6. Kongress mit Fachausstellung

Textil Innovativ

Sport & Gesundheit
01. März 2016, Stadthalle Fürth

 

Bericht

Textile Trends in Sport & Gesundheit: Funktionell, nachhaltig und intelligent

Branchentreffpunkt „Textil Innovativ“ mit 270 Teilnehmern aus drei Ländern

Der Bericht ist in folgende Abschnitte gegliedert:

Die Gesundheit stellt für die Mehrheit der Deutschen den Kern der Lebensqualität dar. Gesundheit bezieht sich heute nicht mehr nur auf die Therapie und Heilung von Krankheiten, sondern umfasst auch Prävention, Sportivity und Wohlbefinden. Hier bieten sich vielfältige Einsatzmöglichkeiten für funktionelle und technische Textilien.

Aktuelle Entwicklungen und Trends zeigte der Kongress "Textil Innovativ – Sport & Gesundheit" am 01. März 2016 in Fürth, an dem 270 Experten teilnahmen – vorwiegend aus der Textil-, Bekleidungs-, Sport- und Medizintechnikbranche. Der Kongress wurde von der Bayern Innovativ GmbH gemeinsam mit dem Bayerischen Staatsministerium für Wirtschaft und Medien, Energie und Technologie ausgerichtet. Neben dem Verband der Bayerischen Textil- und Bekleidungsindustrie e. V. waren der Dialog Textil-Bekleidung, der Cluster Neue Werkstoffe, das Forum MedTech Pharma e.V. und die Bayerische Forschungs- und Innovationsagentur als Partner eingebunden.

Funktionsintegration, Komfort und Nachhaltigkeit, aber auch die Digitalisierung sind im Bereich Textilien für Sport und Gesundheit nach wie vor wesentliche Trends, wie Dr. Markus Eder, Geschäftsführer der Bayern Innovativ GmbH betonte. Die Zukunft gehört denen, die die Möglichkeiten erkennen, bevor sie offensichtlich werden – entsprechend dem Zitat von Oscar Wilde bietet die Bayern Innovativ mit Plattformen wie dem Kongress „Textil Innovativ“ Firmen und Instituten eine optimale Möglichkeit, um Impulse für die eigene Ausrichtung zu erhalten sowie Kontakte zu potenziellen Kooperationspartnern aufzubauen. „Mit ihrer Netzwerk- und Kompetenzbreite kann die Bayern Innovativ somit beitragen, die Wettbewerbsfähigkeit der Unternehmen nachhaltig zu stärken“, so Eder weiter. Innovationen sind heute das Ergebnis interdisziplinärer Zusammenarbeit – man spricht von sogenannten Netzwerkinnovationen wie Dr. Klaus Faust, Mitglied des Präsidiums des Verbandes der Bayerischen Textil- und Bekleidungsindustrie e.V. und Geschäftsführer der Lodenfrey Menswear GmbH, in seiner Eröffnungsrede ergänzte. „Der Verband ist froh die Bayern Innovativ GmbH als starken Netzwerkpartner an seiner Seite zu haben“, so Faust. Er sieht sowohl im Sportsektor als auch im Gesundheitswesen ein großes Potenzial für innovative Textilien: Im Sport- und Outdoorsegement ist eine hohe Entwicklungsdynamik zu beobachten – Sportler sind heute mit Hightech-Materialien ausgestattet. Hierbei sind nicht nur spezifische Anforderungen der jeweiligen Sportart zu erfüllen, sondern auch Wünsche unterschiedlicher Altersklassen zu berücksichtigen. Als wichtige Zukunftsfelder im Gesundheitswesen sieht er unter anderem die Wundversorgung und Infektionsprophylaxe.

Impulse aus der Bionik und Psychologie

Für die Entwicklung innovativer textiler Materialien und Produkte kann die Natur als Vorbild dienen: Technische Textilien und Faserverbundmaterialien ähneln in vielen Eigenschaften ihren biologischen Pendants und erweisen sich für die Herstellung innovativer bionischer Produkte als hervorragend geeignet. „Während im Jahr 1989 in der Bionik alles denkbar, aber nichts umsetzbar war, ist heute alles denkbar und dank neuer technologischer Möglichkeiten wie additive Fertigung, Electrospinning und 3D-Druck umsetzbar“, unterstrich Prof. Dr. Thomas Speck, Leiter Lehrstuhl für Botanik an der Universität Freiburg und Direktor des Botanischen Gartens. Dies eröffnet ganz neue Innovationspotenziale. Als Beispiel führte er unter anderem die Strelizie an. Sie bewegt ihre Blüten, um ihre Pollen zu verbreiten. Der dahinter stehende Mechanismus wurde für die Entwicklung eines neuen Fassadensonnenschutzsystems namens Flectofin genutzt. Anstelle lokal angeordneter Scharnier-, Gelenk- und Winkelverbindungen treten großflächige elastische Verformungen – eine technische Neuheit. Dieses Prinzip wäre auch für die Belüftung von Helmen, aktuiert durch Wärme oder Feuchtigkeit, oder selbst-adaptive Klappensysteme im Flug-, Wasser- oder Motorsport transferierbar.
Für den Feuchtigkeitstransport im Mikrometerbereich – zum Beispiel bei funktioneller Sportbekleidung – könnte die Funktionsweise der Schnappfalle der fleischfressenden Pflanze „Wasserrad“ Impulse geben. „Hierbei sind insbesondere die Art und Schnelligkeit der Bewegung der Schnappfalle von Interesse“, so Speck.
Für die Realisierung von Aufprall- und Durchstoßschutz mit textilen Materialien und Komponenten kann die Pomelofrucht als Vorbild dienen. Sie muss in der Natur Stürze von bis zu zehn Metern Höhe unbeschadet überstehen. Untersuchungen zeigten, dass sie eine spezielle Wandstruktur besitzt, die eine hohe Energieaufnahme ermöglicht: Die dicke Schale besteht aus einer dichten, dann einer weiniger dichten und dann erneut aus einer dichten Schaumstruktur, die in eine 3D-Faserstruktur eingebettet sind. Die Erkenntnisse wurden in faserverstärkten Metallschäumen umgesetzt und eignen sich auch für Crashboxen im Automobil oder Helme und medizinischen Kopfschutz.
Im Rahmen des BMBF-Projektes „Bio-inspired safety systems“, an dem neben der Universität Freiburg unter anderem auch UVEX, adidas, BMW und die Universität Bayreuth mitwirken, wird zum Beispiel an der Entwicklung von neuartigen Polymerschäumen mit verbesserter Energieabsorption nach bionischem Vorbild gearbeitet. Anwendungsgebiete sind unter anderem Protektorenschutzsysteme.

