Aus der Branche

Badehose an, rein ins Wasser, mit trockener Badehose wieder raus – klingt utopisch, könnte aber womöglich bald schon Realität werden. Das Gründertrio von „Octogarn“ entwickelt gerade eine Innovation: ein neuartiges Garn, das die Textilindustrie umkrempeln könnte, für das die ehemaligen Studentinnen der Hochschule Niederrhein (HSNR) und der FH Aachen eine Förderung von 1,84 Millionen Euro erhalten. Das Geld stammt aus dem Förderprogramm „EXIST – Existenzgründungen aus der Wissenschaft“ des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz.

„Octogarn“ ist schadstofffrei, nachhaltig, kälteisolierend, atmungsaktiv und reibungsreduzierend. Es wirkt ähnlich dem Lotuseffekt, ist also wasserabweisend. Doch es hat einen entscheidenden Mehrwert: Es ist unbenetzbar. Bedeutet: Taucht man ein Textil aus diesem Garn unter Wasser, bleibt es trocken. „Ein Effekt, der in der Textilbranche kaum bekannt ist“, sagt die Mönchengladbacherin Alexandra Plewnia. Momentan werden viele wasserabweisende Textilien, vor allem im technischen Bereich, durch die Ausrüstung mit Chemie wie Fluorpolymeren hergestellt. Grüne Alternativen sind zwar umweltfreundlicher, aber oft nicht leistungsstark genug. „Octogarn“ will beide Probleme lösen.

Ideengeberin ist Alexandra Plewnia (29), die zuletzt Textile Produkte im Master an der HSNR studiert hat. Betriebswirtschaftliches Know-how bringt Sarah Neumann (28) aus Köln mit, die ihren Master berufsbegleitend in Management und Entrepreneurship an der FH Aachen absolviert hat. Komplettiert wird das Team ab November von Melanie Jakubik (29) aus Duisburg, Studienkollegin von Plewnia und wie sie für den Bereich Technologie verantwortlich.

Geforscht hat Plewnia an „Octogarn“ rund zwei Jahre im Rahmen ihres Master-Studiums am Fachbereich Textil- und Bekleidungstechnik, wo sie das Wahlpflichtfach Nanotechnologie belegte und sich mit dem Thema Funktionalität befasste..

Mit ihrer Idee gewann sie bereits 2022 den Hochschulwettbewerb „Battle of Ideas“. Die 20.000 Euro Preisgeld flossen direkt in die Anmeldung des Patents. Seither wurde die Idee auf vielen weiteren Wettbewerben in Deutschland vorgestellt.

Das Team von HNX, das gründungsinteressierte HSNR-Studierende und Mitarbeitende berät und u.a. im Rahmen des dort angesiedelten Förderprogramms „HNexist“ unterstützt, begleitete Plewnia und ihr Team. Es unterstützte bei der umfangreichen Antragstellung für EXIST.

Das noch zu gründende Start-up möchte das Garn produzieren und es als Zulieferer an Unternehmen vertreiben. Ob Outdoor-Kleidung, Schutzausrüstung oder Einsatz in der Schifffahrtsindustrie – dank der vielfältigen Eigenschaften des Materials gibt es für „Octogarn“ verschiedenste Einsazmöglichkeiten.

Das fertige Garn gibt es noch nicht. Die 1,84 Millionen Euro helfen, um bis zum Ende der Förderperiode im Februar 2026 einen Prototyp zu entwickeln. Das Fördergeld wird vor allem für Personalausgaben genutzt, aber auch eine neue Maschine wird angeschafft. Für die Entwicklung von Octogarn darf das Gründerteam Büroraume und Maschinen des Fachbereichs Textil- und Bekleidungstechnik mitbenutzen.

Der internationale Technologiekonzern ANDRITZ hat erfolgreich die neue Krempel sowie die Faseröffnungs- und Mischanlage in Betrieb genommen, die an Albis in Roasio, Vercelli, Italien, geliefert wurde.

Mit ihrer großen Arbeitsbreite von 5,10 m ermöglicht die Maschine die Produktion kundenspezifischer Vliesstoffe mit ausgezeichneten Produkteigenschaften und gleichbleibender Qualität. Ein Beispiel ist Albis Curacell®, ein mehrschichtiger Vliesstoff mit einem Gewicht von 35 bis 70 g/m², der in einem patentierten, völlig wasserfreien Verfahren erzeugt wird und Flüssigkeitsmengen von mehr als dem Siebenfachen seines Eigengewichts absorbieren kann. Die Produktionslinie umfasst außerdem eine moderne vorgelagerte Faseröffnungs- und Mischanlage von ANDRITZ.

