Aus der Branche

Das Kick-Off-Meeting zum Projekt "Trends und Designfaktoren für Wasserstoffdruckbehälter", das kürzlich bei der AZL Aachen GmbH stattfand, war eine erfolgreiche Veranstaltung, die mehr als 37 Top-Experten auf dem Gebiet der Verbundtechnologien zusammenbrachte. Mit diesem Treffen wurde ein solides Fundament für das Joint Partner Projekt gelegt, das derzeit ein Konsortium von 20 Unternehmen aus der gesamten Wertschöpfungskette der Verbundwerkstoff-Druckbehälter umfasst: Ascend Performance Materials, Cevotec GmbH, Chongqing Polycomp International Corp. (CPIC), Conbility GmbH, Elkamet Kunststofftechnik GmbH, F.A. Kümpers GmbH & Co. KG, floteks plastik sanayi ticaret a.s., Formosa Plastics Corporation, Heraeus Noblelight GmbH, Huntsman Advanced Materials, Kaneka Belgium NV, Laserline GmbH, Mitsui Chemicals Europe GmbH, Plastic Omnium, Rassini Europe GmbH, Robert Bosch GmbH, Swancor Holding Co. Ltd, TECNALIA, Toyota Motor Europe NV/SA, Tünkers do Brasil Ltda.

Das Projekt folgt dem bewährten AZL-Ansatz eines Joint Partner Projekts, das darauf abzielt, Technologie- und Markteinblicke sowie Benchmarking verschiedener Material- und Produktionskonzepte zu ermöglichen und gleichzeitig die Experten entlang der Wertschöpfungskette zu vernetzen.

Das Kick-Off-Meeting diente nicht nur als Plattform, um neue Kontakte zu knüpfen und sich über die Expertise und Interessen der Konsortiumsmitglieder im Bereich Wasserstoffdruckbehälter zu informieren, sondern legte auch den Grundstein für die Ausrichtung der kommenden anspruchsvollen Projektphasen. Als Grundlage für die interaktive Diskussionsrunde erläuterte das AZL den Hintergrund, die Motivation und den detaillierten Arbeitsplan. Im Mittelpunkt des Dialogs standen die Hauptziele, die größten Herausforderungen, der Beitrag zur Wettbewerbsfähigkeit und die Prioritäten, mit denen die Erwartungen der Projektpartner am besten erfüllt werden können.

Die Diskussionen betrafen regulatorische Fragen, die sich wandelnde Wertschöpfungskette sowie die Versorgung mit und die Eigenschaften von Schlüsselmaterialien wie Kohlenstoff- und Glasfasern und Harzen. Das Konsortium definierte Untersuchungen zu verschiedenen Fertigungstechnologien, um deren Ausgereiftheit und potenziellen Nutzen zu bewerten. Konstruktionsauslegungen, einschließlich Liner, Boss-Design und Wickelmuster, werden unter Berücksichtigung ihrer Auswirkungen auf die mobile und stationäre Lagerung eingehend geprüft. Die Gruppe interessiert sich ebenfalls für kosteneffiziente Prüfmethoden und Zertifizierungsverfahren sowie für die Aussichten auf ein Recycling zu Endlosfasern und die Verwendung nachhaltiger Materialien. Es wurde um Einblicke in die künftige Nachfrage nach Wasserstofftanks, in die Bedürfnisse und Strategien der OEMs und in technologische Entwicklungen zur Herstellung wirtschaftlicherer Tanks gebeten.

Die Sitzung unterstrich die Bedeutung von CAE-Entwürfen für Fasermuster, die Eignung von Software und den anwendungsabhängigen Einsatz von duroplastischen und thermoplastischen Entwürfen.

Das erste Report Meeting wird auch den Rahmen für die nächste Projektphase abstecken, in der das AZL Ingenieurteam Referenzdesigns erarbeitet. Diese Designs werden eine Reihe von Druckbehälterkonfigurationen mit einer Vielzahl von Materialien und Produktionskonzepten abdecken. Ziel ist es, Modelle zu entwickeln, die nicht nur die aktuellen technologischen Möglichkeiten widerspiegeln, sondern auch tiefe Einblicke in die Kostenanalyse verschiedener Produktionstechnologien, deren CO₂-Fußabdruck, Recyclingaspekte und Skalierbarkeit bieten.

Das AZL Projekt ist weiterhin offen für zusätzliche Teilnehmer. Unternehmen, die an einer Teilnahme an dieser zukunftsorientierten Initiative interessiert sind, sind eingeladen, sich mit Philipp Fröhlig in Verbindung zu setzen.

Die Lenzing Gruppe hat auf den wachsenden Bedarf an Transparenz und Rückverfolgbarkeit von in Schutzbekleidung verarbeiteten Materialien reagiert und setzt das Lenzing Fasererkennungssystem nun auch für die schwer entflammbaren Cellulosefasern der Marke LENZING™ FR ein. Das System ermöglicht die Identifizierung von LENZING™ FR Fasern während jeder Phase des Produktionsprozesses. Dadurch gewährleistet es eine beispiellose Rückverfolgbarkeit und zuverlässige Qualitätssicherung bei der Herstellung von Schutzbekleidung und stärkt so das Vertrauen in das Endprodukt. Getreu dem entschlossenen Einsatz zur Senkung der CO₂-Emissionen stellt Lenzing sicher, dass Lenzing™ FR Schutzbekleidung aus Fasern auf Modalbasis neue Maßstäbe für verantwortungsbewusste Produktionsverfahren setzt. Erhältlich sind ebenfalls von ClimatePartner zertifizierte CO₂-neutrale LENZING™ FR Fasern, mit denen Lenzing auf die steigenden Nachhaltigkeitsanforderungen in der Branche reagiert.

Das Fasererkennungssystem stärkt Vertrauen in die Lieferkette
Die Fasern der Marke LENZING™ FR werden aus dem nachwachsenden Rohstoff Holz gefertigt, der im Einklang mit den strengen Richtlinien der Policy für Holz und Zellstoff von Lenzing aus kontrollierten und zertifizierten Wäldern in Österreich und Zentraleuropa bezogen wird. Als eines der weltweit ältesten und erfahrensten Unternehmen der Branche sorgt Lenzing für Transparenz in der Lieferkette, indem die Rückverfolgbarkeit der von Lenzing hergestellten Cellulosefasern sichergestellt wird. Das Fasererkennungssystem von Lenzing kann LENZING™ FR Fasern in jeder Phase der Produktion identifizieren und bietet dadurch eine zuverlässige Qualitätskontrolle sowie einen Echtheitsnachweis. Dank dieses Systems können wir unseren Partnern entlang der Lieferkette die Gewissheit geben, dass auch wirklich Premiumfasern von Lenzing verwendet werden, und so ihr Vertrauen in die Lieferkette stärken. LENZING™ FR Fasern sind auf Anfrage mit FSC- oder PEFC-Zertifizierung erhältlich und wurden vom US-Landwirtschaftsministeriums (USDA) als BioPreferred®-Produkt ausgezeichnet.

Senkung der CO₂-Emissionen während des Produktionsprozesses
Fasern der Marke LENZING™ FR werden in einem voll integrierten Produktionsprozess gefertigt, dessen Energieverbrauch zu mehr als 83 Prozent aus erneuerbaren Energiequellen gedeckt wird. Daher fallen bei der Produktion 80 Prozent weniger Treibhausgasemissionen an als bei Standardmodalfasern¹. Ebenfalls erhältlich sind von ClimatePartner zertifizierte CO₂-neutrale LENZING™ FR Fasern² – eine interessante Option für Partner in der Wertschöpfungskette, die ihren CO₂-Fußabdruck verringern möchten, ohne dabei Kompromisse bei Schutz und Komfort einzugehen.

Neue Qualitätsstandards bei Schutzbekleidung
Die mit dem EU Ecolabel³ zertifizierten LENZING™ FR Fasern werden in Schutzbekleidung für Feuerwehrleute, Militär, Polizei und in der Öl- und Gas- sowie metallverarbeitende Industrien in über 100 Ländern verarbeitet. Schutzbekleidung aus Fasern der Marke LENZING™ FR setzt neue Qualitätsstandards in der Branche, denn sie ist nicht nur leicht, atmungsaktiv und weich, sondern auch bei extrem hohen Temperaturen angenehm zu tragen. Zudem entsprechen die LENZING™ FR Fasern der Definition von inhärent schwer entflammbaren und flammhemmenden Fasern, wie sie vom Europäischen Chemiefaserverband CIRFS festgelegt wurden. LENZING™ FR Fasern werden in einer großen Auswahl an Farben angeboten, wobei die Eco Color Technologie zum Einsatz kommt, die sich gegenüber herkömmlichen ressourcenintensiven Färbemethoden durch eine Energie- und Wasserersparnis von 50 Prozent und einen um 60 Prozent reduzierten CO₂-Fußabdruck auszeichnet.⁴ Dank ihrer lang anhaltenden Farbbeständigkeit und Designflexibilität ist für LENZING™ FR Fasern keine zusätzliche Farbbehandlung durch Garnhersteller oder Stofffabriken erforderlich und auch nach mehrmaligem Waschen neigen sie weniger zum Verblassen.

