Aus der Branche

Hochschule Luzern und Texaid erforschen, wie gesammelte Kleidung besser recycelt werden kann

Über ein Drittel der gesammelten Altkleider können höchstens noch als Putzlappen oder Reisswolle wiederverwendet werden. Texaid und Forschende der Hochschule Luzern wollen den textilen Kreislauf nun weiter schliessen. Es hat sich gezeigt: Aus Alttextilien lassen sich Garn und Vlies für neue Teppiche und Dämmstoffe herstellen.

Texaid sammelt in der Schweiz jährlich rund 37 000 Tonnen Altkleider und sorgt dafür, dass diese ökologisch sinnvoll wiederverwendet werden. 30 Prozent der gesammelten Textilien sind in zu schlechtem Zustand, um sie als Secondhand-Kleidung weiterzutragen – Tendenz steigend, da der Trend hin zu billigen und billig produzierten Kleidern anhält. Die Frage war: Lassen sich diese Textilien hochwertig recyceln? Forscherinnen und Forscher der Hochschule Luzern und Texaid entwickelten Methoden, um die Altkleidung in der Schweiz zu einem groben Garn zu verspinnen, das sich gut für Teppiche eignet. Aus den kürzeren Fasern und sogar aus dem Staub, der beim Reissen der Stoffe entsteht, stellten Designforscher und Materialforscherinnen Prototypen her, die beispielsweise zur Schalldämmung genutzt werden könnten.

Prozesse analysiert, Anwendungen optimiert

Texaid verfolgt den «Close the Loop»-Ansatz: Sie will textile Kreisläufe nachhaltig und ganzheitlich schliessen und für den Rohstoff aus Altkleidern neue und auch höherwertige Verwendungen finden. Sie hat dafür das Projekt «Texcycle» ins Leben gerufen, eine Zusammenarbeit von Texaid, der Hochschule Luzern und Coop, gefördert durch Innosuisse.

Eine designgetriebene Forschung bot die Möglichkeit, die hochkomplexe Nachhaltigkeitsproblematik der textilen Kreisläufe neu anzugehen. Dafür mussten die Forschenden folgende Fragen beantworten: Welche textilen Materialien liegen nach heutigen Sortiermöglichkeiten der Altkleideraufbereitung vor? Wie lassen sie sich auf welche Art und Weise neu verarbeiten? Wie könnte eine Produktepalette mit neu gewonnenen Materialien aus Alttextilien aussehen?

Nicht nur nach Kleidungsart, sondern auch nach Material trennen

In einem ersten Schritt analysierten die Forscherinnen und Forscher die Prozesse der Altkleideraufbereitung und optimierten sie für neue Anwendungen. «Bisher werden die gesammelten Kleider nach Kleidungsart – z.B. Männerhemd, Damenhose, Mantel – sortiert», erklärt Anna Pehrsson, Recycling Solutions Specialist bei Texaid. Für eine bessere Weiterverwendung spielt aber das Material der Kleidung eine grössere Rolle; nach diesen Kriterien wird derzeit kaum getrennt.

Derzeit wird ein nicht mehr tragbarer Pullover aus Baumwolle zu Putzlappen verarbeitet, obwohl sein Material in hochwertigen Produkten gefragt wäre. Das wollen die Forscherinnen und Forscher ändern. «Wir haben vorgeschlagen, sechs Materialkategorien einzuführen», sagt Brigitt Egloff, Wissenschaftliche Mitarbeiterin im Departement Design & Kunst. So liessen sich beispielsweise Produkte mit einem hohen Baumwollanteil gesondert sortieren. Denn je reiner ein Material ist, umso leichter lassen sich Weiterverwendungsmöglichkeiten finden.

Teppichprototyp

In der Wollspinnerei Huttwil AG wurden Materialien zu Faden versponnen. Dabei stellte sich heraus, dass die besten Resultate erzielt werden, wenn das recycelte Material aus den Altkleidern mit Wollabfällen aus der Spinnerei kombiniert wird. So lässt sich ein 100%-Recycling-Garn herstellen und der grobe Faden zu Teppichen weiterverarbeiten. Erste Prototypen sehen vielversprechend aus.

Recycelte Kleidung als Dämmmaterial

Auch die Designforscher von Design & Kunst und die Materialforscher des Departements Technik & Architektur können erste Prototypen vorweisen. Sie nutzten die kurzen Fasern zur Herstellung von Vlies, einer losen, nicht gewebten Verbindung von Fasern, und entwickelten verschiedene Anwendungsmöglichkeiten als Dämmmaterialien. Diese können vor allem im Bereich der Schalldämmung von Innenräumen oder von Fassaden Verwendung finden. Eine Schwierigkeit dabei: «Die technischen Anforderungen an Bauprodukte in der Architektur haben strenge Auflagen und Normen zu erfüllen. Gegensätzliches trifft bei Bekleidung oder textilen Ausstattungen zu», sagt Materialforscherin Susanne Triller und Wissenschaftliche Mitarbeiterin im Departement Technik & Architektur. Damit das Material im Bau verwendet werden darf, muss bewiesen sein, dass es schadstofffrei ist und als nicht brandgefährlich zertifiziert werden kann.

