Ziel der Entwicklung

Schmelzklebstoffe machen etwa 15 bis 20 % des gesamten Klebstoffmarktes aus, wobei ihr Anteil nach wie vor steigt. Eine besondere Form dieser Klebstoffe stellen Schmelzvliese dar. Im Gegensatz zu klassischen Schmelzklebstoffen werden sie im Herstellungsprozess nicht als flüssige Schmelze appliziert, sondern erst nachträglich thermisch aktiviert. Schmelzvliese liegen in trockener Form vor und werden in der Regel ohne Folien- oder Silikonpapierträger produziert. Sie ähneln einem Parallelvliesstoff. Das bedeutet, dass es sich nicht um eine Klebstofffolie mit geschlossener, einheitlicher Oberfläche handelt, sondern um eine Struktur mit kleinen Zwischenräumen. Aus diesem Grund erfolgt im Gegensatz zu einer Folie keine vollflächige Verklebung. Die offene Struktur ermöglicht vielmehr einen flexiblen und atmungsaktiven Verbund. Aufgrund dieser Eigenschaften werden Schmelzvliese auch als Klebstoffvliese oder Klebstoffnetze bezeichnet.
Der Einsatzbereich von Schmelzvliesen ist sehr vielfältig. In der Automobilindustrie finden sie beispielsweise Verwendung im Innenraum, etwa für Tür- und Seitenteile, Dachhimmel, Fußraumverkleidungen, Autositze sowie für Kofferraumverkleidungen und Beläge. In der Luftfahrt werden sie in Sitzen, Innenwandverkleidungen und Fußböden eingesetzt. Auch im Bereich Akustik und Isolation spielen sie eine Rolle, beispielsweise für Wand- und Deckenbeläge oder akustische Trennwände. Weitere Anwendungen ergeben sich im Hygiene- und Gesundheitsbereich, etwa für Ein- und Mehrweg-Operations­textilien oder für Mund-Nasen-Masken. Medizinische Anwendungen umfassen orthopädische Schuheinlagen, Orthesen und Frakturschienen. Im Möbelbau sowie bei Boden- und Wandbelägen werden Schmelzvliese bei der Herstellung von Polstermöbeln und Matratzen, in der Schaum- und Furnierverarbeitung sowie für Effekttapeten, Parkett, Paneele und Laminatböden genutzt. Auch in der Filterindustrie sind sie von Bedeutung, etwa bei der Luft-, Gas-, Wasser-, Öl- oder Benzinfilterung. Darüber hinaus finden sie Einsatz im Kofferbau, beispielsweise für Verbunde in Hartschalenkoffern, Textil- und Lederkoffern, Reisetaschen und Rucksäcken. In der Schuhindustrie werden sie in Textilien für Schuhe integriert, während sie in der Bekleidungsindustrie für die Laminierung von Funktionskleidung, Arbeits- und Schutzbekleidung, Gürtelschlaufen, Membranen oder Taschen eingesetzt werden.
Kommerziell erhältliche Schmelzvliese basieren auf unterschiedlichen Polymeren wie Polyamiden, Polyestern, Polyolefinen oder Polyurethanen. Die Grundlage für die Herstellung dieser Polymere ist jedoch stets die Förderung und Fraktionierung von Erdöl, die mit erheblichen Umweltbelastungen verbunden ist. Vor dem Hintergrund des wachsenden Nachhaltigkeitstrends werden petrochemische Rohstoffe zunehmend durch Alternativen ersetzt, und es wird intensiv an biobasierten Lösungen geforscht. Im Bereich der Biokunststoffe konnte in den vergangenen Jahren ein stetiges Produktionswachstum verzeichnet werden: Während im Jahr 2020 noch 2,087 Millionen Tonnen produziert wurden, waren es im Jahr 2021 bereits 2,417 Millionen Tonnen. Für das Jahr 2026 wird ein Produktionsvolumen von 7,593 Millionen Tonnen prognostiziert. Dieser Trend zeigt deutlich, dass der Weg in Richtung Nachhaltigkeit zunehmend an Bedeutung gewinnt. Gerade der Bereich der Schmelzvliese bietet hierbei großes Potenzial für Innovationen und nachhaltige Lösungen.
Das abgeschlossene Projekt hat genau an diesem Punkt angesetzt. Ziel war es, ein Schmelzvlies zu entwickeln, das möglichst zu 100 % aus nachwachsenden Rohstoffen besteht. Dabei sollte ein Schmelzklebstoff entstehen, der im Gegensatz zu den bislang am Markt verfügbaren Produkten weitgehend frei von petrochemischen Inhaltsstoffen ist. Mithilfe des Meltblown-Verfahrens sollten anschließend Schmelzvliese aus diesem Klebstoff hergestellt werden. Auf diese Weise sollte ein wichtiger Beitrag zur Schonung endlicher Ressourcen und zur Verringerung der Abhängigkeit von Erdöl geleistet werden. Gleichzeitig soll damit ein weiterer Schritt in Richtung einer ökologisch orientierten Wirtschaft erfolgen.