¹ Einzelheiten zur Zertifizierung sind auf der TENCEL™ Website verfügbar.
² Klimaneutralität wird erreicht, indem CO₂-Emissionen gemessen und reduziert und verbleibende CO₂-Emissionen durch die Finanzierung von Kompensationsprojekten (z. B. Aufforstungsprojekte) oder die Einlösung von CO₂-Zertifikaten ausgeglichen werden. Der CO₂-Fußabdruck des Produkts auf die globale Erwärmung ist demnach gleich Null.
³ Das EU Ecolabel wird von allen Mitgliedstaaten der Europäischen Union sowie von Norwegen, Liechtenstein und Island anerkannt. Das 1992 durch eine EU-Verordnung (Verordnung (EWG) Nr. 880/92) eingeführte freiwillige Label hat sich schrittweise zu einem Referenzpunkt für Verbraucher:innen entwickelt, die durch den Kauf umweltfreundlicherer Produkte und Dienstleistungen zu einer geringeren Umweltbelastung beitragen wollen.
⁴ Genauere Angaben zur Energie- und Wasserersparnis und zum reduzierten CO₂-Fußabdruck sind in der Broschüre „Lenzing for Protective Wear“ beschrieben.
 

Der Bundesverband Medizintechnologie (BVMed) begrüßt die Entscheidung der EU-Kommission, Medizinprodukte wie aufsaugende Inkontinenzhilfen von den Kriterien des EU-Ökolabels für absorbierende Hygieneprodukte nach der europäischen Ökodesign-Verordnung auszunehmen. Der BVMed hatte sich in einer Stellungnahme aus April 2023 dafür ausgesprochen, Medizinprodukte vom Anwendungsbereich auszunehmen und „aufsaugende Inkontinenzprodukte“ aufgrund ihrer medizinischen Zweckbestimmung von Hygieneprodukten abzugrenzen, um die Patient:innen-Versorgung nicht zu gefährden. „Medizinprodukte unterliegen bereits einer sehr strengen sektoralen Regulierung. Es ist gut, dass die EU-Kommission bei Güterabwägungen der Versorgung von Patient:innen mit notwendigen Medizinprodukten ein hohes Gewicht einräumt“, kommentiert BVMed-Geschäftsführer und Vorstandsmitglied Dr. Marc-Pierre Möll.

Der BVMed unterstützt die Zielsetzung der EU-Kommission, die ökologische Nachhaltigkeit von Produkten über ihren gesamten Lebenszyklus zu steigern. „Die Medizintechnik-Branche ist sich ihrer gesellschaftlichen Verantwortung bewusst und arbeitet bereits jetzt intensiv daran, die nachteiligen Auswirkungen ihrer Produkte in Bezug auf die Umwelt zu minimieren, ohne die Funktionalität und Sicherheit in der Versorgung der Patient:innen zu gefährden“, heißt es in der BVMed-Stellungnahme. Wichtig sei, dass die Versorgung und Sicherheit der Patient:innen durchgängig sowie vollumfänglich gewährleistet seien und es zu keinen Unterbrechungen der Versorgung durch Produktengpässe komme.

Das Inverkehrbringen von Medizinprodukten ist über die EU-Medizinprodukte-Verordnung (MDR) geregelt. In dieser sektorspezifischen Regelung sind umfangreiche Voraussetzungen für die Sicherheits- und Leistungsanforderungen von teilweise lebensnotwendigen Produkten für die Gesundheitsversorgung festgelegt.

Rechtsakte, wie unter anderem die Verordnung über Ökodesign, können zu Änderungen von Produkten oder deren Bestandteilen führen und somit neue und langwierige Konformitätsbewertungsverfahren nach sich ziehen, sofern Alternativmaterialien überhaupt vorhanden sind. Dafür müssen umfangreiche Tests durchgeführt und zusätzliche klinische Daten erhoben sowie die komplette Produktdokumentation überarbeitet werden. Dieser Prozess dauert erfahrungsgemäß mehrere Jahre, abhängig von der vorgenommenen Änderung. Allein die Zertifizierung eines Medizinprodukts durch eine Benannte Stelle dauert im Zuge der MDR aktuell durchschnittlich 18 Monate.

