Transparenz und Nachverfolgbarkeit bei Produkten durch Pigment-Signaturen

 75 Prozent aller Konsumenten geben bei Umfragen typischerweise an, dass sie nachhaltige Produkte kaufen würden, wenn sie sich über die positive Wirkung klarer wären, beziehungsweise den Claims glauben könnten. Für die Industrie heißt das, eine umfangreiche und vollständig transparente Nachfolgbarkeit zu kreieren, um den Kunden, gar den Verbraucher, auch zu überzeugen und nicht nur auf dessen „blindes“ Vertrauen zu setzen. Sie muss präzise darlegen, was sich in der Wertschöpfungskette abspielt und wo der Ursprung des Rohmaterials ist.

Ein solcher „optischer Fingerabdruck" hat dabei immer zum Ziel, bereits möglichst früh im bestehenden Produktionsprozess ein Teil des zu schützenden Produkts selbst zu werden und dabei weder die Produkt-Charakteristika noch den Prozess der Herstellung zu beeinflussen. Mit Pigmenten wie etwa „Cotton 4.0“ von Tailorlux scheint diese Hürde genommen.

Gerade im Bereich zertifizierter Bio-Baumwolle werden bestimmte Zusätze zur Baumwolle äußerst kritisch gesehen, wie Matthias Funke von Tailorlux in den „Melliand Textilberichten 1/19“ berichtet. Das optische Fingerabdruck-Verfahren des Münsteraner Unternehmens basiert auf Lumineszenz, auf anorganischen Stoffen, die chemisch inert und ungiftig sind. Aufgrund der äußerst hohen Emissions-Intensität für UV-Licht wird eine extrem geringe Konzentration von Pigmenten benötigt, um durch Sensoren eine zuverlässige Messung zu ermöglichen.

Nachfolgbarkeit ohne das Produkt zu beeinflussen

Ganz entscheidend bei dieser Form der Markierung ist, dass die Einbringung begrenzter Mengen an Fremdfasern innerhalb des Spinnprozesses nur einen minimalen Einfluss auf die physikalischen Eigenschaften des Halbzeugs und der Fertigprodukte erzeugt.

Wie kann man das erreichen? Nun, zur Markierung werden die Pigmente in eine präparierte Faser eingebracht. Diese Faser kann aus verschiedenen Basismaterialien bestehen, identische Markerfasern werden dann mittels einer Faserdosier­Maschine in der Baumwollmühle in die zu markierende Charge Baumwolle eingebracht.

Aufgrund der minimalen Konzentration werden diese durch Systeme zur Fremdfasererkennung nicht aussortiert, sondern werden wie etwa die Baumwolle selbst weiter verarbeitet. Die Markierung wird so ausgesprochen homogen im Rohstoff verteilt und damit de facto jeder Stelle der fertig produzierten Gewebe nachweisbar. Tatsächlich ist durch eine entsprechende Sensortechnologie ist eine Verifizierung der Markierung in 1-3 Sekunden möglich.

Prüfungen an jedem Punkt der Wertschöpfungskette

Auf diese Weise sind Prüfungen quasi an jedem Punkt der Wertschöpfungskette durchführbar und das denkbar einfach. Ein entscheidender Punkt gegenüber Technologien, die auf Laboranalysen setzen, ist, dass diese praktisch nicht feldtauglich sind. Ein Grund dafür ist zweifellos, das gemeinhin die Verarbeitung der Rohmasse zwecks Auslastung in einer Geschwindigkeit erfolgt, die dafür sorgt, dass einfach an keiner Stelle ein Eingriff – basierend auf Mess-Ergebnissen – möglich ist.

Die Messdaten werden bei modernen Verfahren wie „Cotton 4.0“ direkt in eine Cloud geladen, was bedeutet, dass die Verifizierung der Zertifikate permanent verfügbar sind – für Produzenten, Händler und Konsumenten gleichermaßen.

Neue Polyamide: Besserer Flammschutz und verbesserte physikalische Eigenschaften

Eine typische Textilprobe lodert nicht wie üblich plötzlich auf, sondern fängt nur zögerlich an zu schmelzen. Das Gewebe zieht sich dabei zuerst nur zusammen, erst sehr verspätet fallen dunkle Polymertropfen herunter ... Ein hervorragendes Ergebnis beim Flammschutz, das durch eine Neuentwicklung der „Deutschen Institute für Textil- und Faserforschung“ (DITF) möglich wurde. Wie das Fachmagazin „Melliand Textilberichte“ berichtet, gelang es damit erstmals eine Art intrinsischen Flammschutz zu erzielen, denn die Eigenschaften sind direkt Teil der Polymerketten des Materials.

