Textile Leadership

Fraunhofer IWS unterstützt Industriepartner bei der Entwicklung neuer Feuerwehrschutzanzüge.
Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) gelten als gesundheitsschädlich, insbesondere auch als potenzielle Krebserreger. Entstehen können die molekularen Verbindungen aus Kohlen- und Wasserstoffatomen beispielsweise bei Hausbränden, wenn etwa Matratzen, Vorhänge, Holzbalken, Kunststoff oder andere Gegenstände aus organischen Materialien brennen.

Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe PAK gelangen über die Haut in den Körper und lagern sich im Fettgewebe ab. Weil die menschlichen Abwehrsysteme die ringförmigen Kohlenstoffverbindungen nicht kennen, baut der Körper diese Schadstoffe nicht ab – sie akkumulieren und konzentrieren sich. Dadurch steigt über die Jahre hinweg die Karzinom-Gefahr. Bei korrekt angelegter Schutzkleidung ist dieses Risiko laut Untersuchungen der »Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung« (DGUV) zwar begrenzt. Wenn Feuerwehrkräfte jedoch über Jahrzehnte im Einsatz sind, können kleine Unachtsamkeiten zu problematischen Belastungen führen.

Um die Feuerwehr vor diesen Risiken besser zu schützen, hat das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS in Dresden gemeinsam mit Partnern aus der Wirtschaft die Basis für die Entwicklung neuartiger Anti-PAK-Schutzanzüge gelegt. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert das Vorhaben im Rahmen des Programms »Forschung für die zivile Sicherheit« bis Dezember 2023 mit 1,24 Millionen Euro.
 
Das innovative Schutzkonzept der neuen Anzüge umfasst High-Materialien und intelligente Überwachung: Moderne Vliese als zentraler Bestandteil der Schutzanzüge verhindern wirkungsvoll den Kontakt der Haut mit den Schadstoffen. In die Gewebe werden außerdem Ultraviolett-Sensoren integriert, die feststellen, wann der textile Schutzschild mit PAK gesättigt ist und ausgetauscht werden muss. Das bedeutet eine doppelte Sicherheit für das Rettungspersonal. Die ersten Feuerproben in Brandcontainern hat die neue Schutzkleidung bereits bestanden.

PAK-Anreicherung über ein ganzes Berufsleben hinweg erhöht Krebsrisiko
»Bei einem einzelnen Einsatz mögen es womöglich nur wenige Mikrogramm PAK sein, die durch Öffnungen im Schutzanzug auf die Haut gelangen«, erklärt Felix Spranger, Gruppenleiter Gas- und Partikelfiltration am Fraunhofer IWS. »Das Gefährliche an den PAK besteht darin, dass sie sich bei Feuerwehrleuten über ein ganzes Berufsleben hinweg immer weiter im Körper anreichern können. Studien aus Deutschland und den USA belegen verstärkt auftretende Krebserkrankungen in dieser Berufsgruppe. Daher war es so wichtig, Lösungen zu finden, die neue technologische Ansätze wie intelligente Textilien einbeziehen.« Dafür hat sich das Fraunhofer IWS im Jahr 2020 mit vier weiteren Partnern zum Projekt »3D-Funktionsvliesstoffe mit integrierter Gassensorik für die Schutzbekleidung von Einsatzkräften« (3D-PAKtex) zusammengetan. Um Feuerwehrleute künftig vor den schädlichen PAK in Rauchgasen und Rußwirbeln in brennenden Häusern zu schützen, verfolgten die Verbundpartner ein zweigleisiges Konzept: Einerseits stand die Entwicklung von vliesbasierten neuen Filtern im Fokus, andererseits ein Sensorkonzept, um deren Funktionsfähigkeit zu überwachen.
 
Aktivkohle-Vliese filtern Ringmoleküle aus dem Rauchgas
Das Fraunhofer IWS identifizierte zunächst passende poröse Aktivkohlen, die PAK besonders gut binden. Diese Adsorbentien fixierte der Projektpartner Norafin mit speziellen Bindern in für Brandeinsätze optimierte Vliesstoffe. Die neuen Zusatzvliese integrierte der Partner S-GARD in einen Demonstrationsanzug: An Ärmelöffnungen, Bünden und anderen Stellen ergänzte der Hersteller kleine Verschlusstaschen, die per Druckknopf die neuen Zusatzfilter an jenen Punkten aufnehmen können, an denen die Rauchgase im ungünstigsten Falle trotz aller Isolierungen dennoch in den Schutzanzug gelangen könnten. Strömt dort Rauchgas vorbei, bindet das Vlies die Giftstoffe.

Zudem versah Projektpartner JLM Innovation die neuen Filtervliese mit eigens entwickelten Überwachungssensoren, die auf dem Prinzip der Fluoreszenz-Spektroskopie basieren. Diese Mini-Spektrometer senden Ultraviolettlicht einer genau definierten Wellenlänge aus. Treffen diese UV-Strahlen auf PAK, absorbieren die Ringmoleküle zunächst deren Energie und senden dann auf einer leicht veränderten Wellenlänge andere UV-Strahlen zurück. Die Sensoren messen das zurückgesandte Licht aus: Je intensiver es ist, umso höher ist die PAK-Konzentration im Vlies. Eine elektronische Kontrolleinheit in der Brusttasche der Feuerwehrkraft wertet diese Daten aus und sendet sie per Bluetooth-Funk an ein Smartphone. Die Entwicklung und Implementierung einer maßgeschneiderten Software übernahm ATS Elektronik. Damit können die Retter in Uniform in Echtzeit sehen, wie sich ihre PAK-Filter füllen und wann sie ausgetauscht werden müssen.

In Labortests haben die neuen Vlies-Aktivkohle-Filter die PAK-Last im Rauchgas bereits erheblich gesenkt. Daran schlossen sich praxisnahe Simulationen in Brandcontainern an: Erfahrene Tester streiften die Anzug-Prototypen über, zündeten in einem abgeschirmten Container zunächst Matratzen, dann Gummireifen und weitere Testobjekte an, um die neue Schutzkleidung in unterschiedlichen Brandszenarien auszuprobieren.

»Wir werden diese Befunde gründlich auswerten und weiter den Markt beobachten, um fundiert über eine mögliche Serienproduktion entscheiden zu können«, kündigte Jonas Kuschnir von S-GARD an. Freilich sei der neue Schutzansatz gegen PAK auch mit gewissen Mehrkosten verbunden, doch die Projektergebnisse seien vielversprechend.
 
Hohes Marktpotenzial für intelligente Textilien erwartet
Wie auch immer diese Entscheidung ausgehen wird, »3D-PAKtex« hat in jedem Fall zu einem erheblichen Expertise-Zugewinn der Verbundpartner geführt. Das Thema wird auch das Fraunhofer IWS weiter beschäftigen. Felix Spranger: »Wir sehen noch einige Ansätze, um beispielsweise die Sensoren und die Schnittstellen der neuen Schutztechnik weiter zu verbessern. Aus Rückmeldungen wissen wir, dass die Industriepartner noch großes Potenzial in derartigen smarten Textilien sehen, auch jenseits von Feuerwehrschutzkleidung.«

Das deckt sich auch mit den Befunden internationaler Beobachter. So gehen die Analysten des britischen Marktforschungs-Unternehmens »IDTechEx« davon aus, dass der Markt für elektronisch aufgewertete beziehungsweise »intelligente« Textilien bis 2033 auf umgerechnet rund 713 Millionen Euro wachsen wird. Zu erwarten seien jährliche Zuwachsraten von durchschnittlich 3,8 Prozent.

Projektpartner »3D-PAKtex«

• Das Fraunhofer IWS bringt seine Expertise bei der Auswahl von Filtermaterialien und in der Analytik ein
• Norafin Industries aus Mildenau im Erzgebirge stellt technische Textilien her
• Die Hubert Schmitz GmbH (»S-GARD«) aus Heinsberg produziert Feuerwehr-Schutzkleidung
• Der Sensorik in den intelligenten Textilien widmete sich die JLM Innovation GmbH aus Tübingen
• Die benötigte Software entwickelt die ATS Elektronik aus Wunstorf

Am 20. Juli kündigte das Biomaterialtechnologie-Unternehmen MycoWorks drei Reishi™-Produkte an und präsentierte Leistungsdurchbrüche bei diesem revolutionären Material aus Fine Mycelium™.

Das 2013 gegründete MycoWorks feiert dieses Jahr sein zehnjähriges Bestehen mit der Einführung von Reishi Doux, Reishi Natural und Reishi Pebble. Jedes dieser Produkte übertrifft die von der Luxusindustrie geforderten Leistungsniveaus und verhält sich ähnlich wie einige Tierleder. Die Produkte werden demnächst in der weltweit ersten kommerziellen Fine Mycelium-Fabrik in Union, South Carolina, hergestellt.