Erschwerend kommt hinzu, dass bereits jetzt aufgrund der Implementierung der MDR Kapazitätsengpässe bei den Benannten Stellen bestehen, die die Patient:innen-Versorgung mit sicheren und bewährten Medizinprodukten gefährden. „Diese Situation verschärft sich mit jeder Änderung der regulatorischen Anforderungen, die die Neubewertung von Produkten durch Benannte Stellen erforderlich macht“, so der BVMed.

BVMed-Nachhaltigkeitsexpertin Clara Allonge: „Um mit der Ökodesign-Verordnung einen robusten Rahmen für eine erfolgreiche europäische Nachhaltigkeitsinitiative zu schaffen, ist entscheidend, die branchenspezifischen Besonderheiten, die medizinischen Zweckbestimmungen und die Sicherstellung der Gesundheitsversorgung bei der Ausgestaltung auch künftig zu berücksichtigen.“

Der BVMed repräsentiert über 300 Hersteller, Händler und Zulieferer der Medizintechnik-Branche sowie Hilfsmittel-Leistungserbringer und Homecare-Versorger. Die Medizinprodukteindustrie beschäftigt in Deutschland über 250.000 Menschen und investiert rund 9 Prozent ihres Umsatzes in Forschung und Entwicklung. Der Gesamtumsatz der Branche liegt bei über 38 Milliarden Euro, die Exportquote bei 67 Prozent. Dabei sind 93 Prozent der MedTech-Unternehmen KMU. Der BVMed ist die Stimme der deutschen MedTech-Branche und vor allem des MedTech-Mittelstandes.

Die KARL MAYER GROUP und die Südwolle Group haben sich zu einem Projekt zusammengeschlossen, um die Möglichkeiten von Merinowolle für die Wirktechnologie zu erforschen. Projektauslöser war die steigende Nachfrage nach Textilien aus nachhaltigen und umweltfreundlichen Materialien. Die Kooperation will innovative Stoffe aus nachwachsenden Rohstoffen für den Einsatz in Unterwäsche und funktioneller Sportbekleidung entwickeln. Der Fokus lag auf dem Einsatz von Wolle, einem Material mit ausgezeichneten Komforteigenschaften und dem Look and Feel leichter Single-Jersey-Waren. Stoffqualitäten aus Naturfasern sind für die Wirkerei untypisch, dementsprechend unterschiedlich waren die Herausforderungen.

Merinowollgarne mit guten Laufeigenschaften
Als Material wurde das Hidalgo-Garn der Südwolle-Gruppe eingesetzt. Das Garn entstand mit der eigenentwickelten BETA-SPUN-Technologie, bei der ein Filament um einen Merino-Kern gedreht wird. Werden Naturfasern wie Wolle, Baumwolle oder Seide mit nachhaltigen Fasern wie biologisch abbaubarem Polyamid als Filament kombiniert, können durch das Spinnverfahren langlebige, leichte Garne entstehen, die nach Gebrauch vollständig rückstandsfrei zerfallen. Die Garne aus den zwei Komponenten bringen zudem gute Laufeigenschaften für den Einsatz in der Wirkerei mit.

„Der Polyamid-Anteil des Garns erhöht dessen Festigkeit, vermindert die Haarigkeit und macht es zu einer ausgezeichneten Wahl für die Wirktechnologie“, bestätigt Gabriela Schellner aus der textilen Produktentwicklung von KARL MAYER.

Formstabilität gepaart mit dem Look and Feel von Single-Jersey
Das Hidalgo-Garn aus Merinowolle wurde auf einer Wirkmaschine mit einer durchdachten Legungsauswahl zu einer leichten, weichen, vor allem aber formstabilen Ware verarbeitet. Die Textilspezialisten von KARL MAYER hatten hierfür im Vorfeld mit zwei verschiedenen einbarrigen Stoffqualitäten experimentiert und damit einen neuen Ansatz für Trikotmaschinen verfolgt.

Die ersten Ergebnisse sind vielversprechend. Nun sind weitere Versuche erforderlich, um die Technik zu perfektionieren. Gefragt sind Entwicklungspartner, darunter Stoffproduzenten, Marken und Bekleidungshersteller, mit denen die Stoffqualitäten, Maschinenausrüstung und Ausrichtung auf die Endanwendungen verfeinert werden können. Auch durch weitere Projektarbeiten sollen die Grenzen dessen, was mit Merinowolle und Wirktechnologie möglich ist, durchbrochen und für die Textilindustrie neue Lösungen entwickelt werden.

