Innovativa fiberblandningar och garnspinningstekniker (en del av CITEX)

Projektet pågick mellan december 2021 och juni 2024.

Delprojektet Innovativa fiberblandningar och garnspinningstekniker, som var en del av innovationsprojektet Circular Textile Innovations – Sustainable system change in the textile industry (CITEX), skulle undersöka nya fiberblandningsalternativ och nya garnspinningstekniker för att öka användningen av biobaserade och återvunna fiberslag i teknisk- och högprestandatextil, men även för mindre krävande applikationer.

I delprojektets huvudfokus låg att utveckla garner som gör det möjligt att ersätta hållbarhetsmässigt lågpresterande fibertyper med mindre miljöbelastande alternativ.

Deltagare

Albany international AB, FOV Fabrics AB, Houdini Sportswear AB, Högskolan i Borås, ICA Sverige AB, Mallas Stenstugu AB (dvs Ullkontoret), Pure Waste Textiles Oy, Rester Oy, RISE Research Institutes of Sweden AB, Stadium Sweden AB, TreeToTextile AB och Trikåby AB.

Budget

Projektets totala budget var 8 139 000 SEK.

Projektets bidrag till en biobaserad samhällsekonomi

Textilindustrin står inför stora utmaningar med att minska sitt beroende av miljöskadliga material. De vanligaste materialen, såsom fossilbaserad polyester och konventionellt odlad bomull, har låg miljöprestanda. Hållbara alternativ som återvunnen polyester från PET-flaskor och certifierat odlad bomull finns redan på marknaden och kan implementeras om pris och volym tillåter.

Utöver dessa finns andra textilfibrer med bättre miljöprestanda, såsom biobaserade syntetfibrer och regenererade cellulosafibrer. En ökad användning av dessa alternativ skulle kunna minska textilindustrins miljöpåverkan avsevärt. Tyvärr hindrar ibland bristande teknisk prestanda eller andra egenskaper ett sådant skifte.

Textilindustrin genererar stora mängde textilavfall globalt men endast 1 % av våra textilier återvinns med fiber-till-fiberåtervinning. Därför behöver återvunna material karaktäriseras och utnyttjas på bästa sätt i blandningar tillsammans med jungfruliga fibrer för att öka materialets kvalitet och därmed efterfrågan på återvunna material.

En annan av utmaningarna är användningen av elastan, en fossilbaserad fiber som ofta används i små mängder (2-5%) för att ge textilprodukter elasticitet. Trots den låga inblandningen gör elastan återvinning svårt, vilket påverkar stora delar av marknaden, eftersom upp till 80% av kläderna innehåller elastan. Projektet har adresserat dessa utmaningar genom att undersöka nya fiberblandningar för att fasa ut fossila fibrer och förbättra återvinningsbarheten. Det inkluderar även utveckling av nya spinningstekniker, såsom tillverkning av elastiska garner från icke-elastiska fibrer, vilket kan leda till mer hållbara textilprodukter. För att säkerställa ett fokus på koncept med god hållbarhetsprofil har en hållbarhetsbedömning gjorts initialt som en övergripande förhandsbedömning på alla konceptidéer som projektets industriaktörer velat gå vidare med. I projektets slutfas genomfördes sedan en hållbarhetsbedömning på de koncept som nått högst TRL.

Detta projekt har främst adresserat FN:s mål för hållbar utveckling nr 12, hållbar konsumtion och produktion, och då mer specifikt delmålen 12.2 hållbar förvaltning och användning av naturresurser (hållbart framställda, biobaserade fiberslag och återvunna fibrer ersätter fossilbaserad eller konventionellt odlad fiberråvara och reducerar därmed förbrukade naturresurser), 12.4 ansvarsfull hantering av kemikalier och avfall (kemikalie- och bekämpningsmedelsintensiv fiberframställning ersätts av mindre miljöbelastande framställningsmetoder).

Projektet bidrar till omställningen och FN:s mål nr 12 genom att utveckla fiberblandningsalternativ som kan fasa ut fossila fibrer och biobaserade jungfruliga fibrer med stora miljöproblem samt öka återvinningsbarheten. Projektet har dragit nytta av intresset för omställning till en biobaserad och resurseffektiv ekonomi genom det intresse och engagemang som partners har visat för projektet. Till exempel har projektet jobbat med att utveckla hur bomull kan återvinnas och spinnas på ett bättre sätt vilket kan minska nyproduktion av bomull och därmed minska mark, vatten och kemikalieanvändning.

Därför var detta viktigt

Projektet skulle generera resultat som kan användas både i dagens linjära- och ett framtida, mer cirkulärt, system. Projektet skulle även utveckla garner med mindre miljöbelastande materielinnehåll, men med bibehållen produktprestanda. Detta förväntades leda till en ökad användning av biobaserade, återvunna eller andra mer hållbara textilmaterial jämfört med dagens situation.

