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.

• Livinguard optimiert die eigene, selbstdesinfizierende Technologie und entwickelt erste permanente, biozidfreie Technologieplattform

Die patentierte Technologie des Schweizer Hygiene-Unternehmens Livinguard zerstört kontinuierlich und nachweislich 99,9 Prozent von Krankheitserregern (Mikroben) wie Viren und Bakterien. Dazu zählen unter anderem Influenza- und Gelbfieberviren, Coronavirus SARS-CoV-2 und diverse Varianten des Corona-Virus, Tuberkulose- und E. Coli- Bakterien, Staphylokokken und Salmonellen. Die Livinguard Technologie basiert auf dem Prinzip der physikalischen Desinfektion: Oberflächen werden mit dauerhaft positiven Ladungen versehen, die negativ geladene Mikroben anziehen und deren Zellwände beschädigen, wodurch diese für den Menschen unschädlich gemacht werden.

Mit dieser Technologie ausgestattete Produkte sind über lange Zeiträume wiederverwendbar und damit um ein vielfaches nachhaltiger als Einmalprodukte. Aus diesem Grund wurde der Livinguard Pro Mask im September 2021 der renommierte Award „Sustainability Product of the Year“ verliehen.

Diese bereits erprobte und wirksame Livinguard Technologie hat das Unternehmen nun entscheidend weiterentwickelt und optimiert. Im Rahmen des Kongresses „Restart“ in Berlin im September 2021 stellte das Unternehmen die weltweit erste permanente biozidfreie Desinfektion vor. Diese neue Methode arbeitet weiter auf Basis der bestehenden, patentgeschützten Wirkprinzipien der positiv geladenen Oberflächen. Zudem wirkt die Technologie dauerhaft selbstdesinfizierend und kann über verschiedene Verfahren auf vielen verschiedenen Materialien (darunter Textilien, Kunststoffen und Papier) angewendet werden. Dank dieser permanenten Wirksamkeit der Selbstdesinfektion und der vielfältigen Einsatzmöglichkeiten stellt diese Neuentwicklung eine bahnbrechende Innovation im Bereich der Hygiene dar und ist zugleich ein weiterer wichtiger Schritt in Sachen Nachhaltigkeit.

Die nun erstmals vorgestellte biozidfreie Livinguard Technologie ist aufgrund ihrer auf elektrischer Ladung basierenden Funktionsweise sicher für den Menschen und stellt damit eine hervorragende umwelt- und ressourcenschonende Alternative zu herkömmlichen Desinfektionsmethoden dar. Wissenschaftliche Tests zeigen, dass die antimikrobiellen Eigenschaften an das Trägermaterial binden und so weder durch Zeitablauf oder andere Einflüsse (z.B. Waschung) an Wirksamkeit einbüßen. Da die Livinguard Technologie auf einem mechanischen Wirkprinzip basiert, ist die Bildung von Resistenzen äußerst unwahrscheinlich.
Die Wirksamkeit der zugrundeliegenden biozidfreien Technologie wurde von Dr. Torsten Koburger-Janssen (Hygiene Nord, Deutschland) begutachtet. In seiner Untersuchung konnte er nachweisen, dass die Gesamtkeimzahl auf mit Livinguard Technologie behandelten Textilien nach 48 Stunden signifikant niedriger lag als bei unbehandelten Stoffen. Auch wenn das Keimwachstum nicht völlig unterbunden wurde, so lag auch dieser Faktor deutlich niedriger als in der unbehandelten Vergleichsgruppe. Daneben wurde auch die versprochene Geruchsreduktion auf Textilien von Probanden bestätigt, ohne dass dies eine explizite Fragestellung dieser Gesamtkeimzahl-Untersuchung gewesen wäre.

Die Livinguard Technologie findet in den unterschiedlichsten Bereichen Anwendung, darunter im medizinischen Sektor sowie in diversen Industrien. Derzeit setzt Livinguard seine Technologie mit der biozid und der biozidfreien Formulierungsplattform bei Gesichtsmasken, Kleidung für den privaten Gebrauch und den Beruf, Hygieneprodukten, Computer-Tastaturen sowie bei Luft- und Wasserfiltern ein.