Ein Novum in der Geschichte des BIOPOLYMER Innovation Awards: 2023 machen drei Innovationen aus Deutschland das Rennen um die international begehrten Trophäen unter sich aus! Ob der Hauptpreis nach Rheinland-Pfalz, Thüringen oder Hessen geht, wird traditionsgemäß erst auf dem Kongress „BIOPOLYMER – Processing & Moulding“ bekannt gegeben, der am 13. Juni in Halle (Saale) stattfindet. Preisverleihung und Tagung können wie in den letzten Jahren per Videostream kostenfrei in Echtzeit verfolgt werden.

Ist Deutschland noch innovativ genug, um in der Weltspitze ganz vorn mitzuhalten? „Wenn es darum geht, Kunststoffe und Kunststoffanwendungen auf biologischer Basis und für nichtfossile Kreisläufe zu entwickeln, lautet die Antwort: ja!“, ist Jury-Vorsitzender Peter Putsch nach den diesjährigen Nominierungen für den BIOPOLYMER Innovation Award überzeugt: „Mehrere deutsche Beiträge setzten in diesem Jahr die Benchmarks im Wettbewerb.“

Gingen Preise in den letzten nach Finnland, Italien, Belgien oder Brasilien, so nominierte die Jury in diesem Jahr erstmals ausschließlich deutsche Bewerber für den mit 2.000 Euro dotierten Hauptpreis.

Die Green Elephant GmbH aus Gießen macht sich für ihr Produkt CellScrew® unter anderem eine Eigenschaft des Biokunststoffs und klassischen 3D-Druck-Materials PLA (Polymilchsäure) zunutze, die bislang wenig Beachtung fand: seine hohe Biokompatibilität. Das Start-up stellt aus vollständig biobasiertem PLA in additiver Fertigung neuartige Zellkulturflaschen her, in denen Gewebezellen beispielsweise für Gen- und Zelltherapien oder für die Erforschung von Kosmetika und Medikamenten auf neue, komfortablere Weise vermehrt werden können. Forschung, Entwicklung und Industrie produzieren damit bedeutend effizienter und umweltfreundlicher als bisher. Eine archimedische Schraube sowie konzentrisch angeordnete Zylinder im Flascheninneren sorgen für eine riesige Oberfläche zur Anheftung der Zellen und für die automatische Benetzung der inneren Oberflächen mit Kulturmedium bei rollender Lagerung. Eine CellScrew® ersetzt bis zu 400 herkömmliche Zellkulturflaschen aus fossilen Kunststoffen. Selbst wenn das biobasierte PLA nach der Einmalverwendung aus Sterilitätsgründen nicht kompostiert, sondern verbrannt wird, entsteht dabei nur so viel CO2, wie zuvor in den Bioorganismen, aus denen der Werkstoff entstand, gebunden war.

Die SoBiCo GmbH aus Bad Sobernheim (Rheinland-Pfalz) verfolgt seit mehreren Jahren einen innovativen Ansatz, um das von Natur aus recht begrenzte Einsatzspektrum von PLA (Polymilchsäure) systematisch zu erweitern. „Die geringe Reißdehnung von reinem PLA ist zum Beispiel ein entscheidender Grund dafür, dass der Biokunststoff kaum als Verpackungsmaterial genutzt wird“, erklärt SoBiCo-Geschäftsführer Johannes Fuchs. Klassische Modifikationsversuche scheiterten meist am komplexen Migrations- und Kristallisationsverhalten von Weichmachern und anderen Additiven. Fuchs‘ Team fand mit dem Potsdamer Fraunhofer Institut für Angewandte Polymerforschung (IAP) eine eigene Lösung und taufte sie auf den Namen Plactid®. Hinter der Marke verbirgt sich eine PLA-Copolymer-Familie, die in einem neuartigen Verfahren – der reaktiven Compoundierung – hergestellt wird. Neben Lactid, das stets biobasiert ist, kommen dabei verschiedene Polyole zum Einsatz, die je nach Anwendungsfall aus biologischen oder fossilen Quellen stammen können. Die PLA-Copolymere lassen sich auf diese Weise gezielt von hart/ spröde bis weich/ duktil einstellen. So werden zum Beispiel weiche Folien von hoher Kristallinität möglich. Aber auch Spritzgusstypen mit einer deutlich höheren Kristallisationsgeschwindigkeit und Schlagzähigkeit als Standard-PLA können erzeugt werden. Darüber hinaus eignen sich die PLA-Copolymere auch als Additive zur Modifizierung von Standard-PLA.