Förväntade resultat

Projektet förväntades utveckla garner som möjliggör att hållbarhetsmässigt lågpresterande fibertyper i högre grad än idag ska kunna ersättas med mindre miljöbelastande alternativ, utan försämrad egenskapsprofil hos slutprodukten. Projektet skulle bland annat undersöka nya fiberblandningsalternativ för att fasa ut fossilfibrer, utveckla nya monomaterialblandningar för ökad återvinningsbarhet (som naturliga cellulosafibrer blandat med cellulosaregenerat) och nya garnspinningstekniker för exempelvis elastiska garner från icke-elastiska fibrer eller så kallade stratifierade garner med stark kärna och komfortabel yta. Projektet skulle inte bara utveckla lösningar för modeindustrin utan ska även undersöka möjligheterna att öka användningen av biobaserade och återvunna fiberslag i teknisk- och högprestandatextil.

Konkreta resultat och leverabler

Koncepten

I projektet har vi arbetat med 5 olika koncept utifrån olika tekniska utmaningar inom textilindustrin.

  • Koncept A: Cellulosagarn med återvunnen bomull
  • Koncept B: Elasticitet utan elastan
  • Koncept C: En ny generation av cellulosagarner
  • Koncept D: Garn utan snodd av ull- och bomullsspill
  • Koncept E: Non-woven av spill från textil produktion

Den övergripande frågeställningen i första konceptet, Cellulosagarn med återvunnen bomull, var hur kan vi optimera användningen av mekaniskt återvunnen bomull. Arbetet innefattade att förnya, validera och skala garnblandningar med hampa, regenererade cellulosafibrer och jungfrulig bomull samt återvunnen bomull. Genom livscykelbedömning och benchmarking mot 100 % jungfruligt bomullsgarn gavs insikter om hållbarhet och prestanda.

En utmaning med mekaniskt återvunnen bomull, både vid återvinning av pre-consumer-textil så väl som post-consumer-textil, är att bomullsfibern genomgått en mängd processer genom tillverkningskedjan exempelvis färgning. Dessa processer gör att fibrernas vidhäftningsförmåga till varandra minskar och det påverkar hur fibrerna kan spinnas efter att materialet återvinns. Lägg där till att rivningsprocessen kortar fibrerna och spinnbarheten blir drastiskt sämre jämfört med att spinna garn av enbart jungfrulig bomull. Därför gjordes en studie där återvunna bomullsfibrer behandlades med spinfinish i olika mängd i förhållande till fibermängden. Resultatet visar att vi kunde justera vidhäftningen mellan fibrerna och öka de återvunna fibrernas spinnbarhet. Om mängden spinfinish blir för hög blir dock spinningsprocessen instabil och man får ett sämre garn.

Vidare prövades en rad olika fiberblandningar i två av de vanligare spinnings teknikerna, ringspinning och open end-spinning. Följande blandningar visade sig mest lovande för uppskaling:

40% återvunnen bomull + spinfinish / 60% jungfrulig bomull

20 % hampa / 50% lyocell / 30% återvunnen bomull

50% lyocell / 50% recycled cotton + extra kardning

Vid uppskalningen visade det sig att det återvunna materialet, som var post-konsument-textil, var för kontaminerat av elastan och andra fibrer (exempelvis polyester som är vanligt förekommande i sytråd), för att det skulle gå att spinna i större skala. Ett naturligt nästa steg i att optimera användningen av mekaniskt återvunnen bomull är därför att utforska möjligheter att rena bomullsfraktioner från kontaminering av andra, icke cellulosafibrer. Den största hållbarhetsvinsten i detta koncept är ett minskat resursuttag av jungfrulig bomull.

Konceptet Elasticitet utan elastan var det mest utmanande av alla koncept som projektet berört. Stretch eller elasticitet är avgörande för klädkomfort och rörlighet, men elastan, dvs en syntetisk elastisk fiber som är en mycket vanlig förekommande fiber i kläder innebär stora utmaningar för återvinning. Det här konceptet har utforskat grundläggande innovationer för att förbättra elasticiteten i biobaserade material genom att modifiera garn- och andra textila processer, med strävan efter hållbarhet utan att kompromissa med prestanda. Dessa försök tas vidare av en doktorand vid Textilhögskolan (Högskolan i Borås).

