Oerlikons nachhaltige Innovationen für die Chemiefaserindustrie

Der Fokus des diesjährigen ITMA-Messeauftritts der Oerlikon-Gruppe liegt auf aktuellen Herausforderungen, mit denen sich die gesamte Textilindustrie auseinandersetzen muss: Schaffung einer Kreislaufwirtschaft innerhalb der textilen Wertschöpfungskette, Bereitstellung energieeffizienter Technologien, Nutzung digitaler Lösungen zur Unterstützung einer nachhaltigen Produktion, Verarbeitung neuer Materialien und schließlich die Rückverfolgbarkeit aller Produkte und das Recycling der verwendeten Rohstoffe. Und es gibt sicherlich noch viele weitere Themenbereiche, zu denen die Besucher der ITMA Fragen haben werden. Oerlikon lädt daher alle Messebesucher zum Dialog mit allen Experten am Stand in Halle 1, B211 ein. Auf über 500 m² gibt Oerlikon erste Antworten auf die drängenden Fragen der Gegenwart und Zukunft und präsentiert seine Technologielösungen auf innovative Weise in seinem inspirierenden Erlebniszentrum.

„Bei Oerlikon tragen wir mit unseren innovativen Technologien zum ressourcenschonenden Einsatz in nahezu allen Chemiefaserspinnereien der Welt bei. Unser Versprechen für die Zukunft ist, den Zero-Waste-Produktionsansatz weiter auszubauen und so für die Erreichung der Nachhaltigkeitsziele unserer Kunden und unserer eigenen Verantwortung zu sorgen“, sagt Georg Stausberg, CEO der Polymer Processing Solutions Division und Chief Sustainability Officer der Oerlikon Gruppe. Damit bringt einer der weltweit führenden Anbieter von Maschinen- und Anlagenlösungen für die Chemiefaserproduktion nicht nur für diese Messe den Anspruch zum Ausdruck: In Zukunft wird es ausschließlich um nachhaltige Innovationen gehen.

Kreislaufwirtschaft und Recycling? Damit Kunden mit weniger mehr erreichen können

Textilien werden zu einem immer größeren Umweltverschmutzer. Um den wachsenden Altkleiderbergen entgegenzuwirken, sind es vor allem europäische Politiker, die eine umfassende Strategie für eine regulierende Kreislaufwirtschaft entwickeln. Und auch die Textilindustrie punktet mit innovativen Technologien zum Recycling von Chemiefasern. Bis zu einer nachhaltigen Textilwelt ist es jedoch noch ein weiter Weg.

Nach Angaben der Europäischen Umweltagentur ist der Konsum von Textilien bereits die viertgrößte Quelle negativer Umwelt- und Klimawandelauswirkungen innerhalb der Europäischen Union (EU). Ein wesentlicher Grund dafür ist das unaufhaltsame Textilwachstum: Die Ellen MacArthur Foundation gibt an, dass sich die weltweite Textilproduktion zwischen 2000 und 2015 fast verdoppelt hat. Und der jährliche Konsum von Bekleidung und Schuhen soll bis 2030 um weitere 63 Prozent steigen – gegenüber derzeit 62 Millionen bis 102 Millionen Tonnen – fügt die Europäische Umweltagentur hinzu.

Mit Blick auf diese Marktentwicklung engagiert sich Oerlikon intensiv im Bereich Worn Again Technologies. Die britische Partnerschaft konzentriert sich auf eine lösungsmittelbasierte Recyclingtechnologie, mit der sowohl Alttextilien aus Polyester- und Polycotton-Mischungen als auch PET-Kunststoffe in zirkuläre Rohstoffe und Fasern (Polyester und Zellulose) umgewandelt werden können. Dafür entsteht in der Schweiz eine große Demonstrationsanlage zum Upcycling von 1.000 Tonnen Textilien pro Jahr. „Wir unterstützen Technologieinnovatoren wie Worn Again Technologies, weil wir ihre Lösung für äußerst vielversprechend halten und weil sie die Zusammenarbeit zwischen den einzelnen Produzenten innerhalb der Wertschöpfungskette vorantreiben. Recycling funktioniert nur, wenn alle Akteure im Kreislaufsystem zusammenarbeiten“, betont Stausberg. Er blickt bereits in die Zukunft: „Die Zeit für Closed-Loop-Strategien und die entsprechenden nachhaltigen Technologien ist jetzt – darüber reden wir auf der ITMA.“