In einem Folgeprojekt könnten nun Wege gefunden werden, aus Alttextilien auch feine Garne zu spinnen – so fein, dass aus ihnen wieder neue Kleider hergestellt werden können.

An der ITMA 2019 zeigt Rieter Neuheiten für alle vier am Markt etablierten Spinnprozesse. Diese Innovationen zielen auf die Senkung der Rohmaterialkosten, der Energiekosten und der Arbeitskosten sowie auf die Erhöhung der Produktivität für die Produktion der jeweils geforderten Garnqualität ab. Auch Lösungen zur Erhöhung der Flexibilität der Spinnerei werden vorgestellt. Darüber hinaus präsentiert Rieter zwei Lösungen zur Produktion innovativer Garne.

• Innovative BCF S8 Plattformtechnologie erschließt Oerlikon Neumag Kunden neue Märkte in der Teppichgarn-Industrie

Weltpremiere an der Weltleitmesse für Teppiche und Bodenbeläge DOMOTEX in Hannover: Vom 11. bis 14. Januar 2019 zeigt Oerlikon Neumag in Halle 11, Stand B36, erstmalig seine innovative Neuentwicklung BCF S8 einem breitem Publikum. Ob Standard- oder Nischenprodukte – Hersteller von BCF-Teppichgarnen erhalten mit der neuen BCF S8 Plattformtechnologie schlagkräftige Argumente, um dem stetig steigenden Kostendruck und dem Trend zu mehr Effizienz und Qualität in hart umkämpften Märkten zu begegnen. Weltrekord: Die Anlage erzielt nie zuvor erreichte Spinngeschwindigkeiten und kann dabei gleichzeitig bis zu 700 Filamente spinnen sowie feine Titer bis zu 2,5 dpf produzieren. Garanten für diese Spitzenleistungen sind zahlreiche einzelne Innovationen in der neuen Plattform und erstmals auch ein neues Human-Machine-Interface (HMI)-basiertes Steuersystem, das die Tür ins digitale Zeitalter smarter Teppichgarn-Herstellung weit öffnet. Während der ITMA ASIA 2018 hatte das Oerlikon Segment Manmade Fibers bereits angekündigt, 2019 sowohl im Bereich der Hard- als auch der Software neue, revolutionäre Lösungen zu präsentieren. Und die DOMOTEX macht hier nur den Anfang.

Nach Herstellerangaben ist die neue BCF S8 die effizienteste Oerlikon Neumag BCF-Anlage aller Zeiten. „Es ist uns gelungen, ein neues Level höherer Produktivität und noch breiterer Produktvielfalt zu erreichen. Unsere Kunden können so die wechselnden Marktbedürfnisse besser erfüllen und im harten Wettbewerb Vorteile gewinnen“, erläutert Martin Rademacher, Vice President Sales Oerlikon Neumag. Als Vorgeschmack servieren die Maschinentechnologen aus Neumünster Leistungszahlen und Ergebnisse aus umfangreichen Tests in ihrem eigenen BCF-Technologiecenter sowie von zwei seit Monaten im Markt erfolgreich erprobten Pilotanlagen.

BCF S8-Performance in Zahlen
Mit bis zu 700 möglichen Filamenten pro Faden legt die BCF S8 die Messlatte gegenüber der bisher den Weltmarkt dominierenden Oerlikon Neumag BCF-Anlage S+ (400 Filamente) nochmals ein gutes Stück höher. Oerlikon Neumag garantiert feine Titer bis zu 2,5 dpf. Darüber hinaus ist die Prozessgeschwindigkeit auf dem Wickler mit 3.700 m/min höher als je zuvor. Dies erlaubt einen höheren Durchsatz von bis zu 15 Prozent gegenüber Vorgängertechnologien. Unterm Strich erreicht die Anlageneffizienz 99 Prozent – besser geht es kaum noch. Getreu der e-save Philosophie des Oerlikon Segments Manmade Fibers lassen sich dabei Energieeinsparungen von bis zu 5 Prozent pro Kilogramm Garn erzielen.