Konceptet En ny generation av cellulosagarner fokuserade på garnblandningar som använder TreeToTextiles innovativa fiberteknologi. Utforskningen av att blanda TreeToTextile-fibrer med en mängd andra cellulosafibrer ledde till att öka förståelsen av hur olika blandningsalternativ påverkar prestanda. Huvudarbetet i detta koncept gjordes av partner TreeToTextile. Arbetet har lett till intressanta fynd för cellulosafibern TreeToTextile. Denna fiber har unika egenskaper som: Bomulls-/naturliknande känsla, halvmatt lyster, hög fukt- och färgabsorption, hög färgbeständighet, hög resistens mot pilling samt låg miljöpåverkan. Detta projekt har bevisat att blandning med befintliga naturfibrer eller regenererade cellulosafibrer resulterar i garn med uppskattade egenskaper ur ett konsumentperspektiv.

Garn utan snodd av ull- och bomullsspill-konceptet tog sig an utmaningen att göra garn av i garnspinningssammanhang korta fibrer. Här utforskades om non-woven med hög inblandning av spill från ullhantering och bomullsplaggtillverkning kan formas till ett tillräckligt starkt garn för att fungera i en industriell vävningsprocess. Vid validerings- och skalbarhetsprocesserna producerades ett garn bestående av överbliven svensk ull innehållande mycket växtrester, ny svensk ull och återvunnen bomull som vävdes till mattor. Detta visades fungera alldeles utmärkt och den hållbarhetsanalys som gjordes visar på en lägre miljöpåverkan jämfört med konventionellt spunnet ullgarn.

Det sista konceptet, Non-woven av spill från textil produktion bygger på samman principer som Garn utan snodd av ull- och bomullsspill, men här är råvaran rester från väv- och fiberduksindustrin. Syftet var att minimera avfall och maximera resurseffektiviteten. Genom att återanvända avfallsfibrer genom ytterligare mekanisk återvinning och kardningsprocedurer av kanter från vävning främjas cirkularitet i textiltillverkning. Försöken har genererat ny kunskap för involverade parter och gett goda förutsättningar för vidareutveckling.

Patent

En patentansökan har gjorts inom ramen för konceptet Ny generation av cellulosabaserad fiber.

Publikationer

Rapport som publicerats:

  • ”A study of inter-fiber cohesion with quantitative measurement approach for staple fibers” – Katarina Lindström, Nawar Kadi , Anders Persson , Lena Berglin – Publicerad i Resultat i Engineering, 2024

Rapporter som kommer att publiceras:

  • ” Machine learning for the spinning of recycled material” – Nawar Kadi, Tuser Biswas
  • “ Properties of yarn and knitted fabrics produced from the blends of mechanically recycled denim cotton and regenerated cellulose fibres through ring and rotor spinning “ – Nawar Kadi och Stina Björquist

Konferenspublikationer:

  • ” Increasing The Spinnability Of Recycled Denim Fibres With Spin Finish Treatment”. – Katarina Lindström*, Linde Kampman, Nawar Kadi, Anders Persson, Lena Berglin, ICNF International Conference on Natural Fibers, juni 2023
  • “Study of spinnability impediments for cotton recycled fibres due to morphological alterations during simulated production” – Inés Pita Miguélez, Anders Persson, Pontus Blomberg, Nawar Kadi, Aachen International Textile Conference, november 2022
  • “Enhancing fiberlength preservation in mechanical recycling of paramid fibrers through lubricants” – Maria Persson, Katarina Lindström, Nawar Kadi, InnovaTex, november 2023, Polen

Broschyrer

  • Konferens broschyrer, se bilaga.

Resultatens effekter och potential

Samtliga koncept som projektet har arbetat med är ett bidrag till att lösa stora utmaningar som finns inom textil hållbarhet, textilåtervinning och processen från fiber till garn. De har alla en mycket viktig plats i en cirkulär biobaserad textilindustri, i vissa fall som enskilt koncept och andra fall genom att kombineras för större effekt.

Speciellt värt att nämna är det innovativa sättet att göra garn utan snodd och fiberblandningarna med TreeToTextiles banbrytande fiberteknologi som båda har mycket stor potential både ur ett kommersiellt och hållbart perspektiv.

Potentialen att skala upp vissa av koncepten är därför bra men det finns också vissa behov som måste mötas:

  • Behov av att få in företag som hanterar textilavfallet och återvinner det samt garntillverkare regionalt.
  • Konsumenten behöver i större utsträckning sortera och lämna in textil separat
  • Teknik och metoder för att separera fibrer i återvunnen textil behöver utvecklas

För att summera, finns det ett behov av företag som hanterar textilavfallet och återvinner det samt gärna garntillverkare i större skala i norra Europa och tekniker/metoder för att separera olika fiberslag i återvinningen av textil.