Aber auch in Sachen Nachhaltigkeit setzt sich Oerlikon hohe Ziele. Stausberg: „Es ist keine Überraschung, dass wir bei unseren eigenen Betrieben und Praktiken hohe Innovationsstandards angelegt haben. Oerlikon entwickelt seit mehreren Jahren Pilotinitiativen, die wir unternehmensweit weitestgehend umsetzen wollen. So haben wir uns zum Beispiel verpflichtet, bis 2030 an allen unseren Standorten CO2-Neutralität zu erreichen, wie wir es bereits an unserem Standort in Liechtenstein getan haben, der unsere Blaupause für die Erfüllung dieser Verpflichtung darstellt. Zu unseren Zielen gehört es auch, 100 % unserer elektrischen Energie aus erneuerbaren Quellen zu beziehen und den Standard „Zero Harm to People“ zu erreichen.“

Neben regulatorischen Initiativen sind technische Innovationen erforderlich, um den Anfang und das Ende der linearen Textilindustrie zu verbinden und den Kreislauf zu schließen. Eine entscheidende Kreislauftechnologie ist hier das Faser-zu-Faser-Recycling. Noch vor wenigen Jahren konnte mit diesem Verfahren weltweit nur etwa ein Prozent der Altkleidung zu Fasern für neue Bekleidung recycelt werden. Die Marktforscher von McKinsey sprechen nun davon, dass bis 2030 18 bis 26 Prozent recycelt werden – wenn das gesamte technische Recyclingpotenzial ausgeschöpft wird und mehr Textilien gesammelt werden. Dafür müssen manuelle Prozesse automatisiert, Kleidungsabfälle qualitativ sortiert, Knöpfe und Reißverschlüsse entfernt und Faserzusammensetzungen eindeutig identifiziert werden – und das alles kostengünstiger. Auch die Trennung gemischter Fasern stellt immer noch ein Hindernis dar. Schließlich müssen die recycelten Materialien für den Spinnprozess geeignet sein, eine brauchbare Garnqualität liefern und weiterverarbeitet, also gefärbt werden können. Trotz dieser Herausforderungen zeichnen sich vielversprechende Lösungen ab, auch wenn einige Verfahren noch nicht für die kommerzielle Nutzung bereit sind.

Oerlikon Barmag bietet technologische Lösungen für rPET, mit denen Kunden jährlich Millionen Tonnen CO2 einsparen können. Im Jahr 2022 führte Oerlikon Barmag eine Homogenisator-Recyclinglinie speziell für Kunden in China und Asien ein, in der Flaschenflocken und Folienabfälle agglomeriert, extrudiert, homogenisiert und geschmolzen werden können, um Polymerschmelze oder Chips herzustellen. Damit lässt sich die Polymerqualität von recycelten Flaschen oder Folienabfällen präzise an die Anforderungen unterschiedlicher nachgeschalteter Extrusions- oder Spritzgussprozesse anpassen.

Eine weitere rPET-Lösung ist das VacuFil-System des Oerlikon Barmag Joint Ventures BB Engineering. VacuFil ist eine einzigartige und innovative PET-Recyclinglinie, die schonende Großfiltration und gezielte Regulierung der intrinsischen Viskosität (IV) für eine gleichbleibend hervorragende rPET-Schmelzequalität vereint. Im Jahr 2022 brachte BB Engineering eine patentierte Schlüsselkomponente des VacuFil-Systems auf den Markt, den Visco+-Filter als separate und einfach integrierbare Upgrade-Komponente, die mithilfe von Vakuum eine präzise IV-Einstellung und reine Schmelze ermöglicht. IV ist das zentrale Qualitätsmerkmal im PET-Recycling und der rPET-Verarbeitung. Es bestimmt die Schmelzleistung im Produktionsprozess und die Eigenschaften der Endprodukte und ist daher im Recyclingprozess von wesentlicher Bedeutung. Das Visco+-Verfahren ist zuverlässig, nachweisbar und 50 % schneller als herkömmliche Flüssig-Polykondensationssysteme.

