Die Zukunft der Fasern

Die bisherige Faserentwicklung könnte ein Hinweis auf die Zukunft der Fasern sein.

Von Jeff Dugan

Um Marcus Aurelius frei zu zitieren: „Wenn man auf die Vergangenheit zurückblickt, kann man die Zukunft vorhersehen.“ Die gleiche Idee gilt auch für die Faserforschung und -entwicklung. Der beste Indikator für Erkenntnisse darüber, wohin sich die Faserentwicklung in der Zukunft entwickeln könnte, ist die Vergangenheit. Es gibt keine Kristallkugel und keine Möglichkeit, die Zukunft wirklich vorherzusagen, nur ein „Rate-o-Meter“. Aber die Vergangenheit deutet auf eine mögliche zukünftige Richtung hin. Einige Entwicklungen sind eher kurzfristiger Natur und weniger ein Vertrauensvorschuss, während es sich bei anderen Entwicklungen um längerfristige Projekte handelt, die möglicherweise zum Tragen kommen oder auch nicht.

Der Weg zwischen einer großartigen Idee und der Kommerzialisierung ist sehr lang und leider gibt es viele Möglichkeiten, dass etwas schief geht. Manchmal gehen die großartigsten Ideen einfach nicht auf.

Wenn wir die Faserindustrie von heute mit der von vor 20 bis 30 Jahren vergleichen, hat sich nicht viel geändert. Heutzutage ist Polyester immer noch der König und Poly-/Baumwollmischungen werden immer noch zu Stoffen gewebt und gestrickt. Vor etwa 20 bis 30 Jahren dachte man vielleicht, dass in ein paar Jahrzehnten jeder Vliesstoffe tragen würde, und das ist noch nicht geschehen, obwohl es irgendwann doch noch passieren könnte. Offensichtlich sind Forschung und Entwicklung im Gange und Dinge, die heute in der Entwicklung sind, werden das Gesicht der Branche in den nächsten Jahrzehnten verändern. Aber man darf nicht vergessen, dass der Wandel langsam voranschreitet und dass Dinge, die jetzt wichtig sind, in der Faserindustrie wahrscheinlich auch in den nächsten 20 bis 30 Jahren noch wichtig sein werden.

Außerdem fanden die großen Entwicklungen größtenteils am Rande statt. Wenn die Geschichte eine gerade Linie ist – und das ist sie natürlich nie –, aber wenn die Zukunft wie die Vergangenheit ist, dann werden die meisten neuen Entwicklungen an den Rändern bleiben.

Wenn das der Fall ist, warum sollte man sich dann auf diese Innovationen konzentrieren? Die Antwort ist, weil dort das Geld ist. Selbst wenn ein Unternehmen an einer Entwicklung arbeitet, die am Rande bleibt, können die Hersteller hier Geld verdienen, anstatt nur über Preis und Menge zu konkurrieren. Dies ist einer der Gründe, warum Unternehmen Innovationen und Neuentwicklungen hinterherjagen.

Es gibt auch immer den Traum, dass die Forschung nicht nur etwas Profitables schaffen kann, sondern vielleicht auch einen „neuen Polyester“ hervorbringt, der die Branche grundlegend verändert. Polyester war jahrzehntelang der König, aber vor 100 Jahren existierte es noch nicht, und irgendwann wird sich etwas ändern.

Bikomponentenfasern sind nicht neu, aber eine der noch ungenutzten Anwendungen sind Bindefaseranwendungen. Es gibt eine neue Technologie, die eine erweiterte Leistung von Bindefasern ermöglicht. Die Leute sind mit Standard-Bindefasern ziemlich vertraut. Mit neuen Polymerentwicklungen stehen neue Schmelztemperaturen zur Verfügung, um die Faser an die Anwendung anzupassen. Die Möglichkeit, zwischen einem amorphen und einem kristallinen Bindemittel zu wählen, kann auch dazu beitragen, ein Produkt besser an die jeweilige Aufgabe anzupassen.