Auch wenn die Technologien und Produkte noch ausgereifter werden, ist es letztendlich entscheidend, dass der Kunde das Produkt annimmt. Hier spielt die Wahrnehmungspsychologie eine wichtige Rolle, wie Prof. Dr. Claus-Christian Carbon, Leiter des Lehrstuhls für Allgemeine Psychologie und Methodenlehre der Universität Bamberg ausführte. Die Wahrnehmungspsychologie ist sehr komplex. Wichtig ist zu wissen, dass es keine absolute Wahrnehmung gibt. Je nach Kontext und Erlebnissen hat jede Person andere haptische Bedürfnisse und bewertet die Haptik dementsprechend unterschiedlich. Es geht vielmehr darum, Aspekte wie Ästhetik und Ergonomie zu verstehen. Vor diesem Hintergrund wurde am Lehrstuhl einen Rahmenmodell entwickelt, dass vor allem die Haptik adressiert. Entscheidend sei es, so Carbon, Konflikte zwischen verschiedenen sensorischen Inputs zu vermeiden – dies empfindet der Mensch als unangenehm. Die Wahrnehmungspsychologie sieht sich nicht am Ende einer Produktentwicklung, sondern als eine Disziplin, die bereits in die Produktentwicklung einbezogen werden sollte. Sie kann die Bedürfnisse des Menschen genau analysieren und hier einbringen.

Sport- und Outdoortextilien: Nachhaltig, funktionell und schützend

Der Schutz des Menschen steht auch im Fokus der ORTOVOX Sportartikel GmbH – einem der führenden Anbieter von Bergsportprodukten. Für die Entwicklung innovativer Produkte ist eine perfekte Symbiose von Material, Funktion und Design unabdingbar, wie Stefan Krause, Head of Product bei ORTOVOX, aufzeigte. Das Unternehmen hat sich hierbei der Wolle verschrieben, die in Kombination mit Tencel oder synthetischen Fasern Einsatz findet. Ein Novum ist der Einsatz von Wolle auch für Outdoorequipment und nicht nur für die Bekleidung. ORTOVOX hat einen Rucksack entwickelt, dessen Rücken aus Wolle besteht. Tests zeigten nicht nur eine deutlich bessere Feuchtigkeitsaufnahme gegenüber herkömmlichen Materialien wie Polyester oder Schaum, sondern auch eine wesentlich schnellere Trocknungszeit. Neben der Feuchtigkeitsaufnahme bis zu 30 Prozent des Eigengewichts zählen der Geruchseinschluss sowie wärmende und kühlende Funktionen zu den Vorteilen von Wolle. Eine Innovation ist auch ein neu entwickeltes Vlies aus Wolle und PLA, das in Jacken als Isolation Verwendung findet. Hierfür wurde ORTOVOX mit dem Golden Ispo Arward 2016 ausgezeichnet. Neben Material, Funktion und Design spielt bei ORTOVOX auch das Thema Nachhaltigkeit eine sehr wichtige Rolle: „OROTOVOX hat zum Ziel, für jedes Bekleidungsstück oder Produkt die gesamte Lieferkette zu überblicken“, so Krause. Hierbei sei man schon sehr weit. Derzeit arbeite man an der Entwicklung eines „Responsible Wool Standard“ analog zur Daune.

