Co2tex

Entwicklung biobasierter, abbaubarer Lösungen für Geotextilien für kurzfristige Anwendungen wie temporäre Erdstrukturen und Vegetationsschutz.

Motivation

Das Treibhausgas Kohlendioxid (CO2) ist ein reichlich vorhandenes, wiederverwertbares und – im Vergleich zu vielen biogenen Rohstoffen – kostengünstiges Edukt für die Herstellung bestimmter Polymere. Es gibt Technologien zur Verwendung von CO2 bei der Herstellung von Polyolen, die z. B. für die Polymerisation von thermoplastischen Polyurethanen (TPU) verwendet werden können. TPU-Garne sind eine schmelzspinnbare Alternative für herkömmlich trockengesponnene Elastane und haben mehrere Vorteile, z. B. den Wegfall von Lösungsmitteln bei der Verarbeitung. Erste elastische Filamentgarne aus CO2-TPU wurden bereits auf Pilotanlagen gesponnen und auf textile Demonstrationsanwendungen übertragen. Allerdings weisen die entwickelten TPU-Garne derzeit eine besondere Klebrigkeit auf, die Herausforderungen bei der Weiterverarbeitung mit sich bringt und damit die Industrialisierung erschwert.
Elastische Filamente werden in 80 % aller Bekleidungsprodukte eingesetzt und sind damit ein weltweit bedeutender ökonomischer und ökologischer Faktor.

Ziel

Ziel des Projekts “CO2Tex” ist die Etablierung von kommerziell nutzbaren elastischen Filamentgarnen aus CO2-haltigem TPU. Wir gehen davon aus, dass diese Garne am Ende des Projekts so einfach wie möglich mit bestehenden Industrieanlagen zu Garnen sowie textilen Vor- und Endprodukten verarbeitet werden können.

CO2TEX VISUALISIERT

FORSCHUNGSANSATZ

Um ein stabiles und reproduzierbares Schmelzspinnverfahren für CO2-haltige TPU-Garne zu entwickeln, werden Modifikationen an Spinnanlagen vorgenommen. Dazu gehören die Untersuchung von Spinndüsen, Filamentkühlung, Galettenoberflächen und Spultechnologie. Darüber hinaus werden Spinnausrüstungen an den Prozess angepasst und getestet. Die Entwicklungen werden vom technischen zum industriellen Maßstab hochskaliert. Wenn die Herstellung geeigneter Garne möglich ist, wird die Prozesskette für die Herstellung von Sport- und Medizintextilien untersucht und angepasst. Dazu gehören die Prozesse Beschichten, Stricken und Ausrüsten. Abschließend wird der Einsatz von CO2-haltigen TPU-Garnen mittels Life-Cycle-Assessment (LCA) ökologisch und ökonomisch bewertet.

Resultate

Im Rahmen des Projekts CO2Tex, wurde das Upscaling des Schmelzspinnens von elastischen Multifilamentgarnen aus CO2-haltigen oder teilweise biobasierten thermoplastischen Polyurethanen (TPUs) untersucht. Die Bandbreite der abgedeckten technologischen Reifegrade (TRL) reichte von der Formulierung des Technologiekonzepts (TRL 2) bis zur Demonstration des Systemprototyps in einem betrieblichen Umfeld (TRL 7). Drei wesentliche Herausforderungen des bisherigen Stands der Technik beim Schmelzspinnen von CO2-haltigem TPU konnten erfolgreich überwunden werden:
  1. Die Garn-Garn- und Garn-Bestandteil-Haftung, die bei der Verarbeitung störend war, wurde ausreichend reduziert.
  2. Die unzureichenden mechanischen Eigenschaften des Garns in Bezug auf die Dehnung wurden verbessert, die verfügbare Dehnung bei maximaler Kraft liegt jetzt je nach Garnstärke zwischen 300 % und 600 %.
  3. Erste Anwendungsbereiche für die Industrialisierung und Kommerzialisierung wurden durch das Prototyping von gestrickten Textilien, ummantelten Garnen, Lifestyle-Kompressionsstrümpfen und Sportschuhoberteilen getestet und festgelegt.

Projektpartner

GET IN TOUCH

Dr. Lukasz Debicki lukasz.debicki@ita.rwth-aachen.de
Jan Thiel, M.Sc. Jan.Thiel@ita.rwth-aachen.de
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