Feder- und Daunenrecycling (Keratinfaser)
Projektleiter: Dr. Katrin Römhild
Projektnummer: 49VF220020
Laufzeit: 01.10.2022 – 31.03.2025
Aufgabenstellung
Ziel des Projekts „Feder- und Daunenrecycling“ ist die Entwicklung und Validierung eines Verfahrens, mit dem keratinhaltige Feder- und Daunenabfälle bzw. -recyclate stofflich zu neuartigen, funktionalen Textilfasern verarbeitet werden können. Hierzu soll ein lyocellbasiertes Verfahren prozess- und werkstoffseitig so angepasst werden, dass Feder-/Daunenbestandteile sicher in eine cellulosische Matrix integriert werden. Angestrebt wird eine technisch und ökonomisch effiziente Faserherstellung mit mindestens 10 % Keratinanteil sowie für die textile Verarbeitung (Garn sowie Web-/Strickwaren) ausreichenden mechanischen und anwendungsrelevanten Eigenschaften. Dazu sind geeignete Rohstoffe auszuwählen und aufzubereiten, stabile Blendlösungen bzw. alternative Lösemittelsysteme zu entwickeln, der Trocken Nass Spinnprozess zu optimieren und eine geeignete Nachbehandlung/Vernetzung zur Waschstabilität sicherzustellen. Abschließend werden die Fasern umfassend charakterisiert und hinsichtlich Funktionalitäten (u. a. Flammfestigkeit, Feuchte-/Wärmemanagement, Haptik) sowie Marktrelevanz und Wirtschaftlichkeit bewertet, um den Transfer in prototypische Anwendungen vorzubereiten.
Ergebnisse
Um dieses Ziel zu erreichen wurden unterschiedlich aufbereitete Keratineprodukte aus Feder- und Daunenmaterialien direkt zusammen mit Cellulose im Lyocellverfahren für eine Lösungsherstellung und anschließende Verarbeitung getestet. Setzt man unbehandelte Federn ein, können zunächst Lösungen erhalten werden. Diese enthalten jedoch noch größere Mengen an ungelösten Bestandteilen was beim späteren Verspinnen problematisch ist. Auch der Einsatz von Daunen verbessert die Spinnfähigkeit nur gering. Die Löslichkeit kann durch unterschiedliche basische Autoklavierbedingungen so beeinflusst werden, dass eine gute Verspinnbarkeit erreicht wird. Eine weiterer Entwicklungsfrage ist der möglichst hochanteilige Verbleib des Proteins in der Faser. Hier konnte ebenfalls ein Optimum mit einer spezifisch eingestellten Vorbehandlung von bis zu 70% erreicht werden. Das Verfahren konnte bis in den Technikumsmaßstab weitergeführt und erfolgreich getestet werden. Die entwickelten Fasern enthalten bis zu 19% Keratin in der Faser. Bis 10% Keratinanteil sind sie anhand der bestimmten textilphysikalischen Faserwerte voraussichtlich gut textil verarbeitbar und haben flammenhemmende, hautregenerierende und feuchteregulierende Eigenschaften.
Anwendung
Das Projekt hat die wesentlichen Zielsetzungen erreicht und wichtige Grundlagen für die industrielle Umsetzung zur Herstellung einer neuartigen keratinhaltigen Cellulosefaser aus Reststoffen der Feder- und Daunenverarbeitenden Industrie geschaffen. Die entwickelten Fasern zeigen deutliche Vorteile gegenüber herkömmlichen Produkten und bieten großes Potenzial für nachhaltige und funktionale Textilanwendungen.
Keratinhaltige Fasern mit 13% Keratinanteil:
