Beim chemischen Recycling textiler Mischfraktionen fallen textile Reststoffe an, die aktuell nicht stofflich genutzt, sondern thermisch verwertet oder beseitigt werden. Die Firma ReFresh Global, Berlin und das STFI verfolgen im INNO-KOM-Projekt „Recoustics“ bis Ende 2026 das Ziel, textile Reststoffe aus dem chemischen Recycling über effiziente Aufbereitungs- und Verarbeitungsverfahren einer erneuten Nutzung zuzuführen. Als Zielmarkt dafür werden schallabsorbierende Designprodukte, wie z.B. Akustikwände oder -möbel identifiziert. Vorteile bei der Entwicklung der Akustikvliesstoffe sind die hervorragende Eignung von Vliesbildungsverfahren für die Verarbeitung textiler Reststoffe nach ihrer Aufbereitung sowie, dass diese bei Bedarf als schallabsorbierende Komponente unter einer optisch ansprechenden Decklage liegen können.

Die Beschaffung der textilen Reststoffe, die mechanische Aufbereitung sowie die Vliesbildung, -verfestigung und -veredlung sind Aufgaben erfolgen am STFI. Die hierfür notwendigen Aufbereitungs- und Verarbeitungstechnologien sind am STFI im Technikumsmaßstab bis semi-industriellen Maßstab vorhanden. Die Konfektionierung der gefertigten Vliesstoffe zu schallabsorbierenden Designprodukten setzen industrielle Partner des Projekts um.

Johannes Leis, M. Sc.
Vliesstoffe I Recycling
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Forschungsprojekt Recoustics (Steckbrief)

Hochleistungsfaserstoffe aus Carbon und Glas haben nicht nur wegen ihrer energieintensiven Herstellung einen erheblichen ökologischen Fußabdruck. Derzeit werden bis zu 40 % des Materials im Produktionsprozess nicht verwertet, und 98 % der Verbundbauteile landen nach 15 bis 30 Jahren Lebensdauer in der Verbrennung oder auf Deponien. Jährlich werden  weltweit 110.000 Tonnen Carbonfasern und 4,5 Millionen Tonnen Glasfasern verbraucht. Zusätzlich muss Europas Wettbewerbsfähigkeit gestärkt werden, da 80 % der neuen Carbon- und Glasfasern außerhalb Europas hergestellt und importiert werden müssen.

MC4 (Multi-level Circular Process Chain for Carbon and Glass Fibre Composites) ist ein europäisches Projekt zur Förderung zirkulärer Ansätze für Carbon- und Glasfaserverbundwerkstoffe. Diese Materialien sind aufgrund ihrer Leichtbaueigenschaften und hohen mechanischen Kennwerte in vielen technischen Anwendungen unverzichtbar. Die europäischen Wertschöpfungsketten für Carbon- und Glasfasern müssen jedoch ökologisch und wirtschaftlich effizienter werden.

Anfang Oktober 2024 traf sich das MC4-Konsortium zum halbjährlichen Projekttreffen beim Partner CHOMARAT in Le Cheylard (Frankreich). Die technische Umsetzung der neuesten Projektergebnisse zum Carbon- und Glasfaserrecycling wurde durch Demonstratoren veranschaulicht. Darüber hinaus standen die Erarbeitung und Diskussion sogenannter „Implementation Plans“ im Mittelpunkt eines Workshops. Für vier ausgewählte Hauptergebnisse des MC4-Projekts wird nun bis zum März 2025 eine Strategie erarbeitet, wie diese nach Projektende und darüber hinaus von den Partnern in die Praxis umgesetzt werden und welche Marketingaktivitäten dafür notwendig sind. Abgerundet wurde das Treffen durch eine Werksbesichtigung der gastgebenden Firma CHOMARAT, einem führenden französischen Hersteller von textilen Verstärkungsmaterialien für Verbundwerkstoffe und die Bauindustrie sowie von Beschichtungen und Folien.