Samhälleliga förutsättningar

Det här projektet har haft sin utgångspunkt främst i den omställning till en cirkulär ekonomi som pågår och som bygger på behovet att effektivisera resursanvändning och att minimera behovet av jungfruliga råvaror – en av vår tids stora samhälleliga skiften. Denna omställning sker för att möta planetära utmaningar som klimatförändringar, minskad biologisk mångfald och förändrad markanvändning för att ta några exempel. Genom att huvudsakligen arbeta med fibrer från bioråvara har vi kopplat ihop bioekonomi med cirkulär ekonomi och skapat förutsättningar för att dessa fibrer ska kunna få en ökad livslängd innan de blir avfall men även att möjliggöra återvinning av dessa fibrer.

I projektansökan skrevs att projektet inte är speciellt beroende av politiska förutsättningar, vilket har stämt bra under projektets gång. Framgången i implementeringen av de resultat som uppnåtts kommer dock i högsta grad vara beroende av utformningen av de direktiv och lagar för textil inom EU som är under uppsegling. Till exempel skulle en lag om att textila produkter måste innehålla en viss procent av återvunnet material (nya ekodesignförordningen) kraftigt öka behovet av tekniskt gångbara lösningar kopplat till garnspinningsprocesser. Innovativa fiberblandningar och garnspinningstekniker har med ett brett angreppssätt och engagemang från deltagande företag och forskningsorganisationer bidragit till att flera tekniska lösningar tagit kliv framåt.

Vidare är det rimligt att anta att kravet på att textilavfall från och med 1 januari 2025 ska sorteras ut och samlas in separat kommer att göra att den mängden tillgänglig textil för återbruk och återvinning drastiskt ökar. Projektet har lärt oss att kvaliteten och fiberblandningen är av avgörande betydelse för uppskalning. Här finns stora utmaningar både inom insamling och sortering för att textiltillverkarna ska kunna förses med duglig råvara. Den nationella och regionala infrastrukturen för insamling och sortering behöver byggas ut. En annan viktig faktor är att vi designar textila produkter från början så att de passar in i återbruks- och återvinningssystem.

Sammanfattningsvis behöver dessa förutsättningar finnas för att fortsätta skala upp processerna:

  • Den nya lagen om att allt textilmaterial ska samlas in separat ger viktiga förutsättningar att göra materialet tillgängligt.
  • Metoder behöver utvecklas för att kunna återvinna material med många olika fibrer ihopblandade
  • Återvinnare måste finnas nationellt
  • Fler regionala aktörer för en hel regional värdekedja, t.ex. spinnare i norra Europa.

Extern synlighet

Projektet har främst kommunicerats på Citex konferenserna som hållits både 2023 och 2024 där alla partners för de tre Citex projekten var inbjudna samt andra aktörer inom textilbranschen både från Sverige och våra grannländer.

För internationell kunskapsspridning har projektets resultat, utmaningar och möjligheter presenterats på ett webinar, The Nordic Textile Collaboration.

Dessutom har projektet presenterats och diskuterats med andra universitet som regelbundet besöker Textilhögskolan. Även RISE har regelbundet besök av industripartners och andra aktörer som då fått presentation av projektet. Bioinnovation har varit en viktig kunskapsspridare inom social media, vilket även alla partners uppmanats att använda.

Nästa steg

De olika koncepten kommer fortsätta sin resa på följande sätt:

  • Konceptet ”Återvunnen bomull/jungfrulig bomull med spin lubricant Afilan CFA 100” fortsätter genom projektet SERcot, Spinnbarhetsförbättring av återvunnen bomull för energieffektivitet. Även under EU-projektet kommer fortsatta försök med olika typer av spin finish att genomföras fram till slutet av 2025.
  • Konceptet ”Elastiskt utan elastan” kommer att fortsätta i form av ett doktorandprojekt med Pontus Blomberg, Forskningsområde: Textil och mode, Forskargrupp: Avancerade textila strukturer.
  • Konceptet ”En ny generation av cellulosagarner” fortsätter med TreeToTextiles utvecklingsarbete.
  • Konceptet ”Garn utan snodd av ull- och bomullsspill” och ”Non-woven av spill från textil produktion” kommer kunna ingå i kommande projektansökningar. Dessutom har några av projektets samarbetspartner uttryckt intresse för att ta konceptet med ull vidare och undersöka framtagande av liknande garn för att väva mattor.

Ovanstående forskningsprojekt har redan startat, SERcot finansieras av Zürcher Stiftung für Textilforschung och doktorandprojektet finansieras av Textilhögskolan. Projektet tExtended finansieras av EU och forskningen bedrivs på RISE.

Syftet med följdprojekten är att validera resultatet från det slutförda projektet och integrera dem i både forskningsprojekt, utvecklingsprojekt och utbildning.

Läs artikel om projektet