Aus der Branche

Ein neuartiges sortenreines Kunstleder erfüllt die Anforderungen der europäischen Ökodesignverordnung. Hergestellt aus einem biobasierten Kunststoff ist es biologisch abbaubar und erfüllt die Voraussetzungen für einen geschlossenen Recyclingprozess.

Viele Kunstleder bestehen aus einem textilen Trägermaterial, auf das eine Polymerschicht aufgebracht wird. Die Polymerschicht besteht meist aus einem Haft- und einem Deckstrich, der in der Regel noch mit einer typischen Prägung versehen wird. Gewöhnlich handelt es sich beim Textilträger und der Beschichtung um völlig unterschiedliche Materialien. Als Textilträger dienen häufig Gewebe, Gewirke oder Vliesstoffe aus PET, PET/Baumwolle oder auch Polyamid. Für die Beschichtungen kommen zumeist PVC sowie diverse Polyurethane zum Einsatz. Die Verwendung dieser etablierten Verbundmaterialien genügt nicht den heutigen Nachhaltigkeitskriterien. Sie sortenrein zu rezyklieren ist sehr aufwendig oder sogar unmöglich. Eine biologische Abbaubarkeit ist nicht gegeben. Die Suche nach alternativen Materialien für die Herstellung von Kunstleder ist daher dringlich. 2022 wurde seitens der EU die sogenannte Sustainable Products Inititiative (SPI) verabschiedet („Green Deal“). Sie enthält eine Ökodesignverordnung, die im Ressourcenschutz den Lebenszyklus eines Produktes mit einbezieht. Für das Textil- bzw. Produktdesign bedeutet das, die Kreislaufschließung bzw. den "end-of-life"-Fall in die Produktentwicklung mit einzubeziehen.

In einem AiF-Vorhaben, das in enger Kooperation der DITF und dem Freiberg Institute gGmbH (FILK) durchgeführt wurde, ist es nun gelungen, ein Kunstleder zu entwickeln, bei dem sowohl das Fasermaterial als auch das Beschichtungspolymer identisch sind. Die Sortenreinheit ist Voraussetzung für ein industrielles Recyclingkonzept.

Als Grundmaterial empfahl sich aufgrund seiner Eigenschaften der aliphatische Polyester Polybutylensuccinat (PBS). PBS ist aus biogenen Quellen herstellbar und mittlerweile in mehreren Qualitäten und größeren Mengen am Markt verfügbar. Dessen biologische Abbaubarkeit konnte in Versuchen nachgewiesen werden. Das Material kann thermoplastisch verarbeitet werden. Das gilt sowohl für das Fasermaterial wie auch die Beschichtung. Ein späteres Produktrecycling wird durch die thermoplastischen Eigenschaften vereinfacht.

Um einen erfolgreichen Primärspinnprozess zu realisieren und um PBS-Filamente mit guten textilmechanischen Eigenschaften zu erhalten, mussten an den DITF verfahrenstechnische Anpassungen im Abkühlschacht vorgenommen werden. Dadurch ließen sich schließlich bei relativ hohen Geschwindigkeiten von bis zu 3.000 m/min POY-Garne ausspinnen, die verstreckt eine Festigkeit von knapp 30 cN/tex aufwiesen. Die Garne ließen sich problemlos zu Geweben aus reinem PBS verarbeiten. Diese wiederum dienten am FILK als textiles Grundsubstrat für die anschließende Extrusionsbeschichtung, wobei hierbei gleichfalls PBS als Thermoplast zum Einsatz kam.

Unter optimierten Fertigungsschritten ließen sich so PBS-Verbundmaterialien mit dem typischen Aufbau für Kunstleder herstellen. Sortenreinheit und biologische Abbaubarkeit erfüllen die Voraussetzung für einen geschlossenen Recyclingprozess.

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.

Textilien für technische Anwendungen erhalten ihre besondere Funktion meistens durch eine Beschichtung. Sie macht Textilien zum Beispiel wind- und wasserdicht oder abriebbeständiger. Üblicherweise kommen dabei auf Erdöl basierende Stoffe wie Polyacrylate oder Polyurethane zum Einsatz. Mit diesen werden jedoch endliche Ressourcen verbraucht und die Materialien können durch unsachgemäßen Umgang in die Umwelt gelangen. Die Deutschen Institute für TextiI- und Faserforschung Denkendorf (DITF) forschen deshalb an Materialien aus nachwachsenden Quellen, die recyclingfähig sind und nach Gebrauch die Umwelt nicht belasten. Interessant sind hier Polymere, die aus Bakterien hergestellt werden können.