Dipl.-Ing. Romy Naumann
Internationale Zusammenarbeit I Transfer
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EU-Projekt MC4

Am 17. September 2024 eröffnete das STFI sein Nassvliestechnikum im Zentrum für Textile Nachhaltigkeit. Über vierzig geladene Gäste aus Industrie, Forschung und Politik wohnten der Eröffnung des Technikums bei. Mit dem Neubau des Zentrums für Textile Nachhaltigkeit und durch die Installation einer Nassvliesanlage hat das Chemnitzer Institut seine Kompetenzen in den Bereichen Vliesstoffentwicklung, Textilrecycling und Prüfung erweitert. Mit der Nassvliesanlage bietet sich am STFI nun die Möglichkeit der anwendungsspezifischen Verarbeitung von Kurzfasern. Gleichwohl sind am STFI ab sofort erstmals alle verfügbaren Vliesbildungstechnologien installiert.

Das Highlight der Eröffnungsfeier war nach einem kurzen Überblicksvortrag die Besichtigung der Nassvliesanlage im laufenden Betrieb. Mit einer Arbeitsbreite von 600 mm und einer Anlagengeschwindigkeit von bis zu 10 m/min können einlagige Nassvliese hergestellt werden. Verarbeitet werden bei der Nassvliesherstellung Kurzfasern mit Faserlängen bis zu 25 mm sowie Faserstäube. Fast alle Fasertypen und Materialien in verschiedenen Längen, Dicken oder Aufbereitungszuständen sowie Materialmischungen und Recyclingfasern können zu Nassvliesstoffen verarbeitet werden. Entscheidend für das Produkt sind u.a. das Dispergierverhalten der Fasern und die Faserlänge. Im ersten Prozessschritt werden Fasern in Wasser zu einer Suspension dispergiert. Anschließend erfolgt mit dem Stoffauflauf auf einem schräggestellten Siebband die Vliesbildung. Die Verfestigung erfolgt thermisch durch die Zugabe von Bindefasern oder mittels zusätzlichem Bindemittelauftrag. Abschließend wird die Warenbahn getrocknet sowie gewickelt.

Wir bedanken uns bei allen, die diesen Tag zu einem außergewöhnlichen Erlebnis gemacht haben. Besonders bedanken möchten wir uns bei der Sächsischen Aufbaubank – Förderbank für die Förderung sowie bei unserem Partner Pill Nassvliestechnik für die Unterstützung bei der Installation der Nassvliesanlage.

Liana Lein, M. Sc.
Vliesstoffe I Recycling
+49 371 5274-255
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Rückblick Eröffnung Nassvliestechnikum

TRICYCLE ist ein Projekt des disziplinübergreifenden Innovationsvorhaben SmartERZ aus dem Erzgebirge, welches durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Programm „WIR! – Wandel durch Innovation in der Region“ gefördert wurde. SmartERZ ist ein branchenübergreifendes Technologiebündnis zur Entwicklung von funktionsintegrierten Faserverbundwerkstoffen.

Im Vorhaben wurde ein technologisches Recyclingkonzept für die zukünftigen entstehenden smarten Produkte sowie die in der Produktion entstehenden Abfälle in der Region entwickelt. Ziel war die Entwicklung standardisierter, skalierbarer Verfahren, mit größtmöglichem Automatisierungsgrad unter Einhaltung der geltenden Gesetze, Verordnungen und Normen. Eingegossen in die bestehenden Strukturen der SmartERZ Region und darüber hinaus ist das Konzept für ein Center entstanden, welches als eine Art Drehkreuz für regionale Abfälle rund um diese Thematik fungieren soll. Darüber können Abfallströme gesammelt, erstbehandelt und für das rohstoffliche Recycling vorbereitet werden. Die Erstbehandlung schließt Technologien der Qualitätskontrolle/-Qualitätsmanagement, Zerkleinerung, Pelletierung und Kompaktierung ein. Über dieses Drehkreuz sollen auch Kleinstmengen wirtschaftlich attraktiven Verwertungswegen und einer Weiterverwendung zugänglich gemacht werden.

Neben der stofflichen Vernetzung beinhaltet das Konzept für das Recycling Center die Voraussetzungen, um als Vernetzungsstelle rund um die Thematik (textiler) Kreislaufwirtschaft zu fungieren. Unternehmen, Forschung, Lehre und öffentliche Einrichtungen können und sollen in Diskurs treten, um die bestmöglichen Verwertungsoptionen für entsprechende Abfälle zu finden, aber auch die Vermeidung und Wiederverwendung von Abfällen voranzutreiben, langlebige Produkte zu schaffen und Wissen zu teilen.

