Aus der Branche

Textil-Recycling ist eine der großen Herausforderungen unserer Zeit. Aktuell wird der Großteil der gebrauchten Kleidung (über 85 %) thermisch verwertet oder landet auf Deponien. Ein deutlich kleinerer Anteil wird als Second-Hand Kleidung in Entwicklungsländer verschifft. Lediglich weniger als ein Prozent der Kleidung wird recycelt und anschließend wieder zu Kleidung verarbeitet.

Textilien zu recyceln ist kompliziert. Für Sammlung und Sortierung der Altkleider gibt es noch keine etablierten Systeme. Mechanische Verfahren zur Rückgewinnung von Fasern resultieren häufig in einer schlechteren Qualität der textilen Produkte und chemische Verfahren sind technisch kaum entwickelt, sowie wirtschaftlich noch nicht attraktiv genug. Dies gilt auch für das weltweit am häufigste produzierte synthetische Textilfasermaterial Polyester, das aus dem gleichen Material wie PET Flaschen hergestellt wird. Das derzeit in der Textil- und Bekleidungsindustrie genutzte recycelte PET (rPET) stammt fast ausschließlich aus recycelten PET-Flaschen.

Forscher:innen des Forschungsinstituts für Textil- und Bekleidung (FTB) der Hochschule Niederrhein und des Instituts für Chemische und Thermische Verfahrenstechnik (ICTV) der Technischen Universität Braunschweig nehmen sich im Projekt SiWerTEX den Hürden der simultanen Rückgewinnung von Monomeren und werthaltigen Zuschlagsstoffen aus dem Recycling von Polyestertextilien an. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz finanziert im Rahmen der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) die Entwicklungsarbeit der Wissenschaftler:innen unter der Leitung von Professorin Dr.-Ing. Maike Rabe (FTB) und Professor. Dr.-Ing. Stephan Scholl (ICTV).

Zusammen mit deutschen Textilherstellern und Textilausrüstern wollen die Wissenschaftler:innen ein chemisches Verfahren zum PET- bzw. Polyesterrecycling, weiterentwickeln. Eine große Herausforderung stellt dabei die Vielfalt von Ausrüstungsmitteln und Additiven dar, mit denen Kleidung und technische Textilien ausgestattet sind: sie sind gefärbt, bedruckt und mit Flammschutz- oder Weichgriffmitteln ausgerüstet.

Untersucht wird im Projekt nicht nur, wie dies beim Recycling effektiv entfernt werden kann, sondern auch, ob die Additive als Wertstoffe zurückgewonnen werden können. Der Fokus wird in SiWerTEX auf die Entfernung von Farbstoffen und die Rückgewinnung des in Flammschutzmitteln enthaltenen Phosphors gerichtet. Die Erkenntnisse sollen helfen, Textilien von Beginn an so zu produzieren, dass ein späteres Recycling möglich wird.

Für die Textil-Unternehmen werden zum Ende des Projektes Handlungsempfehlungen für recyclingfreundliche Färb- und Ausrüstungsprodukte herausgegeben werden können.

Für den ressourceneffizienten Einsatz von Kunststoffen entwickelt Fraunhofer UMSICHT neue Werkstoffe. Im Fokus stehen dabei Biokunststoffe, eine zirkuläre Kunststoffwirtschaft sowie Strategien zur Reduzierung von Makro- und Mikroplastik in der Umwelt. Fraunhofer UMSICHT präsentiert sich auf der K 2022 mit chemischen Zwischenprodukten aus Kaffeesatz, Folienwerkstoff auf Basis von TPU, PLA-Compounds für technische Bauteile mit erhöhtem Brandrisiko und abbaubaren Mulchfolien.

Forschende des Fraunhofer UMSICHT gewinnen im Projekt »InKa«, das die Wertschöpfungskette von Kaffeesatz erforscht, aus dem ungenießbaren Kaffeeöl ein chemisches Zwischenprodukt, das bei der Herstellung von Additiven für Kunststoffe zum Einsatz kommt. Den entölten Kaffeesatz versuchen sie, als alternativen Rohstoff für die Papier- und Kartonindustrie zu nutzen. »Eine besondere Herausforderung bei unserem Projekt ist das Scale-up der Verfahrensschritte vom Labor zur industriellen Fertigung. Das angestrebte Verfahren als Ganzes ist hoch innovativ und leistet einen wichtigen Beitrag bei der Nutzung von biobasierten Rohstoffen im Rahmen der Bioökonomie. Im Labormaßstab sehen wir bereits, dass unser Konzept aufgeht: Wir konnten die entwickelten Additive bereits in neuen Werkstoffrezepturen testen«, erklärt Inna Bretz, Abteilungsleiterin Zirkuläre und Biobasierte Kunststoffe des Fraunhofer UMSICHT.