Darüber hinaus besteht eine neuere Möglichkeit darin, ein Bindemittel zu verwenden, das den Stoff zunächst zusammenhält und dann, wann immer es für die Anwendung erforderlich ist, die Bindungen lösen kann. Dies sind potenziell kurzfristige Möglichkeiten für Innovationen im Bereich der Bindemittelfasern.

Taggant-Technologien sind eine weitere derzeit verfügbare Bikomponententechnologie, die zu wenig genutzt wird und deren Art von Fasertechnologien einen großen Wert haben. Es kann eine Kennung wie ein 2D-Barcode erstellt werden oder es können Materialien verwendet werden, die die Faser aufleuchten lassen, wenn sie mit unterschiedlichen Lichtwellenlängen betrachtet werden.

Ein 2D-Barcode liefert viele Informationen, bei denen eine Art forensischer Ansatz erforderlich ist, um den Querschnitt zu bestimmen und die Informationen im Barcode zu extrahieren. Im Vergleich dazu handelt es sich bei einem Etikett, das mithilfe einer bestimmten Lichtwellenlänge sichtbar gemacht wird, eher um eine vereinfachte, binäre Technologie, die die Faser nur dann identifiziert, wenn sie vorhanden ist. Diese Art von Tag enthält nicht viele Informationen, kann aber bei bestimmten Anwendungen, beispielsweise einem Point-of-Sale-Scan, nützlich sein.

Möglicherweise sind in Zukunft bestimmte Taggant-Technologien erforderlich, um nachgelagerte Verantwortlichkeiten zu gewährleisten. Solche Anwendungen bieten eine Möglichkeit, die Bikomponententechnologie über den heutigen Stand hinaus zu erweitern.

Die Verwendung eines DNA-Additivs ist ein neuerer Ansatz für diese Taggant-Technologien. DNA kann jetzt in eine Faser eingefügt werden, die viele Informationen enthält, ähnlich dem 2D-Barcode. Ein Vorteil der Verwendung von DNA besteht darin, dass die Extraktion der Informationen einfacher ist und keine forensischen Methoden erforderlich sind. Diese Technologie ist nicht billiger, aber eine einfachere Möglichkeit, viele Informationen in eine Faser einzubetten.

Über Taggants hinaus bieten spaltbare Fasern auch einige Erweiterungsmöglichkeiten für Bikomponentenfasern auf dem Markt. Bei der Herstellung von Spinngarnen stellen Mikrofasern in der Karde ein Problem dar. Durch die Kontrolle des Querschnitts einer Bikomponentenfaser kann jedoch auch die Spaltbarkeit der Faser kontrolliert werden, was eine Möglichkeit bietet, Mikrofasern in gesponnene Garne einzuarbeiten. Die Eigenschaft der Spaltbarkeit ist wichtig, da alle Kardierprozesse unterschiedlich sind und das Design und die Anwendung möglicherweise eine unterschiedliche Mischung aus spaltbaren Mikrofasern und Nicht-Mikrofasern erfordern. Mit all den verschiedenen Querschnitten, die in Kombination mit den vielen verschiedenen verfügbaren Polymertypen hergestellt werden können, ist es möglich, ein wirklich breites Spektrum an spaltbaren Fasern herzustellen.

Zu den kardierbaren, spaltbaren Bikomponentenfasern gehören (siehe Abbildung 1):

Mit einer Reihe von Spaltbarkeiten ist es möglich, eine Faser an einen Prozess anzupassen und eine Mischung zu kardieren, bei der sich die Bikomponentenfasern beim Kardieren spalten. Die Einschränkung besteht darin, dass die Fasermischung einige nicht spaltbare Fasern enthalten muss, die keine Mikrofasern sind, um alle Fasern durch den Prozess zu transportieren. Mit dieser Technik können jedoch Mikrofasern in gesponnene Garne eingemischt werden. Diese Ausweitung der Bikomponentenfaseranwendungen erfordert möglicherweise einige zusätzliche nachgelagerte Arbeiten, es handelt sich jedoch um eine relativ niedrig hängende Frucht, die kurzfristig verfügbar und reif für die Entwicklung ist.