Energieeffizienz? Das EvoSteam-Verfahren revolutioniert die Polyester-Stapelfaserproduktion

Die Nachfrage nach Textilfasern ist enorm: Ein Bevölkerungswachstum von rund 3 % pro Jahr, Fast Fashion und viele andere Faktoren befeuern diese Nachfrage. Internationalen Studien zufolge wird der weltweite Bedarf an Stapelfasern aus Polyester im Jahr 2025 bei 20 Millionen Tonnen liegen – das sind ca. 33 % mehr als die Produktionsmenge im Jahr 2013. Angesichts des spürbaren Klimawandels und seiner Auswirkungen auf Mensch und Wirtschaft sind ressourcen- und umweltfreundliche Produktionsmethoden für die Zukunft von entscheidender Bedeutung. Hohe Produktionskosten schmälern derzeit die Margen der Faserproduzenten. Bemerkenswert sind hier vor allem massiv gestiegene Energie- und Polymerpreise, aber auch Wasser ist heute eine wichtige Ressource – sehr häufig knapp und damit teuer. Auf der diesjährigen ITMA in Mailand stellt Oerlikon Neumag interessierten Fachbesuchern sein neues EvoSteam-Verfahren vor, das von vielen Prozessexperten als Wegbereiter für eine nachhaltigere Stapelfaserproduktion der Zukunft angesehen wird. Ziel der Neuentwicklung ist es, sowohl die Betriebskosten (OPEX) als auch den CO2-Fußabdruck bei minimalem Energie-, Wasser- und Polymerverbrauch zu senken – bei gleichzeitig hervorragenden Faserqualitäten, die durch nachgelagerte Prozesse und hohe Produktionsmengen gefordert werden.

Neue Materialien?

Mit Blick auf die Vorschriften unter anderem der Europäischen Union ergeben sich auch für neue Materialien große Herausforderungen. In dieser Hinsicht kann der Green Deal nur dann verwirklicht werden, wenn neue politische Rahmenbedingungen der Europäischen Union Sicherheit für zukünftige Investitionen schaffen.

„In der Polymer verarbeitenden Industrie müssen wir beispielsweise bei Verpackungsmaterialien und Textilien zu einer nachhaltigen, geschlossenen Kreislaufwirtschaft kommen und gleichzeitig das Recycling der eingesetzten Materialien intensiv ausbauen. Auch hier bieten neue Werkstoffe Chancen – Chancen, die wir als Maschinenbauer und Anlagenbauer nutzen werden. Im Vergleich zu nicht biologisch abbaubaren Polymeren auf petrochemischer Basis wie PE, PET und PP liegen die Preise für biobasierte Polymere wie PA jedoch bei 5,6. und biologisch abbaubare Polymere wie PLA, PBAT und PBS sind noch nicht wettbewerbsfähig. Im Gegensatz dazu sind die Eigenschaften biobasierter Materialien für Konsumgüter, insbesondere für die Verpackungsindustrie, bereits wettbewerbsfähig. Es scheint, dass kompostierbare Textilien ein Nischenmarkt bleiben werden“, erklärt Stausberg.

„Aber eines ist sicher: Mithilfe aktueller Oerlikon-Technologien und zukünftiger Innovationen werden wir in der Lage sein, praktisch jeden Rohstoff in ein ökologisch attraktives Endprodukt umzuwandeln. Die wirtschaftlichen Fragen werden letztlich von den Verbrauchern beantwortet. Technologie ermöglicht es uns wieder, eine bessere Welt zu schaffen“, sagt Stausberg.

Digitalisierung und Rückverfolgbarkeit?