Albis wurde 1995 als Privatkonzern von Gianni Boscolo in Italien gegründet und ist seit drei Jahrzehnten ein wichtiger Player am Vliesstoffmarkt. Auf Basis kontinuierlicher Forschungs- und Entwicklungsarbeit bietet das Unternehmen innovative, hochwertige Vliesstofflösungen für verschiedene Sektoren, darunter Hygiene, Medizin, Körperpflege, Textilien, Filtration und Landwirtschaft.

Im Juni 2023 fand die jährliche Mitgliederversammlung der Industrievereinigung Chemiefaser e. V. (IVC) statt, auf der die offiziellen Marktdaten für das abgelaufene Geschäftsjahr sowie Ausblicke auf das laufende Jahr bekannt gegeben wurden.

Seit vielen Jahren stagnierte das weltweite Produktionswachstum für alle Faserarten. Im Bereich der Chemiefasern wurde sogar ein leichter Rückgang der Produktionsmengen beobachtet. Vor diesem Hintergrund sei es bemerkenswert, so die IVC, dass China seinen Weltmarktanteil nicht halten konnte, sondern um einen Prozentpunkt zu Gunsten von Indien verlor.

Die weltweite Baumwollernte tendierte zur Erholung, konnte aber noch nicht an das Niveau der Jahre vor 2020 anknüpfen. Das leichte Wachstum scheint aber entkoppelt von einem grundsätzlichen Trend zu cellulosischen Fasern zu sein, deren Menge war im selben Beobachtungszeitraum leicht rückläufig.

Der Verband warnt, dass im Vergleich zur globalen Situation die Entwicklung der Chemiefaserbranche in Deutschland dramatische Züge annehme. Bezogen auf die ohnehin schlechten Vorjahre wurde 2022 ein weiterer mengenmäßiger Verlust von –28,5 % protokolliert. Ursachen sind Betriebsschließungen, die einerseits auf Insolvenzen und andererseits auf mangelnde Perspektiven an nachhaltigen und tragfähigen wirtschaftlichen Standortbedingungen in Deutschland zurück gehen. Besonders betroffen ist dabei die Produktion von Polyacrylnitril- und Polyesterfasern. Diese Entwicklung hat auch für die Arbeitnehmer sehr ernste Folgen: 24 % gut bezahlter Arbeitsplätze gingen in der deutschen Chemiefaserbranche im letzten Jahr unwiederbringlich verloren.

Der abflauende internationale Handel mit Chemiefasern geht einher mit der Schwächung der deutschen Produktion. Der deutsche Export brach ein (-24,3 %), wobei der innereuropäische Handel gegenüber den Exporten nach Asien an Bedeutung gewann. Die Menge an importierten Chemiefasern nahm nur leicht ab (- 4,1 %). Hier zeigten cellulosische Chemiefasern Zuwächse zu Lasten von synthetischen Stapelfasern (+12,9 % bzw. – 10,0 %).

Die verarbeitete Menge an allen Faserarten in Deutschland blieb gegenüber dem Vorjahr nahezu konstant (- 0,3 %). Chemiefasern fanden aber im Vergleich mit Wolle und Baumwolle weniger Einsatz (- 2,7 %). Speziell mit Blick auf den Bekleidungsbereich zeigt sich die vermehrte Hinwendung zu Wolle und Baumwolle, wenngleich auch Heimtextilien von diesem Trend nicht unbeeinflusst bleiben.

Die Befürchtung, so die IVC, sei nicht von der Hand zu weisen, dass der Einfluss des „Green Deal“ der EU-Kommission zu einer weiteren deutlichen Verschlechterung der Standortbedingungen für die deutsche Chemiefaserproduktion führen werde.

Nachhaltigkeit war das Leitthema der diesjährigen Textilmaschinenbaumesse ITMA. Und so zeigten fast alle Firmen in Mailand neue Technologien für das Textilrecycling. Doch es ist anspruchsvoll, aus Alttextilien hochwertige Garne zu gewinnen und zu ebenso hochwertigen Produkten zu verarbeiten. Noch gibt es nicht für alle Herausforderungen die passenden technologischen Lösungen. Für jedes Material müssen die passenden Prozesse gefunden werden. Dafür haben die Deutschen Institute für Textil- und Faserforschung Denkendorf (DITF) zusammen mit dem Sächsischen Textilforschungsinstitut (STFI) eine neue Prüfroutine entwickelt.