BCF S8-Innovationen – vom geraden Fadenlauf bis zur großen Kühltrommel
Dieser umfassende Fortschritt wurde mit vielen smarten Innovationen erreicht. So wurde vor allem ein Schlüsselelement nochmals deutlich optimiert. Der Fadenverlauf von der Spinnerei bis zur neuen großen
Kühltrommel ist nun nahezu durchgängig begradigt worden. Diese im BCF Markt bislang einmalige Fadenführung sorgt dafür, dass die einzelnen Filamente minimalster Reibung ausgesetzt sind. Fadenbrüche
werden so erheblich reduziert und der gesamte Produktionsprozess optimiert. Besonders hervorzuheben ist der erstmalig gerade Fadeneinlauf in den Texturierkopf – der Garant für eine bessere Garnqualität.
Positive Effekte im Texturierprozess schafft auch der deutlich reduzierte Abstand zwischen dem Heizgaletten-Duo und dem Texturierkopf. Er sorgt für einen gleichmäßigeren Drall im Faden und verringert den Druckluftverbrauch. Zudem lassen sich die Texturierkammern einzeln entnehmen, was die Wartungszeiten weiter verkürzt. Die nunmehr geschlossenen Einheiten schützen die Texturierdüsen und Lamellenkammer zudem bestmöglich.
Die 800 mm Durchmesser große Kühltrommel kühlt die Filamente optimal und schonend ab. Auch das schlägt sich positiv auf die Garnqualität nieder. Die neue Kühltrommel ist jetzt standardmäßig für alle Polymere (PET, PA6 und PP) mit einer V-Nut ausgestattet. Die bereits im Markt etablierte Tangeleinheit RoTac3 reduziert mit rund 50% nochmals signifikant den Druckluftverbrauch; daneben erreicht der neu entwickelte Wickler Witras III-37 Produktionsprozessgeschwindigkeiten von 3.700 m/min.

Erstes, intuitiv bedienbares Human-Machine Interface (HMI)
Die neue BCF S8 ist als erste Anlage des Oerlikon Segments Manmade Fibers mit dem innovativen Human-Machine Interface (HMI) zur intelligenten Steuerung und Überwachung ausgestattet. In diesem Fall wurde die Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine auf die alltäglichen Nutzerbedürfnisse in der BCF-Produktion ausgelegt. Sie unterstützt mit neuem „Look and Feel“ den intuitiven Betrieb und bietet an jeder Take-Up-Position über einen Touch-Screen direkten Zugang zu wichtigen Informationen, Ist- und Sollwerten. Eine komplett neue „Alarmphilosophie“ erleichtert zudem die Fehlersuche und -analyse. „Dieses smarte HMI-System ist der konsequente Schritt zur Digitalisierung unserer Produkte“, erklärt Dr. Friedrich Lennemann, Vice President R&D Oerlikon Neumag.

Wirtschaftliche BCF-Garnproduktion für anspruchsvolle Prozesse mit der Sytec One von Oerlikon Neumag

Die wirtschaftliche Produktion von Teppichgarnen jenseits der Commodity Produkte kann eine Herausforderung sein. Hochstandardisierte Produktionsanlagen müssen Kompromisse in punkto Durchsatz, Qualität oder Wirtschaftlichkeit eingehen. Auf der Domotex 2018, der weltweit größten Messe für Bodenbeläge, zeigt Oerlikon Neumag mit der Sytec One die Lösung für anspruchsvolle BCF-Prozesse.

Die Sytec One ist eine BCF-Anlage mit nur einem Faden pro Position. Sie eignet sich aufgrund dieser Einfädigkeit besonders gut für anspruchsvolle Produktionsprozesse, wie beispielsweise Recyclingpolyester oder feine Filamente. Der Grund: bei einem Fadenbruch reißt nur ein Faden. Alle anderen Fäden werden nicht beeinflusst und laufen weiter. Dadurch erhöht sich die Effizienz dieser Anlage im Vergleich zu einer mehrfädigen Technologie, Abfall wir reduziert. So liegt die Effizienz der Sytec One bei zehn Brüchen am Tag immer noch über 98% während eine dreifädige Technologie um die 92% Effizienz erreicht.

Höhere Produktivität aufgrund des geraden Fadenlaufs

Das Maschinenkonzept der Sytec One mit seinem absolut geraden Fadenverlauf in Spinnerei und Texturierung ermöglicht zudem deutlich höhere Prozessgeschwindigkeiten im Vergleich zu mehrfädigen Technologien. Das resultiert in einer Geschwindigkeitssteigerung von bis zu 15%. Neben den Standard Prozessen spielen anspruchsvollere Prozesse mit höheren Bruchraten eine immer größere Rolle. „Der Produktmix ist entscheidend für die Wahl der Technologie“, erklärt Martin Rademacher, Vice President Sales Oerlikon Neumag. „Wir sind in der komfortablen Situation, unseren Kunden sowohl eine einfädige als auch eine dreifädige Technologie anbieten zu können.