Das Thüringische Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung Rudolstadt (TITK) hat sich eines bislang ungelösten Problems angenommen, von dem jeder Mensch im Alltag umgeben ist: Klebstoffen. Sie stecken in fast jedem Produkt, enthalten zum allergrößten Teil Polymere, sind typische Einmalprodukte, in Recyclingprozessen kaum separierbar und enden so allzu oft als Mikroplastik in der Umwelt. Die Antwort der Thüringer Forscher auf diese Herausforderung heißt Caremelt® und ist ein biobasierter und bioabbaubarer Schmelzklebstoff, dessen Endeigenschaften und Anwendungsprofil mit denen etablierter Schmelzkleber vergleichbar sind. Die Formulierung aus Biopolymeren wie Polymilchsäure (PLA), Polybernsteinsäure (PBS), Terpen- und Kolophoniumharzen, natürlichen Wachsen und Zitronensäure-Derivaten ist nicht nur für kurzlebige Produkte wie Einkaufstüten, Windeln oder Kartonagen geeignet. Auch Schuhe, Textilien, Möbelteile, Fahrzeuginterieur oder Bücher lassen sich damit zuverlässig und dauerhaft zusammenfügen, wie Praxistests zeigten. Das Herstellungsverfahren wurde bereits so optimiert, dass die Formulierungen in einem kontrollierten Prozess reproduziert werden können.

Die diesjährige Architektur-Biennale in Venedig sieht sich als „Laboratory of the Future“. Bioverbundwerkstoffe sind in der Architektur nicht nur Zukunftsmusik. Die Deutschen Institute für Textil- und Faserforschung (DITF) haben einen nachhaltigen Werkstoff für Stützprofile und Verbindungsknoten entwickelt, die während der Biennale vom 20. Mai bis 26. November im Palazzo Mora ausgestellt werden. Die ultraleichten Bauteile sind das Ergebnis eines Gemeinschaftsprojekts von Partnern aus Forschung und Industrie, das vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft gefördert wurde. Sie werden zukünftig im Bereich der mobilen Architektur und bei Pavillons und Architekturen mit geringer Traglast eingesetzt.

Die DITF hatten die Aufgabe, für den Bioverbundwerkstoff geeignete Materialen auszuwählen und Fertigungsprozesse zu entwickeln. Um einen möglichst hohen Bioanteil zu erreichen, wurden Hanf- und Flachsfasern sowie ein Harzsystem verwendet, das auf epoxidiertem Leinsamenöl basiert. Diese natürlichen Ressourcen wurden sowohl im Pultrusionsverfahren als auch im Heißpressverfahren eingesetzt.

Die Verarbeitung von Naturfasern zu leistungsstarken Produkten ist anspruchsvoll, weil diese dicker, ungleichmäßiger, feuchter und auch empfindlicher sind als Hochleistungsfasern aus Glas, Carbon oder Aramid. Bisher wurden Naturfasern zum überwiegenden Teil mit erdölbasierten Harzen oder Harzen mit einem sehr geringen Bioanteil in der Pultrusion verarbeitet. Die daraus hergestellten Verbünde erreichten keine ausreichende Faser- Matrixhaftung, weshalb die mechanischen Eigen-schaften unbefriedigend waren. An den DITF konnten diese material- und prozessbedingten Probleme weitgehend gelöst werden. Hierbei war beispielsweise die Vortrocknung der Naturfaser-Rovings in der Pultrusion ein entscheidender Lösungsweg. Was bei den DITF im Labormaßstab gelang, ließ sich auch im Industriemaßstab umsetzen. Für den LightPRO Shell Pavillon, den Buckyball und für die Biennale-Ausstellung produzierte der Projektpartner CG-TEC insgesamt 800 Meter Rohrprofil, die als Stützelement verwendet wurden. Für den Knoten, der die Stützprofile verbindet, haben die Projektpartner ein Design entworfen, nach dessen Vorlage ein passendes Formwerkzeug für das Heißpressverfahren gefertigt wurde. Zum Projektende wurden an den DITF mit diesem Formwerkzeug über 60 Verbindungsknoten für den Buckyball hergestellt, von dem man jetzt einen Ausschnitt in Venedig besichtigen kann.

