Neue Bekleidungsfunktionen

Als Kriterien bei der Auswahl von Bekleidung treten Bequemlichkeit, Tragekomfort, Nützlichkeit, Interaktivität, Mobilität, Vertrauen, Umweltgerechtigkeit und Komfort immer mehr in den Vordergrund.

Die Zeiten in denen allein nur Farb-, Schnitt- oder Stoffänderungen die Mode bestimmen sind vorbei. Es werden Produkte, Inhalte und Serviceleistungen entwickelt, die aus der Verbindung von Hochtechnologie-Branchen und neuen Anwenderbedürfnissen entstehen.

Sehr zutreffend finde ich folgendes Zitat der BBE-Trendstudie “Alltagsprodukte mit Zukunft“:

„Die neue Generation von Textilien könnte unsere alte Kleiderordnung schon bald revolutionieren. Sie besteht aus Fasern und Stoffen, die ihre Produzenten gern als „intelligent“ bezeichnen. Darin verbergen sich vielseitige Materialien, die bei Kälte wärmen und bei Hitze kühlen, die auf Signale der Haut reagieren oder den Schweiß abtransportieren. Auf den Markt kommen Socken die nicht mehr stinken, Pullover die nicht mehr fusseln, und Blusen, die nicht mehr verschmutzen. Bereits im Handel sind luftige Gewebe mit hohem Sonnenschutzfaktor, aber auch Bikinis, die möglichst viel UV-Licht durchlassen – für die nahtlose Bräune“

Folgende Zusatzfunktionen von High-Tech-Stoffen sind nach Einschätzung oben genannter BBE-Studie aus Kundensicht besonders populär:

Sie massieren: Der Stoff gegen Verspannungen und schlechte Durchblutung.

Sie duften: Das Kleid ersetzt den Parfümflakon

Sie pflegen: Durch Reibung des Stoffes an der Haut werden Pflegesubstanzen freigesetzt

Sie leuchten: Sinnvoll z.B. Kinder- und Arbeitsschutzbekleidung

Sie kühlen: Nie mehr schwitzen!

Sie denken: Eingenähte Mikrochips werden optimal auf die Bedürfnisse des Trägers angepasst

Sie schützen vor Elektro-Smog: Durch spezielle Beschichtungen oder Verarbeitungsweisen prallt gesundheitsschädlicher Elektro-Smog ab.

Diese und andere zukunftsweisende Bekleidungsfunktionen sind deshalb das Thema meiner Facharbeit.

COMFORT & CONVINIENCE

- Antimikrobiell

- Geruchsbindung

- Optimale Regulierung des eigenen Körperklimas

- Pflegeleichtigkeit

o Schmutzabweisend

- Mass Customization

HEALTH, WELLNESS & CARE

- Schutz gegen Elektrosmog

- Lösen von Verspannungen

- UV-Schutz

- Körpermodellierung/Push up

- Volumenändernde Fasern

- Duft in der Kleidung

- Pflegeprodukte integriert in die Bekleidung

INFORMATION & COMMUNICATION

- Wearable Electronics

· Audio-Modul

· Energieversorgung

- Integriertes GPS

SAFTEY & PROTECTION

- Selbstleuchtend, reflektierend

- Alarm-Knopf (Kinder)

- Baby-Anzug

- Techno-Bra

Comfort & Convinience

Antimikrobielle Ausrüstung:

Seit dem letzten Jahrtausend haben sich Lebensstandard und Hygiene der Menschen kontinuierlich verbessert. Da die Menschen heute mehr denn je auf Sauberkeit und Hygiene achten, viele Mikroorganismen sich aber in Heimtextilien und Bekleidung einnisten, verstärkt die Industrie ihre Anstrengungen auf dem Gebiet der Forschung und Entwicklung von Textilien mit antibakterieller Wirkung.

Noch schaffen Textilien in verschiedenen Kombinationen mit Temperatur, Feuchtigkeit und anderen Klimafaktoren, sowie Schmutz, Erde und Fetten eine optimale Grundlage zur Vermehrung der Mikroorganismen. In diesem Fall können 2 verschiedene Effekte entstehen. Der erste ist eine unkontrollierte Vermehrung von Mikroorganismen wie Krankheitserregern und Bakterien, was zu einem erheblichen gesundheitlichem Risiko führen kann. Aber auch die einfache Entstehung von unangenehmen Gerüchen gehört dazu.

Der zweite Effekt ist die Verfärbung, was bei Gardinen als Gilb bezeichnet wird, oder der Verfall der Textilien.