Röntgendetektierbare Mehrwegschutzbekleidung
Die Entwicklung eines Folienwerkstoffs auf Basis von thermoplastischen Polyurethanen (TPU) und röntgendetektierbaren Additiven war das Ziel des Projekts »DetekTPU«. Bei der Produktion von Nahrungsmitteln ist Einwegschutzbekleidung zu tragen, um Sicherheits- und Hygienevorschriften einzuhalten. Neben einer großen Mengen Plastikmüll ergibt sich dabei zusätzlich das Problem, dass Teile der Schutzbekleidung in den Nahrungsmitteln landen können und dort nicht detektiert werden. Der entwickelte Werkstoff soll für zuverlässig röntgendetektierbare Mehrwegschutzbekleidung eingesetzt werden. Dies ist für dünne Kunststofffolien eine bisher nicht gelöste Herausforderung. »Die bisherigen Projektergebnisse sind vielversprechend, aktuell planen wir weitere Entwicklungsschritte mit unserem Projektpartner. Hierzu soll das Team um Experten aus dem Bereich Folienherstellung erweitert werden.«  berichtet Christina Eloo, Gruppenleiterin Kunststoffentwicklung.

Biobasierte Kunststoffe für technische Bauteile mit erhöhtem Brandrisiko
Technische Bauteile mit erhöhtem Brandrisiko, etwa in der Elektronikindustrie, erfordern flammgeschützte, wärmeformbeständige und schlagzähe Kunststoffe. Ein Großteil davon wird auf Erdölbasis hergestellt, dessen Vorräte begrenzt sind. Biokunststoffe erreichen jedoch oftmals noch nicht im vollen Umfang das vom Markt geforderte Eigenschaftsniveau konventioneller technischer Kunststoffe. Die Grenzen liegen insbesondere beim Brandverhalten, einer ausreichenden Temperaturbeständigkeit oder Schlagzähigkeit. Hier setzt »TechPLAstic« an: Es werden PLA-Compounds für langlebige Produkte anwendungs- und marktnah entwickelt - unter Berücksichtigung der jeweiligen Anforderungen und Kosten. Der Anwendungsfokus liegt zunächst auf technischen Produkten des Elektronik- und Bausektors wie beispielsweise Leuchten oder Schalter und Tasten in der Gebäudetechnik.

Mulchfolien mit angepasster Abbaubarkeit
Biologisch abbaubare Kunststoffe sind in umweltoffenen Anwendungen sinnvoll, bei denen ein Recyclingprozess nicht möglich oder mit einem zu hohen Aufwand verbunden ist. Beispiele hierfür sind Geotextilien oder Mulchfolien. Fraunhofer UMSICHT forscht an Kunststoffen mit angepasster Abbaubarkeit, die während der Nutzungsdauer die gewünschten Eigenschaften erfüllen. Zur Untersuchung und Bewertung der Eigenschaftsänderungen von Kunststoffen während der Alterung durch Umwelteinflüsse werden durch die Forschenden im Labor die Bedingungen so anwendungsnah wie möglich eingestellt. Dazu können je nach Produkt verschiedene Substrate (Kompost, Erde, Wasser), verschiedene Temperaturen und UV-Licht eingesetzt werden.
 
Förderhinweise

• Das Projekt »InKa – Intermediate aus industriellem Kaffeesatz« wird im Rahmen der Fördermaßname »Nationalen Forschungsstrategie BioÖkonomie 2030« der Bundesregierung durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert.
• Das Projekt »DetekTPU« wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.
• Das Projekt »TechPLAstic« wird durch die Fachagentur Nachwachsende Rohrstoffe e. V. (FNR) und aus Mitteln des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) gefördert.

Über 200 Vertreter*innen aus der Faserverbundbranche, dem Bauwesen und der Wissenschaft nahmen im Januar 2022 am Abschlussforum des BMBF-Innovationsforums „FiberBuild – Faserverbundindustrie erschließt Bauwesen“ teil, um das Potenzial von faserverstärkten Werkstoffen für Bauanwendungen zu diskutieren, neue Geschäftsfelder zu analysieren und sich branchenübergreifend zu vernetzen. Zu dem zweitägigen Online-Event hatte der Projektinitiator, das Fachnetzwerk CU Bau des Composites United e V., eingeladen.
 
Über 200 Interessenten waren der Einladung gefolgt und erhielten Einblicke in die Welt der Faserverbundwerkstoffe. Neben einer Studie zum Marktpotenzial dieser Materialien im Bauwesen sowie dem Konzept einer Ideen-TransferPlattform stellten Referenten aus dem gesamten DACH-Raum ihre bisherigen Erfahrungen mit Produkten aus faserverstärkten Werkstoffen für bspw. Brückenbauten und -sanierungen, Türme und Masten, Leichtbaudächer oder -fassaden vor.

Diese Werkstoffe zeichnen sich insbesondere durch überzeugende strukturelle Eigenschaften bei vergleichsweise niedrigem Materialeinsatz aus und bieten somit ökologische Vorteile. Durch die höhere Lebensdauer, reduzierte Wartungsaufwände, einfache Handhabung und geringere Transportlasten bieten sie gleichzeitig auch ökonomische Vorzüge. Sie erlauben ebenfalls eine besondere Designfreiheit und die Integration von erweiterten Funktionalitäten, wie etwa die Schadensüberwachung durch integrierte Sensoren.