Üblicherweise werden flammhemmende Phosphorverbindungen als Additive den Polymeren zugesetzt. Hierbei werden jedoch große Mengen an Phosphorverbindungen benötigt, um eine gute Brandschutzwirkung zuerzielen.Und das geschieht meist auf Kosten der physikalischen und physiologischen Eigenschaften der Textilien.

Entgegen der üblichen Verfahren Flammschutzeigenschaften durch Phosphorverbindungen als Zuschlagstoff dem Polymer beizugeben, konnten die Denkendorfer Forscher diese bei dem neuen Verfahren in geringen Konzentrationen direkt in die Polymerketten einbauen. Das geschieht direkt während der Polykondensation, also der Synthese des Kunststoffs in Reaktorkesseln.

Generell ist das Ziel möglichst langkettige Moleküle entstehen zu lassen, um so gute Eigenschaften für eine spätere Verspinnbarkeit des Polymergranulats zu textilen Fasern zu garantieren.

Weniger Phosphatverbindungen bei gleichen Eigenschaften

Ein Problempunkt traditioneller Herstellungsverfahren ist, dass wenn größere Mengen an Phosphorverbindungen als Additiv zugesetzt werden diese verhindern, dass lange Molekülketten entstehen – sie wirken somit als Kettenabbrecher. Der resultierende Kunststoff lässt sich nur sehr schwer zu Fasern verarbeiten und dazu tritt durch Alterung und Waschvorgänge das Additiv mit der Zeit aus der Faser heraus.

Das neue Verfahren lässt Verbindungen chemisch an die Molekülketten ankoppeln und erreicht damit, dass diese viel fester an das Polymer gebunden werden – mehr, als das bei Additivzumischungen überhaupt möglich wäre.

Durch die Reduzierung der benötigten Flammschutzmittel lässt sich das erzielbare Molekulargewicht wahrend der Synthese deutlich besser steuern, so das Fachmagazin. Es können auf diese Weise genau die Viskositäten eingestellt werden, die eine optimale Verspinnbarkeit des Polymers zu Fasern garantieren.

Außerdem verhindert die chemische Anbindung der Flammschutzmittel an die Polymere eine alterungsbedingte Migration und Auswaschung aus den Fasern, wie sie bei der Verwendung von Additiven üblich ist.

In ihrer Anwendung spielen solche Textilien ausintrinsisch flammgeschützten Polyamiden besonders da ihre Vorteile aus, wo hohe Flammschutzanforderungen an die Materialiengestelltwerden. Also üblicherweise im Heimtextilbereich mit Teppichen, Polster­ und Sitzbezügen sowie Gardinen

 

Vliesstoffe und Nanofasern: Neue Herstellungs-Prozesse zur Verstärkung und Veredelung

Die Herstellung kleinster Strukturen von Micro- bis hin zu Nanofasern ermöglicht einen hocheffizienten Einsatz in Bereichen wie der Akustik und Filtration. Besonderer Wert wird zunehmend darauf gelegt, die Entwicklung umweltfreundlicher, lösungsmittelfreier und letztlich auch kosteneffizienter Herstellungsverfahren zu fördern. Moderne Verfahren für Nanofasern aus Polypropylen und andere Thermoplasten zu produzieren, ist das Ziel.

Harry Albusvon JX Nippon, bzw. der JXTG Nippon Group, zeigt in seinem Bericht in der Fachzeitschrift „Technische Textilien“ (3/18) einige aktuelle Beispiele auf: Cross Laminated Airy Fabric (CLAF), Milife sowie Nanofasern aus Multifilamenten.

CLAF wird zur Verstärkung von Vliesstoffen, Folien, Papier etc. eingesetzt. Hohe Zug- und Reißfestigkeit, Atmungsaktivität, Wasser-, Chemikalienresistenz und DimensionsstabiIität in der Weiterverarbeitung sind die „Kernkompetenzen“ des Verstärkungsgewebes. Ziel ist die Performance des Textils zu erhöhen und Produktionskosten zu senken. Der Verbund mit anderen Materialien kann thermisch erfolgen oder auch per Ultraschall, sowie durch alle anderen üblichen Laminierverfahren wie auch durch Nadel- oder Wasserstahlverfestigung.

Hohe Zug- und Reißfestigkeit, gute Atmungsaktivität, Färb- sowie Bedruckbarkeit und Dimensionsstabilität in der Weiterverarbeitung zeichnen den Polyester-Vliesstoff „Milife“ aus. Durch die molekulare Ausrichtung von Polyester-Meltblown-Endlosfilamenten werden diesem Meltblown-Vliesstoff hohe Zugfestigkeiten bei gleichzeitig geringen Flächengewichten und Materialstärken verliehen. Beim Prozess entsteht durch ein spezielles Verfahren eine seidenartige Oberfläche.

