Vliesstoffmaschinen: Nachhaltigkeit, Industrie 4.0-Schlüsselideen

Maschinen der neuesten Generation bieten Vliesstoffherstellern Möglichkeiten für eine nachhaltige, intelligente Produktion.

TWSonderbericht

Vliesstoffe sind weiterhin ein Lichtblick in der US-Textilindustrie. Laut der in Cary, North Carolina, ansässigen Association of the Nonwoven Fabrics Industry (INDA) „haben Vliesstoffe einen großen Einfluss auf die Steigerung der Qualität und die Senkung der Kosten gehabt.“ Vliesstoffprodukte finden in fast allen Textilsektoren Anwendung, von den offensichtlichen Endanwendungen im Hygiene- und Gesundheitsbereich wie Tüchern bis hin zu weniger bekannten Bekleidungs- und Bettwarenanwendungen und allem dazwischen.

In der 6. Ausgabe des North American Nonwovens Supply Report berichtete INDA, dass die Vliesstoffkapazität in Nordamerika im Jahr 2018 auf 5,17 Millionen Tonnen gestiegen ist, was einem Anstieg von 3,4 Prozent gegenüber 2017 entspricht Nach Angaben der INDA werden in den Vereinigten Staaten seit mehreren Jahren technische Stoffe für den Transport- und Filtermarkt hergestellt.

Hersteller von Vliesstofftechnologie zeigten einen starken Auftritt auf der ITMA 2019, einer Messe, die mehrere wichtige Themen im Fokus hatte, darunter Nachhaltigkeit, Automatisierung und Digitalisierung/Industrie 4.0.

„Das Nachhaltigkeitsthema war interessant und sehr relevant“, sagte Dr. Behnam Pourdeyhimi, Geschäftsführer des Nonwovens Institute; und stellvertretender Dekan für Industrieforschung und -erweiterung, und William A. Klopman, angesehener Professor für Textilmaterialien am Wilson College of Textiles der North Carolina State University, Raleigh, NC, nach dem Besuch der Ausstellung. „Wir haben uns an die drei Rs gewöhnt – Recycle, Reduce, Reuse. Eine wichtige Neuerung auf der ITMA war das vierte R und wahrscheinlich das relevanteste für jetzt und die Zukunft, und das war „Rethink“. Das ist eine sehr elegante Art zu sagen: „Design mit Blick auf das Ziel.“

„Wenn wir Produkte entwerfen, müssen wir auch über deren Leben nach dem Tod nachdenken“, fuhr Dr. Pourdeyhimi fort. „Wir müssen das mit dem in Einklang bringen, was das Leben nach dem Tod in Bezug auf die erzeugten Treibhausgase mit sich bringt. Das kann sich darauf auswirken, was wir verwenden, wie wir sie verwenden und wie wir verschiedene Materialien mischen. Die Art und Weise, wie wir Produkte entwerfen, zu überdenken, ist der Weg der Zukunft.“

Pourdeyhimi bemerkte außerdem, dass er Automatisierung als eine Lösung ansieht, um den Fachkräftemangel in den Vereinigten Staaten zu schließen. „Auf der ITMA war die Automatisierung in fast allen Prozessen vom Drucken über die Endbearbeitung bis zum Nähen offensichtlich“, sagte er. „Dies ist eine Abkehr von der alten Schule, aber zeitgemäß. Angesichts des großen Teils des Talents und Know-hows, das im Laufe der Jahre verloren gegangen ist, kann die Automatisierung dazu beitragen, die Produktion wieder in Bereiche zu bringen, in denen es an qualifizierten Arbeitskräften mangelt oder wo die Kosten steigen.“ sind unerschwinglich.“

Hier ist ein Blick auf einige der neuesten Vliesstofftechnologien, die den Herstellern zur Verfügung stehen. Angesichts der bevorstehenden globalen Vliesstoffmesse INDEX 2020 wird es in diesem Jahr zweifellos weitere Technologieeinführungen geben.

Die in Deutschland ansässige DiloGroup bietet seit Mitte der 1990er Jahre Vliesstoffausrüstung an.

