Wie lassen sich Cellulosefasern Nassspinnen?

Das neuartige und nachhaltige Verfahren, welches unter Federführung von Dr. Frank Hermanutz weiterentwickelt wurde, basiert auf der sogenannten Highpercell-Technologie: In einem besonders umweltschonenden Prozess lassen sich Carbonfasern auf der Basis von Biopolymeren erzeugen.

Das steckt hinter dem neuen Verfahren

Beim Highpercellcarbon-Verfahren werden Zellulosefilamentfasern unter Verwendung ionischer Flüssigkeiten (IL) als Direktlösungsmittel nassgesponnen – in einem umweltfreundlichen und geschlossenen System. Das eigentliche an den DITF entwickelte Highpercell-Spinnverfahren dient als technische Grundlage: Hier wird das Ausgangsmaterial in ionischen Flüssigkeiten gelöst und anschließend in einem speziellen Nassspinnverfahren zu Fasern ausgesponnen. Das Lösungsmittel ist ungiftig und umweltverträglich und kann nahezu vollständig zurückgewonnen werden. Somit werden keine umwelt- oder gesundheitsschädlichen Chemikalien durch den Prozess freigesetzt. Die auf diesem Wege erzeugten Zellulosefasern werden in einem weiteren Entwicklungsschritt zunächst durch einen Niederdruckprozess stabilisiert und dann, gefolgt von einem geeigneten Carbonisierungsprozess direkt in Carbonfasern umgewandelt. Abgase oder auch giftige Nebenprodukte, wie sie bei herkömmlichen, vergleichbaren Verfahren auftreten, entfallen hier komplett.

Neben dem für das Nassspinnen verwendeten Lösungsmittel überzeugt das Highpercellcarbon-Verfahren auch auf anderer Ebene. Denn die üblicherweise in der industriellen Herstellung verwendeten erdölbasierten Ausgangssstoffe werden durch den nachwachsenden Rohstoff Holz subsituiert. Das wiederum hebt Potenziale in der Leichtbauindustrie, in der der weltweite Bedarf nach Carbonfasern und nachhaltigen, klimaschonenden Lösungen stetig wächst.

Das Verfahren selbst wurde auch für die „Cellulose Fibre Innovation of the Year“ nominiert. Die Auszeichnung wird zum zweiten Mal durch das Nova-Institut für Ökologie und Innovation im Rahmen der „international Conference on Cellulose Fibre 2022“ verliehen. Die DITF Denkendorf gehören zu den insgesamt sechs Nominierten.

Mit dem verfahrenstechnischen Gerüst der bereits beschriebenen Technologie lassen sich aber noch weitere Produkte mit einem besonders nachhaltigen Fußabdruck realisieren – etwa hochwertige Textilien und auch technische Produkte. So werden an den DITF Denkendorf mit der Highpercell-Technologie auch Cellulosefilamente aus Hanfzellstoff mit besonderem Eigenschaftsprofil hergestellt. Die Arbeiten werden im Rahmen des europäischen Eliit-Projektes zur Förderung der Wettbewerbsfähigkeit klein- und mittelständischer Unternehmen der Textilwirtschaft ausgeführt.

Das Hanfmaterial wird in Kooperation mit RBX Créations aus Neuillac, Frankreich, aus der ökologischen und nachhaltigen Bewirtschaftung französischer Agrarflächen gewonnen. Das Unternehmen arbeitet mit Produzenten zusammen, die sich umweltfreundlichen und bodenschonenden Anbauverfahren verschrieben haben und auf künstliche Bewässerung und Pflanzenschutzmittel verzichten. Ziel ist, die Hanfpflanze möglichst vollständig zu verwerten.

Die aus dieser Kooperation entstehenden hanfbasierten Cellulosefasern werden unter der Marke „Iroony“ direkt zum fertigen Textil verwebt oder gestrickt. Sie können ebenso zu Stapelfasern und Garnen verarbeitet werden. Mögliche Anwendungen neben hochqualitativen Bekleidungstextilien sind zudem Casual- oder Sportbekleidung. Die Fasern besitzen eine besonders hohe Zugfestigkeit und punkten auch bei Elastizitäts- und Dehnungscharakteristika, was weitere Potenziale für die technischen Einsatzmöglichkeiten offenhält.