Vorteile und Lösungen

Im Rahmen des Projekts wurde eine umfassende und systematische Untersuchung verschiedener Biopolymere hinsichtlich ihrer Eignung für den Einsatz in Schmelzvliesen durchgeführt. Ziel war es, biobasierte Alternativen zu den heute überwiegend petrochemisch hergestellten Copolyamiden und Copolyestern zu identifizieren, die in konventionellen Schmelzvliesen weit verbreitet sind. Dabei standen insbesondere Polymilchsäure (PLA), Polybutylensuccinat (PBS), biobasiertes Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVA), Polyethylen (PE), Polypropylen (PP) sowie Polyamid (PA) im Fokus der Untersuchungen. Diese Materialien wurden nicht nur einzeln betrachtet, sondern in unterschiedlichen Formulierungen gezielt mit weiteren Additiven kombiniert, um die für Schmelzvliese relevanten Eigenschaften zu optimieren.
Ein wichtiger Bestandteil der Arbeiten war die Integration von biobasierten Harzen, Wachsen und Weichmachern. Diese Zusätze wurden in verschiedenen Varianten getestet, um ihre Wechselwirkungen mit den jeweiligen Basispolymeren zu verstehen und gezielt auszunutzen. Auf diese Weise konnten die Klebstoffeigenschaften systematisch beeinflusst werden, etwa im Hinblick auf Schmelzverhalten, Flexibilität, Haftkraft oder chemische Beständigkeit. Unterstützt wurde dieser Ansatz durch eine statistische Versuchsplanung (Design of Experiments, DoE), die es ermöglichte, die Parameter der Extrusion, die Rezepturkomponenten und die resultierenden Materialeigenschaften in strukturierter Form zu korrelieren und Optimierungspotenziale schnell zu identifizieren.
Die Evaluierung verschiedener Rezepturen mit PLA, PBS, EVA, PE und PP als Basispolymeren ergab im direkten Vergleich zu kommerziellen Copolyamiden und Copolyestern vielversprechende Ergebnisse. Darauf aufbauend konnten erfolgreich Schmelzvliese im Labormaßstab über das Meltblownverfahren hergestellt und detailliert charakterisiert werden. Neben den materialtechnischen Aspekten wurde dabei auch die Prozessierbarkeit untersucht, also die Frage, wie gut sich die entwickelten Formulierungen auf bestehende Produktionsanlagen übertragen lassen.
Besonders hervorzuheben ist, dass mit Unterstützung eines Kooperationspartners auch die Übertragung ausgewählter Rezepturen in den industriellen Maßstab erfolgreich gelang. Dies umfasste die Herstellung erster Chargen von Schmelzvliesen unter realen Produktionsbedingungen sowie deren anschließende Bewertung. Damit konnte ein entscheidender Schritt von der Laborentwicklung hin zur praxisnahen Umsetzung vollzogen werden.
Die Ergebnisse der Formulierungsarbeiten zeigen ein differenziertes Bild. Erste vielversprechende Ansätze wurden insbesondere auf der Basis von PLA und biobasiertem EVA erzielt, wobei bei diesen Materialien noch ein erhebliches Potenzial für weitere Verbesserungen besteht. Die besten Resultate wurden mit Formulierungen auf Basis von PBS und PE erreicht. Vor allem PBS überzeugte als Biopolymer durch eine sehr gute Verarbeitbarkeit, einen geeigneten Schmelzbereich, hohe Trennkräfte und eine gute chemische Beständigkeit. Diese Eigenschaften machen PBS derzeit zu einem der aussichtsreichsten Kandidaten für den Einsatz in biobasierten Schmelzvliesen.
Vor diesem Hintergrund ist geplant, die Zusammenarbeit mit dem beteiligten Vlieshersteller fortzusetzen, um die entwickelten Materialien gezielt weiterzuentwickeln und zu skalieren. Der Fokus liegt dabei auf der Optimierung der Eigenschaften, der Anpassung an spezifische Kundenanforderungen sowie auf der Erhöhung der Produktionsstabilität. Damit können die im Projekt gewonnenen Erkenntnisse nicht nur zur Verbesserung einzelner Produkte beitragen, sondern auch langfristig die Grundlage für eine nachhaltige Substitution petrochemischer Rohstoffe in einem industriell relevanten Anwendungsfeld schaffen.