Schützende Funktionen sind auch bei Bekleidung für den Motorradsport gefordert. Reißfestigkeits-, Weiterreißfestigkeits- und Nahtfestigkeitsprüfungen sind wichtige Standardprüfungen, welche die Materialien bestehen müssen. Bei einem Sturz soll ein Motorradanzug den Stoß, aber auch die Reibung und Hitzeentwicklung durch das Schlittern auf der Straße auffangen. Genau dafür wurde jüngst bei BMW ein neues Testverfahren entwickelt. Weiterhin wurde analysiert an welchen Körperstellen ein besonders hoher Schutz gefordert ist. „Auch Ergonomie, Komfort, klimatische Einflüsse und das Fahrverhalten der Zielgruppe dürfen bei der Produktentwicklung nicht außer Acht gelassen werden“, so Sven Kirschning von BMW Motorrad. Aktuelle Trends sind Materialinnovationen wie extrem abriebsfeste (impact abrasion) Gewebe, neue Beschichtungen für besseren Abrieb, abriebsfeste Mesh-Gewebe und Gewirke und besondere Lösungen für den Kragenverschluss. Moderne Elektronik hält ebenfalls Einzug. Neue lenkerbedienbare Helmdisplaylösungen und Airbags sind nur einige weitere Beispiele. Nachhaltige Lösungen wie das Recycling oder Konzepte für das End of Life der Produkte, der Ersatz von Fluorcarbonen oder Detox sind Fragen denen zukünftig noch mehr Relevanz zukommen wird.

Für die Funktionen und Eigenschaften textiler Produkte spielt vor allem das eingesetzte Fasermaterial eine bedeutende Rolle. Das japanische Unternehmen ITOCHU ist ein Anbieter von Spezialfasern für unterschiedlichste Anwendungsbereiche. Aktuelle Entwicklungen haben Funktionsintegration und Nachhaltigkeit zum Ziel, wie Thomas Grätz von der ITOCHU Deutschland GmbH darlegte. Grundsätzlich lassen sich über die Querschnitte der Filamente wie die Band-, Y-, M-Form oder den Achtpaß viele Textileigenschaften einstellen: Damit können zum Beispiel Spiegeleffekte oder Bi-Stretch Gewebe erzielt oder der Feuchtetransport verbessert werden, wie Grätz erklärte. Bikomponenten oder additiven Fasern bieten weitere Potenziale: Bikomponentenfasern aus  Polyamid/Polyurethan oder Polyamid/Polyester können zum Beispiel als Kern-Mantel-Stuktur oder Hohlfaser aufgebaut sein – damit kann ein weicher Griff, eine hohe Elastizität, ein verbesserter Feuchtigkeitstransport und eine Kräuselung bei Hitzebehandlung erzielt werden. Durch die Integration von Additiven können infrarot-absorbierende, leitfähige, UV-abschirmende oder auch antibakterielle Fasern mit Silber oder Chitin realisiert werden. Des Weiteren arbeitet ITOCHU an der Weiterentwicklung biobasierter Fasern zum Beispiel aus Rizinusöl oder PLA.

Neben dem Fasermaterial beeinflussen die Beschichtung und Veredlung die Funktionen eines textilen Produktes wesentlich. In der Bekleidungsindustrie kommen Polyurethan-Beschichtungen (PU) umfangreich zum Einsatz. Jährlich werden acht Milliarden Schuhpaare (davon eine Milliarde Paar Sportschuhe), zwei Milliarden Taschen sowie eine Milliarde Outdoor-Jacken und modische Oberbekleidung aus PU-beschichteten Stoffen produziert. PU-Beschichtungen ermöglichen nicht nur die Realisierung positiver Eigenschaften wie wasserabweisende und wasserdampfdurchlässige Funktionen, sondern auch die Herstellung von Kunstleder. Die Produktion von PU-Beschichtungen erfolgte bisher zu 99 Prozent auf Basis des Lösungsmittels Dimethylformamid (DMF). DMF entspricht nicht den steigenden Anforderungen hinsichtlich Nachhaltigkeit, zum Beispiel der Outdoorbranche, und wird bei REACH als hoch bedenkliche Substanz eingestuft. Diese Lücke hat Covestro mit der Entwicklung der INSQIN-Technologie geschlossen, wie Thomas Michaelis, Head of Textile Coatings bei der Covestro AG, ausführte. Dabei handelt es sich um eine wasserbasierte PU-Beschichtung, die bei gleicher Performance (hohe Schälfestigkeit von über 3,5 kg/cm, weicher Griff und Prägefähigkeit) einen vollständig lösungsmittelfreien Fertigungsprozess erlaubt, der zugleich 95 Prozent weniger Wasser und 50 Prozent weniger Energie verbraucht.
Der nächste Schritt wäre eine PU-Lösung, die zu 100 Prozent auf nachwachsenden Rohstoffen basiert. Aktuell liegt der Anteil an PU aus nachwachsenden Rohstoffen bei bis zu 65 Prozent. Ziel ist es zudem, die Rohstoffe aus der Zellulose- und Abfallbiomasse zu gewinnen und nicht wie bisher aus Maisstärke. Diole- und Disäurehersteller arbeiten bereits an der Entwicklung dieser Technologie (2nd generation biomass).

Die Verbesserung des Tragekomforts ist ein zentrales Thema in der Entwicklung neuer textiler Materialien für Sport & Outdoor. Eine zentrale Rolle spielen dabei die Atmungsaktivität und wasserabweisende Eigenschaften (Durable Water Repellency – DWR). Konventionelle Outdoorjacken sind mit einem 3-Lagen-Laminat ausgestattet, dieses besteht aus:

  • einem Außentextil, welches dem Produkt die Farbe und Abriebfestigkeit verleiht und die Membran vor äußeren Einflüssen schützt
  • eine Membran, die für die Wasserdichtigkeit verantwortlich ist
  • ein Innenfutter, das ebenfalls die Membran schützt, die Naht versiegelt und weich zur Haut ist (Hautsensorik).