Antimikrobielle Wirksamkeit ist ein Sammelbegriff für alle Wirkprinzipien, die das Wachstum von Keimen hemmen, verhindern oder deren Ausbreitung unterbinden.

Im Vordergrund steht dabei die Geruchshemmung und die Verhinderung des mikrobischen Befalls, sowie die Vermeidung eines Verlusts an Gebrauchstüchtigkeit, durch mikrobielle Stoffe. Auch das Verhindern von Übertragung und Ausbreitung von Krankheitserregern ist vor allem aus medizinischer Sicht sehr interessant, aber wie wir noch sehen werden auch sehr gefährlich.

Anwendungsgebiete bestehen vor allem in medizinischen Textilien, aber auch in Sport- und Freizeitbekleidung.

Ziele der antimikrobiellen Ausrüstung:

- Erhalt der vollen Gebrauchstüchtigkeit von Fasern, Garnen, Stoffen

- Geruchsneutralität oder Wohlgerüche

- Sterilität

Ohne anti- Mit anti-

mikrobielle mikrobieller

Ausrüstung Ausrüstung

Die Wirkung der antimikrobiellen Wirkstoffe kann aktiv oder passiv sein. Der Wirkstoff greift entweder direkt die Zellwand, den Stoffwechsel oder das Genom der Zelle an (aktiv) oder verhindert mikrobielle Besiedlung (passiv).

Antibakterielle Chemiefasern werden hauptsächlich mit 2 verschiedenen Methoden hergestellt. Bei der ersten werden die antibakteriellen Stoffe beim Spinnen auf die Faser aufgetragen. Bei der zweiten wird das fertige Textil mit dem antibakteriellen Wirkstoff nachbehandelt. Die Anforderung die dabei an den Wirkstoff gestellt werden, sind folgende: Er darf nicht toxisch, mutagen, allergisierend und umweltschädlich sein. Es dürfen keine toxischen Zwischenprodukte bei UV-Belastung entstehen, die Zusammensetzung der normalen Hautflora darf sich nicht ändern und Resistenzbildung muss ausgeschlossen sein. Natürlich stellen diese neuen Produkte auch völlig neue Anforderungen an die Pflege. So dürfen die Wirkstoffe bei der Wäsche nicht ausgewaschen werden oder müssen zumindest nachrüstbar sein. Beim Trocknen müssen die Wirkstoffe thermostabil sein und sie dürfen beim Imprägnieren ihre Eigenschaften nicht verlieren. In Krankenhäusern, Pflege- und Altenheimen müssen sie auch Körperflüssigkeiten gegenüber wie Schweiß, Blut und Urin beständig sein und dürfen weder durch die Oberflächendesinfektion noch durch thermische Desinfektion oder Sterilisation in ihrer Performance beeinträchtigt werden.

Antimikrobielle Textilien bieten äußerst interessante Anwendungsmöglichkeiten. Dies gilt vor allem für den medizinischen Bereich. Doch sollte sich die Auswahl des antimikrobiellen Wirkungsprinzips vor allem nach den medizinischen Notwendigkeiten richten. Ansonsten besteht die Gefahr, dass Mikroorganismen durch den Dauerkontakt mit den Wirkstoffen irgendwann resistent werden.

Außerdem können die antimikrobiellen Wirkstoffe die schützende Fauna der Haut angreifen, und so bei empfindlichen Menschen Hautreizungen verursachen.

Beispiele für antimikrobielle Ausrüstung:

Silfresh mit Triclosan:

Silfresh ist ein antimikrobielles Acetatgarn welches zur Kontrolle der Entwicklung von Mikroorganismen und deren Zerstörung mit Triclosan versetzt wird. Triclosan ist sehr wirkungsvoll gegen Bakterien und Hautpilze und wird zur Zeit in Kosmetika, Seifen, Deodorants und Zahnpasta genutzt. Silfresh ist damit sicher als Garn und verursacht keine allergischen Reaktionen.

Amicor/Amicor Plus:

Amicor ist ein antibakterielles Mittel, das in die Textilfaser eingeschlossen wird. Es verhindert die Ausbreitung von Bakterien, die sich am schnellsten in warmer, feuchter und dunkler Umgebung vermehren.

Sanitized:

Dieser bakterizide Ausrüstungswirkstoff ist für alle Textilfasern geeignet und hemmt Pilz- und Bakterienwachstum.