Am Anfang des Recyclingprozesses steht das mechanische Reißen, bei dem die Alttextilien zerkleinert werden. In den meisten Fällen schädigt die Prozedur die Fasern. Einzelne Fasern geraten zu kurz, was den anschließenden Spinnprozess erschwert. Um die Reißmaschinen optimal einstellen zu können, wurden nach dem Reißen die Fasern klassifiziert. Dazu haben die Forscherinnen und Forscher eine neue Prüfroutine entwickelt, die mit einem speziellen Messgerät durchgeführt wurde. Die Faserlänge ist der wichtigste Parameter für die Weiterverarbeitung der Fasern und für die Qualität des fertigen Garns aus Recyclingfasern. Garnstücke, die sich noch im gerissenen Material befinden, sind immer länger als die Fasern selbst und verfälschen dadurch die Faserlängenmessung. Durch den Prüfaufbau können noch vorhandene Garnstücke nahezu ohne weitere Fasereinkürzung aufgelöst werden. Somit ist eine exakte Messung der Faserlängenverteilung des gerissenen Recyclingmaterials möglich.

Auf der Basis der Prüfergebnisse können die Reißparameter besser auf das Material abgestimmt werden, so dass die Fasern beim Reißprozess weniger eingekürzt werden. Auf diese Weise können qualitativ höherwertige Garne hergestellt werden. Die Kennwerte des optimalen Recyclingmaterials, die anhand eines statistischen Verfahrens ermittelt wurden, dienten auch dazu, für die Ausspinnung das geeignete Recyclingprodukt und für den Spinnprozess die optimalen Einstellungen und Spinnmittel zu finden.

Anschließend wurden die recycelten Materialien zu Ring- und Rotorgarn verarbeitet. In der Praxis ließ sich das Ringgarn am besten mit dem Kompaktspinnverfahren herstellen. Durch dieses Verfahren können die ohnehin schon kurzen Recyclingfasern wesentlich besser eingebunden werden. Dadurch gewinnt das Garn an Festigkeit.

Mit der neuen Prüfroutine und den dadurch optimierten Prozessen war es möglich, Garne ohne Beimischung aus 100 Prozent recycelten Aramidfasern herzustellen, die anschließend zu Gestricken weiterverarbeitet wurden. Da Aramidfasern sehr teuer sind, senkt das Verfahren die Kosten, spart Rohstoffe und trägt zu mehr Nachhaltigkeit bei. Auch Baumwollfasern wurden in Mischung von 80 Prozent Gutfasern und 20 Prozent Rezyklat versponnen. Nach Projektabschluss konnte der Rezyklatanteil bei Baumwolle auf bis zu 70 Prozent erhöht werden.

Die Forschungsarbeit von DITF und STFI zeigt, dass es möglich ist, recyceltes Material zu 100 Prozent wieder zu verarbeiten. Die Garne müssen jedoch produktorientiert eingesetzt werden, das heißt, nicht jedes Garn aus recycelten Fasern passt für jede Anwendung. Denn durch den Reißprozess kommt es unweigerlich zu Qualitätseinbußen der Fasern, zum Beispiel bei der Garnfestigkeit.

Entscheidend für die Qualität des Garns aus recycelten Fasern ist auch die Qualität des Ausgangsmaterials. Besteht das Alttextil aus vielen unterschiedlichen Materialien, müssen diese erst mühsam getrennt werden. „Die Recyclingquote ist ein wichtiges Kaufkriterium, aber man muss die Qualität des Produkts und die Anwendung im Blick behalten“ ist das Fazit von wissenschaftlicher Markus Baumann, Mitarbeiter im Projekt.

"Viele Unternehmen sitzen bereits auf gepackten Koffern und haben ihre Investitionsentscheidungen sind getroffen." Deutschland sei gerade erneut dabei, sich in multiple internationale Abhängigkeiten zu begeben und seinen Abschied aus dem Kreis der Industrienationen vorzubereiten. So beurteilen der Geschäftsführer der Industrievereinigung Chemiefaser e.V. (IVC), Dr. Wilhelm Rauch, und der Ressortleiter Umwelt-& Chemikalienpolitik des Zentralverbands Oberflächentechnik e.V. (ZVO), Dr. Malte M. Zimmer gemeinsam mit verschiedenen Unternehmen die Konsequenzen aus dem Plan der European Chemicals Agency (ECHA), rund 10.000 Alkylsubstanzen zu verbieten.