Unvergleichliche Qualität
„Dies ist ein Durchbruch für die Luxusindustrie", sagte Thibault Schockert, CEO der Luxuslederwarenfabrik Cuir du Vaudreuil. „Diese Verbesserung gibt uns die Möglichkeit, eine völlig neuartige Produktkategorie in unser Sortiment einzuführen", und bezieht sich dabei auf das neueste von MycoWorks produzierte Reishi™-Material, das neue Durchbrüche sowohl bei der Fine Mycelium-Fermentation als auch bei der Mycelium-Gerbung beinhaltet.

Die Fortschritte sind der Höhepunkt aus drei Jahrzehnten Pionierarbeit bei der Entwicklung von Mycel-Materialien, die in den 1990er Jahren mit den weltweit ersten Nachweisen der Strukturmerkmale von Mycel durch MycoWorks-Mitbegründer Phil Ross begann. Prototypen des lederähnlichen Materials Fine Mycelium™ von MycoWorks wurden erstmals 2016 vorgestellt und zeichneten sich durch Haltbarkeit und Weichheit, aber relativ geringe Zugfestigkeit aus. Nachdem über Jahre hinweg eine hohe Leistungsfähigkeit erreicht wurde, bringen die jüngsten Durchbrüche Reishi™ auf eine weitere Ebene der sensorischen und technischen Performance. Daten zu Reishi™, einschließlich Weichheit, Haltbarkeit, Flexibilität, Oberflächenhaftung, Reißfestigkeit, Abriebfestigkeit, Homogenität und mehr, sind unten aufgeführt; weitere Daten sind auf Anfrage erhältlich.
 
„Qualität auf dem Stand des Weltkulturerbes kann nur mit langfristigem Engagement für Entdeckungen erreicht werden, gepaart mit der Verpflichtung zu handwerklichem Können und der Weitergabe von Fachwissen“, so Patrick Thomas, Vorstandsmitglied von MycoWorks und ehemaliger CEO von Hermès. „Die Fine Mycelium™-Plattform von MycoWorks basiert auf diesen Prinzipien und verbindet handwerkliche Meisterschaft mit einem rigorosen Ansatz für Materialinnovationen auf flexible Weise.“
 
Fine Mycelium™ als Biomaterial, nicht nur als Komponente
„Die Stärke unserer einzigartigen Fine Mycelium™-Plattform zeigt sich in den neuen Leistungsniveaus, die wir in der ersten Hälfte dieses Jahres in Zusammenarbeit mit unseren europäischen Gerbereipartnern erreicht haben", sagte Bill Morris, MycoWorks VP of Product Management, "und unser aktuelles Produkt hat unsere Markenpartner überrascht und begeistert, die seine Entwicklung mitverfolgt haben. Unser neuestes Material hat nicht nur die für Fine Mycelium™ charakteristische natürliche Haptik, sondern bietet auch ein neues Maß an technischer Leistungsfähigkeit."

Zu den Markenpartnern von MycoWorks gehören u.a. Hermès, General Motors, Ligne Roset, Heron Preston, Nick Fouquet.

Mit den neuen Reishi™-Artikeln freuen sich MycoWorks und seine Markenpartner darauf, in die Vermarktung einzusteigen - mit einigen, wie Nick Fouquet und anderen neuen Styles und Produkten Made With Reishi™.

Die Fine Mycelium™-Plattform von MycoWorks ist leistungsstark in ihrer Anpassungsfähigkeit als echtes, gewachsenes Biomaterial - und nicht als zugesetzter Mycel-Bestandteil wie bei anderen „Pilzledern“. Das Verfahren von MycoWorks ist einmalig in seiner Fähigkeit, unbegrenzte Verbesserungen zu ermöglichen. Die jüngsten Qualitätsoptimierungen wurden durch eine Kombination aus verbesserten Wachstumsbedingungen und einem grundlegend neuen, von MycoWorks entwickelten und zum Patent angemeldeten Gerbverfahren erreicht. Aufgrund der Einzigartigkeit des Fine Mycelium-Ver¬fahrens stellt jeder Fortschritt ein Unterscheidungsmerkmal zwischen der Technologieplattform von MycoWorks und der anderer Biomaterialunternehmen dar.

„Während die meisten alternativen Materialien auf Pflanzen- oder Mycelbasis Kunststoffe verwenden, um die grundlegenden Leistungsstandards zu erfüllen, hat MycoWorks zehn Jahre damit verbracht, keine Kompromisse einzugehen, um die biotechnologischen Innovationen hinter unserem geschützten Prozess zu erreichen“, betont Matt Scullin, CEO von MycoWorks. „Durch unsere vertikale Arbeitsweise - wir besitzen unsere gesamte Technologie, anstatt sie zu lizenzieren und auszulagern - verfügen wir über das nötige Fachwissen, um ein neues Material auf den Markt zu bringen.“

Da Fine Mycelium™ die Luxusstandards für Materialqualität ohne den Einsatz von Kunststoffen erfüllt, hebt es sich von anderen Alternativen ab, die auf Polyurethan- (PU) oder Polyvinylchlorid- (PVC) Folien, Füllstoffe oder Trägermaterialien angewiesen sind, um Stärke und Haltbarkeit zu gewährleisten.

Anfang April startete Fashion for Good die Dyestuff Library, ein digitales Tool, das es Partnern ermöglichen soll, auf der Grundlage von Leistungs- und Umweltkriterien nachhaltige Farbstoffe für die kommerzielle Nutzung auszuwählen. Die Bibliothek, die den Wechsel von schädlicher Chemie zu nachhaltigeren Optionen beschleunigen soll, indem sie die Sichtbarkeit von und den Zugang zu Innovationen ermöglicht, wird von den Fashion for Good-Unternehmenspartnern adidas, Inditex, bonprix und Otto International (Mitglieder der Otto-Gruppe), BESTSELLER, Target, Patagonia, Paradise Textiles, Welspun, dem neuesten Partner Shahi Exports sowie von anderen Stakeholdern unterstützt.
 
Textilfarben wurden aus der Natur gewonnen, bevor synthetische Farbstoffe, die WH Perkin im Jahr 1856 entdeckte, die Textilindustrie revolutionierten. Heute sind 90 % unserer Kleidung synthetisch gefärbt, aber die toxischen Wirkungen und ökologischen Auswirkungen sind für Mensch und Umwelt äußerst schädlich. Im Laufe der Jahre wurden erhebliche Anstrengungen unternommen, um schädliche Chemie schrittweise abzuschaffen, und es werden ständig weitere Ansätze entwickelt, um eine ungefährliche Chemie zu schaffen. Heute stehen viele alternative Farbstoffe aus natürlichen Quellen wie Pflanzen, Mikroorganismen, Algen und recycelten Materialien zur Verfügung, aber die mangelnde Klarheit über deren Leistung und Ausmaß macht es der Industrie schwer, auf diese nachhaltigen Optionen umzusteigen.

Im Laufe eines Jahres werden 15 ausgewählte Farbstoffentwicklungen an Labor- und Pilotversuchen teilnehmen. Die Innovationen werden umfangreichen Konformitäts- und Toxizitätstests unterzogen, um sicherzustellen, dass sie für die kommerzielle Nutzung sicher sind. Die Prüfung und Validierung der Leistung dieser innovativen Farbstoffe und Pigmente auf verschiedenen Textilmaterialien wird von den Lieferkettenpartnern Paradise Textiles und RDD Textiles sowie den Universitäts- und Laborpartnern NimkarTek, Institute of Chemical Technology und UNICAMP unterstützt. Darüber hinaus werden die teilnehmenden Fashion for Good-Partner, Textilexperten und ZDHC dieses Projekt mit ihrem Fachwissen unterstützen und die nächsten Schritte für die industrielle Umsetzung fördern.
     
Nach Abschluss des Projekts wird Fashion for Good die Bibliothek mit zusätzlichen Innovationen, Materialien, Stoffkonstruktionen, Testmethoden und innovativen Färbemaschinen weiterentwickeln, um die Umsetzung von Innovationen in der Modeindustrie zu ermöglichen.

Über FASHION FOR GOOD
Fashion for Good ist eine globale Innovationsplattform. Im Mittelpunkt steht das Global Innovation Programme, das innovative Unternehmen auf ihrem Weg zum Erfolg unterstützt. Es bietet praktisches Projektmanagement, Zugang zu Finanzmitteln und Fachwissen sowie Zusammenarbeit mit Marken und Herstellern, um die Umsetzung in der Lieferkette zu beschleunigen.
Um sowohl Einzelpersonen als auch die Industrie zu aktivieren, beherbergt Fashion for Good das weltweit erste interaktive Museum, das sich mit nachhaltiger Mode und Innovation befasst, um Menschen auf der ganzen Welt zu informieren und zu befähigen, und schafft Open-Source-Ressourcen, um Veränderungen zu bewirken.

