Die Top-Innovationsmotoren für technische Textilien

Studien und Fachberichte kommen übereinstimmend zu dem Schluss: Technische Textilien bringen die führenden Wirtschaftsstandorte voran. Denn es gibt viel zu tun, um der wachsenden Nachfrage sowie den Faktoren Rohstoffknappheit, Umweltschutz und Kreislaufwirtschaft gerecht zu werden. Der Bedarf an innovativen Geweben ist riesig und es gilt, für die Schlüsselbranchen und ebenso für zahlreiche andere Industrien, die benötigen textilen Hightech-Werkstoffe bereitzustellen.

Es kann kein Zufall sein, dass Deutschland mindestens ein Dutzend Textilforschungsinstitute zählt und die Erforschung von Textilien mit neuen Eigenschaften auch an den Universitäten, wie in den Material- oder Werkstoffwissenschaften, zunehmend eine größere Rolle spielen.

Dieser Beitrag dreht sich daher ganz um den vielfältigen Bereich der technischen Textilien und deren Märkten. Schlüsselbereiche sind Textilien im Leichtbau, für medizinische Anwendungen sowie im Transportwesen

Deutschland ist Marktführer im Segment innovative Textilien

Kennen Sie das Label ecoalf? Unter anderem ist auf der Homepage des Bekleidungsherstellers der Slogan „inspiriere den Wandel“ zu lesen. Stellvertretend für andere Textilhersteller sei hier diese Marke genannt. Um weitere schädliche Auswirkungen auf die Umwelt abzuwenden, gewinnt der Bekleidungshersteller seine Garne aus Müll. Recyceltes Nylon wird aus alten Fischernetzen oder Teppichen gewonnen, Polyester aus gebrauchten PET-Flaschen (aus dem Meer, aus Consumer- und Industrie-PET).

Zudem wird darauf geachtet, bei der Produktion Ressourcen, Energie und Transportwege einzusparen. Diese Philosophie kann stellvertretend für einen Teil der neuen Fokussierung in der Textilindustrie gesehen werden. Zumal der Übergang zwischen Bekleidungstextilien und technischen Textilien fließend sein kann. Viele Garne und Flächengewebe werden sowohl für technische Lösungen als auch für konventionelle Anwendungen eingesetzt. Neben den Bemühungen um neue Materialien und Techniken setzt sich der Sinn für Nachhaltigkeit und soziale Verantwortung weiter durch.

Die Textilindustrie als solche ist international aufgestellt und durch komplexe Wertschöpfungsketten geprägt. Produktionsstandorte haben sich zu großen Teilen nach Asien verlagert. Über 60 % der Textilexporte kamen bereits 2017 von dort. Der ursprünglich starke Textilstandort Europa macht in der gleichen Statistik nur einen Exportanteil von gut 25 % aus. Erwähnungswert ist aber, dass Deutschland auf dem Gebiet der technischen Textilien eine führende Position einnimmt, auch bedingt durch das deutsche Know-How im Textilmaschinenbau, nach einem Bericht von EURATEX (European Apparel and Textile Confederation). Zahlreiche Forschungsprojekte wurden und werden initiiert, um dieses bedeutende Zukunftsfeld weiter auszubauen, und neue Lösungen zur Marktreife zu führen, für Automotive, Luftfahrt, Medizin oder Bauwesen. Der sogenannte Textilbeton hat bereits für ein gesteigertes Interesse an funktionellen Textilien beim Bau gesorgt.

Das Erfolgsduo: innovative technische Textilien und Composites für Fahrzeuge

Die so wichtigen Fortschritte im Bereich Automotive und in der Luftfahrt sind fast ohne Ausnahme vom Schwerpunktthema Leichtbau geprägt. Faserverbundstoffe sind der Schlüssel für die Erreichung der geforderten Gewichtsminimierung und der daraus resultierenden Senkung von Energieverbräuchen. Des Weiteren fordert die Raumfahrt den Herstellern extrem leichte und spezialisierte Bauteilmaterialien ab.

