Magazine Juli 2016

Die textile Welt im Blick: von Recycling bis Vernetzung

Von der Flasche zum vernadelten Textil

Mit mehreren Milliarden Polyethylenterephthalat (PET)-Trinkflaschen weltweit steht ein immenses Potenzial von Sekundärrohstoffen zur Verfügung, das aufgrund des hohen Qualitätsstandards des Materials mehrfach wiederverwertet werden kann. Das Material kann damit dem Flaschenproduktionsprozess erneut zugeführt werden. Der Flaschenrohstoff lässt sich mehrfach ohne nennenswerte Einbußen hinsichtlich seiner Qualität wiederverwenden.

Neben positiven Umweltaspekten wirkt sich dies auch positiv auf die Kosten aus: Der Kostenfaktor für das Recycling alter PET-Flaschen ist deutlich geringer als für neues PET, das aus Erdöl gewonnen werden muss.

Marktanalysen gehen für Deutschland von jährlich 470.200 Tonnen PET-Flaschen aus, von denen eine Recyclingquote von ca. 97% erreicht wird. Rund ein Drittel dieser Menge (ca. 152.000 Tonnen) gehen in die Textilindustrie. Ein weiteres Drittel wird erneut zur Gewinnung von PET-Flaschen eingesetzt. Das letzte Drittel verteilt sich auf diverse Anwendungsfelder wie zum Beispiel die Foliengewinnung oder Verpackungsindustrie.

Die Lebenszyklen einer PET-Einwegflasche

1: Granulat – 2: Pre-Form – 3: volle PET-Flasche – 4: gepresste PET-Flasche – 5: PET-Flakes – 6: Fasern aus PET

Das zur Herstellung von PET-Granulat benötigte Rohmaterial ist Erdöl. Bei der PET-Herstellung wird mittels Polykondensation ein thermoplastischer Kunststoff hergestellt, der aufgrund seiner Eigenschaften prädestiniert für die Lebensmittelindustrie ist.

Um Kosten und Effizienz des Transports zu optimieren, werden keine fertigen PET-Flaschen transportiert, sondern sogenannte „Pre-Forms“. Dadurch ist es möglich, anstatt rund 15.000 Flaschen ca. 700.000 Pre-Forms auf einem Lkw zu transportieren.

Am Bestimmungsort wird die Pre-Form durch ein sogenanntes Streckblasverfahren zu einer fertigen PET-Flasche. Hierbei wird der Rohling auf Verarbeitungstemperatur erwärmt und mittels Druckluft in die Negativform der Flasche gepresst.

Nach der Herstellung der Flaschen werden diese befüllt, verschlossen und gelangen anschließend in den Verkauf.

Vor dem eigentlichen Recyclingprozess steht der Transport der Flaschen zum Recycler. Hierfür werden sie zu Ballen gepresst.

Im ersten Schritt des mehrstufigen Recyclingprozesses werden die Ballen geöffnet und die PET-Flaschen durchlaufen eine maschinelle und manuelle Vorsortierung. Hierbei werden Fremdstoffe wie beispielsweise Metalle oder Dosen aussortiert. Außerdem werden die Flaschen bereits nach Farben vorsortiert, da im Prozess für lebensmitteltaugliches PET nur transparente Flaschen genutzt werden. Bunte Flaschen werden separiert. Sie kommen häufig bei der Herstellung von Recyclingfasern zum Einsatz.

Die PET-Flaschen inklusive der Deckel aus Polypropylen (PP) werden anschließend in einem Schredder auf ein definiertes Maß zerkleinert. In diesem Recyclingschritt entstehen die sogenannten „Flakes“.

Nun erfolgt die Trennung von PET und PP in einem Separationsbad. Während dieses Prozessschrittes schwimmen die Flakes aus den PP-Deckeln oben auf, während das schwerere PET zu Boden sinkt. Die Flakes werden im Anschluss gereinigt und getrocknet, um alle Verschmutzungen zu entfernen. Danach erfolgt die Verpackung in Big Bags. Nun stehen die PET- und PP-Flakes wieder für den Rohstoffkreislauf bereit.

Die Wiedergeburt der PET-Flasche als Faser

Die aufbereiteten PET-Flakes können nicht nur zur Herstellung neuer Flaschen genutzt werden, sondern auch als Rohstoff für Polyesterfasern dienen. Hierzu wird das recycelte Granulat mit sogenanntem Virgin-Granulat, das direkt aus Erdöl erzeugt wird, vermischt. Je nach Mischungsverhältnis kann die Qualitätsstufe der Fasern beeinflusst werden. Die Farbnuancen grün und blau, die bei recycelten Fasern auftreten können, resultieren aus der Verwendung günstigerer Flakes aus grünen oder blauen Flaschen.

Polyester ist eines der beliebtesten Fasermaterialien, dessen besondere Eigenschaften, wie beispielsweise seine hohe Formbarkeit, viele Einsatzgebiete ermöglichen. Zudem ist es möglich, die Feinheit der Fasern und die Haptik des Textils den benötigten Anforderungen des Endproduktes anzugleichen. Polyester weist außerdem die höchste Reiß- und Scheuerfestigkeit sowie Trocken- und Nassfestigkeit auf und ist äußerst bleich- und bruchbeständig.

