TITK: Nachhaltige Textilfasern für Bekleidung...
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Nachhaltige Textilfasern für Bekleidung, Leichtbau und urbane Begrünung

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Am TITK wurde ein Prozess zur Direktauflösung und Trocken-Nass-Verformung von Cellulose etabliert – das Alceru-Verfahren (links), auf Basis dessen funktionelle Lyocell-Fasern entwickelt werden. Die neueste Modifikation: Durch Beladung mit Kupfer-Ionen erreicht die Faser Cell Solution Bioactive eine permanente antivirale Wirkung (rechts) (Source: TITK)
Am TITK wurde ein Prozess zur Direktauflösung und Trocken-Nass-Verformung von Cellulose etabliert – das Alceru-Verfahren (links), auf Basis dessen funktionelle Lyocell-Fasern entwickelt werden. Die neueste Modifikation: Durch Beladung mit Kupfer-Ionen erreicht die Faser Cell Solution Bioactive eine permanente antivirale Wirkung (rechts) (Source: TITK)

Die textile Verarbeitung von Hanfzellstoff, bioabbaubare Pflanztaschen an Gebäuden und Naturfasern im Automobil-Interieur können einen wichtigen Beitrag zu Klimaschutz und CO2-Einsparung leisten.

Weltweit stößt die Kapazität der Baumwollproduktion aufgrund ihres hohen Flächen- und Wasserverbrauchs sowie des notwendigen Pestizid-Einsatzes an ihre Grenzen. Doch der Bedarf an Textilfasern steigt – vor allem angesichts eines rasanten Bevölkerungswachstums in den asiatischen Ländern. Dieses Ungleichgewicht beschleunigt die Nachfrage nach nachhaltigen Cellulose-Regeneratfasern (Man-Made Cellulosic Fibres – MMCF) stark. Als natürlicher, immer wieder nachwachsender Rohstoff kann Cellulose in unzähligen Bereichen genutzt werden. Das Thüringische Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung e.V. (TITK), Rudolstadt, hat als ein führendes Entwicklungszentrum für die umweltfreundliche und nachhaltige Celluloseverformung einen modifizierten Lyocell-Prozess etabliert, über den sich auch noch zusätzliche Funktionen in die Lyocell-Fasern einarbeiten lassen.
Für diese Fasern können Zellstoffe aus natürlichen Quellen (Fichte, Buche, Eukalyptus, Bambus u.v.m.) oder – als Teil der Kreislaufwirtschaft – aus recycelten Alttextilien eingesetzt werden. Lyocell ist außerdem biologisch abbaubar. Gegenüber anderen Cellulose-Regeneratfasern wie Viskose gilt der Herstellungsprozess als besonders umweltfreundlich.

Dank eines patentierten Verfahrens kann das TITK die Lyocell-Fasern mit den verschiedensten Zusatzfunktionen ausstatten – z.B. mit thermoregulierenden oder hautpflegenden Eigenschaften oder auch mit elektrischer Leitfähigkeit. Eine weitere Modifikation dieser Faser erlebte mit der Corona-Pandemie einen regelrechten Nachfrage-Kick: die Cellulose-Faser mit Silber-Ionen (Cell Solution Bioactive). Sie wirkt antibakteriell und fungizid – tötet also Keime und Pilze sehr zuverlässig ab. In den letzten Monaten wurde diese Faser nochmals weiterentwickelt: Wird Cell Solution Bioactive mit Kupfer-Ionen ausgerüstet, erreicht die Faser eine permanente antivirale Wirkung sowohl gegen unbehüllte als auch behüllte Viren wie Influenza oder Covid-19.
Da Holz als alleiniger Rohstoff-Lieferant für MMCF aus Gründen des Umweltschutzes an Attraktivität verliert, gewinnen Pflanzenfasern aus dem Direktanbau oder aus landwirtschaftlichen Reststoffen zunehmend Marktanteile. An diesem Trend orientierte sich das TITK gemeinsam mit seinem Tochterunternehmen smartpolymer GmbH und entwickelte unter der Marke Lyohemp ein Verfahren zur Erzeugung hanfbasierter Lyocell-Fasern. Reiner Hanfzellstoff wird so zu hochwertigen textilen Stapelfasern verarbeitet, die noch dazu sehr gute tragephysiologische Eigenschaften bieten.
Für Lyohemp kann z.B. Hanf aus kontrolliert biologischem Anbau für die medizinische Verwendung genutzt werden. Kam hierfür bisher nur das obere Drittel der Pflanze – Blüten und Samenstände – zum Einsatz, so lassen sich nun auch die Pflanzenstängel verwerten. Damit setzt das TITK auf einen Zellstoff, der im Nebenstrom ohnehin anfällt – ohne zusätzlichen Flächen- oder Wasserverbrauch. Damit werden bisherige landwirtschaftliche Reststoffe für die Herstellung umweltfreundlicher und nachhaltig erzeugter Bekleidungstextilien nutzbar.