Praxistests haben gezeigt, dass der an den DITF entwickelte Bioverbundwerkstoff für vielfältige Anwendungen in der Architektur geeignet ist. Im Vergleich zu Glasfaserkunststoffen splittern Bioverbundwerkstoffe bei einem Crash nicht. Zudem sind sie ein nachhaltiger Baustoff. Sie verbrauchen bei ihrer Herstellung viel weniger Energie und binden langfristig eine große Menge Kohlenstoff. Sie bringen aufgrund ihrer geringen Dichte wenig Gewicht auf die Waage und sind daher für viele Anwendungen im Leichtbau geeignet. Ziel des Leichtbaus ist es, Rohstoffe, Energie und damit Kosten zu sparen. Der Einsatz von Bioverbundwerkstoffen bietet der Bauindustrie ein hohes Potenzial, neue ressourcenschonende Wege zu gehen.

Das Forschungsprojekt LeichtPRO wurde von der Fachagentur für Nachwachsende Rohstoffe (FNR) im Auftrag des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft gefördert.

Die größte Abteilung des Thüringischen Instituts für Textil- und Kunststoff-Forschung Rudolstadt (TITK) hat einen neuen Chef. Zum 30. April 2023 folgte auf Dr. Frank Meister sein bisheriger Stellvertreter Philipp Köhler, der den Bereich Native Polymere und Chemische Forschung und damit ein fast 60-köpfiges Team aus Wissenschaftlern, Technikern und Laboranten übernimmt.

„Dr. Frank Meister hat in seiner langen und bemerkenswerten Laufbahn maßgeblich dazu beigetragen, dass die TITK-Gruppe heute so solide aufgestellt ist und gerade durch die Celluloseforschung weltweit eine hohe Anerkennung als kompetenter und vertrauenswürdiger Forschungspartner genießt. Mit Philipp Köhler setzt nun eine überzeugende und noch dazu sehr sympathische Führungspersönlichkeit die erfolgreiche Arbeit dieser wichtigen Abteilung fort,“ so der geschäftsführende Direktor des TITK, Benjamin Redlingshöfer.

Als promovierter Polymerchemiker war Dr. Frank Meister zum 1. Juni 1993 von der zentralen Forschung der Leuna-Werke nach Rudolstadt gewechselt. Sein erstes Arbeitsfeld wurde die chemische Modifizierung von Cellulose, um sie direkt, ohne jedes Lösungsmittel verformbar zu machen. Damals hatte das Institut bereits begonnen, die Grundlagen für ein Direktlöseverfahren – das Alleinstellungsmerkmal des TITK – zu legen. In der Folgezeit setzte sich dieser Prozess zur Direktauflösung und Trocken-Nass-Verformung von Cellulose durch. Die daraus erhaltenen Spezialfasern konnten in den kommerziellen Maßstab überführt werden.

Nach drei Jahren wurde Frank Meister stellvertretender Abteilungsleiter, 2001 Chef der Chemischen Forschung am TITK. Meilensteine seiner Laufbahn sind mehr als 50 wissenschaftliche Publikationen, über 30 Patente und mindestens 100 Fachvorträge im In- und Ausland.
Für die Entwicklung des Instituts war die Mitwirkung am Wachstumskern „ALCERU-Hightech“ rund um das patentierte Verfahren zur Herstellung von Cellulose-Funktionsfasern von großer Bedeutung. Die neue Methode zur Direkteinarbeitung unverträglicher flüssiger oder schmelzbarer Substanzen in eine Cellulosefaser brachte dem TITK 2008 auch den Thüringer Forschungspreis.

Das „letzte Highlight“ war für Meister Lyohemp® – die erste Lyocellfaser aus 100 Prozent nicht holzbasiertem Zellstoff. Diese Neuentwicklung auf Grundlage von bisher ungenutzten Hanf-Reststoffen steht beispielhaft für einen Forschungsschwerpunkt am TITK - die Verwendung von alternativen Rohstoffen und Recycling-Materialien.

Bereits seit knapp drei Jahren hat Meister Philipp Köhler auf seine Aufgabe vorbereitet. „Er ist ein exzellenter Wissenschaftler mit sehr genauen Vorstellungen von seiner eigenen Entwicklung. Und er ist mit einer hohen sozialen Kompetenz ausgestattet“, begründet Meister seine Wahl. Philipp Köhler ist mit 33 Jahren einer der jüngsten Abteilungsleiter, die das TITK je hatte.