Die drei Lagen werden über eine Punktverklebung zusammengehalten. Mit der Gebrauchsdauer lässt in der Regel die wasserabweisende Funktion des Außentextils nach. Dies führt beim Benutzer zu einem empfundenen Diskomfort bei Regen aufgrund eines nassen Gefühls und einer Gewichtszunahme der Bekleidung. Nichtsdestotrotz ist die Bekleidung nach wie vor wasserdicht. „Gore hat nun ein neues 2-Lagen-Laminat entwickelt, dass ohne Außentextil auskommt“, so Dr. Martin Hottner, W. L. Gore & Asscoiates GmbH. Hier übernimmt die Membran nicht nur die Wasserdichtigkeit, sondern gewährleistet auch eine bestimmte Abriebfestigkeit und übernimmt die Farbgebung des Produktes. Bei Teflon ist dies eine besondere Herausforderung. Mit dieser 2-Lagen-Konstruktion gehören vollgesaugte Außentextilien und feuchtekalter Diskomfort der Vergangenheit an. Ein weiterer Vorteil ist das geringe Gewicht von 110 bis 200 Gramm pro Bekleidungsteil und ein geringes Packvolumen. Diese neuartige Textilkonstruktion wurde als erstes in einer Jacke für Läufer und Rennradfahrer umgesetzt.

Die Verbesserung des Tragekomforts ist auch Gegenstand des Projekts RespothermTEX der Hochschule Albstadt-Sigmaringen. Ziel ist die Entwicklung funktionaler Textilien und textiler Endprodukte, die sich aktiv an wechselnde Klimabedingungen anpassen. Hierzu sollen spezielle Moleküle, sogenannte thermoresponsive Polymere, eingesetzt werden, die ihre Größe bei Erhöhung der Temperatur über eine festgelegte kritische Temperatur verändern. Appliziert und fixiert auf textilen Substraten soll sich das Molekülvolumen bei zunehmender körperseitiger Wärme und Feuchtigkeit verringern. Somit würden sich die Textilporen bei Hitze aktiv öffnen, um Feuchtigkeit nach außen dringen zu lassen. Bei Kälte würden sich die Moleküle wieder ausrichten und die Poren des Textils verschließen, um den Körper vom Auskühlen zu schützen. Anwendungspotenziale finden sich sowohl im Arbeitsschutz als auch im Sport- und Outdoorbereich oder der Medizin, zum Beispiel zur Verbesserung des Tragekomforts von Gipsverbänden, wie Prof. Manuela Bräuning von der Hochschule Albstadt-Sigmaringen ausführte.

Im Sportbereich ist man an der Integration sensorischer und elektronischer Funktionen interessiert, um Vitalparamater und die sportliche Leistung zu monitoren. In der Regel geht man davon aus, dass sich jedes Individuum mit der richtigen Portion an Sport und gesunder Nahrung bester Gesundheit erfreut. Das war die Motivation für das Projekt „Tragefähige elektronische Low-Power-Systeme für den Sport- und Fitnessbereich“, so Dr. Nadine Lang vom Fraunhofer-Institut für Intergierte Schaltungen aus Erlangen. Mit Hilfe smarter, biochemischer im Siebdruckverfahren hergestellter Sensoren sollen im Schweiß relevante Elektrolytkonzentrationen detektiert werden. Die Sensoren sind für den Einsatz in tragfähigen Applikationen und zur Überwachung des Ammoniaklevels im Schweiß designt. Der Ammoniakgehalt ist ein Indikator für die Überbelastung muskulärer Zellen und kann als ein Schlüsselparameter in der Leistungssportdiagnostik eingesetzt werden. Die Sensoren lassen sich in Textilien integrieren – eine attraktive Lösung für die nicht-invasive Überwachung individueller Sportleistungslevels. Mit dem RedFIR kann zudem verfolgen, wo sich der Athlet befindet und wie er sich im Laufe seiner sportlichen Aktivität bewegt.

