Aus der Branche

Ein neuartiges, ebenso umweltfreundliches wie kostensparendes Verfahren zur Herstellung von Carbonfasern aus Lignin ist an den DITF entwickelt worden. Es zeichnet sich durch hohes Energiesparpotential aus. Die Vermeidung von Lösungsmitteln und die Nutzung natürlicher Rohstoffe machen das Verfahren umweltfreundlich.

Carbonfasern werden im industriellen Maßstab gewöhnlich aus Polyacrylnitril (PAN) hergestellt. Die Stabilisierung und die Carbonisierung der Fasern geschieht dabei mit langer Verweildauer in hochtemperierten Öfen. Das erfordert viel Energie und macht die Fasern teuer. Dabei entstehen giftige Nebenprodukte, die aufwendig und energieintensiv aus dem Herstellungsprozess abgetrennt werden müssen.

Ein neuartiges, an den DITF entwickeltes Verfahren ermöglicht hohe Energieeinsparungen in all diesen Prozessschritten. Lignin ersetzt dabei das Polyacrylnitril für die Herstellung der Präkursorfasern, die in einem zweiten Prozessschritt zu Carbonfasern umgewandelt werden. Lignin als Ausgangsmaterial für die Herstellung von Carbonfasern hat bisher kaum Beachtung in der industriellen Fertigung gefunden. Lignin ist ein günstiger und in großen Mengen verfügbarer Rohstoff, der als Abfallprodukt in der Papierproduktion anfällt.

Im neuen Verfahren zur Herstellung von Ligninfasern wird zuerst Holz in seine Bestandteile Lignin und Cellulose getrennt. Ein Sulfit-Aufschluss ermöglicht die Erzeugung von Lignosulfonat, das in Wasser gelöst wird. Die wässrige Lösung von Lignin ist das Ausgangsmaterial für das Spinnen der Fasern.
Der Spinnprozess selbst erfolgt im sogenannten Trockenspinnverfahren. Dabei presst ein Extruder die Spinnmasse durch eine Düse in einen beheizten Spinnschacht. Die entstehenden Endlosfasern trocknen im Spinnschacht schnell und gleichmäßig. Das Verfahren benötigt weder Lösungsmittel noch giftige Additiven.

Die anschließenden Schritte zur Herstellung von Carbonfasern - die Stabilisierung in Heißluft und die anschließende Carbonisierung im Hochtemperaturofen - ähneln denen des üblichen Prozesses bei Verwendung von PAN als Präkursorfaser. Allerdings lassen sich die Ligninfasern im Ofen besonders schnell mit Heißluft stabilisieren und benötigen nur relativ niedrige Temperaturen in der Carbonisierung. Die Energieersparnis in diesen Prozessschritten gegenüber PAN liegt bei rund 50% und bedeutet einen echten Wettbewerbsvorteil.

Aus Wasser gesponnene Ligninfasern bieten Vorteile
Neben der umweltfreundlichen, da lösemittelfreien Herstellung, und der Energieeffizienz bietet das neue Verfahren weitere Vorteile gegenüber PAN: Lignin ist ein überaus günstiger und leicht verfügbarer Rohstoff, der aus Holz gewonnen wird. Die Verwendung eines natürlichen Rohstoffes für die Erzeugung von hochfesten Carbonfasern folgt dem Nachhaltigkeitsgedanken in der Produktion.

Der Trockenspinnprozess erlaubt hohe Spinngeschwindigkeiten. Hierdurch wird in kürzerer Zeit deutlich mehr Material produziert, als es mit PAN-Fasern möglich ist. Das ist ein weiterer Wettbewerbsvorteil, der dennoch keine Kompromisse an die Qualität der Lignin-Präkursorfasern zulässt: Diese sind äußerst homogen, haben glatte Oberflächen und keine Verklebungen. Solche strukturellen Merkmale erleichtern die Weiterverarbeitung zu Carbonfasern und letztlich auch zu Faserverbundwerkstoffen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die in dem neuen Spinnverfahren gewonnenen Präkursorfasern aus Lignin gegenüber PAN deutliche Vorteile in der Kosteneffizienz und in ihrer Umweltverträglichkeit zeigen. Die mechanischen Eigenschaften der aus ihnen hergestellten Carbonfasern sind hingegen nahezu vergleichbar – sie sind ebenso zugfest, widerstandsfähig und leicht, wie es von marktgängigen Produkten bekannt ist.

Besonders interessant dürften Carbonfasern aus Wasser gesponnenen Ligninfasern für Anwendungen in der Bau- und Automobilbranche sein, die von Kostensenkungen im Produktionsprozess in hohem Maße profitieren.