Laut Innovationsreport des Freistaates Sachsen tragen textile Werkstoffe mindestens zu 50 % zu den Eigenschaften von Verbundwerkstoffen bei. Sie beeinflussen außerdem die hohe Variationsvielfalt der Composites. Da dem Masseneinsatz von den mit Glasfasern oder mit Carbon-Fasern verstärkten Kunststoffen (GFK und CFK) der geringe Automatisierungsgrad und die hohen Produktionskosten nach wie vor im Wege stehen, sieht man in technischen Textilien einen vielversprechenden Ansatz. Und die Nachfrage für faserverstärkte Kunststoffe wird weltweit noch zunehmen. Daher sind die Lösungen verschiedener Spezialanbieter für Gelege der neuesten Generation mehr als beachtenswert.

Darüber hinaus wird die Realisierung ökonomischer Konzepte mit neuen Denkweisen verfolgt, z. B. die Entwicklung kostengünstiger, flexibler Reparaturverfahren für CFK. Das ITM der TU Dresden (Institut für Textilmaschinen und textile Hochleistungswerkstofftechnik) setzt hierbei auf einen Prozess, der die Freilegung der Schadstelle per lokaler Matrixentfernung und Auffüllen mit passgenauen Textil-Patches umfasst. Die komplexen Zusammenhänge, Konstruktionen und spezifischen Technologien in der Luft- und Raumfahrt lassen sich jedoch nicht abbilden, ohne den Rahmen dieses Beitrags zu sprengen. Fest steht: Technische Textilien, innovative Gewebe und Maschenwaren finden dort in zahlreichen Teilbereichen Anwendung. Dazu gehören unter anderem Schläuche, Membranen, Dichtungen etc.

Textilien im Sinne der modernen Mobilität und der Insassen

Technische Textilien für Fahrzeuginnenräume sind ebenfalls ein großes Thema. Airbags, Sicherheitsgurte und andere textile Flächengewebe gehören zum Standard. Bezugstoffe mit spezieller Ausstattung sind resistent gegen Licht und Schmutz. Im besten Fall wirken sie selbstreinigend – in Zukunft durch spezielle Nanostrukturen, die in die Textilien integriert sind. Forscher stellen sich bereits der Herausforderung, eine dauerhafte Verbindung von Nanostrukturen und Textilien zu realisieren.

Anhand einiger Beispiele zeigt sich die Innovationskraft der Textilunternehmen, die Produkte mit dem Fokus auf technische Anwendungen erzeugen:

• Bedienelemente für Fenster oder Beleuchtung aus leitfähigen Kohlenstofffasern in Polyestergeweben,
• gestrickte Heizungselemente für Elektrofahrzeuge, verbaut in Türverkleidungen und Sitzen,
• Integration von Funktionsflächen zur Komfortsteigerung und Individualisierung von z. B. Sitzposition, Farben, Licht,
• textile Verbundmaterialien für Polsterungen, Verkleidungen etc., die den Anforderungen ihrer Position innerhalb der Fahrzeugkonstruktion genauestens entsprechen (z. B. im Hinblick auf Stabilität, Sicherheit, Brandverhalten, Unfallschutz)

Unabhängig davon, um welchen Teilbereich es sich handelt, ist der Verwendung von innovativen technischen Textilien aus recyceltem Material der Vorzug zu geben.

Die Anforderungen steigen: Technische Textilien in der Medizin

Der Bedarf an textilen Artikeln im Gesundheitsbereich ist enorm. Hygiene ist ein großes Thema. Der wachsenden Weltbevölkerung und dem demografischen Wandel müssen Lösungen neuester Standards entgegengesetzt werden. Bei der Entwicklung innovativer technischer Textilien setzen deutsche Unternehmen auch hier oft den Impuls, gekoppelt an Produktionsstandorte in Indien oder Pakistan. Das Spektrum technischer Textilien reicht hier von Basismaterial, wie Bandagen, Pflaster, Verbänden, bis hin zu Therapiehilfen und intelligenten Textilien (sogenannten Smart Textiles), die über integrierte Funktionen zur Kommunikation oder zum Datenaustausch verfügen. Implantate, wie Stents zur Gefäßerweiterung und Gefäßschläuche aus Polyester, sind seit Langem etabliert.