Heute besteht das Unternehmen aus vier Geschäftsbereichen: der DiloSystems GmbH, einem Generalunternehmer für komplette Produktionslinien; Spinnbau, Hersteller von Karden; Temafa, ein Spezialist für Öffnungs- und Mischgeräte für Vliesstoffe; und Dilo Machines, ein Hersteller von Kreuzlegern und Nadelmaschinen.

Das Unternehmen stellte auf einem der größten Standflächen der ITMA eine voll funktionsfähige Vernadelungslinie aus. Das Unternehmen wies darauf hin, dass das Nadelfilzen gemessen an den jährlichen Produktionsmengen der wichtigste Vliesbildungs- und Verfestigungsprozess für Stapelfasern sei.

DiloGroup verfügte, wie von diesem langjährigen Player und innovativen Unternehmen zu erwarten, über einige interessante neue Technologien für Vliesstoffhersteller.

Auf der Messe wurde eine „additive“ Textilherstellungstechnologie, der 3D-Lofter, als Konzept vorgestellt, das noch nicht kommerziell verfügbar ist, aber die Idee und die Möglichkeiten, die es bietet, sind interessant. Der 3D-Lofter verfügt über eine Reihe einzelner Bahnbildungseinheiten, um Fasermassen an bestimmten Stellen auf einer Basisbahn zu platzieren und so eine 3D-Topologie zu erzeugen. Die Platzierung der Fasern kann für technische Teile gesteuert werden, bei denen Spannungen und Dehnungen in einem Formteil von Bedeutung sein können.

Nach Angaben des Unternehmens kann der 3D-Lofter auch dazu verwendet werden, dünne Bereiche in Vliesmatten vor der Karde „invers“ aufzufüllen, um eine gleichmäßigere Fasermassenverteilung im Vlies zu erzeugen, wenn es die Karde oder Airlay-Maschine verlässt. Dilos theoretische Berechnungen deuten darauf hin, dass eine Verbesserung der Gleichmäßigkeit um 40 Prozent möglich ist.

Darüber hinaus kann der 3D-Lofter bei der Verwendung farbiger Stapelfasern zum Platzieren von Mustern auf der Grundbahn verwendet werden, was für Bodenbeläge, Bettwaren und die Herstellung von Bekleidung oder Schuhen interessant sein könnte.

„Die Technologie ist noch nicht perfekt, aber ich erwarte großes Potenzial und die Technologie könnte irgendwann im Jahr 2020 kommerziell verfügbar sein“, sagte Johann Philipp Dilo, Geschäftsführer der DiloGroup.

Dilo stellte außerdem den DI-LOOM H·V Hyperpunch aus, der die Nadeln in einer neuen, elliptischen Bewegung bewegt. Herr Dilo erklärte, dass diese hocheffiziente, aber einfache Nadelbewegung zu Kosteneinsparungen führen und lineare Nadellinien in der Bahn eliminieren kann, was zu einem attraktiveren Erscheinungsbild des Endprodukts führt. Er erwähnte, dass dies gut für die Automobilindustrie sei, wo lineare Nadelmarkierungen nicht erwünscht seien.

Der Hyperpunch verfügt außerdem über die 6000X-Stichplatte, die für eine gleichmäßigere Stichverteilung beim Vornadeln sorgt. Das 8000X-Nadelmuster erhöht die Gleichmäßigkeit weiter, insbesondere bei einem flachen Nadelfilz, wie er beispielsweise für dekorative Automobilanwendungen verwendet wird.

Alle Maschinen, die Dilo während der ITMA gezeigt hat, stehen jetzt für Versuche und Vorführungen im Textilforschungszentrum des Unternehmens in Eberbach, Deutschland, zur Verfügung.

Das in Deutschland ansässige Unternehmen Trützschler kann Herstellern komplette Vliesstofflinien von der Faseröffnung bis zum endgültigen Schneiden und Wickeln sowie je nach Kundenwunsch einzelne Komponenten aus seinem Produktsortiment liefern. Auf der ITMA lag der Schwerpunkt des Unternehmens auf der Anpassung nachhaltiger Konzepte an die individuellen Kundenbedürfnisse, wobei der Schwerpunkt auf biologisch abbaubaren, leichten Bahnen aus erneuerbaren Materialien lag.