Diese Biopolymere haben den Vorteil, dass sie in kleinen Laborreaktoren bis hin zu großen Produktionsanlagen hergestellt werden können. Zu den vielversprechendsten Biopolymeren zählen Polysaccharide, Polyamide aus Aminosäuren und Polyester wie Polymilchsäure oder Polyhydroxyalkanoate (PHA), die alle aus nachwachsenden Rohstoffen stammen. PHA sind ein Überbegriff für eine Gruppe biotechnologisch hergestellter Polyester. Diese Polyester unterscheiden sich im Wesentlichen durch die Anzahl der Kohlenstoffatome in der Wiederholungseinheit. Bisher wurden sie vor allem für medizinische Anwendungen untersucht. Da PHA-Produkte am Markt zunehmend verfügbar sind, können Beschichtungen aus PHA in Zukunft auch verstärkt im technischen Bereich eingesetzt werden.

Die Bakterien, aus denen die PHA gewonnen werden, wachsen mithilfe von Kohlenhydraten und Fetten als auch durch eine erhöhte CO₂ Konzentration und Licht mit angepasster Wellenlänge.

PHA sind in ihren Eigenschaften durch die Variation der molekularen Struktur der Wiederholungseinheit anpassbar. Dadurch stellen Polyhydroxyalkanoate eine besonders interessante Verbindungsklasse für die Beschichtung technischer Textilien dar. Aufgrund der wasserabweisenden Eigenschaften, die schon vom Molekülaufbau herrühren, und der stabilen Struktur haben Polyhydroxyalkanoate ein großes Potential für die Herstellung wasserabweisender, mechanisch belastbarer Textilien, wie sie beispielsweise im Automobilbereich und auch bei Outdoor Bekleidung gefragt sind.

Die DITF leisteten hierzu bereits erfolgreiche Forschungsarbeiten. So zeigten Beschichtungen auf Garnen aus Baumwolle und Gewebe aus Baumwolle, Polyamid und Polyester glatte und recht gut haftende Beschichtungen. Die PHA-Typen für die Beschichtung wurden sowohl am freien Markt beschafft als auch vom Forschungspartner Fraunhofer IGB hergestellt. Es zeigte sich, dass durch Extrusion das geschmolzene Polymer durch eine Ummantelungsdüse auf Baumwollgarne aufgetragen werden kann. Die Beschichtung des geschmolzenen Polymers auf Gewebe gelang mithilfe einer Rakel. Die Länge der molekularen Seitenkette des PHA spielt bei den Eigenschaften des beschichteten Textils eine wichtige Rolle. So sind zwar PHA mit mittellangen Seitenketten besser geeignet, um eine geringe Steifigkeit und einen guten textilen Griff zu erzielen, jedoch ist ihre Waschbeständigkeit gering. PHA mit kurzen Seitenketten sind dafür geeignet eine hohe Wasch- und Scheuerbeständigkeit zu erreichen, jedoch wird der textile Griff etwas steifer.

Aktuell untersucht das Team, wie die Eigenschaften von PHA verändert werden können, um die gewünschten Beständigkeiten und die textilen Eigenschaften gleichermaßen zu erreichen. Des Weiteren ist die Formulierung wässriger Rezepturen für die Garn- und Textilausrüstung geplant. Damit können wesentlich dünnere Beschichtungen auf die Textilien aufgebracht werden als dies mit geschmolzenem PHA möglich ist.

In weiteren Forschungsteams der DITF wird untersucht, ob PHA auch für die Herstellung von Fasern und Vliesstoffen geeignet sind.

Yanfeng, ein weltweit führender Automobilzulieferer, hat die Leistungen seiner europäischen Zulieferer mit seinen jährlichen Lieferantenauszeichnungen gewürdigt. Im Rahmen einer Preisverleihung in der Europazentrale des Unternehmens in Neuss erhielten gestern insgesamt 13 Lieferanten die Auszeichnungen in zwei Kategorien.