Am zweiten Veranstaltungstag lag der Fokus auf der Bauindustrie, die sich aktuell mit der Forderung nach klimaschonenden und nachhaltigen Werkstoffen und Technologien konfrontiert sieht. Benötigt werden material- und energieeffiziente Lösungen zur Reduktion von CO2-Emissionen. Faserverbundverstärkte Baustoffe können hier Lösungen aufzeigen.

Außerdem setzen die stagnierende Produktivität sowie der andauernde Fachkräftemangel bei steigenden Personalkosten die Baubranche zusätzlich unter Druck. Hier bieten sich Ansatzpunkte über digitales, vollautomatisiertes Bauen sowie Produktionssysteme mit mehr Standardisierung bzw. einer Vorfertigung in der Fabrik. Leichtbauweisen mit Faserverbunden verfügen über einen hohen Vorfertigungsgrad, durch additive Fertigungsverfahren (z. B. 3D-Druck) können Planungsdaten zeit- und kosteneffizient direkt vor Ort in die Ausführung übertragen werden.

Die größte Hürde für den flächendeckenden Einsatz von faserverstärkten Bauprodukten ist aber das Baurecht. Im Gegensatz zu bekannten, herkömmlichen Baumaterialien fehlen für faserverstärkte Werkstoffe grundlegende Normenwerke und bauaufsichtliche Regelungen. Daraus entsteht für jedes Projekt die Notwendigkeit einer Zustimmung im Einzelfall, einer gutachterlichen Stellungnahme sowie von experimentellen Untersuchungen. Dies ist mit zusätzlichen Kosten und Zeitaufwand verbunden, was einen Einsatz von neuen Werkstoffen natürlich erschwert. Die Schwierigkeiten bei der Zusammenfassung in einer Norm entstehen auch durch die Werkstoffvielfalt und die unterschiedlichen Herstellungsprozesse. So sind verschiedene, kombinierbare Harz- und Fasersysteme am Markt, unterschiedliche Fertigungstechnologien sind ausschlaggebend für Toleranzen im Material. Die ersten normativen Grundlagen entstehen aktuell auf Bemühungen des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton (DAfStb).  

„Wir haben an beiden Eventtagen gesehen, wie die Zukunft der Baubranche aussehen kann“, resümierte Roy Thyroff, Geschäftsführer des CU Bau. „Für den Einsatz von nichtmetallischen Bewehrungen sind umfassende Kenntnisse zu Material- und Tragverhalten notwendige Voraussetzung. In anderen Industrien, wie der Luftfahrt oder dem Automobilbau, werden Faserverbund-Bauteile schon in Serie gefertigt, da Forschung und Testing dort schon viel weiter vorangeschritten sind. Das Fachnetzwerk CU Bau ist die richtige Plattform um diese Lücke auch für den Bausektor zu schließen. Wir werden branchenübergreifend und werkstoffneutral Wissenschaft und Praxis miteinander verbinden.“  
 
Weitere Informationen zum Projekt online: https://composites-united.com/projects/fiberbuild/

• New facility marks further step in Clariant’s regional growth strategy
• Joint venture with Tiangang targets growing Chinese demand for process and light stabilizer additives
• Production planned to begin in first half of 2019

Clariant, a world leader in specialty chemicals, and Beijing Tiangang Auxiliary Co., Ltd. (Tiangang), today conducted a groundbreaking ceremony in Cangzhou (China), just over 200 km south of Beijing. The ceremony marked the start of the construction of a world-class production facility for stabilizers for plastics and textiles that will form the heart of the joint venture between both parties. The event was marked by a special event with representatives from both companies, as well as local officials.

The joint venture between Clariant and Tiangang was established in September 2017, and combines the technology and production knowledge of both companies to provide even better process and light stabilizers for various growing industries in China, including automotive and textiles. China is a key market for Clariant high-end process and light stabilizers, which include the state-of-the-art Nylostab® S-EED® chemistry – invented by the company – a unique multifunctional hindered amine light stabilizer, or HALS. Tiangang, which was founded in 1991, is already an important manufacturer of light stabilizers and UV absorbers, with two plants in China backward integrated with production of key intermediates.

During the ceremony, Clariant Global Business Unit Head of Additives, Stephan Lynen, said: “This new facility enables the successful implementation of our joint venture, and we are excited about the improved proximity to customers and raw material suppliers.” Mr. Gang Liu, Deputy General Manager of Tiangang announced: “We look forward to the facility coming on-stream in the first half of 2019 and start serving the growing demand for high-end additives solutions in Asia even faster. The Cangzhou National Coastal-Port Economy & Technology Development Zone is an ideal production base for additives, with very good access to necessary raw materials and other support.”

The ground-breaking took place just one day after Clariant officially opened wholly-owned plants for Ceridust® micronized waxes and AddWorks® synergistic additive solutions in Zhenjiang, 1250 km further south. Lynen added that “Clariant is committed to sustainable growth in China and therefore continues to invest across the country to increase its local production capability and competitiveness. I am proud to announce these two instances of the Business Unit Additives making progress on this expansion strategy in such short succession and look forward to leveraging this new capacity towards achieving sales growth supported by new and sustainable developments.”