Tinosan von Ciba Speciality Chemical:

Tinosan ist ein Antimikrobikum in Pulverform, welches durch seine Wirkungsweise dauerhaft Geruch hemmt. In speziellen Färbeverfahren wird Polyester und Polyamid mit diesem Pulver angereichert. Tinosan ist extrem waschbeständig. Eine mit Tinosan behandelte Sportsocke soll problemlos einen Marathonlauf ohne die geringste Geruchsbildung überstehen. Der Socken-Prototyp wurde in den USA bereits angemeldet und hat angeblich beste Chancen den Weltmarkt zu erobern.

Selbstverständlich sind hier noch unzählige andere Marken auf dem Markt erhältlich.

Einer ähnlichen Wirkungsweise bedienen sich antimykotische Ausrüstungswirkstoffe. Antimykotisch bedeutet, dass das Textil vor Pilzbefall wie z.B. durch Schimmelpilze oder Fußpilz geschützt ist.

Handelsbezeichnungen für antimykotische Wirkstoffe sind z.B.

- Hygitex (antimykotische Ausrüstung besonders für Strumpfhosen mit langanhaltendem Fußpilzhemmer und antibakterieller Wirkung) oder

- Bioguard (waschfeste antimykotische Ausrüstung).

Geruchsbindung, Desodorierend:

Die ganze Nacht in der Kneipe hängen und morgens gleich ins Büro, ohne das man etwas riecht – Cyclodextrine machen es möglich.

Cyclodextrine (sog. Käfigmoleküle) sind cyclische Zuckermoleküle mit einem hydrophoben Hohlraum. In diesen Hohlraum können sogenannte Gastmoleküle eingeschlossen werden. Dabei ist es nicht erforderlich, dass die Dimension des Hohlraums und die des Gastmoleküls exakt übereinstimmt.

Im Bekleidungsbereich kann man die Cyclodextrine folgendermaßen einsetzen:

Sie werden auf der textilen Faser verankert und dauerhaft fixiert.

Diese Fixierung erfolgt bei Baumwollfasern ähnlich der Färbung mit Reaktivfarbstoffen. Dabei reagiert der reaktive Teil des Cyclodextrins, z.B. Monochlortriazinyl mit der Faseroberfläche und es entsteht eine Brückenverbindung, von der das Cyclodextrin nun dauerhaft an der Faser gehalten wird.

Für Fixierung von Cyclodextrinen an Polyester muss allerdings die Voraussetzung gegeben sein, dass das Cyclodextrin eine hydrophobe Gruppe enthält. Dieser hydrophobe Molekülteil wandert dann in das Faserinnere des Polyesters. Der polare Molekülteil bleibt dagegen an der Faseroberfläche. Dieser Vorgang ist vergleichbar mit dem Färben mit Dispersionsfarbstoffen.

Die Cyclodextrine sind durch die Fixierung mit einen dieser beiden Vorgänge waschbeständig und dauerhaft fest mit dem Textil verankert.

1. Textile Oberfläche

2. Cyclodextrin

3. Gastmolekül wird

wird eingelagert

4. Gastmolekül wird

wieder abgegeben

Sie können nun z.B. zur Geruchsbindung eingesetzt werden.

Immer wenn sich nun unangenehme Gerüche an dem mit Cyclodextrinen bestückten Kleidungsstück festsetzen wollen, werden die Geruchsmoleküle von den Hohlräumen der Cyclodextrine aufgenommen. Sie werden also in den Cyclodextrinen, welche man sich wie winzig kleine Tonnen vorstellen kann eingelagert, und dadurch neutralisiert.

Sind die Cyclodextrine alle bis zum Rand gefüllt wird es Zeit für eine Wäsche bzw. Reinigung des Textils. Dabei werden die Hohlräume der Cyclodextrine wieder entleert und können so beim nächsten Kneipenbesuch o.ä. wieder voll zum Einsatz kommen.

Ein weiterer Vorteil der Cyclodextrine ist die Tatsache, das ihr Einsatz keinerlei Nebenwirkungen erzeugt. Anders als bei der herkömmlichen antimikrobiellen Ausstattung, wird die bakterielle Fauna der Haut nicht beeinträchtigt. Und die Gefahr der Resistenzenbildung ist auch nicht gegeben.

Günther Jauch hat in Stern-TV einen mit Cyclodextrinen ausgerüsteten Anzug des Bekleidungsherstellers Brinkmann einen Härtetest unterzogen: Ein Bauer hat darin seinen Schweinestall ausgemistet, ein Frittenbräter hat im Pommesdunst gestanden, am Ende fuhr gar ein Güllewagen über das gute Stück. Testergebnis: dem Anzug war nichts anzuriechen.