Mit ihrer nachhaltigen und kreislauffähigen Textilstrategie will die EU auch Vorreiter für die globale Kreislaufwirtschaft werden. Bis 2030 sollen innerhalb der EU vermarktete Textilprodukte langlebiger und recycelbarer werden, überwiegend aus recycelten Fasern bestehen, keine gefährlichen Stoffe enthalten und unter Einhaltung sozialer Rechte sowie umweltschonend hergestellt werden. Dazu gehört auch die Einführung eines digitalen Produktpasses und die Novellierung des Europäischen Textilkennzeichnungsgesetzes: Zur Umsetzung des Kreislaufprinzips und anderer wichtiger Umweltanforderungen müssen Akteure entlang der Wertschöpfungskette auch neue Informationspflichten über die Zusammensetzung von Textilien erfüllen. Auf der Messe präsentiert Oerlikon eigene digitale Technologielösungen und solche, die in Zusammenarbeit mit verschiedenen Partnern für den Einsatz in Oerlikon-Technologien getestet wurden.

Blick in die Zukunft mit dem Oerlikon Barmag Digital Twin

Der Begriff „digitaler Zwilling“ wurde 2014 von Michael Grieves und John Vickers (NASA) geprägt und wird für unterschiedliche Szenarien verwendet und interpretiert: Die einfachsten digitalen Zwillinge bilden beispielsweise eine digitale Inventarliste einer realen Maschine ab, um dies zu ermöglichen exakt passende Ersatzteile für eine kundenspezifische Anlage zu liefern. Am anderen Ende der Komplexitätsskala stehen digitale Zwillinge, die die Kinematik und/oder Dynamik einer Maschine oder Anlage abbilden. Auf der ITMA präsentiert Oerlikon Barmag einen kompletten WINGS POY-Wickelkopf als kinematisches Modell als digitalen Zwilling. Hierzu wurden alle wesentlichen Maschinenkomponenten als starre Körper modelliert und über Gelenke und Kontaktkörper miteinander verbunden. Die in der realen Welt vorhandenen Aktoren wurden durch Kräfte und Momente simuliert. Analog werden die Sensoren durch Kontaktkörper und entsprechende Kollisionskörper simuliert. Mit diesem kinematischen Modell ist es nun möglich, alle Vorgänge, die beim Betrieb einer Spulstelle ablaufen, im virtuellen Raum abzubilden. Kunden können so schnellere und kostengünstigere Produktionslösungen angeboten werden.

Markteinführung der Digital Academy – das ist erst der Anfang

Interaktiv und individuell, modular und zeitlich flexibel – alles Merkmale eines modernen Trainingskonzepts. Abgestimmt auf die Bedürfnisse und Rahmenbedingungen des jeweiligen Studierenden sollten die Schulungen zeit- und ortsunabhängig und inhaltlich maßgeschneidert sein. Dieses Konzept wird innerhalb der Digital Academy bei Oerlikon umgesetzt. Das digitale Online-Schulungszentrum, verfügbar über die E-Commerce-Plattform myOerlikon.com, umfasst eine Sammlung rollenbasierter E-Learning-Module zu Themen wie Betrieb, Wartung und Reparatur – derzeit für die Maschinen Oerlikon Neumag BCF S+ und S8. Die Schulung richtet sich an Bedienpersonal, Verfahrensingenieure und -techniker sowie Qualitätssicherungsbeauftragte. Die Lerninhalte der Digital Academy werden ab der ITMA für die Systeme Oerlikon Neumag BCF S+ und BCF S8 verfügbar sein. Weitere Inhalte werden kontinuierlich erweitert und allen Kunden zur Verfügung gestellt.

Oerlikon Barmag ACW WINGS

Wie kann ein Upgrade die Qualität des Oerlikon Barmag POY-Garn-Herstellungsprozesses steigern und gleichzeitig den Energieverbrauch, Abfall, Zeit und Personal senken? Auf der ITMA zeigt Oerlikon sein lang erwartetes Upgrade: ACW WINGS Zeichenfelder. Etablierte Technologien können immer verbessert werden. Als der Advanced Craft Winder (ACW) 1998 auf den Markt kam, überzeugte er vor allem durch seine raffinierten Modifikationen für die Erstaufspannung und den Garntransfer. WINGS löste es 2007 als neuer Maßstab ab. Da die Technologie von Oerlikon Barmag jedoch jahrzehntelang hält, werden viele ACW- und WINGS-Wickler mancherorts praktisch nebeneinander betrieben. Kunden fragten Oerlikon: Bitte bauen Sie ein WINGS-Ziehfeld über unseren ACW-Wicklern! Auf der ITMA wird es erstmals auf einer Ausstellung in hybrider Form gezeigt – einem WINGS-Zeichenfeld in Kombination mit einem virtuellen ACW-Winder.