Herkömmliche Tücher werden typischerweise aus einer Mischung aus Viskose- und Polyester- oder Polypropylenfasern hergestellt, die sich in der Umwelt nicht auf natürliche Weise zersetzen. Dies steht im Vergleich zu Holzzellstoff oder regenerierten Zellulosefasern, bei denen es sich um nachwachsende Rohstoffe handelt, die biologisch abbaubar sind. Trützschler Nonwovens bietet die Wetlaid/Spunlace (WLS)-Technologie zur effektiven Verarbeitung dieser erneuerbaren Materialien an.

In Zusammenarbeit mit Voith hat Trützschler Nonwovens kürzlich außerdem ein Nass-in-Nass-Verfahren eingeführt, bei dem zellulosebasierte Kurzfasern in Wasser suspendiert und anschließend durch Wasserstrahlverfestigung das Vlies gebildet wird. Nach Angaben des Unternehmens bieten solche Vliesstoffe die gleiche Leistung wie herkömmliche Wischtücher und sind robust, weich, wirtschaftlich und biologisch abbaubar. Die Tücher aus Holzzellstoff und regenerierten Zellulosefasern haben einen sehr weichen Griff und eine gute Haptik, berichtet Jutta Stehr, Senior Marketing Managerin, was bei Produkten auf Holzzellstoffbasis normalerweise nicht der Fall ist.

Die in Österreich ansässige Andritz AG legt großen Wert auf Nachhaltigkeit und stellt fest: „Es besteht kein Zweifel daran, dass die Schonung von Umweltressourcen und effizientere Produktionsprozesse in den kommenden Jahren ein entscheidender Innovationsfaktor für die Vliesstoffindustrie sein werden.“ Das Unternehmen will an die jüngsten Erfolge anknüpfen und eine „Vorreiterrolle“ in Sachen Nachhaltigkeit einnehmen.

Andritz konzentrierte sich auf der ITMA auf drei Hauptlösungen speziell für den Vliesstoffmarkt. Die erste ist die SDV-Einzel- und Doppelvelours-Nadelwebmaschine, die für Anwendungen im Fahrzeuginnenraum entwickelt wurde. Die Maschine mit hoher Produktionskapazität verfügt über ein langlebiges Bürstendesign, um den Kunden eine hohe Kapitalrendite zu bieten.

Die zweite hervorzuhebende Technologie aus dem umfangreichen Portfolio des Unternehmens war die Erweiterung seiner neXline-Nasslegelinie für Glasfasern. Diese Nassvliestechnologie umfasst einen völlig neuen Verteiler und Diffusor mit neu konzipierten früheren Maschinensegmenten, um die empfindlichen Glasfasern auf die erforderliche schonende Weise zu handhaben. Laut Andritz sorgt das „Doppeldiffusor-Konzept für eine gleichmäßige Faserverteilung mit optimalen Strukturen während des Verlegeprozesses“, was weniger Fasern und Chemikalien erfordert und somit die Rohstoffkosten senken kann. Die Maschine verfügt über ein Recycling-Management-System zur kontinuierlichen Reduzierung des Rohstoff- und Wasserverbrauchs zur Energie- und Materialeinsparung.

Die Linien – die alle Stoffaufbereitung, Nassformung, Bindemittelauftrag, Flachtrockner und Wickler umfassen – können für niedrige bis große Produktionsmengen maßgeschneidert werden. Die resultierenden Glasfasermatten finden in vielen industriellen Anwendungen Verwendung, darunter im Baugewerbe, in der Filterung und im Transportbereich.