Der deutsche Maschinenbauer BRÜCKNER hat sich während der Pandemiezeit neu aufgestellt. Seit über 70 Jahren ist das familiengeführte Unternehmen spezialisiert auf individuelle Ausrüstungskonzepte für Textilien, technische Textilien, Vliesstoffe und Bodenbeläge. Die aktuellen Herausforderungen in der Textilindustrie sind gravierend. Die deutliche Erhöhung der Energiekosten und die allgemeine Unsicherheit der Energieversorgung sowie politische Auflagen machen eine rentable Textilproduktion für viele Firmen inzwischen immer anspruchsvoller.

BRÜCKNER antwortet darauf mit einem neu entwickelten Spannrahmenkonzept mit Doppelbeheizungssystem. Die Anlagen können mit je nach Verfügbarkeit mit Gas oder Öl betrieben werden, aber auch andere Kombinationen mit Dampf oder erneuerbaren Energien sind möglich. Somit können Produktionsverzögerungen und Maschinenstillstände weitestgehend vermieden werden. Zudem hat das Unternehmen für seine Maschinen intelligente Assistenzsysteme entwickelt, die den Maschinenbediener darin unterstützen, den bestmöglichen Prozess zu nutzen, um die Anlage so energieeffizient wie möglich zu betreiben. Mit neuen energieeffizienten Motoren oder Wärmerückgewinnungs- und Abluftreinigungssystemen sind weitere Energieeinsparungen möglich. Schädliche Emissionen können so vermieden werden.

Auch die Reduzierung von Chemikalien steht im Fokus vieler Textilproduzenten. Hierzu kann das weiterentwickelte Minimalauftragsaggregat ECO-COAT einen entscheidenden Beitrag leisten. Über verschiedene Warenwege können Maschen- und Webwaren, aber auch Vliesstoffe ein- oder beidseitig veredelt werden. Durch die Minimalapplikation über eine Gravurwalze kann ein einseitiger Auftrag von bis zu 100 g/m² erzielt werden. Ein beidseitiger und höherer Auftrag wird z.B. durch Imprägnieren im Nip erreicht. Unabhängig vom gewählten Warenweg fallen durch ein sehr kleines Flottenreservoir nur minimale Abwassermengen beim Partie- bzw. Flottenwechsel an, auch der Chemikalieneinsatz kann somit deutlich reduziert werden. Im anschließenden Trocknungsprozess muss weniger Wasser verdampft werden als z.B. bei der Imprägnierung im Wasserbad, der Energiebedarf sinkt damit deutlich.

BRÜCKNER wird im Juni auf der ITM in Istanbul und der TECHTEXTIL in Frankfurt die Neuentwicklungen präsentieren.

• DiloGroup freut sich auf die Teilnahme an der Techtextil India, die vom 25.-27.11.2021 in Mumbai stattfindet.

Die DiloGroup bietet auf diesem Forum für die unterschiedlichsten Anwendungsgebiete maßgeschneiderte Produktionsanlagen aus einer Hand und wird am Stand C20 in Halle 7 umfassend über Maschinenprogramm und die neusten Entwicklungen von der Faservorbereitung bis zum fertigen Vlies informieren.

Eine neue und vereinfachte Realisierung der elliptischen Nadelbewegung macht die Hyperpunch-Technologie auch für Standardanwendungen attraktiv. Hyperpunch HαV ermöglicht, insbesondere in Verbindung mit dem neuen Nadelanordnungsschema 6000X, eine gleichmäßigere Einstichverteilung bei der Vorvernadelung. In einer Vernadelungs- Gesamtanlage kann dieser Vergleichmäßigungseffekt noch verbessert werden durch das neue Nadelbild 8000X, das als Durchbruch in der Nadelbildentwicklung gilt und eine markierungsarme Produktoberfläche über große Vorschubbereiche realisiert.

Der auf der ITMA 2019 erstmals vorgestellte „3D-Lofter“ erweitert die Eigenschaften von Vliesstoffen in die dritte Dimension. Eine Serie von Einzelvliesbildungsstellen, die nach dem aerodynamischen Vliesbildungsprinzip arbeiten, platzieren definierte Fasermassen in beliebigen Mustern auf einem Grundvlies. Fasereinsparungen durch belastungsgerechte Produktion von technischen Formteilen oder gemusterte DI-LOUR oder DI-LOOP-Ware sind nur zwei Beispiele für diese Technologie, die dem Vliesstoff neue Anwendungsfelder erschließen wird.

