrage nach diesen Materialien weiter steigt, schließen sich Bettarini & Serafini S.r.l bematic, Siriotek und das Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM zusammen, um die Air-Lay-Technologie weiterzuentwickeln. Auf der ITMA, der Fachmesse für Textilien, Bekleidung und Innovation, stellen die drei Partner erstmals gemeinsam das Projekt vor.

Seit fast 50 Jahren ist die italienische Firma bematic in der Vliesstoffproduktion tätig. Die Entwicklung von fortschrittlicher Air-Lay-Produktionsprozesse steht bei dem Unternehmen im Fokus sowie die Konstruktion, Herstellung und Prüfung von Hochleistungskardieranlagen für Vliesstoffe. Die Ingenieure des Schweizer Unternehmens Siriotek konzentrieren sich auf Simulationen und Tests, die die praktische Problemlösung unterstützen. Das Fraunhofer ITWM bringt sowohl Wissen als auch Erfahrung in der Textiltechnik und der Prozessoptimierung ein und steuert Know-how in der mathematischen Modellierung sowie Charakterisierung von Air-Lay-Prozessen für Stapelfasern bei.

Die drei Partner wollen gemeinsam die nächste Generation von Krempelmaschinen entwickeln, die Leistung und Qualität bei der Air-Lay-Verarbeitung mit Stapelfasern gewährleisten und gleichzeitig Energieverbrauch, Abfallerzeugung und Kohlenstoffemissionen reduzieren. Die Zusammenarbeit bündelt das Fachwissen und die Innovationskraft der Dreien in ihren jeweiligen Bereichen.
 
Schneller, dichter, effizienter
Air-Lay-Technologien sorgen für die thermische, mechanische und chemische Vliesverfestigung. Hierbei wird das Rohmaterial geöffnet und mit einer Walze in einen Luftstrom eingebracht. Dieses Luft-Faser-Gemisch landet auf einem Band und wird dort durch Absaugung verdichtet. »Durch einen gemeinschaftlichen Ansatz erweitern wir die Grenzen der Air-Lay-Technologie, um höhere Produktionsgeschwindigkeiten, eine bessere Gleichmäßigkeit des Vlieses und eine bessere Faserausnutzung zu erreichen sowie letztendlich Lösungen zu liefern, die vollständig auf die individuellen Produktionsanforderungen zugeschnitten sind«, erklärt Giovanni Di Lorenzo, Gründer und Chefingenieur von Siriotek.
 
Zusätzlich minimiert das Projekt so den ökologischen Fußabdruck, ohne dabei die Leistung zu beeinträchtigen. »Wir treiben den Fortschritt voran, verbessern die Produktionsqualität und tragen zu einem nachhaltigeren sowie effizienteren Ökosystem in der Textilindustrie bei«, ergänzt Dietmar Hietel, Leiter der Abteilung »Transportprozesse« am Fraunhofer ITWM. Auch Giovanni Bettarini, Partner und kaufmännischer Leiter bei bematic, ist vom Projekt überzeugt: »Durch diese Zusammenarbeit werden wir in der Lage sein, unseren Kunden Fertigungslösungen für verschiedene Anwendungen in den Bereichen Automobil, Bau, Filtration und Geotextilien anzubieten.«

• Nachhaltige Infrastrukturlösungen, Sicherheit im Straßenverkehr und Gesundheitsschutz

Auf der diesjährigen Techtextil informiert Oerlikon Polymer Processing Solutions das Fachpublikum über neue Anwendungen, spezielle Prozesse und nachhaltige Lösungen rund um die Produktion von technischen Textilien. Unter anderem stellt das Unternehmen eine neue Technologie zur Aufladung von Vliesstoffen vor, die in punkto Qualität und Wirtschaftlichkeit neue Maßstäbe setzt. Vom 21. bis 24. Juni stehen in Halle 12.0 Airbags, Sicherheitsgurte und Reifencord, aber auch Geotextilien und Filtervliesstoffe und ihre vielfältigen Anwendungen im Fokus der Gespräche.

Mehr Polyester für Airbags
Airbags sind aus dem mobilen Alltag nicht mehr wegzudenken. Hauptsächlich bestehen die verwendeten Garne aus Polyamid. Durch die immer vielfältiger werdenden Airbag-Anwendungen und auch die immer größer werdenden Systeme wird heute je nach Einsatzanforderungen und Kosten/Nutzen-Abwägung oft auch Polyester eingesetzt. Vor diesem Hintergrund leisten die Technologien von Oerlikon Barmag einen wertvollen Beitrag. Neben hoher Produktivität und geringem Energieverbrauch überzeugen sie besonders durch stabile Produktionsprozesse. Darüber hinaus erfüllen sie alle hohen Qualitätsstandards für Airbags, die - wie fast alle anderen textilen Produkte im Fahrzeugbau - ein Höchstmaß an Sicherheit für die Insassen gewährleisten müssen. Und das ohne Funktionsverlust bei jedem Klima und überall auf der Welt für die gesamte Lebensdauer des Fahrzeugs.

