Page 13 - ITM Jahresbericht 2022

Aktuelle Forschung – Professur für Textiltechnik

PP-Qualitäten), Mw-Verteilung, thermischer Stabili- Rezyklate in Hybridgarnanwendungen
tät, Feuchtigkeitsgehalt sowie Viskositätsverhalten
(bleibende Plastizität und rückstellende Elastizität). Aktuelle Lösungen zur industriellen Wiederverwen-
Nur mit der genauen Kenntnis dieser Parameter dung von rCF basieren auf der Vliesstoff- oder Spritz-
sowie der bestmöglichen Aufarbeitung des Rezyk- gusstechnologie. Auf Grund der prozessbedingten
lats ist ein Verspinnen möglich. Des Weiteren ist auf Wirrvlieslage und kurzen Faserlängen können mit
technologische Parameter, wie Prozesstemperatu- diesen Technologien das Potenzial der rCF nicht
ren, Durchsatz, Düsengeometrie, Klimabedingungen vollständig ausgeschöpft und aktuell nur eine max.
in der Fadenbildungszone und Verstreckungs- sowie Zugfestigkeit von bis zu 400 MPa erreicht werden.
die Abzugsgeschwindigkeitsverhältnisse zu achten Deshalb besteht die Notwendigkeit, neuartige Faser-
und die Zusammenhänge sowie Abhängigkeiten der strukturen auf der Grundlage von CF Recyclingmate-
Material- und Prozessparameter zu ermitteln. rial zu entwickeln, die eine erhebliche Leistungsstei-
gerung bis nahe an das Ausgangspotenzial bieten.
Schmelzgesponnene rPP-Fasern aus post Eine naheliegende, aber auch technisch anspruchs-
consumer Recyclinggranulat volle Lösung liegt in der Erarbeitung der Grundla-
gen der Verzugs- und Garnbildungsprozesse und im
Die Verwendung von post consumer Recyclinggranu- Ermitteln der technologischen Grenze zur Herstel-
lat zur Herstellung von Fasern ist gegenüber dem lung von Hochleistungsstrukturen, wie Bänder und
Einsatz von virgin Kunststoffen mit wissenschaft- Garne aus rCF. Damit besteht die überaus vielver-
lich-technischen Herausforderungen verbunden. sprechende Möglichkeit, rCF in hochbelastbaren Ver-
Zentrale Herausforderungen bei der Spinnprozess- stärkungsstrukturen einzusetzen.
entwicklung waren die Ermittlung von Temperatur-
profilen im Extruder (zur Abdampfung der VOC) und Deswegen wurde am ITM die gesamte Prozessket-
im Verstreckprozess (Kontrolle des hohen material- te der industriellen Garnbildungstechnologie entwi-
typischen Schrumpfs). Die thermische Stabilität der ckelt, beginnend von der Fasermischung über den
recycelten PP-Granulate wurde mittels TGA (Ther- Krempelprozess, die Faserbandbildung und die Ver-
mogravimetrische Analyse) sowie der Schmelzbe- streckung bis hin zur Garnverspinnung aus rCF und
reich und der Kristallisationsgrad der recycelten Thermoplastfasern. In aktuellen Forschungsvorha-
PP-Granulate mittels DSC (dynamischer Differenz- ben werden technologische Parameter, wie Prozess-
kalorimetrie) bestimmt. geschwindigkeit, Krempelgarnitur, Streckwerkwal-
zenoberflächen, Benetzungsmenge im Kadierungs--,
Mit der Entwicklung eines neuen Aufbereitungs- Verstreckungs- und Band- sowie Garnbildungspro-
prozesses für das rPP-Rezyklat durch DGP und die zess und deren Zusammenhänge untersucht und in
Verfahrensentwicklung im Technikumsmaßstab normierten Datensätzen festgehalten. Diese Daten
zur Faserherstellung am ITM, wurde eindrucksvoll werden als Grundlage für die Umsetzung modellge-
gezeigt, dass Garne aus 100 % rPP (Abb. 3) mit übli- stützter Auslegungstools und intelligenter Maschi-
chen textilen Eigenschaften (4,5 cN/dtex) kontinuier- nentechnik bereitgestellt. Damit konnte im Rahmen
lich und ohne Filterwechsel herstellbar sind (Abb. 4). der Forschungstätigkeiten am ITM umfangreiches
Auf ein sonst übliches Zumischen von virgin PP oder wissenschaftliches Know-how für ein tiefgreifendes
ein Additiveren konnte gänzlich verzichtet werden. Verständnis der Zusammenhänge zwischen Carbon-
Mit diesen umfangreichen technologischen Unter- fasereigenschaften, Verarbeitungsverhalten und
suchungen und erzielten wissenschaftlichen For- Produkteigenschaften erarbeitet werden. Dabei wur-
schungsergebnissen wird erstmals ein hochwerti- de die gesamte Prozesskette der industriellen Garn-
ges Recycling von PP aus post consumer Kunststoffen bildungstechnologie entwickelt. Denn nur durch eine
bei annähernd gleichen Eigenschaften von virgin PP- besonders schonende Verarbeitung kann eine Faser-
Produkten möglich [4]. Neben einer deutlich besse- einkürzung und -schädigung und damit eine Verrin-
ren stofflichen Verwertung des PP entstehen so für gerung der Verbundfestigkeit signifikant minimiert
die Textilindustrie industriell anwendbare Lösungen werden. InAbbildung 5 sind beispielhaft die am ITM
für das Produktrecycling und den Einsatz von Recy- unikal entwickelten Produkte aus rCF dargestellt.
clingprodukten im Sinne einer zirkulären Rohstoff-
verwertung.

11