Die Programme von Fashion for Good werden unterstützt vom Gründungspartner Laudes Foundation, Mitbegründer William McDonough und den Unternehmenspartnern adidas, BESTSELLER, Burberry, C&A, CHANEL, Inditex, Kering, Levi Strauss & Co, Otto Group, Patagonia, PVH Corp, Reformation, Target und Zalando, sowie den angeschlossenen und regionalen Partner Arvind Limited, Birla Cellulose, Norrøna, Pangaia, Paradise Textiles, Shahi Exports, Teijin Frontier, Vivobarefoot, Welspun und W. L. Gore & Associates.

Immer mehr Menschen statten ihre Wohnung mit intelligenten, vernetzten Geräten aus. Doch nicht immer befinden sich die benötigten Anschlüsse dort, wo sie gebraucht werden. Die Lösung sind smarte Textiloberflächen, die Wände und Böden im Wohnbereich für kabelbasierte Stromversorgung und Kommunikation nutzbar machen. Entwickelt wurde die innovative Technologie von einem Konsortium unter Koordination des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz (DFKI) in dem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projekt ConText.
 
Die Möglichkeiten, Wohnumgebungen intelligent zu gestalten, sind vielfältig. Dank des sogenannten Internets der Dinge (Internet of Things, IoT) lassen sich Wohngegenstände heute so miteinander vernetzen, dass sie den Alltag in vielerlei Hinsicht erleichtern. Allerdings fehlt es in privaten Haushalten in der Regel an flächendeckenden Niederspannungs- und Kommunikationsanschlüssen, um IoT-Komponenten wie Temperatursensoren, Mikrofone oder Lichtsignale an den gewünschten Orten zu installieren. Daher funktionieren die Geräte meist mit Batterien und Funktechnologien, was sie anfällig für Störungen und Ausfälle macht.

Textilbasierte Stromversorgung, Kommunikation und Interaktion
Doch wie kann dem Wunsch nach Gestaltungsfreiheit und Flexibilität beim Einsatz von Smart-Home-Systemen bei gleichzeitigem Verzicht auf unvorteilhafte Energieversorgung und Datenkommunikation entsprochen werden? Mit dieser Frage beschäftige sich seit Juli 2019 ein Verbund aus Industrie- und Forschungspartnern in dem nun abgeschlossenen Projekt ConText („Connecting Textiles“). Inspiriert von den Möglichkeiten intelligenter textiler Materialien, wie sie bereits heute bei der Herstellung smarter Kleidung zum Einsatz kommen, untersuchten die Partner das Potenzial elektronischer Textilien für die kabelbasierte Niederspannungsversorgung und Kommunikation in Rauminnenflächen. In einem explorativen und nutzungsorientierten Prozess entwickelten sie eine Infrastruktur, die die Vorteile kabelgebundener Verbindungen nutzt und sich zugleich unsichtbar in Textiloberflächen integrieren lässt. Die sogenannten Connecting Textiles ermöglichen nicht nur die flexible Anbringung von Aktoren und Sensoren im Wohnbereich mittels frei positionierbarer Patches, sondern auch die Stromversorgung und die Kommunikation mit Smart-Home-Systemen. Zudem stellt die entwickelte Infrastruktur haptische Interaktionsmodalitäten zur intuitiven Steuerung von IoT-Geräten bereit.
 
Demonstratoren stellen Infrastruktur über textile Tapete bereit
Im Projekt gefertigte Demonstratoren setzen die Connecting Textiles beispielhaft anhand einer Tapete um. Diese besteht aus mehreren Schichten: einer magnetischen Rückschicht, die die Haftung zwischen den Patches und der Tapete erhöht, einer Funktionsschicht mit eingewebten Leiterbahnen, die den Strom vertikal durch die Tapete verteilen, und einer dekorativen Deckschicht. Zur Realisierung der Leiterbahnen untersuchten die Partner verschiedene gewebte und nicht-gewebte Materialien, wie sie heute für Standardtapeten verwendet werden, sowie unterschiedliche Verarbeitungstechniken, darunter Siebdruck und Weben. Dabei erwiesen sich die gewebten Proben aufgrund ihrer vergleichsweisen hohen Leitfähigkeit als für die Funktionsschicht am geeignetsten. Die elektrische Kontaktierung einer Tapetenbahn erfolgt über die Sockelleiste, die auch benachbarte Tapetenbahnen miteinander verbindet, um großflächige Anwendungen zu ermöglichen. Die Leiste enthält zudem die notwendige Elektronik sowie Funktionen, die den Stromfluss überwachen, um mögliche Schäden an der Tapete oder falsch angebrachte Bahnen zu erkennen.

Nutzerorientierte Entwicklung intuitiver Interaktionselemente
Als zentrale Interaktionselemente der Connecting Textiles dienen funktionale Patches, die sich entweder mithilfe von Magneten oder mittels an der Rückseite befestigter Mikronadeln flexibel an der Tapete anbringen lassen. Die Patches können entweder eine IoT-Funktionalität enthalten, z.B. einen Sensor, oder ein oder mehrere IoT-Geräte miteinander verbinden, um sie in das Smart-Home-System zu integrieren. Die Steuerung und Konfiguration der Geräte kann auch direkt auf der Tapete über ein zusätzliches, mittels Siebdruck auf Textil konfektioniertes Interaktionsfeld erfolgen. Eine Mustererkennungssoftware erfasst die Grundmuster von Gesteninteraktionen und ermöglicht es, Steuerungsgesten und Interaktionsfolgen selbst zu definieren. Das Interaktionskonzept wurde im Projekt partizipativ unter direkter Beteiligung von Nutzenden entwickelt und evaluiert.
 
Dr. Serge Autexier, ConText-Projektleiter am DFKI-Forschungsbereich Cyber-Physical Systems: „Dank des Engagements und der sehr guten Zusammenarbeit der Projektpartner ist es uns gelungen, die Umsetzbarkeit von Connecting Textiles als flexibles, adaptierbares und leicht konfigurierbares Interaktionsmedium zu demonstrieren, das sich nahtlos in Smart Homes integrieren lässt. Damit eröffnen sich nicht nur neue Möglichkeiten für die Konfektion funktionaler Textiloberflächen, sondern auch für die Entwicklung neuartiger IoT-Anwendungen und die kreative Gestaltung personalisierter Mensch-Umgebungs-Interaktionen über den Anwendungskontext von Wohnumgebungen hinaus.“

Einer der im Rahmen des Projekts entwickelten Demonstratoren ist als Teil der Smart-Home-Umgebung in die Infrastruktur des Bremen Ambient Assisted Living Lab (BAALL) des DFKI integriert.
ConText wurde vom 1. Juli 2019 bis 31.12.2022 vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert.

Zu den Projektpartnern gehörten:

• DFKI – Forschungsbereich Cyber-Physical Systems, Bremen
• DFKI – Forschungsbereich Interaktive Textilien, Berlin
• Robert Bosch GmbH, Renningen
• Deutsche Institute für Textil- und Faserforschung Denkendorf (DITF), Denkendorf
• Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM), Bremen
• Norafin Industries (Germany) GmbH, Mildenau
• Peppermint Holding GmbH, Berlin
• Innovative Living Institute GmbH & Co.KG, Mülheim an der Ruhr (im Unterauftrag)

• Im Labor gezüchtete Pigmente und Lebensmittelnebenprodukte

Da die Umweltauswirkungen der Mode- und Textilindustrie immer deutlicher werden, wächst die Nachfrage und der Bedarf an nachhaltigen Alternativen. Eine internationale Forschungsgruppe will giftige synthetische Farbstoffe durch natürliche Alternativen ersetzen, diese reichen von Pflanzen über Mikroben bis hin zu Lebensmittelabfällen.
 
Wenn man ein Bekleidungsgeschäft betritt, findet man einen Regenbogen von leuchtenden Hemden, pastellfarbenen Pullovern und blauen Jeans vor, die jede Saison neu aufgelegt werden. Die Farben jedes Kleidungsstücks sind makellos, auffällig und identisch, aber in den Regalen dieser farbenfrohen Kleidungsstücke verbergen sich Konsequenzen.