Die EU lasse dabei die Folgen auf Schlüsseltechnologien wie beispielsweise die grüne Energiewende komplett außer Acht. Lithiumbatterien, Windräder, Brennstoffzellen, Computerchips - für PFAS existierten aktuell zumindest in Hightech-Anwendungen keine Alternativen. Bis auf wenige längere Ausnahmeregelungen seien aktuell 18 Monate als Übergangsfristen vorgesehen. Das sei ein ausreichendes Zeitfenster, um die Produktion in Europa abzuwickeln und nach neuen Standorten zu suchen, beispielsweise in den USA. Dort werde die Fluorchemie als Schlüsseltechnologie massiv aufgebaut und als kostbares Gut mit Exportverboten belegt.

IVC und ZVO monierten, dass das Innovationsvermögen der europäischen Industrie hergeschenkt werde und man anderen Ländern den Markt mit allen preislichen und wettbewerblichen Konsequenzen überlasse. Als besonders betroffene Branchen führten die Verbände die Medizintechnik, Schutzausrüstung, Flugzeugbau und Automobilelektronik, den Textilmaschinenbau und Industrietextilien an. Abluftfilter mit PTFE-Membranen oder aus PTFE-Fasern stellten in der Müllverbrennung und in Zementwerken den Umweltschutz sicher, so dass keine Schadstoffe in die Atmosphäre gelangten. Membranen für Wasserstoff-Brennstoffzellen, Wasserstoffelektrolyseure, Lithium-Ionen-Batterien aus Karbonfaservliesen und der fluorchemischen Protonenaustauscher Nafion-Membran würden in Zukunft verboten und damit die die Pläne für eine Wasserstoffenergiewende dauerhaft nicht umsetzbar.

Trevira CS stellt erstmalig auf der CSI Miami (Cruise Ship Interiors Design Expo Americas) aus. Die Messe bringt am 6. und 7. Juni 2023 im Miami Beach Convention Center die Einkäufer und Lieferanten zusammen, die sich mit der Innenausstattung von Kreuzfahrtschiffen beschäftigen, darunter Innenarchitekten, Architekten, Ausstatter, Werften und Zulieferer. Trevira CS Stoffe kommen als Gardinen, Vorhänge, Dekorations- und Möbelstoffe, im innenliegenden Sonnenschutz sowie als Wandverkleidungen oder Raumteiler zum Einsatz.
 
Auf dem Trevira CS Stand können sich Besucher ein Bild von dem breiten Angebot an schwer entflammbaren Stoffen machen, die für den Einsatz an Bord von Kreuzfahrtschiffen geeignet sind. Gezeigt werden 53 Stoffe von 20 Trevira CS Kunden, die entweder über eine IMO- Zertifizierung verfügen und/oder nach den im Schifffahrtsbereich geforderten Brandschutznormen (FTP Code) getestet sind. Trevira CS Stoffe sind inhärent schwer entflammbar, d. h. ihre flammhemmenden Eigenschaften lassen sich weder auswaschen noch gehen sie durch Alterung oder Gebrauch verloren. Dies ist auf den chemischen Aufbau der Polyesterfaser zurückzuführen: die schwer entflammbaren Eigenschaften sind fest in der Faser verankert und können durch äußere Einflüsse nicht verändert werden. Eine oberflächlich aufgebrachte Flammschutzausrüstung ist daher nicht erforderlich.

Im Schifffahrtsbereich sind die Anforderungen an Textilien nicht nur in puncto Brandschutz hoch, sondern auch, wenn es um Lichtbeständigkeit und Haltbarkeit geht. Dies gilt insbesondere für Textilien, die im Outdoor-Bereich eingesetzt werden. Diese müssen extrem robust sein, da sie Feuchtigkeit und Sonneneinstrahlung ausgesetzt sind. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, hat Trevira CS eine Palette von 30 neuen spinngefärbten, UV-stabilen Filamentgarnen herausgebracht.

Spinngefärbte Garne sind nachhaltiger als garngefärbte Produkte, denn die aus ihnen hergestellten Stoffe können umweltschonender hergestellt werden als Textilien, die im Stück gefärbt werden oder aus bunt gefärbten Garnen bestehen. Bei der Stoffherstellung ist das Färben und Veredeln von Stoffen für einen großen Teil des Ressourcenverbrauchs und des Einsatzes von Chemikalien sowie Wasser verantwortlich. Setzt man spinngefärbte Garne ein, spart man sich diese Prozessschritte, denn das Garn kommt bereits in der gewünschten Farbe aus der Spinndüse.