Mit einem Distinguished Supplier Award und zwölf Supplier Excellence Awards in fünf Unterkategorien bewertete YF seine Lieferanten nach mehreren Kriterien. Besonders wichtig waren dabei die Vision des Unternehmens in Bezug auf Technologie und Innovation sowie die Nachhaltigkeit. Darüber hinaus wurden auch Qualität, Kosten, Service und Kundenzufriedenheit bewertet.

Die Preisträger aus Europa sind:

Distinguished Supplier Award:
- BASF Polyurethanes GmbH, Deutschland
 
Supplier Excellence Award – Quality:
- Industrias Alegre S.A., Spanien
 
Supplier Excellence Award – Customer Satisfaction:
- DSSI International, LLC, Slowakei
- SIGIT d.o.o., Serbien
 
Supplier Excellence Award – Sustainability:
- HOFFMANN + VOSS GmbH, Deutschland
 
Supplier Excellence Award – Technology and Innovation:
- SemsoTec GmbH, Deutschland
- Lightworks GmbH, Deutschland
 
Supplier Excellence Award – Service:
- CTP, Tschechien
- Milsped d.o.o., Serbien
- Prewave GmbH, Österreich
- Schneider Electric SE, Frankreich
- SPARETECH GmbH, Deutschland
- Weber GmbH & Co. KG, Deutschland

Für die wasserdichte/atmungsaktive Funktion von Schuhen kommen verschiedene Materialien (Membranen), chemische Substanzen und Zemente zum Einsatz.

Das Standardsystem der Branche basiert derzeit auf einem sockenförmigen, wasserdichten Futter (auch als "Bootie" bekannt), das vollständig von der äußeren Schuhschicht (Obermaterial) getrennt ist und so Raum für eindringende Nässe lässt. Dadurch kann der Schuh sich mit Wasser vollsaugen und feucht, schwer und kalt werden. Um diesen Mangel auszugleichen, werden herkömmliche Schuhobermaterialien mit gesundheitsschädlichen, perfluorierten chemischen Verbindungen (PFC) imprägniert. Die HDry-Technologie führt eine völlig neue Abdichtungsmethode ein, bei der die wasserdichte und atmungsaktive Membran in einem Schritt direkt in 3D auf die Innenseite des Obermaterials laminiert wird: Die direkte Verschmelzung des Schuhobermaterials mit der wasserdichten Membran stoppt das Wasser effektiv an der Schuhaußenseite, bevor es in den Schuh eindringen kann. Als Ergebnis bietet der Schuh eine extrem trockene und warme Gesamtleistung, während die Möglichkeit einer Feuchtigkeitsansammlung zwischen der Außenschicht und der Membran insgesamt ausgeschlossen ist. Und das alles ohne oder mit sehr geringer DWR-Behandlung des Obermaterials. Kurz gesagt, durch eine effizientere Verwendung von weniger Material wird die wasserdichte Funktion erheblich verbessert.

MATERIAL

Die HDry-Mischung besteht aus einer wasserdichten/atmungsaktiven Membran auf Polyurethanester-Basis in Kombination mit einem dünnen Polyester-Strick. Materialeinsparung und Leichtigkeit sind die größten Vorteile. HDry ist absolut PTFE-frei und bei der Herstellung werden keine perfluorierten Verbindungen (PFCs, PFOS, PFOA usw.) verwendet. HDry enthält keine Bestandteile aus der REACH-ECHA-Liste.

Ob kleben, vergießen oder dämmen, dichten und schäumen - auf der diesjährigen Bondexpo, der internationalen Fachmesse für Klebtechnologie informiert Oerlikon Barmag über sein Zahnraddosierpumpenprogramm speziell für die Arbeitsschritte Fügen/Verbinden. Vom 9. bis zum 12. Oktober präsentiert das Unternehmen in Halle 6 unter anderem Komponenten für die Silikonverarbeitung sowie Heißschmelzkleberanwendungen, aber auch für die Verarbeitung von Harzen oder Polyurethanen und anderen höherviskosen Flüssigkeiten (Standnr. 6422).