Unser Planet und die Fabrikarbeiter, die die Kleidung herstellen, zahlen einen hohen Preis: Giftige Chemikalien, die bei der synthetischen Färbung verwendet werden, verschmutzen die Gewässer und den Boden.
Synthetische Farbstoffe und Pigmente, die in den 1860er Jahren eingeführt wurden, sind in der Textilindustrie alltäglich geworden. Diese Farbstoffe sind mit ein Grund dafür, dass Kleidung in allen erdenklichen Farben so leicht erhältlich ist: Sie bieten eine schnelle und einfache Alternative zu den natürlichen Farbquellen, die früher die einzige Option darstellten.

Dieser synthetische Prozess ist zwar die Norm geworden, aber die Verwendung natürlicher Pigmente zum Färben von Textilien ist seit Tausenden von Jahren Teil der menschlichen Geschichte.
BioColour schlägt vor, dass es an der Zeit ist, diese lange Geschichte wieder aufzugreifen und neu zu gestalten.

Kirsi Niinimäki, außerordentliche Professorin für Design an der Aalto-Universität und Mitglied der BioColour-Forschungsgruppe, erklärt: „Wir blicken in der Geschichte zurück, um zu sehen, wie wir die Informationen, die wir hatten, bevor es synthetische Chemikalien gab, in die heutige Zeit übertragen, aber auch, wie wir sie auf modernere Weise anwenden können, indem wir mit der [Textil-]Industrie zusammenarbeiten.

BioColour ist ein internationales Forschungskonsortium aus Designern, Materialwissenschaftlern, Biologen, Mathematikern und Ingenieuren. Diese Forscher von finnischen, amerikanischen und brasilianischen Universitäten und Forschungsinstituten arbeiten zusammen, um ungiftige und biologisch abbaubare natürliche Alternativen zu synthetischen Farbstoffen und Pigmenten zu finden.
 
Natürliche Farbstoffe im industriellen Maßstab
Bei der Forschung von BioColour geht es nicht nur darum, natürliche Farbquellen zu ermitteln und zu testen, sondern auch darum, mit der Textilindustrie und den Verbrauchern zusammenzuarbeiten, um die neue Normalität der synthetischen Farben auf breiter Front zu verändern.

Ein solches Beispiel stammt vom finnischen Designunternehmen Marimekko. Unter Verwendung von Färberwaid, einer in Finnland beheimateten Pflanze, testete das Projekt diese Alternative zu synthetischem Indigo, einem Farbstoff, der mit giftigen Chemikalien wie Formaldehyd hergestellt wird.

Diese Zusammenarbeit brachte einen weiteren Vorteil natürlicher Farbstoffe zutage: Als finnisches Designunternehmen konnte Marimekko durch die Verwendung einer in Finnland angebauten Pflanze mit Färberwaid eine lokale Geschichte erzählen, was mit synthetischem Indigo nicht möglich gewesen wäre.

Solche Kooperationen sind eine Gelegenheit, sich gegenseitig herauszufordern und voneinander zu lernen, sagt Niinimäki. Während BioColour die Industriepartner auffordert, mit verschiedenen Methoden und Rezepten zu arbeiten, die sich auf historische Praktiken stützen, testen die Industriepartner die Färberezepte außerhalb von präzisen Laborbedingungen.

„In einem Labor ist es möglich, die Prozesse anzupassen, aber wenn wir in die Industrie gehen, ist es nicht möglich, die Rezepturen präzise zu modifizieren", sagt Niinimäki, „wir müssen die industriellen Prozesse und das, was dabei herauskommt, akzeptieren.

Die Textilindustrie ist nicht die einzige Quelle der Zusammenarbeit: In der Lebensmittel- und Agrarindustrie fallen große Mengen an Bioabfällen an, die ein ungenutztes Potenzial an natürlichen Farbstoffen bergen. Nebenprodukte wie Zwiebelschalen und Weidenrinde aus diesen Industrien können zum Färben von Kleidung verwendet werden, wodurch neue Nebenströme entstehen und die Abfallmenge verringert wird.

Obwohl die Einzelheiten noch geheim sind, beschrieb Niinimäki auch eine laufende Zusammenarbeit mit einem Lebensmittelunternehmen, die darauf abzielt, zu untersuchen, wie viel Pigment aus Lebensmittelabfällen gewonnen werden kann. Sie werden auch die Haltbarkeit dieser Farben testen.
 
Veränderte Einstellung zu Farbe
Die Bereitschaft der Verbraucher, natürlich gefärbte Textilien zu kaufen, ist von entscheidender Bedeutung, wenn es darum geht, synthetische Farbstoffe zu ersetzen. Niinimäki zufolge empfinden die Verbraucher dieses Konzept jedoch immer noch als befremdlich.

Synthetische Farbstoffe sind attraktiv, weil sie lang anhaltende und identische Farben für jedes Kleidungsstück liefern. Niinimäki weist jedoch da-
rauf hin, dass diese „Einförmigkeit" eines der Probleme der Fast Fashion ist.

„Blau ist eine Trendfarbe, aber warum muss es immer das gleiche Blau sein? Warum können wir nicht einmal in der Massenproduktion akzeptieren, dass es verschiedene Arten von Blau geben kann? Warum muss alles gleich sein?”

Natürliche Farbstoffe, die nicht so stabil sind, können von Kleidungsstück zu Kleidungsstück unterschiedlich aussehen und sogar mit der Zeit verblassen.
Diese verblassenden Farben müssen jedoch nicht als negativ betrachtet werden.

Niinimäki glaubt, dass verblassende Farben die Tür zu einer attraktiven neuen Art von Design öffnen: Kleidungsstücke könnten so gestaltet werden, dass neue Muster zum Vorschein kommen, wenn bestimmte Farben mit der Zeit verblassen.

Während die Verbraucherstudien von BioColour darauf abzielen, die derzeitige Einstellung zu Farben und Textilien zu ermitteln und zu ändern, untersuchen andere Forscher der Gruppe die Haltbarkeit und Langlebigkeit von natürlichen Farbstoffen. Verblassende Farben bieten zwar ein interessantes Designpotenzial, sind aber nicht die einzige Option.

Aus der Geschichte schöpfen, um die Zukunft zu erfinden
Natürliche Farbquellen beschränken sich nicht nur auf Pflanzen und Pilze - die Welt der Mikroben bietet ein enormes Potenzial für die Zukunft der Farbstoffe und Pigmente.
Bakterien können eine Quelle für ungiftige, biologisch abbaubare Pigmente sein und dazu beitragen, dass Farbstoffe an Textilfasern haften. Die Verwendung von Bakterien im natürlichen Färbeprozess erinnert an das langsamere Tempo der Mode, da es Wochen dauern kann, die Bakterien zu züchten und zu füttern.

Diese Verwendung von Bakterien im Färbeprozess hat BioColour-Mitarbeiter des Technischen Forschungszentrums VTT dazu inspiriert, im Labor gezüchtete Farbstoffe zu untersuchen. Sie erforschen, wie die DNA von Mikroben verändert werden kann, um eine Vielzahl verschiedener Pigmente zu produzieren, die für eine breitere Textilproduktion genutzt werden könnten.
 
Im Labor gezüchtete Farbstoffe sind eine besonders vielversprechende Zukunft, denn, wie Niinimäki erklärt, gibt es nur begrenzte Anbauflächen für Pflanzen zur Herstellung von Farbstoffen. Der Klimawandel verändert unsere Umwelt und wird auch in Zukunft zu einer Verknappung von Nahrung und Wasser führen. Das bedeutet, dass Ressourcen für den Anbau von Nahrungsmitteln umgewidmet werden müssen.

Diese pigmentproduzierenden Mikroben erweitern die Möglichkeiten für ungiftige, biologisch abbaubare Farbstoffe und schonen dabei Land und Ressourcen.
Die Forschung, die hinter natürlichen Farbstoffen steht, mag zwar aus der Geschichte stammen, ist aber alles andere als altmodisch.

Resortecs hat eine innovative Lösung entwickelt, die dazu beiträgt, eine weit verbreitete Herausforderung der Modeindustrie zu lösen: Wie kann man Kleidungsstücke effektiver recyceln?
 
Die Herausforderung betrifft genähte Kleidungsstücke wie Jeans oder Jacken, die zerlegt werden müssen, bevor ihre Bestandteile recycelt werden können. Das bestehende Demontageverfahren ist zeit- und kostenaufwändig, da das Kleidungsstück und seine Bestandteile durch einen synthetischen, hochfesten Faden zusammengehalten werden, der in den meisten Fällen aus Polyester besteht. Vor dem Recycling muss das Kleidungsstück aufgetrennt und der Faden entfernt werden, da sonst die Qualität des recycelten Produkts beeinträchtigt wird.