Die Outdoorbranche gilt auch als ein Trendsetter beim Thema Nachhaltigkeit. Nachhaltigkeit erstreckt sich hierbei über die gesamte Wertschöpfungskette – beginnend von einem nachhaltigen Design über den Einsatz nachhaltiger Materialien und Technologien sowie umweltschonender Verfahren bis hin zum Recycling. Das heutzutage überall geforderte Prinzip der „Nachhaltigkeit“ hat seine Ursprünge im frühen 18. Jahrhundert. „Oberberghauptmann Hans Carl von Carlowitz forderte schon damals, dass nicht mehr Holz geerntet wird als das welches auch wieder nachwächst“, erklärte Dr. Dirk von Czarnowski, Vizepräsident Chemie der Intertek Consumer Goods GmbH. Die Textil- und Bekleidungsindustrie hat das Thema Nachhaltigkeit bereits seit geraumer Zeit auf der Agenda – zahlreiche Branchen-Initiativen haben zum Ziel, die ökologischen und sozialen Bedingungen bei der Herstellung von Textilien und Bekleidung zu verbessern. Ein Beispiel ist das Zero Discharge of Hazardous Chemicals (ZDHC) Programm, in dem 19 Sport-, Outdoor- und Bekleidungsmarken zusammenarbeiten, um bis 2020 gefährliche Substanzen in der Textilproduktion durch die Entwicklung alternativer Stoffe zu eliminieren. 2014 wurde auf Initiative des deutschen Bundesentwicklungsministers Dr. Gerd Müller das Bündnis für Nachhaltige Textilien gegründet, dem heute 160 Unternehmen angehören. Hinzu kommen zahlreiche Siegel und Zertifikate wie Oeko-Tex, bluesign, Better Cotton Initiative (BCI) oder Blauer Engel, die eine nachhaltige Produktion gewährleisten sollen. „Großen Einfluss auf die Nachhaltigkeitsbestrebungen hat auch Greenpeace mit seinen Kampagnen wie Detox, die im Juli 2011 begann“, so Czarnowski. In 2014 fokussierte sich Greenpeace auf Kinderbekleidung und auf Sportbekleidung im Zuge der Fußballweltmeisterschaft 2014. Die Outdoorindustrie rückt nun verstärkt ins Rampenlicht, vor allem aufgrund der bei der Herstellung von Kleidung, Schlafsäcken und Zelten verwendeten PFCs. PFCs stehen auch bei REACH auf der Liste gefährlicher Stoffe. Die aktuelle Kandidatenliste für die nächste Registrierungsrunde in 2018 enthält 168 Stoffe, wobei Phtalate (Weichmacher, Lösemittel), kurzkettige Chlorparaffine (Lederfettung, Flammschutzmittel), Dimethylacetamid (Lösungsmittelrückstand in Kunstfasern, z.B. Aramid), Bleichromat (Kunststoffpigment und Formamid (Rückstand in EVA)) zu den besonders relevanten gehören. Ein hohes Risiko von SVHC’s ist bei Farben, Lacken und Klebstoffen zu finden. Textilien, Holzmöbel, Keramik, Porzellan und Edelstahlartikel gehören an sich zu den weniger risikobehafteten Produktgruppen. Ein Problem stellen vor allem Rezyklate dar. Die Nachverfolgung der Herkunft und Inhaltsstoffe ist schwierig. Sie müssen vor dem Einsatz kontrolliert werden. Für die Industrie bedeutet REACH, dass in Zukunft jedes Gesamtprodukt zu testen ist und Einzelnachweise jeder Komponente einzuholen sind.

Industrie 4.0 ist derzeit in aller Munde. Die Digitalisierung der Produktion wird auch nicht vor Herstellern textiler Produkte und Halbzeuge halt machen, die mit entsprechenden Anforderungen seitens der Anwender (zum Beispiel aus der Automobilindustrie) konfrontiert werden. In der Textilindustrie ist die Umsetzung der Industrie 4.0 aufgrund ihrer Besonderheiten mit Herausforderungen verbunden. Prof. Dr. Stefan Schlichter, Leiter des Instituts für Textiltechnik Augsburg gGmbH bezog dies vor allem auf die starke Segmentierung der Prozesse in der Textilbranche. Hinzu kämen noch stark unterschiedliche Längen- und Massenskalen und Produktivitäten der einzelnen Akteure sowie variierende Produktionsarten entlang der Supply Chain. Potenziale der Industrie 4.0 liegen in Kostenreduktion und Customized Products. Herausforderungen sieht Schlichter bei den Themen Standardisierung, Prozess- und Arbeitsorganisation, Schutz von Know-how und Verfügbarkeit der Technik. Gerade die Produktionstechnik stellt die Schlüsselkomponente dar. Ist hier ein hinreichend guter Grad hinsichtlich Industrie 4.0 erreicht, so kann man mit der Umsetzung der aus dem Produkt und der individuellen Kundenwünschen resultierenden Forderungen beginnen. Ziel seien selbstoptimierende Systeme und Maschinen. Nicht zu unterschätzen sei auch der Einsatz moderner Technik wie Smart Textiles in der Produktgestaltung – dies beeinflusse die realisierte Prozesstechnik wie Schlichter erläuterte. Gerade im Sport- und Outdoorbereich könnte dies relevant werden. Durch die Kombination verschiedener Technologien stehe die Generierung komplett neuer Möglichkeiten offen.
Das Thema Industrie 4.0 sollte jedoch nicht erst in der Herstellung greifen, sondern bereits auch in der Produktentwicklung. Hier spielen Technologien für eine Digitalisierung und Virtualisierung der Prozesse und Produkte eine immer wichtigere Rolle. Das Institut für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik der TU Dresden hat im Projekt „Digitalisierung für die Produktentwicklung von Sportbekleidung“ ein dreidimensionales statisches und parametrisches Menschenmodell aus Scandaten zur Produktentwicklung in 3D entwickelt. Mit Hilfe eines kinematischen Menschenmodells kann der Körper eines Menschen in unterschiedliche nutzungstypische Haltungen versetzt werden. „Somit können Nutzungsszenarien zur Optimierung von Konstruktionslösungen modelliert werden, zum Beispiel ein Testsprung mit einem Wingsuit“, so Ellen Wendt. Auch können textilphysikalische Eigenschaften simuliert werden, um den Tragekomfort oder auch Therapiewirkungen vorherzusagen.