Andritz stellte auf der ITMA auch seine neue Marke Metris für Digitalisierung und Automatisierung vor. Metris umfasst ein komplettes Spektrum digitaler Produkte und „Industrial Internet of Things (IIoT)“-Technologien „zum Zweck einer smarteren Produktion und Dienstleistung durch sinnvolle Vernetzung von Maschinentechnik, Prozessschritten, Herstellern und Kunden“. Metris verbessert Produktionssysteme durch Optimization of Process Performance (OPP), wobei große Datenmengen gesammelt und analysiert werden, um Produktionsverluste zu minimieren und Gewinne zu steigern. Metris verwaltet und beschleunigt Wartungsaktivitäten auch per Ferndiagnose über das Internet. Darüber hinaus bietet Metris Augmented-Reality-Lösungen für die Maschinenbedienung an.

Das in Deutschland ansässige Unternehmen Groz-Beckert bietet eine breite Palette an Filz- und Strukturiernadeln an, um auf Basis der verarbeiteten Fasermaterialien die gewünschten Endeigenschaften zu erzielen. Die neueste Innovation des Unternehmens in der Nadeltechnologie ist ein neues Material für seine Filz- und Strukturnadeln namens Groz-Beckert dur®. Dieses Grundmaterial bietet in Verbindung mit einem patentierten Herstellungsverfahren nach Angaben des Unternehmens eine erhöhte Korrosionsbeständigkeit und eine längere Lebensdauer.

Als Eigentümer von Bekaert Carding Solutions bietet Groz-Beckert seit 2015 auch Krempelgarnituren für die Stapelfaser- und Vliesstoffindustrie an. Zur Erhöhung der Prozesssicherheit bei Hochleistungswalzenkarden wurde für die Vliesstoffindustrie die InLine-Krempelgarniturserie entwickelt. Nach Angaben des Unternehmens zeichnet sich die InLine-Garngarnitur durch eine standardisierte Rippenhöhe von 1,3 Millimetern für verzahnte und glatte Rippendrahtarten, widerstandsfähigere Zähne und eine zunderfreie Oberfläche aus. Robustere Zähne bedeuten eine längere Lebensdauer der Kleidung; und die schuppenfreie Oberfläche sorgt während der gesamten Lebensdauer der Bekleidung für eine gleichbleibende Funktion, wodurch eine hohe Bahnqualität im Laufe der Zeit erhalten bleibt.

Die Arbeiter- und Abnehmerdrahtlinie SiroLock® plus ist in Versionen für thermisches Bonden, Spunlace-Produktion und Nadelstanzverfahren erhältlich. Zu den Vorteilen des Unternehmens zählen ein reduzierter Faserflug, eine homogenere Bahnqualität, eine erhöhte Widerstandsfähigkeit gegen Beschädigungen für eine längere Lebensdauer, ein verbesserter Faserschutz und eine optimierte Rippenhöhe für Interlock-Kardenbespannungen.

Die in Frankreich ansässige Laroche SA bietet Faserverarbeitungsmaschinen für Recycling- und Vliesstoffanwendungen an. Während der ITMA stellte das Unternehmen die Airlay-Maschine Flexiloft 2600 vor. Die Maschine ist in Breiten von 2,4 bis 4 Metern erhältlich und kann Kunst-, Natur- oder Recyclingfasern, Fasermischungen sowie Fasern mit festen Partikeln wie Schaumstoff oder Holzspänen oder Kunststoffen verarbeiten. Laroche berichtet, dass diese Flexibilität es Herstellern ermöglicht, Produkte aus erneuerbaren Ressourcen herzustellen, die andernfalls weggeworfen würden. Laroche stellte außerdem seine leistungsstarke Textilabfall-Recyclingmaschine Jumbo 2000 vor, die in der Lage ist, gebrauchte Kleidung und Teppichabfälle zu verarbeiten. und die ultraschnelle Nextrim 500 für das Recycling von leichten Vliesstoff-Randstreifen, entweder inline oder offline. Das Unternehmen meldete außerdem weitere Maschinen der neuesten Generation, darunter eine Fasermisch- und Dosierlinie der neuen Generation, 3D-Vliesbildungsgeräte, Maschinen zur Verarbeitung von Autoabfällen sowie Entkernungs- und Veredelungsgeräte für Bastfasern.