Johannes Leis, M. Sc.
Vliesstoffe I Recycling
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Projekt TRICYCLE auf SmartERZ

Das Recyclingtechnikum im Zentrum für Textile Nachhaltigkeit wurde um einen Twin Carding Opener (TCO/1500) der Firma Dell´Orco & Villani, Capalle (Italien) erweitert. Der Kardieröffner steht für das fasergerechte Öffnen von textilen Flächen zur Verfügung. Durch die schonende Öffnung über zwei Haupttamboure und acht Arbeiterwalzen, werden die Fasern im Feinöffnungsprozess so gering wie möglich beansprucht. Bei einer Arbeitsbreite von 1500 mm kann die Anlage mit einem Materialdurchsatz bis zu 500 kg pro Stunde gefahren werden. Zudem verfügt der Kardieröffner über ein Sprühauftragssystem.

Der TCO/1500 stellt im Recyclingtechnikum eine technologische Ergänzung zur bestehenden Servo-60 Reißmaschine dar. Diese Kombination aus Kardieröffner und Reißmaschine mit Klemmpunkt ist in der Forschungslandschaft einzigartig. In der Zukunft können verschiedene textile Flächen so ihrer optimalen mechanischen Öffnung zugeführt werden, von der direkten Verarbeitung offenerer Strukturen und Vliesstoffen auf dem TCO/1500, bis zur Kombination von Servo-60 und TCO/1500 für hochfeste Gewebe. Die so erzeugten Rezyklate können dann nach Charakterisierung und Klassifizierung, über die verschiedenen Vliesbildungs- und -verfestigungsverfahren sowie über die Spinnerei den Weg in neue Produkte finden. Die Betrachtung der Zusammenhänge aus Inputqualität, optimalen Aufbereitungsparametern sowie erzeugter Outputqualität sind dabei von zentraler Bedeutung.

Johannes Leis, M. Sc.
Vliesstoffe I Recycling
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Die Entwicklung von textilen Halbzeugen aus recycelten Kohlenstofffasern (rCF) konnte in den letzten Jahren enorme Fortschritte aufweisen. Mittlerweile gelingt die Herstellung von hochorientierten Halbzeugen aus rCF, deren Verbundeigenschaften an Primärwerkstoffe heranreichen. Warum also nicht für textile Verstärkungsstrukturen auf Rezyklate zurückgreifen? Im Zuge des BMBF-Förderprogramms „WIR! Wandel in der Region durch Innovationen“ erforscht ein Verbund aus vier sächsischen Forschungseinrichtungen und fünf KMU potenzielle Einsatzfelder, in denen eine Substitution von Primärfasern durch Rezyklat möglich ist gestatten.

Es wird im Rahmen des Projektes sowohl der Baubereich in Form von Baubewehrungen als auch der interdisziplinäre Bereich der Verbundwerkstoffe fokussiert. Es gilt den Einsatz von Rezyklaten im Stoffkreislauf zu erschließen und das Potential an ausgewählten Beispielen aufzuzeigen. Der Fokus der Wertschöpfung liegt auf der Region „Elbtal Sachsen“. Forscher des STFI beteiligen sich mit der Entwicklung von kemafilierten Kardenbändern und Wirrfaserhalbzeugen in verschiedenen Konfigurationen, die aus regional erfassten rCF bestehen. Die erzeugten Vliesstoffe bilden das Halbzeug für die Weiterverarbeitung zu Verbundwerkstoffen.

Wesentlicher Bestandteil der Forschungsaktivitäten stellt das Erfassen von Kennwerten, der daraus hergestellten Verbundhalbzeuge und Bauteile dar. Daran schließt eine Lebenszyklusanalyse (LCA) an, für welche Daten aus Stoffströmen, Ressourcenverbrauch und Prozessen der Aufbereitung und Halbzeugfertigung gesammelt, bereitgestellt und aufbereitet werden. Das Projekt ist in der Rückführung von rCF ein zentraler Bestandteil von sieben Teilprojekten des Projektverbundes „WIR! recyceln Fasern!“.

Dipl.-Ing. Heike Metschies
Technische Web- und Maschenwaren
+49 371 5274-213
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Forschungsprojekt WIRreFa (Steckbrief)