Medizin- und Hygienetextilien: Funktionell, intelligent und sicher

Hygienetextilien stellen einen Volumenmarkt dar, während es sich bei Medizintextilien um einen Nischenmarkt mit besonderen Anforderungen hinsichtlich Zulassung und Vertrieb handelt. „Im Medizinproduktemarkt gelten auch besondere Regelungen für Zulieferer wie Textilunternehmen“, erklärte Dr. Meinhard Braedel, Senior Product Manager Medical Consumeables & Accessories, Drägerwerk AG & Co. KGaA. Dräger ist nach dem Medizinproduktegesetz verpflichtet bei seinen Zulieferern Audits durchzuführen, das Zulieferunternehmen benötigt hierfür vorgegebene Zertifizierungen wie z. B. ISO 13485 und FDA site registration.
Dräger hat über 2.000 medizinische Zubehörprodukte im Portfolio, mit denen jährlich 200 Millionen Euro umgesetzt werden. Das Segment wächst derzeit stark mit 10 Prozent pro Jahr. Medizinische Zubehörprodukte befinden sich in der Regel an der Schnittstelle zwischen Medizingerät und Patient – hier kommen auch textile Materialien zum Einsatz. Bei Dräger betrifft dies vor allem Produkte für die Neonatologie. Eingesetzte Produkte und Textilien müssen die Anforderungen an die Biokompatibilität der ISO 10993 erfüllen. Dafür werden Tests für die Bewertung von Zytoxizität, Sensibilisierung und Irritation durchgeführt. Der Grad der geforderten Biokompatibilität ist von der Anwendung abhängig. Die Frühgeborenen sind zum Beispiel bis zu 60 Tage im Brutkasten und im Hautkontakt mit den textilen Materialien – hier darf es zu keinen Hautirritationen kommen. Dräger produziert die textilen Bestandteile nicht selbst und ist deshalb auf verlässliche und qualitativ hochwertige Zulieferer textiler Materialien und Produkte angewiesen. Dräger selbst könne nicht wissen „wo in der textilen Supply Chain die Zytoxität zuschlägt“, so Braedel. Dräger strebt deshalb gezielt den Aufbau strategischer Partnerschaften an. Bei der Wiederverwendung textiler Medizinprodukte sind zudem die Waschbarkeit bei hohen Temperaturen (bis zu 95 °C) und ein hygienischer Aufbau zur Vermeidung von Keimübertragungen und Infektionen eine wichtige Anforderung.

Aktuell beeinflusst der Trend Demografischer Wandel stark die Entwicklungsaktivitäten im Bereich der Medizin- und Hygienetextilien: Wenn zwischen 2010 und 2030 die geburtenstarken Jahrgänge in Rente gehen, wird die Zahl der Menschen im Alter von 65 bis 80 Jahren um fast 40 Prozent zunehmen. Heute leidet bereits jeder 6. Mann und jede 2. Frau an Venenproblemen – Tendenz steigend. Für die Therapie von Venenleiden kommen Kompressionstextilien zum Einsatz, die je nach Indikation in Rund- und Flachstricktechnik hergestellt werden. Wichtig sei der zu erzielende Ruhe- und Arbeitsdruck der Kompressionstextilien, wie Bettina Rabenstein, Produktmanagerin Phlebologie/Lymphologie bei der medi GmbH & Co. KG erläuterte. Aktuelle Herausforderungen sind zum Beispiel die Produktion sehr kleiner Größen aufgrund der Maschinentechnologie. Des Weiteren werden Lösungen für einen verbesserten Tragekomfort gesucht:  67 Prozent der Männer und 69 Prozent der Frauen tragen ihre Kompressionsstrümpfe nicht regelmäßig, da die Haut austrocknet, Juckreiz entsteht oder der Kompressionsstrumpf nicht perfekt sitzt. Gerade für eine Optimierung der Passform ist medi an Lösungen wie Smart Textiles für eine verbesserte Vermessungstechnik interessiert. Weitere wichtige Themengebiete sind aktuell der Einsatz von Naturfasern und das Recycling von Kompressionstextilien. „Hier ist das Unternehmen ebenfalls auf der Suche nach Lösungen und potenziellen Partnern – deshalb sind wir auch Partner in dem von Bayern Innovativ gemanagtem ZIM-Netzwerk WiProNa (Wir Produzieren Nachhaltigkeit)“, so Rabenstein weiter.

Mit dem demografischen Wandel wird auch die Anzahl chronischer Wunden zunehmen. Laut Experten leiden heute etwa zwei bis vier Millionen Menschen in Deutschland daran. Eine der Hauptursachen ist das diabetische Fußsyndrom. Deshalb ist die Entwicklung innovativer Wundprodukte mehr denn je gefragt: zum Beispiel mit antiseptischer Wirkung, Wirkstoffabgabe oder aktiver Einflussnahme auf den Heilungsprozess. Die moderne Wundversorgung ist noch ein sehr junges Gebiet, wie Dr. Christian Rohrer, Leiter F&E, Lohmann & Rauscher GmbH & Co. KG ausführte. Neben dem demografischen Wandel sieht er steigende Anforderungen an die Evidenz, Kürzungen im Gesundheitsbudget und eine zunehmende Vernetzung der Gesundheitsleistungen zwischen stationärer, ambulanter Versorgung und Homecare als weitere Trends im Medizinproduktemarkt. „Auch wenn die Rahmenbedingungen für Innovationen im Medizinproduktemarkt nicht besser werden, so bleibt er ein stabiler und attraktiver Wachstumsmarkt“, so Rohrer. Weltweit wird ein jährliches Wachstum von 3 bis 4 Prozent prognostiziert, für Europa von 1 bis 3 Prozent und in China von 13 Prozent. Im Bereich der Wundversorgung sieht Dr. Christian Rohrer verschiedene Trends und Zukunftschancen: neuartige (Bio-)Materialien, biokompatible Materialien mit Proteinen, Enzymen und Zellen sowie neuartige Lösungen für antimikrobielle Eigenschaften. „ Auch die Integration von sensorischen Paramatern und Biomarkern für die Überwachung der Wundheilung – Stichwort „Smart Dressings“ – und die Bearbeitung des Themas Biofilm sind wichtige Zukunftsthemen“, betonte Rohrer.