Eine weitere kurzfristige Entwicklung auf dem „Gues-o-Meter“ der Faserzukunft sind umweltfreundliche Fasern. Der Begriff „grüne“ Fasern kann viele verschiedene Bedeutungen haben, und hinter „grünen“ Fasern steckt viel mehr als nur Nachhaltigkeit oder Kohlendioxidminderung, einschließlich Mikroplastikproblemen, Toxizität und Deponieproblemen. Verschiedene Fasertechnologien gehen auf unterschiedliche Umweltbelange ein und der Begriff „umweltfreundlich“ ist ein passender Begriff, der viele Szenarien abdeckt.

Eines der ersten Dinge, die bereits im Gange sind, ist die wachsende Bedeutung von Naturfasern. Aus Verbrauchersicht ist klar, dass diese Fasern umweltfreundlicher sind als ein Kunststoff. Allerdings werden Naturfasern trotz der Nachfrage nicht zu 100 Prozent in Textilien verwendet, da sie nicht die Eigenschaften bieten, die insbesondere Polyester mit sich bringen.

Damit sich die Verwendung von Naturfasern deutlich stärker ausdehnt, als dies bereits der Fall ist, müssen möglicherweise einige Arbeiten durchgeführt werden, um die Fasern chemisch zu modifizieren, um ihre Eigenschaftshülle zu erweitern. Außerdem wird es irgendwann in der Zukunft eine Debatte darüber geben, ob wir unser Land für die Produktion von etwas nutzen sollen, das kein Nahrungsmittel ist. Bei den Herstellern von Polymilchsäurefasern (PLA) kam es bereits zu Rückschlägen bei der Verwendung des Polymers, da sie Mais verwenden und somit einen Teil der Nahrungsmittel verbrauchen. Die Ausweitung der Naturfasern könnte also von der Frage „Ballaststoffe oder Nahrung?“ abhängen. Letztendlich wird der Kampf – wenn es überhaupt ein Kampf ist – zwischen natürlichen und synthetischen Fasern ein Kampf sein, der möglicherweise durch die Entwicklung von Kunststoffen eingeschränkt wird. In der Kunststoffindustrie wird viel daran gearbeitet, einige der Umweltprobleme, die Kunststoffe mit sich bringen, anzugehen, und es werden immer überzeugendere Lösungen gefunden. Noch sind nicht viele der Lösungen kosteneffizient, aber zumindest technologisch gibt es viele Antworten auf Umweltfragen. Die Geschwindigkeit der Entwicklung und die letztendlichen Kosten neuer Lösungen könnten den Anreiz, sich stärker auf Naturfasern zu konzentrieren, durchaus einschränken.

Eine neuere Technologie, die in der Kunststoffindustrie entwickelt wurde und ein gutes Preis-Leistungs-Verhältnis bietet, sind degradationsfördernde Additive (DEAs). CiCLO® ist eine solche Technologie, die von Intrinsic Advanced Materials, einem Joint Venture zwischen Intrinsic Textiles Group und Parkdale Advanced Materials, angeboten wird. Es gibt andere Technologien auf dem Markt, die grundsätzlich auf die gleiche Weise funktionieren. Wenn DEAs nahezu jedem Kunststoff zugesetzt werden, wird das Material in einer mikrobenreichen Umgebung in zwei bis drei Jahren abgebaut und nicht erst in 200 oder 300 Jahren.

Einer der attraktiven Aspekte dieser Technologien sind die relativ geringen Kosten im Vergleich zu Biopolymeren, die häufig zur Lösung von Umweltproblemen eingesetzt werden. Biopolymere bieten viele technische Vorteile, aber keiner davon ist billig. DEAs sind relativ kostengünstig und können sofort in ein Produkt integriert werden. Ein weiterer großer Vorteil besteht darin, dass Biopolymere erhebliche Einbußen bei den Eigenschaften bei der Anwendung oder Verarbeitung oder beidem erfordern. DEAs ermöglichen einen Umweltvorteil zu geringen Kosten, schnell und im Wesentlichen ohne Einbußen bei den Eigenschaften. Darüber hinaus müssen einige Biopolymere zum Abbau kompostiert werden, und DEAs ermöglichen den Abbau einer Faser in jeder mikrobenreichen Umgebung, ohne dass eine Kompostierung erforderlich ist.