Oerlikon Barmag Wischroboter

Regelmäßiges Abwischen der Spinnpakete ist wichtig für die Prozessstabilität und Garnqualität. Die Automatisierung des Prozesses mit Wischrobotern von Oerlikon Barmag, die in zahlreichen Spinnereien nachgerüstet werden können, bringt erhebliche Vorteile, da sie die Fadenbruchrate um bis zu 30 % reduziert, die Prozessstabilität verbessert und Ausfallzeiten reduziert. Darüber hinaus tragen Wischroboter indirekt zur Abfallreduzierung bei, da der Einsatz von Silikonöl-Sprühdosen um 90 % und der gesamte Silikonölverbrauch um 15 bis 20 % zurückgehen.

Neue Lufttexturierungslinie für POY und FDY

Die neue JeTex von BB Engineering ist eine Produktionslinie für hochwertiges lufttexturiertes Garn (ATY). Es kombiniert ein innovatives Texturierungssystem, das von BB Engineering als Schlüsselkomponente entwickelt wurde, mit hochmodernen Komponenten von Oerlikon Barmag, um eine schnelle Produktionsgeschwindigkeit, die gewünschten Effekte und die Qualität des Produkts sicherzustellen.

Oerlikon Barmag Pumps

Zahnraddosierpumpen in der Textilherstellung erfreuen sich großer Beliebtheit. Dies liegt vor allem daran, dass zahlreiche Systeme hinsichtlich ihrer Effizienz und Spezialisierung modernisiert werden. Und genau hier kommen Oerlikon Barmag-Pumpen zum Einsatz, denn diese sind für nahezu jede Anwendung die perfekte Lösung. Die Oerlikon Barmag Spinnpumpen sind hochpräzise Zahnraddosierpumpen in runder oder quadratischer Form zur Herstellung von Endlosfilamenten. Mögliche Anwendungen sind die Vorstufenproduktion von Carbonfasern für verstärkte Verbundwerkstoffe mit geringem Gewicht und hoher Belastbarkeit oder die Produktion von Aramidfasern. Die verschiedenen Fasern werden in ganz unterschiedlichen Bereichen wie der Luftfahrt, Sportausrüstung oder Sicherheitsprodukten eingesetzt. Auf der ITMA werden zwei große 3D-Modelle für Spandex und Aramid zu sehen sein.

Oerlikon Vliesstoff HycuTEC

Die HycuTEC-Inline-Charging-Technologie von Oerlikon Nonwoven wird zur Herstellung hochwertiger, geladener Meltblown-Filtrationsmedien eingesetzt. Es wurde im März eingeführt und gewann anschließend den FILTREX™ Innovation Award 2022. Einer der Gründe, warum HycuTEC die Auszeichnung erhielt, war, dass die mit der Technologie behandelten Meltblown-Medien 40 % weniger Polymer (Gewebegewicht) benötigen, um die gleiche Filtereffizienz zu erreichen, als das nicht behandelte Vliesmaterial. Mit anderen Worten: Die Filterspezifikation lässt sich einfacher erreichen und gleichzeitig den Abfall in der Produktion reduzieren. Im Vergleich zu anderen Hydro-Ladekonzepten reduziert das Gerät den Wasser- und Energieverbrauch durch den Wegfall eines zusätzlichen Trocknungsprozesses und den geringeren Druckabfall im Filtermaterial deutlich. HycuTEC ist die erste industriell gefertigte Hydro-Ladelösung, die als Plug-and-Produce-Komponente problemlos in bestehende Systeme nachgerüstet werden kann.