Wissenschaftler machen sich die Möglichkeiten des Variantenreichtums neuartiger Gewebe zunutze, um den Märkten diese zukunftsweisenden leistungsstarken Materialien und damit verbundene Fertigungsprozesse offenzulegen. Damit einher geht das Bestreben, die Digitalisierung voranzutreiben, Wertschöpfungsketten aufzubauen und die Ressourceneffizienz zu steigern. Der Einsatz von Nanotechnik bildet in dieser Hinsicht einen wichtigen Baustein. Die Forschung konnte belegen, dass für die Auslegung gewünschter Eigenschaften bei der Herstellung von Kunststoff-Verbundwerkstoffen Nanomaterialmengen in geringen Prozentanteilen (unter 1 %) ausreichten.

Zu den beachtlichen Produkt- und Technologieinnovationen zählen u. a.:

• Kleidung, die den Bewegungsapparat des Menschen per gewebtem Muskel unterstützt. Minimale elektrische Impulse lassen das Gewebe „reagieren“.
• Ein Textil namens “bacteria EX” zeichnet sich durch die Eindämmung der Verbreitung lebensbedrohlicher Keime aus. Die Integration von Silberfasern setzt die Wirkung in kurzer Zeit frei. Das Gewebe ist wie üblich waschbar.
• Die Herstellung hochwertiger Textilprodukte und modifizierter Beschichtungen oder Fäden auf Spinnenseide, Cellulose- oder Chitin-Basis. Solche Biofasern werden aktuell für heilungsunterstützende Wundauflagen wie z.B. auch als Nähfaden bei Augenoperationen erforscht.

„Nachgezüchtete Ersatzteile“ für den Menschen auf der Basis textiler Strukturen oder künstliche Gelenke aus Fasern weisen den Blick in die weitere Zukunft.

Fortschrittliches Bauen mit neuen textilen Systemen

Der Mieterbund schreibt, dass 1,5 Millionen neue Wohnungen bis 2025 benötigt werden. Damit einher geht ein hoher Verbrauch am bedeutendsten Baustoff: Beton. Die mit der Verwendung einhergehenden Treibhausgasemissionen sind ein großes Problem. Die Nutzung nanooptimierter Werkstoffe beim Errichten von Bauwerken steht bereits jetzt für filigranere Konstruktionen und die Einsparung wertvoller Ressourcen.

Auch technische Textilien sind für die Erreichung der Ziele in vielen Bereichen unverzichtbar. Manches Bauwerk kann erst mithilfe einer innovativen Technologie Realität werden. Gerade deutsche Entwickler und Hersteller setzen diesen Anforderungen zukunftsfähige und gar visionäre Konzepte entgegen. Viel beachtet ist die Technik, Stahlbewehrungen durch Matten aus Glasfasern oder Carbon zu ersetzen. Dies hat sich beim Brückenbau schon mehrfach bewährt, da größere Spannweiten erzielt werden konnten.

Bei der Instandsetzung und Sanierung von Bestandsbauten wurden die Vorteile von Carbonbeton-Auskleidungen mit Textilbeton im Vergleich zu herkömmlichen Methoden deutlich:

• flexible Formgebung, geringeres Gewicht, korrosionsfrei,
• Einbau unter räumlich engen Verhältnissen möglich,
• mit einer minimalen Anzahl von Fügepunkten.

Textilverstärkte, großflächige Dachmembranen zeigen einen weiteren Ansatz. Die im Rahmen des Projekts „ILTIS“ entwickelten Beschichtungskomposite bewältigen den Spagat zwischen transparenter Optik und Undurchlässigkeit für Wärmestrahlung. Mit der hier gelungenen Einarbeitung von Nanopartikeln konnte die gewünschte Transparenz der Membran erhalten bleiben und dennoch mit zusätzlichen Eigenschaften ausgestattet werden. Es verwundert nicht, dass in der Bauwirtschaft die Themen Leichtbau und Recycling ebenfalls dringlicher werden. Neue Materialien wie technische Textilien und die Anpassung an die jeweils herrschenden Bedingungen definieren die Aufgabenstellungen rund um den Globus auf sehr unterschiedliche Weise. Der Schutz vor Sonne, Kälte, Wind und Wasser ist ein existenzielles Bedürfnis des Menschen.