Ein Forschungsprojekt für die Entwicklung eines kontinuierlichen Wundüberwachungssystems wird derzeit am Institut für Textiltechnik der RWTH Aachen durchgeführt. Ziel ist es, anhand der Überwachung von Parametern wie Temperatur, Feuchtigkeit und Dehnung zu detektieren, wie die Wundheilung verläuft und wann ein Verbandswechsel notwendig ist. „Hierzu laufen derzeit Tests an einem künstlichen Wundmodell“, so Nora Metzner, ITA der RWTH Aachen.
Über Anforderungen an funktionelle Ärztebekleidung, gerade auch unter dem Aspekt Hygiene, berichtete Prof. Dr. med. Thomas Horbach, Chefarzt der Allgemein- und Viszeralchirurgie der Schön Klinik Nürnberg Fürth aus der Praxis. Er hob hervor, dass die aktuell in der Presse gehypte Methode kurzärmliger Arbeitsbekleidung in Krankenhäusern nichts Neues wäre. Aus seiner Sicht ist für die Hygiene und die Vermeidung der Weitergabe von Infektionen neben der Händehygiene die desinfizierende/fachgerechte und häufige Reinigung der Arbeitskleidung der entscheidende Punkt. Dabei spielt auch die hygienisch verpackte Bereitstellung der gereinigten Bekleidung im Krankenhaus eine wichtige Rolle. Darüber hinaus sollte sich eine moderne Berufsbekleidung den Entwicklungen im Krankenhaus anpassen – Stichwort papierloses Krankenhaus. Neben Stift, Dect-Telefon und Stethoskop müssen auch Notizbuch/Checklisten, iPad und Röntgenplakette im Arztkittel untergebracht werden. Des Weiteren sieht er Optimierungspotenziale bei den Aspekten Tragekomfort, antimikrobielle Ausstattung, keimdichte Barrieren und umweltverträgliche Aufbereitung.

Mit der Übertragung von Erregern von Textilien auf die Haut und vice versa befasst sich auch das Hohenstein Institut für Textilinnovation gGmbH. In Deutschland erkranken jährlich bis zu 1 Millionen Patienten an sogenannten Krankenhausinfektionen, wie Prof. Dr. Dirk Höfer berichtete. Antibakterielle Textilien können zwar die Händehygiene in Krankenhäusern nicht ersetzen, sie können aber einiges zu einer Verbesserung der Hygiene beitragen. Heute ist nach Höfers Ansicht der Stellenwert antibakterieller Textilien in Krankenhäusern noch zu gering. Hohenstein untersucht derzeit in einem Projekt die Übertragungsrate zwischen Textil und Haut. Hierzu wurde ein standardisiertes Hautmodell entwickelt. Damit sollen auch Infektionsketten simuliert werden.

Das Thema Hygiene spielt auch im Pflegesektor eine wichtige Rolle, wie Anabel Heigl, Produktmanagerin bei CWS-boco Deutschland GmbH/WIRTEX – Wirtschaftsverband Textil Service, aufzeigte. Bei der Berufskleidung wird hier auf Tragekomfort, Funktionalität, modischem Schnitt und ein einheitliches Erscheinungsbild ein großer Wert gelegt. Des Weiteren sollte sie desinfizierend aufbereitbar sein, auch wenn das vom Gesetzgeber nicht gefordert ist. Antibakterielle Textilien würde man gerne einsetzen, diese sind für Pflegeeinrichtungen aber aktuell zu teuer. Die Bewohnerwäsche und Bettwäsche wird als Gesamtbestandteil der Pflege verstanden. Die Stationswäsche muss desinfizierend aufbereitbar sein, dass heißt es werden hohe Anforderungen an die Farb- und Formstabilität der Textilien gestellt. Bei der Bewohnerwäsche handelt es sich hingegen um Privatwäsche der Patienten – hier erhalten die Angehörigen Materialempfehlungen von den Pflegheimen. Die größte Herausforderung sei, so Heigl, dass im Pflegesektor ein gordischer Knoten aus Funktion, Optik und Wirtschaftlichkeit zu lösen sei. Dabei ist eine hygienisch einwandfreie und zuverlässige Wäscheversorgung unabdingbar.