Eine Herausforderung und Chance zugleich ist die Etablierung lokaler textiler Wertschöpfungsketten in Deutschland und Europa. Diese können einen Beitrag zu einer nachhaltigen, unabhängigen und regional ausgerichteten Textilindustrie leisten. Unter Beteiligung des TITK werden diese regionalen Wertschöpfungsketten gerade mit einem Produktionsvolumen von mehreren Tonnen etabliert und evaluiert.
Lyocell-Fasern spielten auch in einem anderen, sehr zukunftsträchtigen Forschungsvorhaben eine entscheidende Rolle:
„UrbInTex – Green City“. In diesem Verbund-Forschungsprojekt suchen mehrere Unternehmen und wirtschaftsnahe Forschungseinrichtungen intelligente textilbasierte Lösungen für die Stadt der Zukunft. Eine Idee ist hier ein innovatives Bepflanzungssystem, das für mehr Begrünung in Innenstädten sorgen kann, speziell in vertikalen Anwendungsszenarien. Aufgabe des TITK war es hierbei, neuartige, textil verarbeitbare cellulosische Regeneratfasern sowie Vliesstoffe zu entwickeln, die sich durch ein signifikant erhöhtes Wasseraufnahme- sowie Wasserrückhaltevermögen auszeichnen. Realisiert werden konnten Bepflanzungssysteme durch leichte nachhaltige textile Materialien, die sich durch modularen Aufbau und leichte Adaptierbarkeit an unterschiedlichste Baustrukturen anpassen lassen.

Leichte, bioabbaubare Textilstrukturen für die vertikale Begrünung von Gebäuden standen im Fokus eines Verbund-Forschungsprojekts. Das TITK entwickelte ein Verfahren zur Herstellung von Cellulosefasern und -vliesstoffen mit CMC-Zusatz zur Erhöhung des Wasserrückhaltevermögens. Links das Gewebe mit Pflanztaschen, hergestellt beim Projektpartner F.A. Kreißig & Sohn, St. Egidien, rechts das bepflanzte Gewebe mit Begonien und Tradescantien nach sechsmonatiger Entwicklungszeit. (Source: TITK)
Leichte, bioabbaubare Textilstrukturen für die vertikale Begrünung von Gebäuden standen im Fokus eines Verbund-Forschungsprojekts. Das TITK entwickelte ein Verfahren zur Herstellung von Cellulosefasern und -vliesstoffen mit CMC-Zusatz zur Erhöhung des Wasserrückhaltevermögens. Links das Gewebe mit Pflanztaschen, hergestellt beim Projektpartner F.A. Kreißig & Sohn, St. Egidien, rechts das bepflanzte Gewebe mit Begonien und Tradescantien nach sechsmonatiger Entwicklungszeit. (Source: TITK)
Erste größere Faser- und Vliesstoffmuster konnten durch Projektpartner getestet und weiterverarbeitet werden, etwa zur Herstellung von Mustergeweben mit Pflanztaschen in Kombination mit Wolle. So standen letztlich verschiedene textile Komponenten zur Verfügung (z.B. Fasern, Taschengewebe, Flechtschnüre zur Samenaufnahme, Soutage-Stickereien), durch die neue Teillösungen für die vertikale Begrünung geschaffen werden.
Das TITK ist auch im Bereich der Leichtbauanwendungen mit technischen Textilien sehr aktiv und forscht an Werkstoffen und Verfahren für textile Verstärkungshalbzeuge und Faserverbundwerkstoffe. Nachhaltigkeit, Ressourceneffizienz und CO2-Minimierung spielen hier längst eine entscheidende Rolle. Durch die Fokussierung auf einen möglichst geschlossenen Stoffkreislauf werden bei jeder Neuentwicklung auch kostengünstige Recyclingprozesse und der Wiedereinsatz hochwertiger Materialien angestrebt.
So war die Überführung der Verwertung von Carbonfaser-Produktionsabfällen in den Industriemaßstab eine wichtige Aufgabenstellung am TITK. Das Institut entwickelte ein Verfahren für die Aufbereitung der Verschnittreste. Dabei werden die geöffneten Fasern wieder verschiedenen Prozessen zur Vliesherstellung zugeführt.

Dass nachhaltige Materialien nicht zwangsläufig Einbußen bei Design und Komfort mit sich bringen müssen, zeigte das TITK bei Verkleidungsteilen im automobilen Innenraum. Sichtbare Naturfasern und druckelastische Bauteile ließen sich bislang nur schwer in ansprechender Form kombinieren. Im Forschungsprojekt Naturfaser-Interieur-Bauteile mit Soft-Touch-Oberflächen wurden Lösungswege untersucht, um kritische Materialien in Türverkleidungen, Instrumententafeln u.a. durch naturfaserbasierte Vliesstoffe als Soft-Touch-Elemente zu ersetzen. Dies alles bei gleichbleibendem oder sogar reduziertem Gewicht und Einhaltung aller mechanischen Anforderungen. Weitere Bedingungen waren die Nutzung vorhandener Anlagentechnik und Prozesse sowie die Erfüllung der hohen Anforderungen bzgl. Lichtechtheit und Beständigkeit der Oberflächen durch den Einsatz automobiltauglicher PP-Folien.

ALCERU, Cell Solution, Lyohemp = eingetragene Warenzeichen

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