Außerdem ist die 3D-Lofter-Technik auch „invers“ nutzbar zum Auffüllen von Fehlstellen in Speiservliesmatten und trägt damit zur Verbesserung der Gleichmäßigkeit z. B. von Spunlace, Thermobond oder Airlay Produkten bei. Mit dem DiloLine 4.0 Konzept bietet Dilo I4.0 Module, die nicht nur den Bediener entlasten, sondern durch maximale Datentransparenz in der Produktion, die Überwachung des Betriebs, die Qualitätssicherung und die Wartung erleichtern. Die DILO-eigenen Lösungen „Smart Start“ für einen vollautomatischen Anlagenanlauf oder „DI-LOWATT“ für Energieeinsparungen werden ergänzt durch Siemens-basierte Lösungen, die mittels Apps und der Daten-Cloud „MindSphere“ anwählbar sind.

Mit weltweit über 370 gelieferten Gesamtanlagen für die Vliesstoffindustrie verfügt die DiloGroup über das nötige Know-How und das komplette Maschinenprogramm, um optimale Anlagen für jede Anforderung zu projektieren. Die Effizienz der Dilo-Produktionsanlagen ist das Ergebnis langjähriger Entwicklungsarbeit und Erfahrung. Neben der Technologie Vernadelung werden zusammen mit Partnerfirmen auch Gesamtanlagen zur Thermobondierung oder Wasserstrahlverfestigung angeboten.

„Mit unseren Lösungen sind wir am Puls der Zeit.“ So bringt Peter Wirtz, Geschäftsbereichsleiter Industriegewebe von GKD – Gebr. Kufferath AG (GKD), sein Fazit zum GKD-Messeauftritt bei der FILTECH in Köln auf den Punkt. Noch nie konnte das Unternehmen eine vergleichbar hohe Besucherresonanz bei dieser Leitmesse für Filter- und Trenntechnik verzeichnen. Insbesondere die gezeigten Lösungen zur Wasseraufbereitung mit immer feineren Geweben, zum Mikroplastikrückhalt und zur Energieeinsparung bei der Heißgasfiltration wurden so stark nachgefragt, dass viele Besucher mehrmals kommen mussten, bis ein Ansprechpartner frei war.

Eine zentrale Rolle spielte bei vielen Gesprächen das Thema Umwelt. Hier punkten die GKD-Filtermedien und -systeme aus recycelbarem Edelstahl grundsätzlich durch mechanische Robustheit, Verschleißbeständigkeit, Schweißbarkeit und Möglichkeit zur Wiederbespannung. Die zunehmende Sensibilität der Kunden gegenüber jedwedem Einsatz von Kunststoffen oder Klebern führte gleich mehrere verantwortliche Entwickler an den Stand des Technologieführers unter den technischen Webereien. Für die unterschiedlichen Prozesse der Wasseraufbereitung standen die Gewebefamilien der Optimierten Tressen (OT) oder Porometric-Gewebe im Mittelpunkt des Interesses. Bei den Optimierten Tressen präsentierte GKD weitere Abstufungen in den Öffnungsbereichen 15 bis 5 μm. Hohe Schmutzaufnahmekapazität, geringe Verblockungsneigung und exzellente Reinigungseigenschaften qualifizieren sie für zahlreiche Schlüsselanwendungen in der Industrie. In der Mikrosiebung sind die OT mit einer geometrischen Porenöffnung von 5 μm unerreicht in Feinheit und Permeabilität. Damit setzen sie auch in der großtechnischen Wasseraufbereitung neue Maßstäbe. Porometric-Gewebe sind eine vielfach ausgezeichnete Weiterentwicklung der Optimierten Tressen. Sie gelten in der Prozess- und Ballastwasser-, ebenso wie in der Öl- und Gasfiltration als eines der leistungsstärksten Filtermedien überhaupt. Ihre konstruktiv bedingte Porosität von bis zu 80 Prozent und mehr mit entsprechend hoher Permeabilität und Bestmarken bei der Abreinigung erschließt bislang unbekanntes Effizienzpotenzial. Die meisten Standbesucher, die wegen dieser beiden Gewebefamilien das Gespräch mit GKD suchten, waren bereits von den Vorteilen dieser Gewebe für ihre Anwendungen überzeugt. Ihr Interesse galt deshalb der Verfahrens- und Engineering-Kompetenz der Filtrationsexperten. So diskutierten sie mit ihnen Fragestellungen zur Verarbeitung, zum Schweißen oder zur konstruktiven Unterstützung der dünnen Gewebe gegen Rückspüldrücke. In diesem Rahmen angedachte Lösungen gilt es nun, im Nachgang der Messe miteinander im Detail zu erarbeiten.