Für die Pflege ist auch der Einsatz sensorischer Textilien von großem Interesse – hierzu läuft aktuell ein Projekt der Smart Textiles Platform Austria, wie dessen Leiter Günter Grabher berichtete. Aktuell befindet sich das Projekt in der klinischen Studie: Dabei handelt es sich um ein Textil mit integrierten Feuchtigkeitssensoren, das im Bett von Pflegebewohnern eingesetzt wird. Hintergrund ist, dass aktuell Pfleger alle zwei Stunden überprüfen müssen, ob die Bettwäsche aufgrund von Feuchtigkeitsentstehung gewechselt werden muss. Durch den Einsatz von Smart Textiles ist es möglich, das Personal zu entlasten. Die smarten Textilien detektieren und melden Feuchtigkeitsentstehung und können dabei konkret zwischen Schweiß und Urin unterscheiden. Eine der größten Herausforderungen in dem Projekt war die Beständigkeit gegenüber der desinfizierenden Wiederaufbereitung, wie Grabher darlegte. Hier musste man nochmal komplett in die Material- und Garnentwicklung zurückgehen. Nun habe man aber ein Smart Textiles entwickelt, dass auch die bisherigen Probleme hinsichtlich der Waschbarkeit von Smart Clothes löst. Die Vermarktung soll Mitte des Jahres beginnen.

Smart Textiles wird auch im Medizinbereich ein großes Einsatzpotenzial prognostiziert: sei es für die Optimierung medizinischer Produkte wie Orthesen und Prothesen, die Überwachung von Vitalparametern oder für spezielle Diagnostik- und Therapieverfahren. Eine jüngste Entwicklung ist ein spezielles System zur Diagnostik und Therapie von Patienten mit akuten und chronischen Rückenschmerzen – ein Projekt von der KARL OTTO BRAUN GmbH & Co. KG und Epionics Medical GmbH. Hierfür werden zwei flexible Sensoren mit medizinischen Hohlpflastern links und rechts an der Lendenwirbelsäule befestigt. Die Sensorbänder verlaufen parallel zur Wirbelsäule und erfassen in jeweils 12 gleich großen Segmenten die Biegungen, welche die Sensoren auf der Rückenoberfläche erfahren. Die größte Herausforderung war laut Dr. Steffen Klabunde, Leiter Produktmanagement und Innovation bei KOB, die Entwicklung des Textils mit einer Klebeschicht, ähnlich einem Kinesiotape, das folgende Anforderungen erfüllt: Messgenauigkeit und exakte Fixierung, aber trotzdem eine hohe Beweglichkeit, Hautfreundlichkeit, aber trotzdem eine 24-Stunden sichere Befestigung und ein schmerzfreies Ablösen. Mit diesem System sind eine Dokumentation der Bewegung des Rückens im Alltag sowie eine Erfolgskontrolle von Heilverfahren möglich wie Dr. André Kwiatek, Epionics Medical, aufzeigte.

Mit Smart Textiles befasst sich auch das Fraunhofer-Institut für Silicatforschung in Würzburg, das einen „schlauen“ Gummi entwickelt hat. Dieser besteht aus einer stark dehnbaren Elastomerfolie (Silicon, Acryl, Polyurethane, Naturkautschuk), die beidseitig mit hochflexiblen Elektroden aus Graphit oder Ruß beschichtet wird. Der „schlaue“ Gummi ist zu 100 Prozent dehnbar und gut in flexible, dehnbare und bewegliche Strukturen wie Kunststoff und Textilien zu integrieren. Über mechanische Verformung (Druck oder Dehnung) kann der Gummi Belastungen messen. Damit ist zum Beispiel eine dreidimensionale, kontinuierliche Erfassung der Druckverteilung am gesamten Fuß mittels einer Meßsocke für den Medizin- und Sportbereich möglich, wie Kerstin Heinrich, ausführte.

Die Entwicklung eines Systems zur Erfassung von Vitalparametern, das eine Schnittstelle mit einer Cloud besitzt ist Aufgabe des Projektes TexVital. Das ITV Denkendorf entwickelt hier mit Industriepartnern ein T-Shirt mit integrierter Elektronik und Sensorik sowie einem sensorischen Textil für Pulsoximetrie, wie Prof. Michael Doser ausführte. Vitalparametern wie EKG, Herzrate, Atmung, Sauerstoffsättigung und Puls sowie Blutdruck und Aktivitätsparameter sollen kontinuierlich und über langen Zeitraum aufgezeichnet werden.

Ein ganz anderes Thema steht im Fokus des EU-Projektes LIFE + CELSTAB: Ziel ist die Entwicklung eines neuartigen und nachhaltigen Damenhygieneproduktes. Herkömmliche Produkte bestehen hauptsächlich aus Cellulose und Polyethylen oder anderen synthetischen Komponenten. Dies soll durch ein innovatives Multlayer-Materialkonzept ersetzt werden, wie Cadga Biasutti von der Procter & Gamble Service GmbH darlegte. Damit will man den Materialeinsatz bei gleichbleibender Performance reduzieren – erste Ergebnisse zeigen eine mögliche Reduktion um 30 Prozent. Das Projekt läuft noch bis Ende 2017.

Auf dem Kongress wurden zwischen den Teilnehmern zahlreiche neue Kontakte geknüpft. 100 Teilnehmer nutzten bereits den Abendempfang auf Schloss Burgfarrnbach am Vortag zum Netzwerken. Großen Zuspruch fand auch das Exkursionsprogramm an dem rund 60 Personen teilnahmen. Auf dem Programm standen der Lehrstuhl für Polymerwerkstoffe der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, das Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen und die Leonhard KURZ Stiftung & Co. KG.

Fachlicher Ansprechpartner
Christina Harwarth
Tel. +49 911-20671-168
Fax +49 911-20671-5168

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