KMU-innovativ Next-Generation-Spinndüsen zur Herstellung von hochsaugfähigen Textilien im technischen Einsatz (NextSpin)

Problemstellung
Etwa 3,2 Mio. Tonnen Mikroplastik gelangen pro Jahr in die Umwelt. Etwa 35 % davon stammen von synthetischen Fasern, die sowohl in Kleidung als auch in technischen Textilien verwendet werden. Grund für die weite Verbreitung von synthetischen Fasern sind ihre vergleichsweise einfache und kostengünstige Herstellung sowie ihre vielfältigen funktionalen Eigenschaften. Dabei gilt, dass mit dünneren Fasern funktionale Eigenschaften, wie etwa die Saugfähigkeit von Textilien, verbessert werden. Für viele Anwendungsbereiche gibt es derzeit keine biologisch abbaubare und wirtschaftliche Alternative. So lassen sich beispielsweise technische Zellulosefasern bisher noch nicht fein genug ausspinnen. Zusätzlich kommen beim Ausspinnen von biobasierten Fasern umweltschädliche Chemikalien zum Einsatz und der Wasserverbrauch ist sehr hoch.

Zielsetzung
Im KMU-innovativ Projekt NextSpin wird ein innovativer Spinnprozess für Fasern auf Zellulosebasis entwickelt. Die neuartigen Fasern sollen zu 100 % biologisch abbaubar und im Hinblick auf die Eigenschaften sowie die Wirtschaftlichkeit mit Synthesefasern konkurrenzfähig sein. Außerdem wird durch eine neuartige chemische Verfahrenstechnik die Umweltverträglichkeit des Spinnprozesses signifikant erhöht.

Vorgehensweise
Die Innovation liegt in der Kombination von zwei neuen technischen Verfahren: Mit Hilfe eines Ultrakurzpulslasers sollen Spinndüsen mit kleineren Bohrlöchern sowie größerer Geometriefreiheit hergestellt werden. Gleichzeitig sind ionische Flüssigkeiten (IL) als Direktlösemittel für die Biopolymere (Zellulose) im Spinnprozess einzusetzen. Dazu wird das wiederholgenaue Bohren von kleinen Standardlochformen und freien Lochformen untersucht. Neben der Fertigung wird auch die Reinigung der feinen Düsen betrachtet. Im Bereich der IL-Technologie werden die passenden ionische Flüssigkeiten ausgewählt und ihr Herstellungsprozess hinsichtlich Reinheit und Produktivität optimiert. Zusätzlich ist ein Recyclingprozess für die IL zu etablieren. Mit den neuartigen lasergebohrten Spinndüsen und neuen ionische Flüssigkeiten werden Spinnversuche durchgeführt, die darauf abzielen, Zellulosefasern mit maximaler Saugfähigkeit zu erhalten.

Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Bei erfolgreicher Umsetzung werden erstmals profilierte, umweltverträgliche technische Zellulosefasern als Ersatz für Kunststofffasern hergestellt. Die ionischen Flüssigkeiten und die lasergebohrten Spinndüsen können von den Projektpartnern als Produkte dem Markt zugänglich gemacht werden. Die verfahrenstechnischen Prozesse werden interessierten Spinnereien unter Lizenz zur Verfügung gestellt. Da die Vermeidung von Mikroplastik immer mehr in den Fokus rückt, ist mittelfristig eine Verschiebung der Nachfrage hin zu biologisch abbaubaren Fasern zu erwarten. Insgesamt trägt das Projekt dazu bei, sowohl die Nachhaltigkeit als auch die Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Textilindustrie zu stärken.

• Deutsche Institute für Textil- und Faserforschung Denkendorf (DITF)
• IoLiTec Ionic Liquids Technologies GmbH
• TTI - Technologie-Transfer-Initiative GmbH an der Universität Stuttgart