Foil-Backing - Innovative Folien-Rückenbeschichtung für textile, kreislauffähige Monomaterial-Bodenbeläge auf Basis werkstofflich recycelter Polyamide

Im Rahmen dieses Forschungsprojektes hat das TFI zusammen mit dem Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) einen kreislauffähigen textilen Bodenbelag mit einem finalen Recycling-PA6-Anteil (rPA6) von bis zu 90 Gew.-% entwickelt. Dafür wurde eine innovative Folien-Rückenbeschichtung mit dem für textile Bodenbeläge neuartigen Thermobondingverfahren realisiert (siehe Abbildung).

Altteppichböden werden meist einer thermischen Verwertung zugeführt, was einen unbefriedigenden Zustand darstellt, speziell wenn es sich bei den Abfällen um wertvolle technische Kunststoffe wie PA6 oder PA6.6 handelt.

Kleintechnische Voruntersuchungen der Forschungseinrichtungen IKV und TFI zeigten auf, dass durch die Kombination von Folienextrusion und Polnoppeneinbindung mit Hilfe der Thermobonding-Technologie kreislauffähige textile Bodenbeläge aus PA6 gefertigt werden können. Dabei stellt die Prozessgestaltung eines werkstofflichen Recyclings von Alt-Teppichböden mit hohen Fremdstoffanteilen zu einer qualitativ hochwertigen Flachfolie eine große Herausforderung dar.

Bei Versuchen an der Thermobondinganlage wurde gezeigt, dass die Parameter Temperatur und Verweilzeit einen großen Einfluss auf die Verbindung der Folie mit dem Totpol auf der Rückseite der Tuftingware haben. Diese zeigt sich in einer leichten Haftung der Folien bis hin zu einer starken Anschmelzung, bei der die Trägerebene noch nicht vollständig durchdrungen ist. Generell konnte das Potential gezeigt werden, dass ein Verschmelzen des Totpols mit den PA-Folien und damit auch eine ausreichende Polnoppeneinbindung möglich ist. Weitere Herausforderungen bestehen hier in der Vermeidung von Luftblasen oder Falten zur Gewährleistung einer fehlerfreien Applikation der Folie.

Zur Hochskalierung des Gesamtverfahrens wurden mehrere fein aufeinander abgestimmte Prozessschritte entwickelt und validiert. Das PA 6-Fasermaterial aus gebrauchten textilen Bodenbelägen wurde zu Kunststoffgranulat verarbeitet und anschließend zu Folien extrudiert. Dabei stellte insbesondere die Neigung zur Bildung von Stippen und Schlieren stellte eine Herausforderung dar. Durch gezielte Variation der Foliendicken (0,14 mm bis 0,6 mm), Temperaturprofile und Abzugsgeschwindigkeiten konnte ein geeignetes Prozessfenster für die Extrusion des werkstofflich recycelten PA 6 ermittelt werden. Im Thermobondingprozess konnte eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Polgarn, Träger und Folie realisiert werden, ohne dabei die textile Struktur zu beeinträchtigen. Hierzu wurde die Prozessführung hinsichtlich der Parameter Temperatur, Verweilzeit und Druck messtechnisch detailliert erfasst. Es zeigte sich, dass eine einstufige thermische Verbindung aller Schichten prinzipiell möglich ist, sofern eine ausreichende Wärmeleitung durch die Folie sichergestellt ist.

Die Anforderungen an die Rezyklatqualität, die Foliendicke, die Haftung sowie die mechanische Festigkeit wurden in Form eines Lastenhefts zusammengefasst. Mithilfe verschiedener Tuftingkonstruktionen mit variierenden Konstruktionsparametern (Stichdichte, Polhöhe, Versatzmuster) konnte die Prozesssicherheit auch bei unterschiedlichem textilem Aufbau validiert werden. Eine ökonomische Bilanzierung zeigte außerdem das grundsätzliche Potential zu einer Kostenreduzierung gegenüber dem konventionellen Latexprozess. Ebenso konnte die gesundheitliche Unbedenklichkeit nachgewiesen werden.

Die Kreislauffähigkeit des Ansatzes konnte durch die Nutzung von PA 6-Recyclatfasern prinzipiell gezeigt werden. Die Erkenntnisse aus dem Projekt bilden die Grundlage für eine industrielle Hochskalierung und schaffen die Voraussetzungen für einen Einstieg in eine zukunftsorientierte, recyclingfähige Produktgestaltung textiler Bodenbeläge.