Trevira CS Stoffe sind in recycelten Varianten verfügbar. Sie bestehen aus Faser- und Filamentgarnen, die in unterschiedlichen Recyclingprozessen gewonnen werden. Filamentgarne werden unter Nutzung von recycelten PET-Flaschen hergestellt, sie enthalten einen Anteil von 50 % Post-Consumer Recyclingmaterial. Recycelte Fasern werden unter Nutzung einer Agglomerationsanlage und in weiteren Prozessschritten aus wiederverwertbaren Wertstoffen aus der Produktion gewonnen und bestehen zu 100 % aus Recyclingmaterial (Pre-Consumer-Recycling). Alle flammhemmenden recycelten Trevira® Produkte sind GRS (Global Recycled Standard) zertifiziert.

Stoffe, die aus diesen Garnen hergestellt wurden, sind mit der Marke Trevira CS eco gekennzeichnet. Voraussetzung hierfür ist ein Recyclinganteil von mindestens 50 %. Unter den auf dem Trevira CS Messestand präsentierten Stoffen befinden sich 8 Stoffe der Marke Trevira CS eco.

Das langfristige Ziel bei der Entwicklung von nachhaltigen Trevira CS Produkten ist der Einstieg in eine geschlossene Kreislaufwirtschaft. Hierfür wurden flammhemmende Fasern und Filamentgarne aus chemisch recyceltem Rohstoff hergestellt. Ausgangsmaterial waren hier PET-Flaschen, allerdings können auch andere PET-Wertstoffe wie Verpackungsmaterial oder Textilien verwendet werden. Beim chemischen Recycling kommt es zur Depolymerisation, einer Sequenz von chemischen Reaktionen, bei der die Polymerketten wieder in ihre ursprünglichen Bestandteile, d. h. die Monomere zerlegt werden. In einem weiteren Prozessschritt werden Verunreinigungen entfernt. Bevor der Prozess der Polymerisation eingeleitet wird, wird noch ein geringer Anteil MEG (Monoethylenglycol) zugeführt.

Wie bei der Herstellung des „virgin“ Rohstoffs für Trevira CS wird die flammhemmende Modifikation bei der Polymerisation eingefügt. Auf diese Weise werden die schwer entflammbaren Eigenschaften dauerhaft im Polymer verankert.

Durch die Verwertung von Wertstoffen wie z. B. Verpackungsmaterial werden Abfälle vermieden, indem sie einer Wiederverwertung zugeführt werden. Der Rohstoff ist mit dem Ursprungsmaterial vergleichbar und kann wieder in hochwertigen Produkten zum Einsatz kommen.

• Reaktivfarbstoffe für wasser- und energiesparende Färbeprozesse mit stark verkürzten Prozesszeiten

BEZAKTIV ONE deckt ein breites Spektrum an außergewöhnlich starken Farbstoffen ab. Dies ermöglicht kosteneffiziente Färbeprozesse mit weniger Farbstoff und Salz. Das ausgezeichnete Auswaschverhalten ermöglicht kurze Spülprozesse bei tiefer Temperatur und bietet dadurch einen weiteren ökonomischen und ökologischen Vorteil. Die Farbstoffe eignen sich durch ihre gute Mehrfachwaschechtheit besonders für langlebige Textilien.

Zellulosefasern werden häufig mit Reaktivfarbstoffen gefärbt, da diese in einer Vielzahl von Farben kommerziell erhältlich sind und Färbungen mit hoher Waschechtheit ergeben. Reaktivfärbungen benötigen durch die notwendigen Spülprozesse jedoch viel Wasser. Aufgrund der gestiegenen ökologischen Anforderungen ist die Entwicklung energie- und wassersparender Verfahren eine Kernanforderung an neue Farbstoffe.

Eine minimale Anzahl von Spülbädern und generell niedrigere Temperaturen der Färbe-, Spül- und Seifbäder tragen zu effizienten wasser- und energiesparenden Färbeprozessen bei.

BEZAKTIV ONE Farbstoffe können zwischen 40 und 60 °C gefärbt, gespült und geseift werden. Daher ist der Ausziehfärbeprozess im Vergleich zu herkömmlichen Reaktivfärbeverfahren, bei denen Temperaturen zwischen 60 und 98 °C erforderlich sind, deutlich kürzer. Dieser Vorteil bedeutet für den Textilfärber Einsparungen bei der Prozesszeit und eine höhere Produktivität.

