Fasertechnologie

Fasern, Folien und Nonwovens für technische und textile Anwendungen sowie die entsprechenden Verfahren zur Herstellung sind ein Schwerpunkt der industrienahen Arbeiten der Abteilung Fasertechnologie. Umfangreiche und variable Anlagen zum Lösungs- und Schmelzspinnen im Labor- und Technikumsmaßstab stehen hier zur Verfügung. Der Einsatz von Biopolymeren wie Cellulose, Lignin, Proteinen oder Polylactid und die Entwicklung von umweltfreundlichen, effizienten Spinntechnologien spielen dabei eine bedeutende Rolle. Mit den umfangreichen analytischen Möglichkeiten zur Strukturcharakterisierung am Fraunhofer IAP können gezielt Struktur-Eigenschafts-Beziehungen aufgeklärt werden, um Rückschlüsse für die entsprechende Spinntechnologie zu gewinnen, wodurch sich optimale Materialeigenschaften generieren lassen.

• Zellstoffanalysen (DP, Aschegehalt, α-,β- und γ-Cellulosegehalt, …)
• Viskosecharakterisierung (Cellulose- und Alkaligehalt, Filtrierbarkeit, γ-Wert, °H, κ-Zahl )
• Entwicklung und Anpassung des Nassspinnprozesses auf kundenspezifische Polymere
• Verarbeitung von Polymerlösungen nach der Lyocell-Technologie
• Schmelzspinnverfahren für neue thermoplastische Polymere
• Erzeugung von Nonwovens nach dem Meltblown-Verfahren

Das Viskoseverfahren ist mit ca. 2.5x10⁶ t jährlicher Weltproduktion das bedeutendste Verfahren zur Herstellung von cellulosischen Chemiefasern. Die Ausstattung des Fraunhofer IAP − einschließend der Viskoseherstellung sowie einer Nassspinnlinie − ermöglicht die Viskosefilamententwicklung basierend auf Zellstoffen bzw. Zellstoffmischungen.     

Ausgehend von dem Konzept der schmelzeartigen Verarbeitung von Cellulose/NMMNOxH₂O-Lösungen wurde zusammen mit Industriepartnern erstmals eine Technologie zur Herstellung von Meltblown-Nonwovens aus Cellulose bis zur Überführungsreife vorangetrieben. Ein weiterer vielversprechender Ansatz beruht auf hochkonzentrierten flüssigkristallinen Systemen von Cellulosederivaten in NMMO/Wasser bzw. in ionischen Flüssigkeiten und deren Verarbeitung  mittels dry jet-wet Spinnverfahren. Auf diese Weise entstehen Fasern mit überragendem Eigenschaftsprofil, die ein großes Potenzial für technische Anwendungen besitzen. Precursoren für Carbonfasern aus biobasierten und synthetischen Polymeren, deren Spinntechnologie und nachfolgenden Verarbeitungsstufen stehen ebenso auf der Agenda wie perspektivisch hochfeste Proteinfasern oder textile Polylactidfasern als Alternative zu erdölbasierten Polyesterfasern.

• HAAKE Rheometer RheoStress RS 150 (Kegel-Platte-Einrichtung HC 35/1)
• videogestützte Mikroskopie
• IKA-Hochleistungs-Laborkneter HKD-T 06D (0,5 L)
• Femix Kneter mit Austragsschnecke (5 L)
• LIST Horizontalkneter Discotherm B63 (50 kg/h)
• Lösungsaggregate für Volumen von 3 bis 10 kg
• Technikums-Viskose-Anlage nach Blaschke
• Nassspinnanlagen
• Lyocell-Laborspinnanlage
• Fourné-Bikomponenten-Schmelzspinnanlage (3 kg/1 kg) für Abzugsgeschwindigkeiten bis max. 1800 m/min
• Stabilisierungs- und Carbonisierungvorrichtungen für die Carbonfaserentwicklung

• H.-P. Fink, H. Ebeling, W. Vorwerg: Technologien der Cellulose- und Stärkeverarbeitung, Chemie Ingenieur Technik, 81, p. 1757 (2009)
• H. Ebeling, H.-P. Fink, M. Luo, H.-G. Geus: Cellulose Meltblown Nonwovens Using the Lyocell Process, Lenzinger Berichte, 86, p. 124 (2006)
• H. Ebeling, H.-P. Fink: Cellulosefasern und Vliesstoffe - neue Wege zur Herstellung auf Basis von Cellulosecarbamat, naro.tech Erfurt, (2010)
• H.-P. Fink, H. Ebeling, R. Rihm: Fibre Formation from Liquid Crystalline Solutions of Cellulose Carbamate in N-Methylmorpholine-N-Oxide, Proceedings of the 7^th Int. Symp. “Alternative Cellulose- Manufacturing, Forming, Properties”, p. 13-23, Rudolstadt (Germany), 6.-7.9.2006

• H. Ebeling, H.-P. Fink: Cellulosecarbamat-Spinnlösung, Cellulosecarbamat-Blasfolie sowie Verfahren zu deren Herstellung und Verwendungsmöglichkeiten,
  10 2008 018 745.3-43 (2008)
• H. Ebeling, H.-P. Fink: Blasfolien aus Cellulose und Verfahren zu deren Herstellung,
  US 2009 0259 032 A1 (2009)
• H. Ebeling, H.-P. Fink, M. Doß: Vliesstoffe und ein Verfahren zu deren Herstellung,
  DE 10 2005 029 793 B4 (2007)