Effizienz in der Bewältigung zähflüssiger Medien – die GA-Baureihe
Beim Auftrag von Heißschmelzklebern steht vor allem die Gleichmäßigkeit des Auftrags im Vordergrund. Exaktes Dosieren setzt aber nicht nur das schnelle und reproduzierbare Einstellen eines Betriebspunktes voraus, sondern auch eine pulsationsarme Einspeisung des Fördermediums. In Ergänzung zur bewährten GM-Baureihe hat Oerlikon Barmag nun die GA-Serie zur Förderung höherviskoser Medien entwickelt. Die GA-Baureihe ist in Fördervolumina von 1,25 – 30 cm³/U (0,6-144 l/h) lieferbar. Sie ist ausgelegt für Drücke bis 200 bar, für Viskositäten bis 1.500 Pas sowie für Temperaturen bis maximal 225°C. Mit der neuen Pumpenbaureihe bietet Oerlikon Barmag überall dort maßgeschneiderte Lösungen, wo auf eine genau definierte, gleichmäßige Dosierung Wert gelegt wird.

Austrag und Dosieren aus einer Hand – die Fasspumpe
Die Fasspumpe ist speziell zur Förderung und Dosierung hochviskoser Materialien wie Klebstoffe, Silikone etc. aus Fässern und anderen großen Gebinden und für Drücke bis zu 250 bar ausgelegt. Thorsten Wagener, verantwortlicher Sales Mitarbeiter für Pumpen in industriellen und chemischen Anwendungen: "Die Fasspumpe trägt nicht nur hochviskose Materialien aus dem Fass aus, sondern dosiert das Medium ohne einen weiteren Zwischenstopp mit dem gewohnt hohen volumetrischen Wirkungsgrad zum Mischkopf.“ In enger Abstimmung mit dem Kunden werden Zahnradpumpe und Fassfolgeplatte so aufeinander abgestimmt, dass die Platte mühelos den Boden des Behälters erreichen kann und so nur eine sehr geringe Restmenge von < 1% zurücklässt, was sich positiv sowohl auf die Materialkosten als auch auf den Produktionsablauf auswirkt.

Unter Hochdruck arbeiten
In der Hochdrucktechnologie stellt die Förderung von kleinen Durchsätzen mit niedrigen Viskositäten eine besondere Herausforderung dar. Speziell für diesen Einsatz hat Oerlikon Barmag die GM-Baureihe mit rundem Plattenpaket um eine Option hinsichtlich Druckaufbauvermögen erweitert. Diese mehrstufige Pumpe ist in den Fördergrößen 0,05 bis 20 ccm/U lieferbar und gewährleistet den Aufbau hoher Betriebsdrücke selbst bei niedrigen Viskositäten (z.B. 250 bar, 100 mPas). So lassen sich höhere volumetrische Wirkungsgrade bzw. ein größerer nutzbarer Drehzahlbereich erzielen. Die robuste Zahnraddosierpumpe sorgt für einen pulsationsarmen kontinuierlichen Betrieb. Somit können erstmalig auch Anwendungen im Hochdruckbereich abgedeckt werden, die minimale Durchflussraten (z.B. 0,5g-1,5g/sec.) fordern. Für die Hersteller von PUR-Formteilen, Blockschaum, Kühlmöbelisolationen oder Sandwichpanels bedeutet das konstante Prozessstabilität bei geringeren Investitionskosten.
 
Eine für alle – High-Speed Dosieren leicht gemacht
Die neue High-Speed-Dosierpumpe ist speziell für schlecht schmierende und abrasive Medien entwickelt worden. Mit ihrem vergrößerten Drehzahlbereich (30 – 500 U/min) deckt sie einen großen Austragsbereich ab, für den bisher mehrere Pumpen unterschiedlicher Größen eingesetzt werden mussten. Für den Produzenten bedeutet das geringeren Aufwand bei Produktionsumstellungen und weniger Ersatzteilhaltung. Die kompakte Bauweise der Pumpe (ø65mm) verringert den Platzbedarf in der Maschine und das geringe Gewicht (1,4 kg) hält die Belastung so niedrig wie möglich, was sich wiederum positiv auf die Bauweise der Maschine auswirkt. Die lebensdauergeschmierten außenliegenden Kugellager sorgen bei der Pumpe nicht nur für eine lange Lebensdauer, sondern werden auch nicht vom jeweiligen Produkt berührt.