Dass es darauf ankommt, nicht nur im Hier und Jetzt zu leben, sondern den Blick schon voraus zu richten, ist ein Prinzip, das er unbedingt beibehalten will. „Denn auch nachwachsende Rohstoffe wie Holz sind nur begrenzt verfügbar. Deshalb müssen wir uns schon heute Gedanken machen, was danach als Faserrohstoff dienen könnte.“ Zum Beispiel Proteine oder Bakterien-Zellulose, sagt Köhler. „Da, wo andere suchen, müssen wir schon Lösungen durchdacht und industrietaugliche, anwendbare Prozesse parat haben, die noch dazu nachhaltig und ressourceneffizient sind.“

Der gebürtige Saalfelder kam unmittelbar nach dem Studium der Werkstofftechnik 2014 als „Master of Engineering“ ans TITK. Als wissenschaftlicher Mitarbeiter übernahm er bestehende Projekte und half unter anderem mit, die vorhandenen Produkte mit Funktionsfasern weiter zu verbessern. Aktuell promoviert er bei Professor Chokri Cherif an der TU Dresden zu alternativen Materialien für die Faserherstellung.

PrimaLoft, Inc., ein Unternehmen für Materialtechnologie, macht mit der Einführung von PrimaLoft® Insulation with Ocean Bound Plastic einen weiteren wichtigen Schritt in seiner Relentlessly Responsible™ Mission. Die Innovation verwendet Plastik, das in Küstennähe gesammelt wird, um Hochleistungsisolationsfasern herzustellen. So wird verhindert, dass weiterer Plastikmüll ins Meer gelangt. Helly Hansen und Isbjörn of Sweden sind die ersten Marken, welche die neue Isolation in ihren Herbst/Winter 2023 Kollektionen verwenden.

PrimaLoft® Insulation with Ocean Bound Plastic ist eine leistungsstarke Isolation, die zu 100 Prozent aus recyceltem Material besteht, wovon 60 Prozent aus Plastikflaschen stammen, die in einem Umkreis von 50 Kilometern um Küstengebiete gesammelt wurden. Da das Plastik noch vor dem Erreichen des Meers abgefangen wird, kann es zur Verarbeitung der hochwertigen PrimaLoft-Isolation genutzt werden. Gleichzeitig wird verhindert, dass die Weltmeere weiter verschmutzt werden.

Das Verfahren ist von OceanCycle zertifiziert, einem sozialen Unternehmen, das sich darauf fokussiert, die Verschmutzung der Ozeane durch Plastik zu verhindern und die Lebensbedingungen in Küstengemeinden durch Zertifizierung und direkte soziale Maßnahmen zu verbessern. Die unabhängige OceanCycle-Zertifizierung stellt sicher, dass das Material auch wirklich aus Küstennähe stammt, die Beschaffung ethisch-korrekt und die Rückverfolgbarkeit lückenlose ist. Zudem gewährleistet sie eine lückenlose Dokumentation von der Sammlung bis zur Herstellung.

Umwandlung von Ocean Bound Plastik in PrimaLoft-Material
Die Relentlessly Responsible™ Mission von PrimaLoft hat zum Ziel, durch Innovation sowohl Leistung als auch Nachhaltigkeit seiner Produkte immer weiter zu steigern. „Unsere neueste Entwicklung ist eine wichtige Lösung sowohl für die Umwelt, als auch für die Recycling-Lieferkette“, sagt Tara Maurer-Mackay, Senior Vice President, Product Strategy. „Die Qualität von Kunststoffen verschlechtert sich schnell, sobald sie den Elementen im Meerwasser länger ausgesetzt sind, was sie für die meisten Recyclingmaßnahmen unbrauchbar macht. Indem wir Kunststoffabfälle auffangen, bevor sie ins Meer gelangen können, sind wir in der Lage, das Material zur Herstellung unserer hochwertigen Produkten zu verwenden, und damit unseren Markenpartnern und Verbrauchern eine perfekte Mischung aus Leistung und Vielseitigkeit bei geringerer Umweltbelastung zu bieten." PrimaLoft® Insulation with Ocean Bound Plastic besitzt alle Leistungsvorteile, für die PrimaLoft bekannt ist, darunter leichtgewichtige Wärmeleistung sowohl bei trockenen als auch bei nassen Bedingungen, praktische Packbarkeit und lange Haltbarkeit.

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.  

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.