Resortecs hat einen neuen Garntyp entwickelt, der den Demontageprozess erleichtert. Die Fäden sind für verschiedene Schmelzpunkte (150° C, 170° C und 200° C) erhältlich und werden in einem handelsüblichen Ofen aufgelöst. Die Wahl des Fadens hängt von der Art des Kleidungsstücks ab, das zerlegt werden soll. Mit der Resortecs®-Lösung können bis zu 500 kg Kleidungsstücke (=>1000 Paar Jeans) gleichzeitig zerlegt werden.

Warum es ein Beispiel für die Kreislaufwirtschaft ist
Derzeit werden weniger als 1 % aller Kleidungsstücke in hoher Qualität recycelt. Der Rest wird downgecycelt, verbrannt oder deponiert, was einen jährlichen Materialverlust von 100 Mrd. USD bedeutet.

Die Produktion neuer Materialien, die die auf Deponien gelagerten oder verbrannten Materialien ersetzen sollen, hat erhebliche ökologische und soziale Auswirkungen, u. a. einen massiven Verbrauch von Süßwasser, Bodendegradation und Treibhausgasemissionen. So wird beispielsweise auf 2,4 % der weltweiten Ackerfläche Baumwolle angebaut, aber der Baumwollanbau ist für 24 % des weltweiten Jahresbedarfs an Insektiziden verantwortlich.
Es gibt viele Faktoren, die dazu beitragen, dass die Recyclingquote bei Kleidungsstücken so niedrig ist. Einer der Hauptgründe sind die hohen Kosten, die mit der Zerlegung verbunden sind, da das aufgrund der komplizierten und langlebigen Designs ein überwiegend manueller Prozess ist. Darüber hinaus gehen nach Branchenuntersuchungen, die auch Daten von Bekleidungsrecyclingunternehmen in Pakistan umfassen, zwischen 30 und 52 % des Denims bei der Demontage verloren.

Beim Resortecs®-Verfahren gehen nur maximal 10 % des Textilmaterials verloren, die Beschaffenheit des Textils wird nicht beschädigt, so dass für neue Kleidungsstücke ein höherer Prozentsatz an recyceltem Material verwendet werden kann. Außerdem macht das Verfahren die Demontage von Kleidungsstücken deutlich einfacher und fünfmal schneller. Dies verbessert die Effizienz und Wirtschaftlichkeit des Recyclings, insbesondere in Ländern mit hohen Arbeitskosten.    
 
Vorteile für Unternehmen und Umwelt
Die Technologien von Resortec reduzieren den Einsatz neuer Materialien, was zu Kosteneinsparungen führen kann und die Abhängigkeit von unvorhersehbaren Rohstoffpreisen und sich ändernden Vorschriften verringert. In den letzten Jahren haben sich die Verbrauchertrends in Richtung umweltbewussterer Entscheidungen verschoben, einschließlich der Verwendung von recycelten Materialien. Und da 50 % der Kohlen-stoffemissionen und 75 % des Wasserverbrauchs in der Produktions- und Materialverarbeitungsphase anfallen, reduziert dieses Modell auch die negativen Auswirkungen auf die Umwelt enorm.

Die Reise geht weiter
In der Kreislaufwirtschaft gibt es keine Patentrezepte, und oft wird ein Produkt als "kreislauffähig" bezeichnet, um den kontinuierlichen Verbesserungsprozess zu verdeutlichen.

Damit die Technologie von Resortec ihr volles Potenzial entfalten kann, müssen auch andere Akteure im Modesystem ihren Teil dazu beitragen. So müssen beispielsweise die umgekehrten Lieferketten (Sortierer und Recycler) ihre Abläufe an diese neuen Lösungen anpassen und optimieren. Auch Designer und Marken müssen die Grenzen des Kreislaufdesigns erkennen und ausreizen, indem sie zum Beispiel wiederverwendbare Knöpfe und Reißverschlüsse entwerfen bzw. vorschreiben. Die Politik muss das richtige Signal an den Markt senden, wie z. B. Frankreichs bevorstehendes Anti-Abfall-Gesetz, das die Entsorgung von unverkaufter Kleidung auf Mülldeponien verbietet.          

Neben systemischen Änderungen gibt es auch Verbesserungsmöglichkeiten bei der Technologie. Derzeit verwendet Resortecs einen Faden auf Kunststoffbasis, der, wenn er geschmolzen ist, idealerweise wiedergewonnen und neu gesponnen werden sollte, anstatt weggeworfen zu werden. Der Faden könnte auch aus recycelten oder regenerativen Produktionsverfahren stammen.

Das Interesse an der Resortec-Technologie, die bereits von 25 internationalen Modemarken erprobt wird und von denen mindestens ein Resortec-fähiges Produkt bereits auf dem Markt ist, ist bereits sehr groß. Während sich die Modeindustrie weiter entwickelt, können einfache, aber wirkungsvolle Innovationen wie diese dazu beitragen, das Potenzial einer Kreislaufwirtschaft für die Modebranche zu erschließen.

Gestamp, das Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT und weiteren Projektpartner stellen sich der wissenschaftlichen Herausforderung, Fahrwerksteile aus grünem Faserverbundwerkstoffen für Serienfertigungen zu entwickeln. Das breit aufgestellte Eco Dynamic SMC-Konsortium bündelt Expertise aus der Luft- und Raumfahrt sowie Automobilindustrie und Wissenschaft.

Mobilitätsanforderungen unterliegen einem ständigen Wandel. Aufgrund neuer Abgasvorschriften und der zunehmenden Elektromobilität bleiben Leichtbau und Sicherheit Treiber für zukunftsfähige Automobil- und Mobilitätsanwendungen. Der nachhaltige Umgang mit begrenzten Ressourcen und die verpflichtende Reduktion der CO2-Emissionen während des Produktionsprozesses und der Fahrzeuglebensdauer stehen nun neben der Performance einzelner Fahrzeugteile im Fokus.

Gestamp arbeitet für ein umweltfreundlicheres und sichereres Fahrzeug, um so seinen Beitrag zur Eindämmung des Klimawandels zu leisten. Hierbei spielt Gewichtsreduktion ein zentrales Thema, da ein leichteres Auto bei seinem Einsatz weniger Emissionen ausstößt. Aus diesem Grund beteiligen sich Gestamp, das Fraunhofer-Institut für chemische Technologie ICT und weitere Konsortialpartner an dem ECO Dynamic SMC-Projekt.

Aufgrund seiner guten Materialeigenschaften, Recyclingfähigkeit und weltweiten Verfügbarkeit ist Stahl in der Automobil- und Mobilitätsindustrie nach wie vor häufig das Material der Wahl und wird dies sicherlich auch in Zukunft bleiben. Der Trend geht aber zu neuen Materialien, die das Spektrum erweitern und das Motto „das richtige Material am richtigen Ort“ erfüllen. Faserverbundwerkstoffe bieten exzellentes Leichtbaupotenzial und hervorragende Sicherheitsmerkmale. Der Einsatz von recycelbaren Materialien führt zu einer guten Balance zwischen Energieverbrauch, Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit.

Faserverbundwerkstoffe werden aktuell bereits bei Großserienfertigungen von Karosserieteilen eingesetzt, jedoch nicht bei Fahrwerkskomponenten in der Automobilindustrie sowie Luft- und Raumfahrt. Das Eco-Dynamic-SMC-Projekt stellt sich dieser Herausforderung, indem es einen geschlossenen Entwicklungskreislauf für einen automobilen Fahrwerks-Querlenker in Serienfertigung sowie ein Aufhängungsteil eines Motorseglers entwickelt. In beiden Fällen wird Stahl durch Faserverbundwerkstoff ersetzt, um die „CF-SMC“-Technologie für fahrdynamische und sicherheitsrelevante Fahrwerkskomponenten in Großserienfertigung zu implementieren.

Das im Oktober 2021 eingeführte und vom Bundesministerium für Energie und Klimaschutz geförderte Projekt Eco Dynamic SMC (Förderkennzeichen: 03LB3023A) befasst sich mit der wissenschaftlichen Problemstellung der Entwicklung eines umfassenden kontinuierlichen Entwicklungsprozesses für Faserverbund-Bauteile, die die OEM-Zulassungsverfahren erfüllen. Die Zusammenarbeit zwischen Universitäten, akademischen Instituten und Unternehmen aus verschiedenen relevanten Branchen im Rahmen des Eco Dynamic SMC Projekts fördert den Technologie- und Erfahrungstransfer über Branchengrenzen hinweg. Gestamp ist Leiter des Konsortiums.

Heutzutage sind kontinuierliche Entwicklungsprozesse für Metalle etabliert und es existiert eine definierte Vorgehensweise auf Basis verfügbarer Werkstoffdaten zur Fertigung, Produktsimulationen und spezifischer Werkstoffkennwerte, wie Umformbarkeit, Dauerfestigkeit, Steifigkeit, Dehnratenverhalten oder Schweißbarkeit.