Cyclodextrine können allerdings nicht nur zur Geruchsbindung eingesetzt werden, sondern z.B. auch zu folgenden Zwecken:

- Einlagerung von Duftstoffen

- Einlagerung von Pflegesubstanzen

Darauf werde ich aber erst an den entsprechenden Stellen im Referat näher eingehen.

Das Potential für solche High-Tech-Kleidung wird sehr hoch eingeschätzt, da allein in Deutschland rund 5 Mio Neurodermiker und 8 Mio Menschen mit Berufsdermatose leben. Leider wird die volle Marktreife dieser neuartigen Produkte erst in 3-5 Jahren erreicht werden.

Nebenbei könnte man sich auch folgenden Einsatzzweck für Cyclodextrin-Kleidungsstücke vorstellen. Durch ihre substanzsammelnden Eigenschaften könnten sie ganz neue Diagnosemethoden ermöglichen. Über einen längeren Zeitraum hinweg können Schweißproben genommen werden, welche sich für Drogen- und Dopingtests und zur Diagnose von Krankheiten eignen.

Optimale Regulierung des eigenen Körperklimas

Mikroklima ganz groß - zu den Stoffeigenschaften, die besonders oft als „intelligent“ bezeichnet werden, gehören die mikroklimatischen Wirkungen sowie umweltangepasste Reaktionen. Hierbei geht es einerseits um Wind- und Wasserabweisung von außen und die gewünschte Atmungsaktivität von innen, andererseits um das selbständige Erkennen des jeweiligen Umwelteinflusses durch das Material.

Zu den bekanntesten Beispielen zählen „Sympatex®“ wie „Gore-Tex®“ oder neuerdings die sogenannten PCM´s.

Einsatz von PCM-Mikrokapseln zur Erhöhung des thermophysiologischen Tragekomforts

Die sogenannten PCM-Kapseln sind eine der jüngsten Neuerungen, wenn es darum geht die Körpertemperatur bestmöglichst zu regulieren. PCM (Phase Changing Materials) steht für hochproduktive, thermische Speichermedien, deren Anwendung in der Bekleidungsindustrie auf elementare physikalische Gesetze besteht. Wird bei Erwärmung der Schmelzpunkt des PCM erreicht, erfolgt der Phasenwechsel vom festen in den flüssigen Aggregatszustand. Diesen Vorgang kann man sich ähnlich dem Schmelzen von Eis zu Wasser vorstellen. Während dieses Übergangs werden große Wärmemengen von den PCM`s aufgenommen und gespeichert, wobei die Materialtemperatur praktisch konstant bleibt. Im umgekehrten Vorgang erfolgt Wärmefreisetzung durch den Übergang vom flüssigen in den festen Aggregatzustand unter Wärmeabgabe an die Umgebung. Auch hierbei bleibt die Materialtemperatur konstant. Rund 500 verschiedene Arten von PCM´s sind den Forschern momentan bekannt, doch werden in Textilien meist Paraffine eingesetzt. Diese besitzen im Vergleich zu anderen PCM´s sehr hohe Wärmekapazitäten. Außerdem kann man sie auf gewünschte Temperaturen einstellen.

Zur Veranschaulichung der Funktionsweise von PCM`s folgt nun ein Beispiel aus der Bekleidungsindustrie:

In einer Schaumschicht zwischen Innenfutter und Obermaterial des Skianzugs werden möglichst viele paraffin-gefüllte Mikrokapseln untergebracht. Steigt innen oder außen die Temperatur, z.B. durch körperliche Anstrengungen des Nutzers oder durch Sonnenschein, reagieren die Kapseln mit Wärmeaufnahme. Sie entziehen ihrer Umgebung Wärme und speichern die überschüssige Energie. Das wachsartige Paraffin verflüssigt sich dabei. Wird es kalt, etwa beim Warten am Lift, geben die Mikrokapseln die zuvor gespeicherte Wärme wieder ab. Das Paraffin wird fest. Durch dieses Wechselspiel von Wärmeaufnahme und

-abgabe in den Mikrokapseln werden Temperaturschwankungen ausgeglichen und dem Träger ein angenehmes Tragegefühl ohne Schwitzen und Frieren vermittelt.

Die PCM-Kapsel nimmt Wärme auf und Die PCM-Kapsel ist vollkommen

geht von ihrem momentanen festen verflüssigt und kann nun Wärme

Aggregatszustand in den flüssigen über. abgeben.