Das Potenzial durch recycelte PET-Flaschen speziell für die (Nadel-)Vliesstoffherstellung ist groß: Experten gehen davon aus, dass aus einer 2-Liter-PET-Flasche (ca. 40 Gramm) etwa 1 Quadratmeter Vliesstoff hergestellt werden kann. Ein klassisches Anwendungsbeispiel für Vliesstoffe in diesem Gewichtsbereich sind Abdeckvliesstoffe für Hygieneprodukte und Inkontinenzartikel.

Würden also die rund 152.000 Tonnen PET-Flaschen, die in Deutschland der Textilindustrie zugeführt werden, zur Herstellung eines Vliesstoffes mit ca. 40 g/m² genutzt, könnten Vliesstoffe mit einer Gesamtfläche von 3.800.000 km² hergestellt werden. Diese Menge würde reichen, um Indien (3.287.590 km²) komplett mit Vliesstoff auszulegen.

Die oben genannten Gründe zeigen klar, dass recyceltes PET aufgrund seiner hohen Verfügbarkeit, seiner Eigenschaften und des geringeren Preises ein sehr interessanter Rohstoff für die Herstellung von Vliesstoffen ist, der bereits nicht mehr wegzudenken ist.

Herstellungsprozess von Polyesterfasern aus PET-Flaschen

Polyesterfasern werden mittels eines Schmelzspinnverfahrens hergestellt. Hierbei wird das Virgin-Granulat mit den recycelten Flakes vermischt. Im Anschluss wird das Material einem Extruder zugeführt und aufgeschmolzen, bis eine viskose Masse entsteht, die ausgesponnen werden kann. Der Extruder drückt die Spinnmasse durch einen Spinnbalken mit den Spinndüsen. Diese haben – je nachdem, welche Feinheit im späteren Faserprodukt erreicht werden soll – einen entsprechend vordefinierten Düsendurchmesser. Während dieses Prozessschrittes besteht zudem die Möglichkeit, den Fasersträngen besondere Querschnitte zu geben, wie beispielsweise eine Dreiecks- oder Sternform.

Die Filamente werden danach durch einen Abkühlungsschacht geführt. Hier werden sie fertig ausgesponnen und im Anschluss abgekühlt.

Nun erfolgt die Zuführung der Faserkabel zu mehreren Walzenpaaren, die mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten laufen, sodass die Fasern verstreckt werden. Das Zusammenspiel aus Lochgröße der Spinndüse sowie die Verstreckung im Abkühlschacht und durch die Walzenpaare führt zur letztendlichen Faserfeinheit und Kristallinität.

Nach diesem Produktionsschritt besteht des Weiteren die Möglichkeit, die Faserkabel mittels einer Kräuselkammer zu kräuseln. Nach diesen Prozessschritten werden die Faserkabel auf die gewünschte Stapellänge geschnitten und zu Ballen gepresst.

Ein zweites Leben für den Umweltschutz

Die zu Polyesterfasern verarbeiteten recycelten PET-Flakes sind nun bereit, in einem Herstellungsprozess der Vliesstoffindustrie einen weiteren Lebenszyklus zu absolvieren. Bereits durch die Verwendung recycelter PET-Flaschen können gefertigte Textilien einen entscheidenden Beitrag zum Klimaschutz und zur Schonung der Ressourcen beitragen.

Zudem besteht die Möglichkeit, die Fasern in ein Produkt einzubringen, das ebenfalls einen Beitrag zum Umweltschutz leistet, sei es als vernadelter Luftfilter zur Reinigung oder als hochverdichtetes Geotextil, das der Erosion entgegenwirkt.

Natürlich sind auch andere Anwendungsfelder denkbar, wie beispielsweise:

  1. Akustik-Dämmplatten
  2. Automobilinterieur (sichtbar und unsichtbar)
  3. Kunstledersubstrat
  4. Teppiche (Bodenbeläge)
  5. Hygieneprodukte
  6. Isolierfilze
  7. Tücher
  8. Hoch bauschige und vernadelte Vliesstoffprodukte

Die Anwendungsbereiche und -fälle sind äußerst vielfältig und weit gefächert.

Die Verarbeitung von Polyesterfasern aus Virgin-Granulat oder regranulierten PET-Flakes stellt die prozesssichere Produktion von Vliesstoffen aufgrund der unterschiedlichen Faserqualitäten im Vernadelungsprozess auf eine harte Probe. Je nach Anwendungsgebiet kann Groz-Beckert Nadeln und Produkte anbieten, die die Einflussfaktoren des Produktionsprozesses erheblich stabilisieren.

So kann die GEBECON®-Nadel mit ihrer erhöhten Stabilität und Lebendauer in Bereichen eingesetzt werden, in denen trotz erhöhter Produktionsgeschwindigkeit und Belastung kein Nadelbruch entstehen darf.

Die Twisted-Nadel wiederum kann erheblich zur Effektivität des Vernadelungsprozesses beitragen, sodass bei vergleichbaren Maschineneinstellungen im Vergleich zu einer Standardnadel eine höhere Verdichtung und Festigkeit erreicht wird.

Speziell zur Vernadelung von abrasiven Fasern und recyceltem Polyester hat Groz-Beckert zudem eine Filznadel mit Projektilspitze im Angebot. Der Vorteil dieser Spitzenform und Geometrie ist die Eigenschaft, dass der Vergabelung der Nadelspitze konkret entgegengewirkt wird.