Begonnen wird mit der Entwicklung eines digitalen Schattens aus der Rohmaterialherstellung, um Fasergehalt und Gewicht des Materialstapels vor der Übertragung in das Werkzeug zu kennen. Eine umfassende Materialcharakterisierung bildet die Grundlage für die Integration der Materialeigenschaften und der Faserorientierung aus dem Herstellungsprozess in die Produktentwicklungssimulation. Am Ende der Entwicklungsphase wird ein Prototyp gefertigt und als Bauteil an einem Versuchsfahrzeug getestet, um das mechanische und akustische Verhalten zu bewerten.

Im zweiten Projektstrang wird ein Aufhängungsteil für einen Motorsegler entwickelt, indem die gleiche Strategie des geschlossenen Kreislaufs von Prozess- und Produktentwicklung verfolgt wird.

Neben der Erstellung des Entwicklungskreislaufs widmet sich das Projekt Eco Dynamic SMC weiteren Kernaspekten wie einer guten CO2-Bilanz, einem Recyclingkonzept, optimiertem Materialeinsatz, reduziertem Energieverbrauch sowie dem schonenden Umgang mit Ressourcen.

Eco Dynamic SMC Konsortium
Die Mitglieder des Projektkonsortiums: Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT, Karlsruher Institut für Technologie, DG Flugzeugbau GmbH, Koller Formenbau GmbH, Schmidt & Heinzmann GmbH & Co.KG, Toray Industries Europe GmbH, Vibracoustic SE, Gestamp Autotech Engineering Deutschland GmbH.

Verbundene Partner: BMW AG, Premium Aerotec GmbH

Gestamp
Gestamp ist ein multinationaler Konzern spezialisiert auf das Design, die Entwicklung und die Fertigung hochentwickelter Metallkomponenten für nahezu alle internationalen Automobilbauer. Das Unternehmen entwickelt Produkte mit einem innovativen Design, um Fahrzeuge sicherer und leichter zu machen und gleichzeitig durch einen geringeren Energieverbrauch und niedrigere CO2-Emissionen die Umwelt zu schonen. Gestamp produziert Karosserie-, Fahrwerks- und Mechanikteile.

Weltweit arbeiten rund 40.000 Mitarbeitende an mehr als 100 Produktionsstandorten und 13 F&E Zentren in 24 Ländern für Gestamp. Der Unternehmensumsatz 2021 betrug 8.093 Millionen Euro. Gestamp ist an der spanischen Börse (Ticker „GEST) gelistet.

Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT
Der Hauptcampus beherbergt mehr als 100 Laboratorien, Pilot Werke und Testzentren auf einer Gesamtfläche von 21 Hektar. Die Forschungsausrichtung ermöglicht es, Forschung- und Entwicklungs-Tätigkeiten in diesem Bereich mit großen Demonstrationsanlagen zu verbinden. Bei Forschungen liegt der Fokus auf der Skalierbarkeit von Prozessen, darüber hinaus auf den Transfer von Forschungsergebnissen aus dem Labor auf den Technikumsmaßstab, und in manchen Fällen auf Vorserien-Anwendung.

Kunden und Projektpartner sind Unternehmen der Chemie- und Verfahrenstechnik, Automobilhersteller und deren Zulieferer, die kunststoffverarbeitende Industrie, Materialhersteller, Recyclingunternehmen, Unternehmen aus dem Bereich Energie und Umwelt, Kunden aus Sicherheitsbranche, die Bauindustrie und dem Luftfahrtsektor.

Nach dreijähriger Corona-Pause verleihen die Leitmessen Techtextil und Texprocess wieder die renommierten Innovation Awards. Die prämierten Neuentwicklungen aus Bereichen wie Neue Produkte, Nachhaltigkeit und Automatisierung zeigen: Textile Innovationen und Technologien sind Impulsgeber für viele Industriezweige und versprechen Markt- und Umsatzerfolge weit über die eigene Branche hinaus. 13 Gewinner aus sieben Kategorien werden am 21. Juni 2022 im Rahmen einer öffentlichen Preisverleihung auf der Techtextil und Texprocess ausgezeichnet.
 
Wie für viele andere Branchen, sind die Zeiten auch für die Textilindustrie fordernd: Coronafolgen, Ukraine-Krieg, angespannte Lieferketten, Nachhaltigkeitsfragen, steigende Energiepreise und Nachwuchssorgen – die Branche steht von vielen Seiten unter Druck. Doch wie kaum eine andere steht sie auch dafür, Transformationszwängen mit neuen Ideen, Entwicklungen und Geschäftsmodellen zu begegnen. Exemplarisch zeigen das in diesem Jahr erneut die Innovation Awards der Leitmessen Techtextil und Texprocess. Die insgesamt 13 Preisträger beweisen mit neuen Produkten, Materialen, Lösungen und Verfahren beispielhaft: Textile Innovationen sind der Königsweg, um aus den Herausforderungen der Gegenwart die Marktchancen und Umsatzerfolge der Zukunft zu machen.

Techtextil Innovation Award und Texprocess Innovation Award
Ein besonderes Highlight ist die öffentliche Verleihung der Techtextil bzw. Texprocess Innovation Awards am 21. Juni 2022 in Halle 9.0. Progressive Ansätze sowie Neu- und Weiterentwicklungen im Bereich der technischen Textilien und Textilverarbeitung stehen im Mittelpunkt. Von einer internationalen Fachjury ausgewählte textile Innovationen werden prämiert und an allen vier Messetagen in Halle 9.1 (Techtextil) bzw. 9.0 (Texprocess) vorgestellt. Hier bündelt sich die Zukunft der Textilindustrie mit zukunftsträchtigen und wegweisenden Innovationen.

Weltneuheit: Erste gewebte Herzklappe ohne Nachkonfektionierung
In der Kategorie „New Product“ geht der Techtextil Innovation Award an das Institut für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik (ITM) der TU Dresden. Gemeinsam mit Medizinprodukteherstellern und Herzchirurgen aus dem Herzzentrum Dresden und der Uniklinik Würzburg ist es Textilforscher*innen vom ITM gelungen, die weltweit erste gewebte Herzklappe zu entwickeln, die ohne eine einzige Naht oder sonstige Fügetechnik auskommt. „Unsere Neuentwicklung soll künftig auch Kindern mit Herzklappenfehlern helfen, indem sie – wiederholte chirurgische Eingriffe vermeidend – mit dem Herz der kleinen Patienten mitwächst“, sagt Dr.-Ing. Dilbar Aibibu, Forschungsgruppenleiterin Bio- und Medizintextilien am ITM. Weltweit gehören Herz-Kreislauf-Erkrankungen zu den häufigsten Todesursachen; mehrere Millionen Menschen sterben daran jährlich. Erhalten Patienten Herzklappen-Ersatz, kommen in der Regel künstlich-mechanische oder biobasierte Lösungen zum Einsatz. Geht es nach dem ITM, soll die mit dem Techtextil Innovation Award ausgezeichnete gewebte Klappe künftig eine vorteilhafte Alternative werden.

Nachnutzung von Abfällen aus natürlicher Quelle
In der Kategorie „New Material“ erhält die RBX Créations (Frankreich) den Innovationspreis für eine neuartige Zellulosefaser aus Hanfabfällen. Das Material mit dem Namen Iroony® wurde vor dem Hintergrund folgender Frage entwickelt: Hanf wird heute entweder zur Herstellung von Fasern oder zur Produktion von Hanföl angebaut – aber ließe sich nicht beides kombinieren? RBX Créations ist es nun gelungen, einen Prozess zur Gewinnung von Zellulose aus den Abfällen des Ölsaat-Hanfes zu entwickeln. Versponnen zu Textilfasern, lassen sich so nachhaltige Textilien, Verpackungen und andere „grüne“ Produkte herstellen. Den Preis erhält RBX Créations für die kontinuierlichen wie erfolgreichen Bemühungen, Abfälle aus einer regenerativen Quelle in eine werthaltige Zellulosefaser umzuwandeln, die höchsten Nachhaltigkeitsstandards entspricht.

