Verbesserung der Energieeffizienz in der Textilveredelung durch den Ersatz trocknungsintensiver Tauchapplikationen durch wasserarme Veredelungsprozesse (ENTEX)

Problemstellung
Praktisch alle Textilien durchlaufen während ihrer Herstellung und Verarbeitung zu hochfunktionellen Produkten mehrere sogenannte Veredlungsprozesse. Beispiele für Textileigenschaften, die durch meist separate Tauchveredlungsschritte erzeugt werden, sind: Abriebfestigkeit, Antifilz, Antipilling, Antismell, Antistatik, Bügelfrei, Chemikalienbeständigkeit, Flammschutz, Fleckschutz, Hydrophilie, Klettbandfestigkeit, Knitterschutz, Ölabweisung, Schiebefestigkeit, weicher Griff, Wasserdichtigkeit. Die Veredlung ist der Prozessschritt mit dem höchsten spezifischen Energiebedarf bei der Herstellung textiler Produkte. Die hohen Energiemengen werden vor allem bei Trocknungsprozessen benötigt. Es wird mehr als doppelt so viel Energie benötigt einen Quadratmeter Stoff zu funktionalisieren als für die Flächenerzeugung benötigt wird. Bereits vor 10 Jahren lag der Energiekostenanteil bei deutschen Textilveredlungsunternehmen bei 5% des Umsatzes. Im Zeitraum 1999-2001 entfielen 7,8% des Umsatzes auf die Energiekosten. Aufgrund der seitdem drastisch gestiegenen Energiekosten liegt der Energiekostenanteil gegenwärtig bei durchschnittlich über 10%. Bei vielen Textilveredlern in Deutschland lag der Anteil im Jahr 2007 bereits bei 21% bezogen auf den Umsatz und 2008 bei 25%. In wenigen Jahren könnten die Energiekosten ein Drittel der Produktionskosten ausmachen. In der gesamten deutschen Textilveredlungsindustrie werden jährlich ca. 4 TWh an Energie aufgewendet. Für die Veredlung, also die anwendungsspezifische Funktionalisierung, von einem Kilogramm Textil werden je nach Prozessfolge ca. 18 kWh Energie benötigt.

Projektziele
Branchenüblich ist die Imprägnierung von textilen Warenbahnen mit wässrigen Dispersionen in einem Tauchbad mit anschließendem Abquetschen und einer Heißlufttrocknung und ggf. einem weiterem Waschzyklus. Das zentrale Ziel des Vorhabens war, den Energieverbrauch bei der Textilveredlung zu reduzieren bzw. Verfahren zu entwickeln bei denen die benötigte Energie effizienter genutzt werden kann. Das Hauptaugenmerk lag auf die Reduzierung des Trocknungsaufwands bei der Textilveredlung durch die Einführung neuer Technologien und gleichzeitiger Abstimmung bestehender Prozesse. Durch neue und für die Textilveredlung breit einsetzbare anlagen- und verfahrenstechnische Entwicklungen konnte der produktspezifische Energieverbrauch für die Funktionalisierung von Textilien signifikant gesenkt werden. Dafür wurden im Vorhaben verschiedene zusammenwirkende Maßnahmen untersucht, um energieintensive Trocknungsprozesse zu reduzieren bzw. für ausgewählte Veredlungsprozesse ganz auf die Trocknung zu verzichten. Die Sprühapplikation sowie die Coronatechnik waren dabei die beiden Ansätze, um eine zukünftige energie- und ressourceneffiziente Textilveredlung zu realisieren.

Vorgehensweise
Spezielle, energie- und ressourcenschonende Verfahren, welche jedoch im Rahmen der Textilveredlung bislang nur selten eingesetzt wurden, sind Sprühauftrags- und Plasmaverfahren wie z.B. die Coronatechnik unter Atmosphärendruck. Unter Einsatz der Sprühapplikation und der Coronabehandlung wurde ein Minimalbeschichtungsverfahren entwickelt, das bei gleichem Effektniveau weniger Wasser auf die Ware aufbringt. Der reduzierte Einsatz von Wasser bei der Ausrüstung hat eine geringere Warenfeuchte zur Folge, die dann im anschließenden Trocknungsschritt weniger Energie zum Verdampfen benötigt. Dazu wurden die eingesetzten Dispersionen an das anspruchsvollere Applikationsverfahren angepasst. Für spezielle Oberflächeneffekte wurde mittels Plasmatechnik der Ware neue Funktionen verliehen, ohne dabei Wasser oder Lösemittel zu applizieren. Für diese Prozessschritte kann auf die energieaufwändige Trocknung ganz verzichtet werden. Ein weiterer Ansatz war die Modifikation von Textilhilfsmitteln mit UV-vernetzenden Komponenten. Durch eine UV-induzierte Aushärtung von Beschichtungen lassen sich gegenüber thermisch induzierten Prozessen sowohl Energieeinsparungen als auch neue Funktionen realisieren.

Anwenderpotenzial
Anwender sind Textil- und Vliesstoffhersteller und -veredler. Die Textilverarbeiter profitieren durch die Umstellung auf neue alternative Verfahrenskonzepte mit geringerem Energieverbrauch. Darüber hinaus sind Kunden der beteiligen Firmen insbesondere des Chemikalienherstellers und der Maschinenbauers potentielle Nutzer der neuen energieärmeren Verfahren. Durch Transfermaßnahmen werden auch Firmen aus der deutschen Herstellungs- und -Verwertungskette von technischen Textilien über die Ergebnisse informiert und können somit die positiven Einsparmöglichkeiten nutzen.

• Ahlbrandt System GmbH
• Deutsche Institute für Textil- und Faserforschung Denkendorf (DITF)
• J.G. Knopf's Sohn GmbH & Co. KG.