Besonders deutlich werden die Vorteile des Verfahrens bei mittleren bis dunklen Farbtönen. Durch die Kombination von hohem Fixiergrad und gutem Farbaufbau können insbesondere dunkle Nuancen mit geringeren Farbstoff-Einsatzmengen als mit herkömmlichen bifunktionellen Reaktivfarbstoffen erreicht werden. Durch die Zugabe des Hilfsmittels COTOBLANC SEL im zweiten Seifbad ergibt sich ein zusätzlicher positiver Effekt, so dass ein Waschprozess mit geringem Wasser- und Energieaufwand zu hervorragenden Nassechtheiten auf dem Textil führt.

Die Studentinnen Antonia Dannenberg und Nadine Bullerdiek vom Fachbereich Textil- und Bekleidungstechnik der Hochschule Niederrhein sind von der Wilhelm-Lorch-Stiftung ausgezeichnet worden. Dannenberg erhielt den Preis in der Kategorie Technik für ihre Arbeit „Graphen in alpiner Wintersportbekleidung“, Bullerdiek hatte die Jury mit ihrer englischsprachigen Arbeit „Dyeing of Poly(lactic acid) Fibres for Circular Textile Products“ überzeugen können. Der Preis ist mit 5000 Euro dotiert.

In der Arbeit von Antonia Dannenberg (Betreuende Professor:innen Dr. Robert Groten & Karin Stark) werden unterschiedliche mit Graphen ausgerüstete Polyesterproben hinsichtlich ihrer Wärmeleitfähigkeit untersucht. Graphen ist eine zweidimensionale Kohlenstoffatomschicht mit einzigartigen Eigenschaften. Viele Outdoor-Bekleidungshersteller bringen immer mehr mit Graphen ausgerüstete Produkte auf den Markt. Insbesondere in der alpinen Wintersportbekleidung gewinnt der Werkstoff zunehmend an Bedeutung.

Eingearbeitet in textile Flächen bzw. Bekleidung, soll Graphen diesen die Eigenschaft verleihen, Wärme von erhitzen Stellen der Bekleidung an kühlere Stellen zu leiten. Durch diesen Wärmeausgleich würden Sportler:innen potenziell weniger Energie verbrauchen und wären somit leistungsfähiger. Dannenbergs Arbeit hat sich mit der Frage auseinandergesetzt, ob Graphen tatsächlich zur Optimierung der Wärmeleitfähigkeit der Textilien beitragen.

Die durchgeführte Untersuchung hat gezeigt, dass die Wärme sich im aktuellen Forschungsstadium noch nicht wie gewünscht über das Textil verteilt. Keine Probe wies erkennbare Veränderungen auf. Zum jetzigen Zeitpunkt befindet sich die Übertragung der Eigenschaften von Graphen auf textile Flächen in einem frühen Forschungsstadium. Eine Kommerzialisierung von textilen Graphen-Produkten ist demnach aus Forschungssicht bisher noch nicht ausreichend umsetzbar. Aufgrund des weltweiten Interesses ist aber damit zu rechnen, dass in naher Zukunft das Material alltagstauglich und funktionsoptimierend in Bekleidung integriert werden kann. Antonia Dannenberg rundete ihre technische Arbeit mit einer zusätzlichen Designarbeit zum Thema Sportswear ab.

Nadine Bullerdiek hat sich in ihrer Bachelorarbeit („Dyeing of Poly(lactic acid) Fibres for Circular Textile Products”) mit dem Färben von PLA-Fasern für kreislauffähige textile Produkte auseinandergesetzt (Betreuende Professorin: Dr. Maike Rabe).

PLA-Fasern (engl. poly(lactic acid)) gelten als vielversprechende Alternative zu konventionellen Polyesterfasern. Sie sind biobasiert, recyclingfähig und unter industriellen Bedingungen biologisch abbaubar. Somit eignen sie sich für die Herstellung kreislauffähiger Textilien.