Zielgruppe und Zielmarkt

Der Markt für Schmelzvliese, auch als thermoplastische Klebevliese bezeichnet, stellt einen spezialisierten Teilsektor der Textil- und Bekleidungsindustrie dar. Diese Materialien ermöglichen es, Stofflagen ohne Nähen dauerhaft zu verbinden, und sind daher ein zentrales Hilfsmittel in der Herstellung von Bekleidung, Heimtextilien und technischen Textilien.
In der Bekleidungsindustrie werden Schmelzvliese überwiegend als innere Verstärkungen eingesetzt. Sie verbessern die Formstabilität und die Drapierung, indem sie Kragen, Manschetten oder vordere Partien von Kleidungsstücken stützen. Besonders im mittleren bis gehobenen Marktsegment, in dem hohe Passform und Langlebigkeit entscheidend sind, ist ihre Bedeutung groß. Auch in der Heimtextilbranche sind sie etabliert. Dort dienen sie in Vorhängen, Bettwaren oder Polstermöbeln dazu, die strukturelle Integrität zu erhöhen und ein gleichmäßiges Erscheinungsbild sicherzustellen. Der Trend zu hochwertigen, langlebigen Heimtextilien sorgt in diesem Segment für stabile Nachfrage.
Darüber hinaus finden Schmelzvliese in einer Vielzahl technischer Anwendungen Einsatz. Sie sind Bestandteil von Filtrationssystemen, Automobiltextilien oder Schutzbekleidung. Für diese Märkte sind Eigenschaften wie Hitzebeständigkeit, hohe Festigkeit und eine dauerhaft verlässliche Klebewirkung von zentraler Bedeutung. Mit der zunehmenden Integration elektronischer Komponenten in Textilien ergeben sich zudem neue Perspektiven im Bereich der Smart Textiles. Schmelzvliese können hier als Verbindungselemente oder als Träger leitfähiger Schichten fungieren und ermöglichen die Einbettung von Sensoren in Textilstrukturen. Solche Anwendungen eröffnen langfristig interessante Wachstumspotenziale in einem technologisch dynamischen Umfeld.
Die Wettbewerbssituation im Markt für Schmelzvliese ist komplex. Einerseits handelt es sich um ein Nischensegment, in dem zahlreiche kleine und mittelständische Anbieter tätig sind, die sich auf thermoplastische Vliese spezialisiert haben. Andererseits treten auch große, global agierende Konzerne wie Henkel oder 3M auf, die in angrenzenden Segmenten Synergieprodukte entwickeln und damit Einfluss auf die Marktentwicklung nehmen. Ein zentraler Wettbewerbsfaktor ist der Innovationsdruck: Nur durch kontinuierliche Forschung und Entwicklung können Hersteller verbesserte Produkteigenschaften wie erhöhte Haftkraft, größere Flexibilität, Temperaturbeständigkeit oder nachhaltige Materiallösungen anbieten. Insbesondere die Entwicklung umweltfreundlicher, recycelbarer Vliese sowie ihr Einsatz in Smart-Textile-Anwendungen schaffen klare Differenzierungspotenziale.
Neben technologischer Innovation ist auch der Preis- und Qualitätswettbewerb von erheblicher Bedeutung. Schmelzvliese sind in Endprodukten meist ein Zusatzmaterial, weshalb Hersteller eine optimale Balance zwischen Kosten, Leistungsfähigkeit und Materialeigenschaften finden müssen. Regionen mit einer etablierten Textilindustrie wie Europa und Asien profitieren von eingespielten Produktionsketten und Kundennähe. Gleichzeitig wird die Internationalisierung immer wichtiger: Globale Vertriebsnetze und Partnerschaften erleichtern den Zugang zu Wachstumsmärkten, insbesondere in Schwellenländern, in denen die Nachfrage nach Bekleidung und Textilien weiter zunimmt.
Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass die Zielmärkte für Schmelzvliese von klassischen Bereichen wie Bekleidung und Heimtextilien bis hin zu hochspezialisierten technischen Anwendungen und innovativen Smart-Textile-Segmenten reichen. Die Marktstruktur ist durch eine Mischung aus spezialisierten Nischenanbietern und großen Konzernen geprägt.
Das abgeschlossene Projekt adressiert genau diesen Punkt. Vorgesehen ist, die Produktion und Verwertung eines biobasierten Schmelzklebstoffgranulats mit Unterstützung der TITK-Tochtergesellschaft smartpolymer GmbH aufzubauen. Die kommerzielle Herstellung des Klebstoffs soll zunächst im Technikumsmaßstab erfolgen, wofür bereits kleine Produktionsanlagen vorhanden sind. Das geplante Anfangsvolumen liegt bei rund fünf Jahrestonnen. Für die Weiterverarbeitung der Granulate zu marktfähigen Schmelzvliesen ist eine Kooperation mit Unternehmen wie der AB-Tec GmbH & Co. KG vorgesehen. Mittelfristig besteht die Möglichkeit, die Produktion durch Lizenzvergaben an weitere Partner auszuweiten.
Darüber hinaus werden regionale und überregionale Textilhersteller sowie Weiterverarbeiter frühzeitig in die Anwendungsuntersuchungen eingebunden. Diese enge Kooperation stellt sicher, dass die Produkteigenschaften des Schmelzvlieses kontinuierlich verbessert und an die Anforderungen der Märkte angepasst werden. Auf diese Weise kann das Projekt nicht nur technologische Innovationen und nachhaltige Materialentwicklungen vorantreiben, sondern auch einen substanziellen Beitrag zur Stärkung der Wettbewerbsfähigkeit in einem wachsenden und dynamischen Markt leisten.