Ein Nachteil besteht darin, dass der Abbau möglicherweise nicht so schnell erfolgt wie bei einigen anderen Polymeren wie PLA. Aber es gibt ein überzeugendes Argument für den Einsatz von DEAs, wenn man ein Produkt vergleicht, das sich schnell zersetzt, aber teuer ist und hinsichtlich der Eigenschaften viel kostet, mit einer Faser mit DEAs, die sich nicht sofort, sondern in ein paar Jahren zersetzt Jahrhunderte und die Technologie existiert heute. DEAs werden wahrscheinlich in relativ kurzer Zeit zu einer wichtigen Technologie werden.

Polyethylenfuranoat (PEF) ist ein neues Biopolymer, das unter anderem von Avantium in den Niederlanden entwickelt wird. PEF ist eine Ausnahme in der Welt der Biopolymere, da die Wahl biobasierter Inhaltsstoffe nicht wie bei anderen Biopolymeren Einbußen bei den Fasereigenschaften bedeutet.

Vollständig biobasiertes Polyethylenterephthalat (PET) ist noch keine Realität, da biobasiertes Ethylen ein verfügbarer Rohstoff ist, aber der Terephthalat-Anteil ist wirklich knifflig. In PEF verbindet sich das Furanoat-Monomer – 2,5-Furandicaboxylsäure – mit biobasiertem Ethylenglykol zu einem Polymer, das PET sehr ähnlich ist, aber das Furanoat-Monomer ist ebenfalls biobasiert, sodass das resultierende PEF-Polymer zu 100 Prozent biobasiert ist. Die Faser weist eine gewisse natürliche Abbaubarkeit auf, ist jedoch nicht spontan biologisch abbaubar, was nützlich ist, da viele Anwendungen Haltbarkeit erfordern. PEF liegt zwischen den beiden Extremen – es verschlechtert sich nicht sofort, kann aber bei Bedarf herabgesetzt werden. Die Fasereigenschaften sind vergleichbar mit denen von Polyester, allerdings ist die Faser mittelfristig biologisch abbaubar und kann in typischen PET-Recyclingströmen recycelt werden, was einen erheblichen Vorteil darstellt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass PEF in einer bestehenden PET-Anlage hergestellt werden kann. Die Reaktionskinetik ist unterschiedlich, aber grundsätzlich müssen Hersteller nur das Terephthalat-Monomer gegen das Furanoat-Monomer austauschen. Darüber hinaus wäre insbesondere PEF ein gutes Polymer für den Einsatz in Kombination mit DEAs.

Ein Nachteil von PEF sind seine Kosten. Dies liegt zum Teil daran, dass es sich noch in einem frühen Entwicklungsstadium befindet und daher der Preis sinken wird. Avantium hat Prognosen zu den Kosten vorgelegt und prognostiziert, dass der Preis mit zunehmender Skalierung mit PLA vergleichbar sein wird, vielleicht sogar etwas höher. Aber das ist ein erheblicher Aufschlag, der offen gesagt die Einführung von PLA in Massenmärkten behindert hat.

Was den Preis betrifft, gibt es weitere Gründe zu der Annahme, dass die Kosten ein akzeptables Niveau erreichen werden. Derzeit wird geforscht, um einen Polymerisationsprozess zu entwickeln, der die Kosten für die Herstellung von PEF auf etwa 20 Prozent des derzeitigen Preises senken könnte. Darüber hinaus ist die Sauerstoffbarriere von PEF fantastisch. Diese Eigenschaft hat bei Fasern keine Bedeutung, ist aber auf dem Markt für Plastikflaschen sehr wichtig. Coca-Cola investiert neben anderen Unternehmen viel Geld in die Entwicklung von Biokunststoffflaschen, was die Entwicklung von PEF vorantreiben wird.