Das Problem: PLA-Fasern sind hydrolyseanfällig, besonders unter alkalischen Bedingungen und hohen Temperaturen. Dies bedeutet, dass es beim Färben im Wasserbad zu einem Festigkeitsverlust der Fasern kommen kann. Die Preisträgerin hat in ihrer Arbeit die Auswirkungen der Färbeparameter Zeit, Temperatur und pH-Wert auf die Festigkeit und Farbintensität eines PLA-Zwirns untersucht. So konnten die idealen Färbebedingungen mit möglichst hoher Farbintensität und möglichst geringem Festigkeitsverlust für das Färben des PLA-Zwirns mit Dispersionsfarbstoffen ermittelt werden. Die Arbeit wurde in Kooperation mit dem niederländischen Start-up Arapaha durchgeführt.

Gemeinsam mit den Projektpartnern CG TEC, Cordenka, ElringKlinger, Fiber Engineering und Technikum Laubholz entwickeln die DITF einen neuen Faserverbundwerkstoff (CELLUN) mit Verstärkungsfasern aus Cellulose. Die Matrix des Werkstoffs ist ein thermoplastisches Cellulosederivat, das sich in industriellen Verarbeitungsverfahren wie Heißpressen oder Pultrusion verarbeiten lässt. CELLUN aus nachwachsenden Biopolymeren ermöglicht den Ersatz von Glas- oder Carbonfasern in der Herstellung industrieller Formteile.

Innerhalb des schnell wachsenden Segments des Faserverbund-Leichtbaus werden zunehmend Organosheeets eingesetzt. Organosheets sind vorkonsolidierte Platten-Halbzeuge mit einer Matrix aus thermoplastischen Kunststoffen und verschiedenen Verstärkungsfasern in unterschiedlichster textiler Ausführung. Die Thermoplastmatrix erlaubt die Verarbeitung der Organosheets mit in der Industrie etablierten „schnellen“ Verfahren wie Heißpressen, Thermoformen, Spritzgießen mit Organoblech-Einlegern oder Pultrusion. Die Verfahren erzeugen sehr gut recycelbare, hoch funktionalisierte Bauteile mit reproduzierbarer Qualität.

Die textile Verstärkung der Organosheets besteht vor allem aus Glas-, Carbon-, Basalt- oder Aramidfasern. Diese Fasern besitzen hohe Steifigkeiten und Zugfestigkeiten, sind jedoch in ihrer Herstellung und im Recycling energieintensiv und können nur in einem zunehmend minderwertigen Zustand recycelt werden.

Im Gegensatz dazu ist der an den DITF entwickelte CELLUN-Verbundwerkstoff eine wesentlich nachhaltigere Alternative. Für die Herstellung von CELLUN wird die Verstärkungskomponente aus nicht schmelzbaren Cellulosefasern sowie thermoplastischen, derivatisierten Cellulosefasern als Matrix zu einem Hybridroving kombiniert. Als cellulosische Verstärkungsfasern kommen Regeneratfasern der Firma Cordenka und die an den DITF entwickelten HighPerCell®-Cellulosefasern zum Einsatz.

CELLUN wird nun im Rahmen eines vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) geförderten Verbundprojekts zur industriellen Reife weiterentwickelt. Die Aufgaben der DITF im CELLUN-Verbundprojekt sind vor allem die Herstellung von geeigneten Verstärkungsfasern auf Basis von Cellulose und die Einbettung der Fasern in die thermoplastische Cellulose-Derivat-Matrix. Das Material wird in den hauseigenen Technika zu technischen Hybridrovingen und zu Hybridtextilien weiterverarbeitet. Über Pultrusions- und Thermoformverfahren oder im Spritzguss können schließlich Formteile hergestellt werden, die die technischen Einsatzmöglichkeiten des neuen Materials veranschaulichen.

Im weiteren Projektverlauf liegt der Fokus auf der vollständigen Kreislaufführung des CELLUN-Materials nach dem End of Life (EOL). Dazu werden zwei unterschiedliche Ansätze erforscht. Einerseits besteht die Möglichkeit, CELLUN-Formteile ohne Qualitätsverlust thermisch umzuformen. Ein zweiter möglicher Weg besteht darin, das CELLUN-Material wieder chemisch in die einzelnen Komponenten zu trennen. Diese können dann erneut wieder zu 100% als neue Ausgangsmaterialien eingesetzt werden.

CELLUN-Werkstoffe werden als umweltfreundliche, ressourcenschonende und kostengünstige Alternative zu etablierten Verbundwerkstoffen im Leichtbau- und Automotivsektor Vorteile im Markt der technischen Halbzeuge bieten. Durch die Verwendung nachwachsender Biopolymere soll ein wesentlicher Beitrag zum Umwelt- und Klimaschutz geliefert werden: Einerseits können herkömmliche Kunststoffe auf Rohölbasis substituiert werden, andererseits können CELLUN-Verstärkungs- und Matrixfasern mit nur geringem Energieeinsatz und aus natürlichen Rohstoffen hergestellt werden.