Abschirmtechnik aus Fasern für Krankenhäuser, Elektroautos und Serverfarmen
Der Techtextil Innovation Award in der Kategorie „New Technology“ geht an die Aachener FibreCoat GmbH und die Deutsche Basalt Faser GmbH aus Sangerhausen (Sachsen-Anhalt) für die gemeinsame Entwicklung einer aluminiumbeschichteten Basaltfaser. Sie vereint die Festigkeit von Basalt mit der elektrischen Leitfähigkeit von Aluminium. Nach Angaben von FibreCoat sollen elektromagnetische Abschirmungen als Tapeten in Gebäuden unter anderem in Krankenhäusern oder Serverfarmen dank der Neuentwicklung bis zu 20-mal günstiger sein als mit herkömmlicher Alufolie. Ein weiterer attraktiver und besonders schnell wachsender Markt: Abschirmlösungen für Elektroautos. Robert Brüll, CEO von FibreCoat: „Für ein junges Unternehmen wie unseres ist der Gewinn des Techtextil Innovation Award ein wichtiger Meilenstein. Wir fühlen uns geehrt, diesen renommierten Preis durch die unabhängige Fachjury verliehen zu bekommen. Insbesondere das dadurch gewonnene Vertrauen unserer Kunden und die Sichtbarkeit sind für ein Start-up wie FibreCoat entscheidend auf dem Weg zum Markterfolg.“
 
Nachhaltigere Hygieneprodukte wie Windeln
Die Kelheim Fibres GmbH aus dem bayerischen Kelheim und das Sächsische Textilforschungsinstitut (STFI) aus Chemnitz erhalten den Techtextil Innovation Award in der Kategorie „New Concept“ für die Entwicklung neuartiger, thermisch verfestigter Vliesstoffe auf Zellulosebasis zur Herstellung wiederverwendbarer Produkte mit hoher Saugfähigkeit. Verbraucher*innen sollen nicht mehr zwischen leistungsstarken oder umweltfreundlichen Produkten entscheiden müssen. Natur und Performance von Hygiene-Produkten gehen dank der Innovation von Kelheim, dem STFI und dem Berliner Start-up SUMO Hand in Hand. Dr. Marina Crnoja-Cosic, Director New Business Development bei Kelheim Fibres: „Es ist uns eine große Ehre und Freude, den Techtextil Innovation Award gemeinsam mit unseren Partnern entgegenzunehmen. Den Preis sehen wir nicht nur als Auszeichnung für das vorgestellte Projekt, sondern auch als Anerkennung unserer Innovationsstrategie. Denn im Dialog mit Partnern können wir schneller auf aktuelle Trends reagieren, gezielter entwickeln und die Kommerzialisierung innovativer Lösungen beschleunigen.“

Abfälle aus Automobilindustrie als Ressource
Ein weiterer Techtextil Innovation Award in der Kategorie „New Approaches on Sustainability & Circular Economy“ würdigt ein Verfahren, das Naturlederabfälle aus der Automobilindustrie zur Herstellung innovativer Textilbeschichtungen nutzt. Entwickelt wurde es vom CITEVE, dem Technologiezentrum für Textil- und Bekleidungsindustrie in Portugal, und den Partnern ERT Têxtil Portugal, CeNTI und CTIC (alle Portugal). Nachdem CITEVE –Forscher festgestellt hatten, dass bei Schneidearbeiten in der Automobilindustrie eine große Menge als Abfall eingestuftes Naturleder anfällt, suchten sie nach einer Lösung zu dessen Wiederverwendung. Die Fachjury würdigt die Entwicklung als gelungene industrielle Symbiose: „Abfälle aus einem Industriezweig werden hier in einem anderen als Ressource genutzt. Die Arbeit der CITEVE -Forscher unterstützt damit einen wichtigen Trend hin zu einer ressourceneffizienten, umweltfreundlichen und nachhaltigen Textilindustrie.“

Kompostierbare Textilbeschichtung
Der Techtextil Innovation Award in der Kategorie „New Approaches on Sustainability & Circular Economy“ geht an das Textilforschungsinstitut Centexbel (Belgien) für eine biobasierte und kompostierbare Dispersion für Textilbeschichtungen und Druckfarben. Die Neuentwicklung kommt ohne Lösungsmittel aus und bringt eine völlig neue Art von Polymer für Beschichtungen und Druckfarben auf den Markt. Die Innovation, so die Fachjury, sei ein wichtiger Schritt für die Textilbeschichtungsindustrie hin zu mehr Produkten auf Grundlage erneuerbarer Ressourcen.    

Mode aus Ananasschale
Das italienische Unternehmen Vérabuccia wird in der Kategorie „Performance Fashion Award“ für ein innovatives Produktionsverfahren für den Mode- und Designbereich ausgezeichnet. Mit dem patentierten Verfahren sollen Fruchtabfälle in Fashion-Highlights verwandelt werden. Ein erstes Material ist das sogenannte „Ananasse“. Die Besonderheit daran laut Vérabuccia: Im Gegensatz zu anderen Pflanzenledern, die zur Imitation von echtem Tierleder tendieren, behält es das ursprüngliche Aussehen einer Ananasschale bei; dadurch werde der Ursprung des Rohstoffs hervorgehoben. Die Jury würdigt mit dem Techtextil Innovation Award das unkonventionelle Denken des jungen italienischen Labels, das mit seiner Originalität beweise, dass sich aus überraschenden Materialien innovative und ansprechende Mode entwickeln lasse.
 
100 Prozent kompostierbares Bindemittel für Vliesstoffe
In der Kategorie „New Technology“ erhält die Firma OrganoClick (Schweden) den Techtextil Innovation Award für die Entwicklung eines zu 100 Prozent biobasierten Bindemittels für Vliesstoffanwendungen, das aus Abfallkomponenten hergestellt wird und deshalb vollständig kompostierbar sein soll. Die Innovation soll kunststoffbasierte Bindemittel ersetzen. Weil Vliesstoffe oft aus nicht-abbaubaren Kunststoffen hergestellt werden, hat sich das schwedische Unternehmen darauf spezialisiert, kompostierbare Material-Alternativen unter anderem aus Weizenkleie, Frucht- oder Krabbenschalen zu entwickeln. Die Jury des Techtextil Innovation Awards hat das überzeugt: „OrganoClick erhält den Preis für seine Bemühungen, biobasierte Rohstoff-Alternativen zu finden, um erdölbasierte Materialien zu ersetzen.”

Formaldehydfreies & biobasiertes Beschichtungssystem
Der dritte Award in der Kategorie „New Approaches on Sustainability & Circular Economy“ geht an die Deutschen Institute für Textil- und Faserforschung Denkendorf (DITF) aus Baden-Württemberg und das Unternehmen TotalEnergies - Cray Valley (Frankreich). Gemeinsam haben sie ein neuartiges, formaldehydfreies Beschichtungssystem entwickelt. Es basiert auf ungiftigem Hydroxymethylfurfural (HMF), das aus Biomasseabfällen gewonnen wird. Diese HMF-basierten Tauchformulierungen sind in der Lage, Haftvermittler auf Formaldehydbasis im Verhältnis eins zu eins zu ersetzen. Zum Hintergrund: In Reifen, Fördergurten oder Keilriemen werden Gummimaterialien durch Cord verstärkt. Die Qualität solcher Cord-Verbundsysteme mit hochfesten Fasern wie Polyester, Aramid oder Polyamid und Kautschuk wird durch die Haftungseigenschaften der Fasern an der Matrix bestimmt. Im etablierten Herstellungsverfahren werden Haftvermittler aus Resorcin-Formaldehyd-Latex (RFL) eingesetzt. Formaldehyd ist jedoch seit 2014 von der EU als nachweislich krebserregend und erbgutverändernd eingestuft. Die Jury begrüßt deshalb die gesundheits- und umweltfreundliche Neuentwicklung. Diese trage zu einer nachhaltigeren Textilindustrie und der Reduktion schädlicher Chemikalien bei.

Nach langer pandemiebedingter Durststrecke kehren die Messen Techtextil und Texprocess, zu denen im Juni 2022 mehr als 1.300 Aussteller aus 51 Ländern erwartet werden, mit zukunftsorientierten Formaten nach Frankfurt zurück.

Textination sprach mit Unternehmen über ihre Erwartungen, die sie mit dem Messeauftritt verknüpfen, über das Produktportfolio und Innovationen, die sie in wenigen Tagen in Frankfurt präsentieren werden.

Den Auftakt macht Dr. Marina Crnoja-Cosic. Die promovierte Chemikerin mit langjähriger Erfahrung in der Faser- und Applikationsentwicklung leitet seit Juli 2020 die Abteilung New Business Development des Viskosespezialfaserherstellers Kelheim Fibres und verstärkt gleichzeitig dessen Management-Team.
 

Frau Dr. Marina Crnoja-Cosic, was macht Ihr Unternehmen besonders und anders – im Vergleich zu Mitbewerbern?
Kelheim Fibres ist der am längsten produzierende Viskosefaserhersteller der Welt. Dass wir uns als Mittelständler im Wettbewerb mit weitaus größeren Unternehmen erfolgreich behaupten können, liegt an unserem starken Fokus auf Spezialisierung. Wir setzen nicht auf die Produktion großer Mengen von Standardfasern, sondern nutzen unsere 85-jährige Erfahrung und unsere technologische Expertise, um Spezialfasern zu kreieren, die ganz bestimmte – teilweise auf Kundenwunsch maßgeschneiderte – Funktionalitäten mitbringen. Damit sind wir in einigen Bereichen Technologieführer, wie etwa im Short Cut-Bereich, oder Marktführer, wie bei den Tamponfasern.
 