Die andere Möglichkeit besteht darin, ein zu 100 Prozent biologisch abbaubares PET herzustellen, was möglich ist, aber teuer ist und trotz großer Investitionen noch nicht geknackt wurde. Und angesichts der Eigenschaftsunterschiede hat PEF eine Chance, gegenüber biologisch abbaubarem Polyester der Sieger zu sein. Wenn dies der Fall ist, werden die Volumina enorm sein und die Kosten werden sinken. PEF ist eine Faser, die man im Auge behalten sollte. Die Forschung ist noch nicht ganz so weit, aber die erste Anlage im Pilotmaßstab ist in Arbeit.

Polyhydroxyalkanoate (PHAs) sind eine weitere Klasse von Biopolymeren, die es zu beobachten gilt. Als Textilfaser sind sie noch nicht ganz reif für die Hauptsendezeit, aber die Technologie rückt immer näher an die Kommerzialisierung heran. PHAs haben gegenüber einigen anderen Materialien viele Vorteile. Sie sind zu 100 Prozent biobasiert und spontan biologisch abbaubar. Wie bereits erwähnt, ist es ein Vorteil, dass PEF eine gewisse Haltbarkeit aufweist – das ist etwas, das in vielen Anwendungen gewünscht wird. Aber es gibt auch andere Anwendungen, bei denen die spontane Abbaubarkeit wichtig ist. Überall dort, wo Mikroben sind, werden PHAs abgebaut. Das heißt aber nicht, dass das Hängen im Schrank seine Qualität verliert. Aber wenn es am Boden belassen wird, erfolgt der Abbau schnell; Außerdem ist das Polymer im Meer abbaubar, was es zu einer vielversprechenden Lösung für die Probleme mit Meeresplastik und Mikroplastik macht. PHAs dürften im großen Maßstab zu relativ geringen Kosten erhältlich sein – möglicherweise sogar billiger als Polypropylen, was einen enormen Vorteil gegenüber anderen Biopolymeren darstellt. PHAs können auch aus nahezu jedem Biomaterial oder Kohlendioxid hergestellt werden, sodass Zucker aus Mais oder anderen Nahrungsquellen nicht beeinträchtigt wird. Fabriken können sogar Kohlendioxid, das von einem Wäscher auf einem Schornstein abgeschieden wird, als Rohmaterial für ein PHA verwenden – wie umweltfreundlich ist das? Im Hinblick auf die Verarbeitbarkeit sind PHAs noch nicht ganz auf dem neuesten Stand, aber es handelt sich hier um eine chemische Basis, die umfassend anpassbar ist. Es gibt viele Möglichkeiten, die Eigenschaften des Polymers anzupassen, und dies sowie die überzeugenden Umweltvorteile werden hoffentlich die Entwicklung einer Lösung vorantreiben.

Chemisches Recycling ist möglicherweise auch in der Kategorie der umweltfreundlichen Fasern von großer Bedeutung. Vor Jahren beschäftigte sich BASF mit der Depolymerisierung von Nylon. Damals handelte es sich nicht um ein Umweltproblem, sondern um eine eher kostenorientierte Forschung, aber das Unternehmen stellte fest, dass die Kosten unerschwinglich waren. Es ist interessant, heute wieder neue Aktivitäten in diesem Bereich zu sehen. Mittlerweile werden an vielen Orten der Welt Recyclinganlagen für Polyester und Polypropylen gebaut, und es ist schwer vorstellbar, dass so viel Kapital investiert würde, wenn es sich nicht um ein profitables Unterfangen handeln würde.

Durch chemisches Recycling entfällt auch das Downcycling, sodass ein Polyester möglicherweise für immer recycelt werden kann.

Es gibt eine Debatte über Recycling im Vergleich zur Verwendung von Biopolymeren, weil Recycling so einfach zu sein scheint – es ist nur ein mechanischer Prozess – und Biopolymere exotischer und vorteilhafter erscheinen. Aber im Hinblick auf die Bereitstellung eines Umweltvorteils kann Recycling im richtigen Kontext wirkungsvoller sein als ein Polymer, das sich leicht abbaut. In Zukunft wird der Fokus noch stärker auf dem chemischen Recycling liegen.