Das Sächsische Textilforschungsinstitut e.V. (STFI) wird in Genf Neues aus der Vliesstoffforschung präsentieren. Gezeigt werden unter anderem ein biobasierter Hygienevliesstoff, das Recycling von Hochleistungsfasern am Beispiel des Projekts VliesSMC, ein innovatives Schlauchlinersystem und Wasserstrahlvliesstoffe aus recycelten Fasern.

Biobasierter Hygienevliesstoff: BioHyg
Ausgangspunkt für die Innovation war die Suche nach einer waschbaren und somit wiederverwendbaren Saugeinlage aus vollständig biobasierten Materialien für Anwendungen in der Baby-, Damen- und Inkontinenzhygiene. Zwei Hauptanforderungen standen im Fokus: Eine schnelle und effiziente Flüssigkeitsverteilung sowie eine hohe Saugfähigkeit sollen Rücknässung und Auslaufen minimieren. Beides gewährleisten Spezial-Viskosefasern von Kelheim Fibres, die seit vielen Jahren diesen essenziellen Beitrag in absorbierenden Hygieneprodukten wie Tampons leisten.
Dabei sind die Vorteile von Vliesstoffen in Kombination mit Spezial-Viskosefasern hinsichtlich Absorptionsfähigkeit (durch z. B. offenporigere Strukturen) aus dem Bereich der petrochemisch- in die Welt der biobasierten Fasermaterialien transferiert worden.

Wiederverwendbare Produkte müssen beim Waschen und über mehrere Nutzungszyklen hinweg stabil bleiben. Um das zu gewährleisten, wurde am Sächsischen Textilforschungsinstitut e.V. eine innovative Vliesstoffkonstruktion entwickelt. Sie schließt die technologische Lücke aus ausreichender Dimensionsstabilität und möglichst geringer Faserschädigung durch die Verfestigungsmechanismen. Die entwickelten Vliesstofflagen können als eigenständige Lösung als Single-Use Produkt mit biobasierten Materialien verwendet oder in eine waschbare Verbundstruktur, wie der Windel vom Start-up Sumo, integriert werden. Die neue Lösung vereint die Welten von Hygiene und Nachhaltigkeit und zeigt, dass leistungsstarke wiederverwendbare absorbierende Produkte ohne fossile Materialien entwickelt werden können.

Recycling von Hochleistungsfasern: VliesSMC
Das STFI informiert auf der INDEX über 23 Neuerungen im Recycling von Hochleistungsfasern. Ausgestellt wird ein Batteriegehäuse, das gemeinsam mit dem Forschungspartner Fraunhofer ICT, Pfinztal, erarbeitet wurde. Am STFI, Chemnitz, erfolgten detaillierte Untersuchungen zum Einsatz rezyklierter Carbonfasern in der SMC-Prozesskette. Hierzu wurden Vliesstoffe entwickelt, die es ermöglichen, die rezyklierten Carbonfasern der SMC-Anlage zuzuführen. Die hergestellten SMC-Halbzeuge konnten anschließend sowohl im Form- als auch Fließpressverfahren verarbeitet werden. Der Vergleich mit konventionellen SMC-Produkten zeigt, dass bei niedrigerem Faservolumengehalt vergleichbare Kennwerte erzielt werden konnten. Zukunftsweisende Materialien bieten zudem die Entwicklungen aus dem Bereich nachwachsender Rohstoffe in Kombination mit biobasierten Harzsystemen.   
 
Von der Recyclingfaser zum Wasserstrahlvliesstoff
Das STFI stellt Vliesstoffstrukturen aus, die nach dem mechanischen Recycling mittels Reißmaschine durch das Wasserstrahlverfahren bzw. Nähwirktechnologien verfestigt wurden. Die Vliesstoffe zeichnen sich insbesondere durch ihre weiche Haptik und Optik aus. Ob nassfeste Wipes, klassische Polfaserwirkvliesstoffe mit Polster- und Isolationseigenschaften oder nachhaltige Nadelvliesstoffe; durch den Einsatz von Reißfasern in Kombination mit etablierten Vliesbildungsprozessen werden am STFI neue Anwendungen für Alttextilien gefunden und Stoffkreisläufe geschlossen.