• Fertigung von One Piece Masks aus Präzisionsgewebe in Jacquard-Webtechnik

Angestoßen durch den Webmaschinenhersteller Lindauer DORNIER, starten die Deutschen Institute für Textil- und Faserforschung Denkendorf (DITF) ein Projekt zur Entwicklung wiederverwendbarer, medizinischer Gesichtsmasken auf Basis hochpräziser Luftdüsen-Webtechnik. Das Vorhaben schafft die Voraussetzungen, um zusammen mit namhaften Industriepartnern aus der Region und dem Hohenstein Institut für Textilinnovation gGmbH innerhalb von 4-6 Monaten die Entwicklung, Prüfung, Zulassung, Anlaufproduktion und den Reinigungsservice für wiederverwendbare medizinische Gesichtsmasken aufzubauen. Das Projekt wurde zusammen mit zwei weiteren herausragenden Corona-Projekten aus 120 landesweit eingereichten Anträgen ausgewählt und wird mit 195 000 Euro durch das Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Wohnungsbau unterstützt.

Das nun bewilligte Projekt unter Leitung von Dr. Hans Jürgen Bauder, Bereichsleiter Webtechnologien an den DITF, adressiert diese Anforderungen mit einem völlig neuen Fertigungsansatz: Während die gängigen Schutzmasken aus Vliesstoff hergestellt und nach einmaligem Gebrauch weggeworfen werden, setzen die Denkendorfer Forscher auf „konfektionsfreie“ One Piece Masks aus leistungsfähigem Präzisionsgewebe in Jacquard-Webtechnik und schaffen ergänzend die Voraussetzung zur Mehrfachverwendung, um Abfall zu sparen und Lieferengpässe zu vermeiden. Es wird ein innovatives Herstellungskonzept für flexibel anpassbare Masken mit deutlich verbessertem Tragekomfort und damit auch höherer Schutzfunktion realisiert. Die Herstellkosten liegen nach erster Kalkulation bei 6-8 Cent/Maske und bieten damit eine realistische Grundlage für die Massenproduktion.

Für das ambitionierte Vorhaben nutzen die DITF modernste Technik verbundener Textilmaschinenbauer und Textilhersteller: Lindauer Dornier stellt die benötigten Luftdüsenwebmaschinen zur Verfügung, die Stäubli AG ist Projektpartner für die Jacquardwebtechnik. Für die aufwendige Herstellung des Kettbaums und das Einziehen der Kettfäden hat Global Safety Textiles Unterstützung zugesagt. Die Firma TWD-Fibres liefert für die Prototypen und die Anlaufproduktion antimikrobielle Filamentgarne und Texturgarne. Parallel werden aus den DITF Technika voraussichtlich auch sogenannte Splittfasern, die eine erhöhte Abscheideleistung begünstigen und fast so fein sind wie die Fasern für Masken aus Meltblow-Vliesstoff, eingesetzt.

Die medizinischen Gesichtsmasken müssen nicht steril, aber zwingend keimarm (desinfiziert) sein. Projektpartner ist deshalb auch das Reinigungsunternehmen Textilpflege Mayer, das sich dieser Aufgabe annimmt und für die Bewertung der Masken mit dem Ortenau Klinikum in Offenburg zusammenarbeitet. Die Prüfung der Masken nach den Vorgaben der EN 14683 führt das Hohenstein Institut für Textilinnovation gGmbH durch.

Der Fokus im Projekt liegt im technischen Design der gewebten Gesichtsmaske, das den 15 Textilunternehmen in Europa, die insgesamt mehr als 200 Jaquard-Webmaschinen betreiben, für die Herstellung zur Verfügung gestellt werden soll. Die Fertigungseinstellungen der an den DITF entwickelten Masken können sofort auf bestehende Produktions-anlagen übertragen werden. Damit wären die 15 Webereien kurzfristig in der Lage, zusammen über 2 Millionen Masken pro Tag herzustellen – ein nennenswerter Beitrag für die weitere Stabilisierung der Versorgungslage mit Schutzmasken.

Weitere Informationen finden Sie im Anhang