Es gibt Dinge, die man mit Fasern und Textilien machen kann, die noch nicht ausreichend entwickelt sind, einschließlich elektrischer Anwendungen. Elektrische Funktionsbekleidung – das Hinzufügen von Drähten zu Textilien – befindet sich schon seit einiger Zeit in der Entwicklung, hat die Branche jedoch noch nicht im Sturm erobert. Aber die Innovation geht weiter und es ist wahrscheinlich, dass die Herausforderungen gelöst werden.

Darüber hinaus sind elektrisch aktivierte Substrate vielversprechend und könnten sehr nützlich sein. Denken Sie zum Beispiel an einen elektrischen Reiz, der die Bewegung in einem Substrat aktiviert. Zu den weiteren Aktivierungsarten gehören Photovoltaik-Textilien, die in Kleidungsstücken, Jalousien oder Dachuntergründen nützlich sein können. Solche Technologien könnten auch verwendet werden, um faltbare oder rollbare Bildschirme zu schaffen, die einen separaten Projektor überflüssig machen würden. Diese Art von Technologie ist nicht etwas, das morgen produziert werden könnte – es müsste viel Arbeit und Forschung sein, um herauszufinden, wie genau sie funktionieren würde – aber es stehen Materialien zur Verfügung, die für die Aufgabe geeignet sind, und es gibt genug Wert, der für die Forschung ausreichend ist lohnt sich.

Auch Textilien können Leiter sein. Es gibt ein natürlich leitfähiges Polymer, ein Polyanilin, das eine begrenzte Leitfähigkeit aufweist. Aber die Tatsache, dass es existiert, deutet darauf hin, dass Entwicklungsarbeit geleistet werden könnte, um eine leitfähigere Faser zu schaffen, die wertvoller ist als das derzeit verfügbare Polyanilin.

Leitfähige Fasern können auch mithilfe leitfähiger Zusatzstoffe wie Kohlenstoffnanoröhren oder durch den Einsatz von Aufdampfungstechnologien hergestellt werden.

Kohlenstoffnanoröhren können verwendet werden, um ein Garn herzustellen, das besser leitfähig ist. Das Interessanteste ist jedoch, dass einwandige Kohlenstoffnanoröhren nicht nur leitend, sondern auch Supraleiter sind. Wenn diese mikroskopisch kleinen Kohlenstoffnanoröhren beispielsweise in eine Matrix aus Polyester eingebettet werden könnten und es möglich wäre, etwas mit praktischer Länge herzustellen, könnten diese neuen Materialien als Supraleiter einen großen Wert bieten.

Es ist möglich, Metall auf Polymeren abzuscheiden – zum Beispiel Silber auf Nylon –, aber diese Fasern werden aufgrund der Menge an Silber, die darin enthalten ist, sehr teuer. Allerdings kann Silber nicht mit dem gleichen Verfahren wie bei der Abscheidung von Silber auf Nylon auf Polyester abgeschieden werden. Stellen Sie sich also eine Zweikomponentenfaser vor, durch die nur ein Streifen Nylon verläuft. Silber könnte nur auf dem Nylon abgeschieden werden, um eine Faser zu schaffen, die 100 Prozent der Leitfähigkeit zu einem Bruchteil der Kosten bietet.

Darüber hinaus ist Polyvinylidenfluorid für elektrische Anwendungen schmelzextrudierbar, sodass es zu Fasern verarbeitet werden kann. Und wenn es während der Produktion in einem richtig ausgerichteten elektrischen Feld gedehnt und gezogen wird, entsteht eine piezoelektrische Faser. Eine piezoelektrische Faser muss für den Einsatz in Sensoren, Aktoren oder synthetischen Muskeln von Nutzen sein, um nur einige Beispiele zu nennen. Dies ist eine ungenutzte, wertvolle Chance im Glasfaserbereich, die darauf wartet, dass jemand eine Lösung findet.