Der in Dänemark ansässige ITMA-Erstaussteller Advance Nonwoven A/S konzentriert sich auf Upcycling und Recycling, um nachhaltige Produkte mit kommerziellem Potenzial herzustellen.

Auf der ITMA stellte Advance Nonwoven erstmals seine patentierte bahnbildende Carding Air-laid Fusion Technology (CAFT) vor und stellte eine vollständige Produktionslinie für Airlaid-Vliesstoffe vor. CAFT ist in der Lage, sowohl sehr kurze als auch sehr lange Fasern im Bereich von 1 bis 100 Millimetern sowie Natur- oder Recyclingfasern zu verarbeiten. Unterschiedliche Faserlängen können gemischt und zu einer homogenen Matte mit niedriger oder hoher Dichte und unterschiedlicher Bauschkraft geformt werden, wobei eine geringe Menge an Bindungsfasern, weniger Luft und weniger Bikomponentenfasern als bei konkurrierenden Technologien erforderlich sind, so das Unternehmen.

Seit 2014 hat das Unternehmen sein Fachwissen im Verkauf und der Installation kompletter schlüsselfertiger Fabriken erweitert und bietet nun zusätzlich zu seinem CAFT-System und der Direct-Applied-Liquid-Technology (DALT) advanced eine komplette Vliesstofflinie mit Ofen, Kühler sowie Schneid- und Stapeleinheit an Sprühsystem zum Beschichten und Behandeln von Fasern.

Zu den Anwendungen gehören Isolierungen für Gebäude und Maschinen, Akustikmatten, Polster, landwirtschaftliche Wachstumsmatten, Lebensmittelverpackungen und Materialien aus harter Zusammensetzung.

Ein weiterer relativer Neuling auf dem Markt für Vliesstoffmaschinen ist das in Italien ansässige Unternehmen Ramina Srl. Das Unternehmen begann 1990 als Hersteller von Industriemaschinen und bietet heute schlüsselfertige Anlagen für Vliesstoffe, darunter Linien für Polypropylen- und Polyethylenterephthalat-Spinnvliese, Nadelvliesprodukte und Thermobondprodukte Produkte, Airlaid-Filze und laminierte Produkte. Zu den angebotenen Geräten gehören das Öffnen und Mischen von Fasern; Mattenbildung mit Airlays und Aircards; Trommel- und Tunnelöfen; Kalender; Imprägniermaschinen; Pulverbeschichtungsmaschinen; Schneideinheiten mit rotierenden Messern, Guillotinen, Bandsägen und Flugschneidern; Endwickler für Filze, Watte, Geotextilien und Dachmaterialien; Palettierer für Rollen und Pads; und Verpackungsmaschinen.

Die patentierte Airlay-S-Linie von Ramina eignet sich zur Herstellung von Filzen für Automobil-, Bau-, Filter- und Möbelanwendungen. Das System verfügt über einen aerodynamischen Bahnbildungsprozess, der die herkömmlichen Kardier- und Kreuzlegesysteme ersetzt. Airlay-S platziert Fasern entlang der Mattendicke in S-Form, um die Längsfestigkeit des Produkts zu erhöhen. Die Standardgewichte reichen von 500 Gramm pro Quadratmeter (g/m2); Durch den Einsatz einer Luftkarte können leichte Produkte mit einem Gewicht von nur 160 g/m2 hergestellt werden.

Auf dem Airlay-S können verschiedenste Materialien verarbeitet werden – darunter Chemiefasern, Naturfasern, Rohfasern, Mineralfasern und andere Rohstoffe wie Reishülsen. Ramina wird in den Vereinigten Staaten exklusiv von Frankl & Thomas (F&T) mit Sitz in Greenville, SC, vertreten. „Ramina ist ein herausragendes Unternehmen, das wir mit Stolz vertreten“, sagte Al Thomas, Präsident (F&T). „Sie haben gerade eine brandneue Fabrik gebaut, in der ihre kompletten Linien hergestellt werden. Sie liefern auch einzelne Komponentenmaschinen für Vliesstofflinien wie Kalander, Wickler usw.“

Januar/Februar 2020