Ziel dieser Entwicklung ist neben der Verstärkung anderer Textilien besonders die optische und haptische Veredlung des entstehenden, finalen Textils. Einsatzgebiete finden sich zum Beispiel im Interior-Design (etwa bei Plissees und Wandbelägen), der Verpackung, in der Medizin, für Klebebänder und andere Stoffe.

Nanofasern, per Vakuum aufgefächert und durch Laser aufgeschmolzen

Lösungsmittelfreie Herstellung von Nanofasern aus Polypropylen ist ein weiterer Schwerpunkt der Entwicklung bei JXTG. Die Entwicklung der Laser-Supersonic-Stretching Methode ermöglicht es, Nanofasern Iösungsmittelfrei, homogener, produktiver, und neben vielen anderen Thermoplasten zudem auch aus Polypropylen herzustellen. Die Ausgangsprodukte aus denen die Nanofasern hergestellt werden, sind Multifilamente, die mittels Vakuum in eine Produktionskammer hineingezogen werden.

Durch das Vakuum werden die Multifilamente zur Vibration gebracht und sie fächern auf. Die nun freigestellten einzelnen Filamente werden – getroffen von einem CO2-Laser – aufgeschmolzen. Das permanente Vakuum zieht dabei die Nanofasern aus jedem einzelnen Filament, die dann homogen auf einen frei zu wählenden Vliesstoff-Träger abgelegt werden.

Nachhaltigkeit: Der Branchenwandel in der Textilindustrie ist unaufhaltsam

Hersteller und Zulieferer – von der Chemie-Industrie bis zum Produzent der Endprodukte – muss sich in den nächsten Jahren verstärkt dem Thema Nachhaltigkeit stellen. Beginn: Jetzt. Denn die Umweltauswirkungen der Textilindustrie sind nur allzu bekannt – von der Pestizidbelastung und hohem Wasserbedarf beim Anbau, über die hohen C02-Emissionen bei der Herstellung synthetischer Fasern, bis hin zu dem unsicheren Umgang mit gesundheits- und umweltschädlichen Chemikalien im Herstellungsprozess und der Verschmutzung von Gewässern durch mangelhaftes Abwassermanagement. Und die Verbraucher – die Nutzer – verlangen immer mehr danach, diese Situation nachhaltig zu ändern.

Die Kritik setzt bereits auf konzeptioneller Ebene an, daher muss eine Neuausrichtung einen klar geänderten Gestaltungsansatz für industrielle und organisatorische Probleme anbieten – und ist eng mit einem Cradle-to-Cradle-Design-Prinzip verbunden. Dieser in sich universelle Ansatz für nachhaltiges Design überführt lineare Produktionsketten in geschlossene Stoffkreislaufe und fordert letztlich die Entstehung neuer Geschäftsmodelle.

Die Zeiten, in denen Nachhaltigkeit eher ein "nice to have" war, sind ganz klar vorbei. Heute ist es ein deutliches "must have", ein alles in allem unvermeidbarer Trend und damit aber auch ein Wettbewerbsvorteil – der auf vielen Ebenen kein Nachteil sein muss, sondern im Gegenteil gute Umsätze und Gewinne verspricht. Neben der vollständigen Entledigung des Abfallproblems durch das erwähnte Cradle-to-Cradle­Prinzip gibt es darüber hinaus weitere Ansätze, um Recycling-Prozesse und -produkte auf einen neuen Qualitätsstandard zu heben.

Transparenz und Identifikation als Merkmal

Dennoch sind weitere Forschung und eine tiefgreifende Umstrukturierung der Industrie notwendig, um solche Technologien für den großflächigen Einsatz nutzbar zu machen. Was allerdings eben nicht nur beim Produkt als solchem ansetzt, sondern auch alle Vorstufen und Ressourcen betrifft. Entscheidend für die Qualität der neuartigen Recycling Produkte ist, was am Anfang der textilen Wertschöpfungskette stattfindet. Und da steht an erster Stelle die Wahl der Fasern. Einige Fasern oder Fasermischungen lassen sich leichter in einen geschlossenen Materialkreislauf überfuhren – denn es können eben auch nicht alle Produkte durch leicht zu recycelnde Naturfasern erzeugt werden.

Erste erfolgversprechende Ansätze zur eindeutigen und fälschungssicheren Kennzeichnung und Identifizierung van Fasern liefern chemische Markierungen mit Pigmenten, die Identifizierung über QR-Codes sowie die immer präsenter werdende Blockchain-Technologie. Tatsächlich nehmen die Schlagworte Rückverfolgbarkeit und Transparenz einen stetig wachsenden Stellenwert ein.