Was die Fasern der Zukunft betrifft, betreten wir ein neues Gebiet: lösungsmittelgesponnene Proteinfasern. Der Horizont in dieser Kategorie ist nahezu grenzenlos. Das Ziel besteht darin, Proteine ​​und Lösungsmittel zu verwenden und sie zu spinnen – idealerweise unter Verwendung von Wasser als Lösungsmittel, um einen umweltfreundlichen Prozess zu gewährleisten – um so etwas wie eine synthetische Spinnenseide herzustellen, das alle Eigenschaften hat, die man sich von einer Faser nur wünschen kann – leicht, stark und mit Stretch.

In diesem Bereich wird viel geforscht und die Dinge kommen der Kommerzialisierung jeden Tag näher. Sobald eine Lösung zur Herstellung einer kommerziell nutzbaren Proteinfaser gefunden ist, ist Spinnenseide erst der Anfang, denn es gibt eine völlig neue Landschaft an Chemikalien, mit denen gearbeitet werden kann und die eine enorme Bandbreite an neuen Eigenschaften bieten. Nicht nur verbesserte Eigenschaften, sondern andere Eigenschaften. Das Feld ist reif für die Ernte, wenn die grundlegende Technologie beherrscht werden kann. Ein Wallace-Carothers-Moment in Sachen Proteinfasern ist nötig, und wenn das passiert, wird sich eine völlig neue Welt eröffnen, die die Faserlandschaft auf eine Weise völlig verändern könnte, wie es in den letzten 20 bis 30 Jahren nicht der Fall war.

3D-Fasern sind das ultimative „Rate-o-Meter“ der Zukunft. Innovation beherrschte zunächst eine Dimension – wie lang eine Faser ist – und das war die einzige Variable. Die Forschung ermöglichte es dann, Variationen in der zweiten Dimension zu kontrollieren, um Bikomponentenfasern und nicht kreisförmige Querschnitte herzustellen. Aber die Untersuchung der dritten Dimension von Fasern kann von großem Nutzen sein. Beispielsweise ist es vielleicht möglich, die Form einer Faser oder ihre Zusammensetzung entlang der Länge zu ändern – es gibt also hier einen Querschnitt und weiter unten einen anderen Querschnitt; oder Sie haben hier ein Material und dann ein anderes Material oder eine andere Materialkombination weiter entlang der Länge. Vielleicht wird die Industrie in 20 oder 30 Jahren der Produktion solcher Fasern näher kommen.

Eine mögliche Anwendung sind synthetische Gänsedaunen. Gänsedaunen, die entlang der Länge kleine Barbulen aufweisen (siehe Abbildung 2), sind eines der teuersten Faserprodukte, die es gibt. Wenn eine Gänsedaunenwatte zusammengedrückt wird, verfangen sich die Barbulen an senkrechten Fasern und die Fasern biegen sich, anstatt sich vorbeizuschieben. Wenn der Druck nachlässt, dehnen sich die Daunen wieder aus und die isolierenden Eigenschaften bleiben erhalten. Eine synthetische Gänsedaune wäre ein wertvolles Produkt, aber es muss zunächst die Technologie vorhanden sein, um die Form der Faser entlang der Länge zu verändern.

Dies ist nur eine Ansicht davon, wo die Zukunft bei Fasern liegen könnte, wenn die Schätzung stimmt. Es könnte so kommen oder auch nicht, aber die Entwicklung der Vergangenheit deutet auf die zukünftige Richtung hin.

Anmerkung des Herausgebers: Jeff Dugan ist Mitbegründer von Fiber Innovation Technology und war bis zu seiner kürzlichen Pensionierung Vizepräsident für Forschung. Gelegentlich hilft er Menschen immer noch als Berater bei neuen Glasfaserprojekten. Während seiner 39-jährigen Karriere verfasste Dugan zahlreiche Veröffentlichungen und ist in fast 50 Patenten namentlich genannt. Außerdem hielt er den ersten und einzigen TED Talk zum Thema Fasern. Dieser Artikel basiert auf Inhalten aus Dugans Präsentation „Future Fibers“, die er auf der letzten Konferenz der Synthetic Yarn and Fabric Association (SYFA) gehalten hat.

Januar/Februar 2023