Gewebe mit dem gewissen Etwas: Nanotextilien

Die Ziele der Textilhersteller bzw. in der Textilveredelung sind es, leistungsstarke Gewebe mit funktionalen Eigenschaften für unterschiedliche Branchen bereitzustellen. Mithilfe der Nanotechnologie sind Erzeugnisse realisierbar, die speziellen Anforderungen ganz gezielt gerecht werden. Denn nanoskalige Additive sind effektive Eigenschaftsoptimierer, die Werkstoffe mit gewünschten Merkmalen versehen. Auf der Grundlage dieser Technologie entstehen technische Textilien, die

• antibakteriell,
• selbstreinigend,
• antistatisch,
• flammhemmend,
• feuchtigkeitsabsorbierend
• oder thermisch isolierend sein können.
• Beim Gebrauch der „Nano-Produkte“ wirken sich die Vorteile vielfältig aus:
• weniger Reinigungszyklen bei Textilien, die im Außenbereich liegen;
• weniger Abrieb, zum Beispiel bei Schuhen;
• verbesserte Härte und Bruchfestigkeit,
• elektronische Wirkungen oder optische Effekte,
• verringerte Korrosion bei Produkten und Komponenten, was eine größere Haltbarkeit und Langlebigkeit zur Folge hat.

Zu den Nanomaterialien, die bei der Textilproduktion heute erfolgreich angewendet werden, zählen: Silber, Siliziumdioxid, Titandioxid, Nanocomposites (Masterbatches auf Metalloxidbasis), CNTs. Neben den bis dato gängigen Verarbeitungsprozessen wie Sol-Gel-Beschichtung, Tauchbeschichtung und Foulard-Verfahren wird es in Zukunft sicher weitere neue Technologien geben. Das Potenzial, das im Marktsegment „Technische Textilien“ steckt, ist voraussichtlich sehr groß und facettenreich.

Technische Textilien sind ein aussichtsreicher Markt

Für eine aussichtsreiche Zukunft der innovativen technischen Textilien spricht viel, denn der Bedarf wächst weltweit. Von Bekleidungs- und Hilfsprodukten werden positive Effekte für den Körper und die Gesundheit des Trägers bzw. der Trägerin erwartet. Lösungen, die heute alltäglich sind, werden durch neuartige Hochleistungsgewebe und Nanotextilien ergänzt oder gar von ihnen ersetzt werden. Gleichzeitig gewinnt der ökologische Fußabdruck der Erzeugnisse immer mehr an Bedeutung. Der Sinn für Nachhaltigkeit und die Wiederverwertung von Ausgangsstoffen sind relevante Themen, die mit den verzweigten Wertschöpfungsketten der Textilbranche in Einklang zu bringen sind.

Die Digitalisierung wird diese Entwicklung begleiten und prägen. Vielversprechende Ansätze sehen Fachleuten in der Steigerung der Effizienz von Produktionsverfahren mithilfe von Computersimulationen und der grundlegenden Modernisierung der Herstellungsprozesse. Vorteile von neuartigen technischen Textilien für Industrie und Bau stehen bereits fest. Kompositwerkstücke, die mit der sogenannten 3D-Stricktechnik entstehen, kommen passgenau aus der Maschine und können flexible wie starre Bereiche in einem Produkt vereinen. Derlei Beispiele ließen sich noch viele finden. Für die Unternehmen der Branche gilt es, Strategien für nächste innovative Textilien und den eigenen Markerfolg abzuleiten. Inspirieren Sie die Wünsche derer, für die Ihre Produkte prädestiniert sind!

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