Bitte anschnallen!
Sicherheitsgurte spielen eine entscheidende Rolle beim Schutz der Fahrzeuginsassen. Sie müssen Zugkräfte von mehr als drei Tonnen aushalten und sich gleichzeitig im Notfall kontrolliert dehnen, um die Belastung bei einem Aufprall zu verringern. Ein Sicherheitsgurt besteht aus etwa 300 Filamentgarnen, deren einzelne hochfeste Garnfäden aus rund 100 Einzelfilamenten gesponnen sind.

Unsichtbar, aber unverzichtbar - Verstärkung von Straßen mit Geotextilien
Aber nicht nur im Auto, auch darunter entfalten technisch Garne ihre Vorteile. Niedrige Dehnung, ultrahohe Festigkeit, hohe Steifigkeit - technische Garne bieten hervorragende Eigenschaften für die anspruchsvollen Aufgaben der Geotextilien, z.B. als Geogitter im Tragschichtsystem unter dem Asphalt. Geotextilien haben üblicherweise extrem hohe Garntiter von bis zu 24.000 Denier. Anlagenkonzepte von Oerlikon Barmag stellen gleichzeitig drei Filamentgarne mit je 6.000 Denier her. Durch den hohen Spinntiter können weniger Garne kosten- und energieeffizienter auf den benötigten Geo-Garntiter zusammengefacht werden.

hycuTEC – technologischer Quantensprung bei Filtermedien
Mit der Hydrocharging Lösung hycuTEC bietet Oerlikon Neumag eine neue Technologie zur Aufladung von Vliesstoffen für eine Steigerung der Filtereffizienz auf über 99,99%. Für den Meltblownproduzenten bedeutet das eine 30%ige Materialeinsparung bei signifikant gesteigerter Filtrationsleistung. Beim Endverbraucher macht sich dies in einem Komfortgewinn durch den deutlich reduzierten Atemwiderstand bemerkbar. Mit einem bedeutend geringeren Wasser- und Energieverbrauch empfiehlt sich die Neuentwicklung darüber hinaus als zukunftsfähige, nachhaltige Technologie.

Neues Hightech Stapelfaser Technikum
Auf rund 2.100 m2 wurde bei Oerlikon Neumag in Neumünster eines der weltweit größten Stapelfaser Technika errichtet. Ab sofort stehen die state-of-the-art Stapelfaser Technologien auch für kundenindividuelle Versuche zur Verfügung.

Bei der Planung und Auslegung des Technikums stand die Optimierung von Komponenten und Prozessen im Fokus. Besonderes Augenmerk wurde dabei auf eine einfache und zuverlässige Übertragung von Prozess- und Produktionsparametern der Technikumsanlage auf Produktionsanlagen gelegt. So ist der Aufbau der Faserbandstraße modular gestaltet. Alle Komponenten können variable miteinander kombiniert werden. Umfangreiche Set-up Möglichkeiten liefern detaillierte Erkenntnisse für den jeweiligen Prozess unterschiedlicher Faserprodukte.

Das Technikum ist außerdem mit zwei Spinnpositionen für Mono- und Bikomponenten Prozesse ausgestattet. Für beide Prozesse werden die gleichen, runden Spinnpakete eingesetzt, die sich durch sehr gute Faserqualitäten und -eigenschaften auszeichnen und mittlerweile auch in allen Oerlikon Neumag Produktionsanlagen mit großem Erfolg eingesetzt werden. Zusätzlich wird die Spinnerei noch um Automatisierungslösungen, wie beispielsweise Düsenwischroboter, ergänzt.

Maßgeschneiderte Lösungen für Hygiene- und Medikal-, Filtrations- und andere technische Anwendungen sowie ein umfangreiches Produkt- und Prozess-Know-How – mit diesen Argumenten überzeugte Oerlikon Nonwoven auf der 18. Shanghai International Nonwovens Exhibition (SINCE), die vom 11. – 13. Dezember stattfand.

Dr. Ingo Mählmann, Head of Sales and Marketing von Oerlikon Nonwoven, zeigte sich sehr zufrieden mit den drei lebhaften Messetagen: „Die Gespräche haben uns gezeigt, dass wir mit unserer Strategie und der Weiterentwicklung unserer Technologien in Bezug auf das Vliesstoff-Produkt auf dem richtigen Weg sind. Unsere Technologielösungen für Einwegvliesstoffe oder auch Geotextilien haben die Besucher beeindruckt.“ Fast alle namenhaften Vliesstoffproduzenten legten einen Stopp auf dem Messestand des Neumünsteraner Anlagenbauers ein, um sich die Vorteile der Spinvlies-, Meltblown- und Airlaidtechnologien erklären zu lassen.

Insgesamt zieht das Nonwoven Team der Oerlikon Gruppe ein sehr positives Fazit und blickt zufrieden auf intensive und qualitativ gute Gespräche sowie zahlreiche konkrete Anfragen mit Kunden und Neuinteressenten zurück.