Um mit Spezialfasern erfolgreich zu sein und auch künftig zu bleiben, ist Innovation ein zentrales Thema für uns. Dabei setzen wir auf den Open-Innovation-Ansatz und suchen den engen Austausch mit allen Partnern entlang der Wertschöpfungskette, aber auch mit der Wissenschaft. Dadurch – und auch durch unsere eigene überschaubare, aber intakte Organisation - gewährleisten wir Effizienz, Geschwindigkeit und Agilität. Neue Ideen werden schneller kommerzialisiert und durch die Zusammenarbeit aller Partner erhalten wir Ergebnisse, die nicht nur in unseren Köpfen, sondern in der Realität, in allen Stufen der Verarbeitung und beim Endkunden, funktionieren.

Und schließlich produzieren wir ausschließlich in Deutschland. Damit unterliegen unsere Fasern der strengen deutschen Umweltgesetzgebung und tragen gleichzeitig zu einer stabilen europäischen Lieferkette bei.
 

Wie definieren Sie Textile Leadership für Ihr Unternehmen?
Leadership bedeutet für mich voranzugehen, neue Wege zu beschreiten und andere Menschen zu inspirieren und „mitzunehmen“.
Unser Leitgedanke ist es, die treibende Kraft hinter den besten individuellen Lösungen für einen gesunden Lebensstil sein und dabei gleichzeitig die Umwelt für künftige Generationen zu schützen.
          
Genau das tun wir mit unserem Open Innovation Konzept: Gemeinsam mit unseren Partnern, mit Kunden und in Netzwerken suchen wir aktiv nach „unmet needs“, nach unerfüllten Bedürfnissen der Verbraucher, und kreieren innovative Produkte, die diese Bedürfnisse erfüllen. Dabei liegt ein wesentliches Augenmerk auf Nachhaltigkeit. Unsere Fasern bestehen aus nachwachsenden Rohstoffen und sind biologisch abbaubar, womit sie genau den Puls der Zeit treffen. Im Gegensatz zu reinen Naturfasern können wir sie aber während des Produktionsprozesses ganz gezielt funktionalisieren. So erhält der Konsument ein umweltfreundliches Produkt, muss aber in puncto Performance keine Kompromisse eingehen. Wir bieten schon jetzt eine echte Alternative zu erdölbasierten Produkten in einer Vielzahl verschiedener Anwendungen - weitere Anwendungen zu erschließen, in denen unsere Fasern zum Nutzen der Kunden und der Umwelt einen Beitrag leisten können, ist unser Antrieb.

Welche Produkte/Produktneuheiten werden Sie auf der Messe präsentieren?
Wir haben ganz verschiedene Themen im Gepäck: Ein Fokus liegt auf Wellbeing, einem Trend, der nicht erst seit Corona mehr und mehr Fans findet. Textilien sollen uns nicht nur vor Kälte und neugierigen Blicken bewahren, sie sollen aktiv unser Wohlbefinden steigern. Das tut zum Beispiel unsere CELLIANT® Viscose, die erste Viskosefaser mit nachhaltig in die Faser integriertem Infraroteffekt. Textilien mit CELLIANT® Viscose sorgen für eine bessere Durchblutung und eine bessere Sauerstoffversorgung der Zellen. Dies führt zu einer höheren Leistungsfähigkeit, schnellerer Erholung und besserem Schlaf.

Die neue Zzzleepwear-Kollektion des renommierten Wäscheherstellers mey macht sich die Eigenschaften der CELLIANT® Viscose zu Nutze. Sie ist übrigens auch ein Beispiel dafür, wie die enge Zusammenarbeit aller beteiligten Partner den Weg von der Faserentwicklung bis zum fertigen Endprodukt beschleunigt: Zwischen der Vorstellung der neuen Faser und dem Launch der Zzzleepwear-Kollektion lagen nur wenige Monate.

Daneben präsentieren wir Short-Cut-Fasern, die Papier- oder Wipes-Anwendungen ganz gezielt die gewünschten Eigenschaften verleihen können. Mit unserer Short-Cut-Technologie können wir zum Beispiel Fasern herstellen, die in Teebeuteln für die nötige Festigkeit sorgen oder aber Fasern für flushable wipes, also Tücher, die bequem und ohne Verstopfungsgefahr über die Toilette entsorgt werden können. In beiden genannten Beispielen ist erneut die biologische Abbaubarkeit ein zentraler Aspekt – wer will schon Mikroplastik in seinem Tee trinken?

Ein weiterer Fokus liegt auf Hygieneprodukten, und hier insbesondere auf Damenhygiene. Wir wollen Frauen begleiten und auf ihre individuell verschiedenen und sich ändernden Bedürfnisse eingehen. Wir sind seit Jahrzehnten Marktführer im Tamponbereich. Das daraus resultierende Know-How nutzen wir für eine ganze Palette weiterer AHP, also Anwendungen, bei denen es um erhöhte Saugkraft geht. Unsere Fasern liefern die Grundlage für bequeme und gleichzeitig biologisch abbaubare Einweg-Artikel. Ergänzend und als Antwort auf die Bedürfnisse umweltbewusster Verbraucher haben wir nun auch Fasern für wiederverwendbare Hygieneprodukte entwickelt.

Ein Beispiel dafür sind unseren Fasern für vollständig biobasierte Menstruationsunterwäsche. Hier haben wir verschiedene Spezialfasern perfekt auf die verschiedenen Lagen des Periodenslips abgestimmt: Fasern, die Flüssigkeit schnell aufnehmen und vom Körper wegleiten, kommen ebenso zum Einsatz wie Fasern, die große Mengen an Flüssigkeit aufnehmen und auch unter Druck nicht wieder abgeben.
 
Dem gleichen Prinzip folgt eine weitere Neuentwicklung, nämlich die Saugeinlage der wiederverwendbaren Sumo-Windel. Diese Einlage besteht genau wie die Windel selbst vollständig aus biobasierten Materialien und ist waschbar.
Neben der Zusammenstellung der idealen Faserkombination haben wir gemeinsam mit dem Berliner Start-Up Sumo und dem Sächsischen Textilforschungsinstitut STFI eine neue Vliesstoffkonstruktion entwickelt.      Sie gibt unseren Spezialfasern durch ihre offene Struktur genug Raum, um viel Flüssigkeit aufzunehmen, bringt aber gleichzeitig die nötige Stabilität mit, um viele Waschzyklen unbeschadet zu überstehen. Wir haben sozusagen Nonwovens aus der Welt der Single-Use in die Welt der Reusables transferiert und damit neue Perspektiven eröffnet. Die Leistung dieser Saugeinlage übertrifft in Tests die auf dem Markt erhältlichen – biobasierten und synthetischen – Alternativen.

Von Reusable führt der logische Weg weiter zu Recycling. Wir möchten auf der Techtextil auch unsere Zusammenarbeit mit dem schwedischen Textil-Recyclingunternehmen Renewcell promoten. Wir arbeiten gemeinsam an der großtechnischen Produktion von hochwertigen Viskosefasern aus dem 100%igen Textilrecyclat Circulose® von Renewcell. Damit sind wir ein Vorreiter auf dem Weg zu einem vollständig geschlossenen europäischen Kreislauf, in dem aus Textilabfällen neue Circulose®-Fasern gemacht werden.

Welche Ziele wollen Sie mit dem Messeauftritt erreichen?
Wir wollen sehen, wie sich die Branche weiterentwickelt hat, was die aktuellen und künftigen Trends sind und wie der Technical Textile Sektor auf die Themen Nachhaltigkeit, Circularity und die EU-Textilstrategie reagieren kann – und welchen Beitrag unsere Fasern in all diesen Themen leisten können.

Auf der Techtextil kommt die gesamte Branche zusammen, quer durch die ganze Lieferkette. Wir treffen hier unsere Partner sowohl aus dem textilen wie aus dem Nonwovens-Bereich. Auch die wissenschaftliche Landschaft ist sehr gut vertreten. Das macht die Techtextil zu einem Event mit sehr hoher Innovationskraft.

Wir suchen hier gezielt nach Partnern, die unseren Innovations- und Kommerzialisierungsweg mit uns gemeinsam gehen wollen. Und nicht zuletzt freuen wir uns sehr darauf, unsere Kunden, Partner, Kollegen ebenso wie die Vertreter der Wissenschaft und der Presse wieder einmal persönlich treffen zu können.