Die bekanntesten Anwender von PCM´s in der Textilindustrie sind Outlast, USA und Schoeller, Schweiz. Outlast vertreibt unter gleichem Namen seit mittlerweile ca. 4 Jahren auf dem amerikanischem und seit ca. 3 Jahren auf dem europäischem Markt Textilien mit PCM-Mikrokapseln. Schoeller vertreibt PCM-Textilien unter dem Namen ComfortTemp und bekam dafür unter anderem den „Design Preis Schweiz“ verliehen, mit dem außergewöhnliche Produktideen von Unternehmen und Designern aus den unterschiedlichsten Sparten weltweit ausgezeichnet werden.

Es gibt mehrere Möglichkeiten Textilien mit den 1-30 Mikrometer großen PCM-Mikrokapseln auszurüsten. So werden sie z.B. während des Nassspinnverfahrens direkt in die Acrylfilamente eingebracht. Danach sind die PCM´s vom Fasermaterial völlig umgeben, d.h. sie werden dauerhaft in die Fasern eingeschlossen. Diese Fasern lassen sich zu Garnen verspinnen, aus denen Gewebe und Gestricke gefertigt werden können.

In die Faser eingelagerte

PCM`s

Außerdem lassen sich aus den Acrylfasern mit PCM-Mikrokapsel-Ausrüstung Faservliese herstellen.

Des weiteren können die PCM-Mikrokapseln in Beschichtungssysteme eingebracht und auf die Oberfläche textiler Gewebe aufgetragen werden.

Beschichtung einer textilen

Fläche mit PCM`s

Für einen Einsatz in Schaumstoffen werden die Kapseln in eine wässrige Polyurethanschaummatrix eingemischt. Die Formung des Schaumstoffes mit den darin eingeschlossenen PCM-Mikrokapseln erfolgt in einem Trocknungsprozess, wobei das Wasser aus dem System entfernt wird. Die Schaumstoffe werden häufig auf textile Gewebe auflaminiert.

Hier noch einmal eine stichpunktartige Zusammenfassung der positiven Eigenschaften der Stoffe mit PCM-Effekt:

- aktive thermische Isolationswirkung

- wiederholte fest-flüssig Umwandlung

- geringe Volumenänderung beim Phasenübergang

- hohe Wärmeleitfähigkeit

- hohe spezifische Wärme und Dichte

- große Auswahl der Schmelztemperatur

- unterschiedliche Temperaturbereiche sind mischbar

- nicht korrosiv

- ungiftig

- kostengünstig

Allerdings tritt in der Praxis folgendes Problem auf: Die durchschnittliche Temperatur der Haut an Oberkörper und Kopf beträgt 30 – 35° C, während die Durchschnittstemperatur an Händen und Füßen nur zwischen 30,8 und 31,6° C liegt. Die PCM´s funktionieren aber jeweils nur in einem bestimmten Temperaturbereich. Deshalb werden momentan 3 verschiedene Klassen von PCM´s angeboten:

- Klasse 41: 18° bis 29° für kaltes Wetter

- Klasse 42: 27° bis 37° für normales Wetter

- Klasse 43: 32° bis 43° für heißes Wetter

Selbstverständlich spielt auch der Aufbau des textilen Trägermaterials für die aktive thermische Isolation eine große Rolle. Dünne, dichte Strukturen unterstützen die Wärmeaufnahme des PCM´s. Wogegen lockere und dicke Textilien eine verzögerte und damit effektivere Wärmeabgabe bewirken.

Auch bei der Gestaltung und Konstruktion von PCM-Kleidung werden ganz neue Verfahren angewandt. Zur Unterstützung des Entwurfs der Kleidungsstücke mit PCM-Ausrüstung wurde ein computergestütztes Berechnungs- und Simulationsverfahren entwickelt, was bereits bei der Entwicklung einer Vielzahl von Bekleidungsstücken erfolgreich eingesetzt wurde. In diesem Simulationsverfahren werden Temperaturprofile unter Annahme möglicher Anwendungstemperaturen erstellt. Aus den Temperaturprofilen wird der für die PCM-Anwendung in Frage kommende Temperaturbereich ermittelt, auf dem die PCM-Auswahl basiert. Außerdem wird über Wärmebilanzen die erforderliche PCM-Mikrokapsel-Menge errechnet. Im Anschluss daran kann das Textil konstruiert und ein Prototyp produziert werden. Anhand spezialisierter Laboruntersuchungen sowie Tragetests wird das Endprodukt überprüft und gegebenenfalls optimiert.

Beispiel für ein

Temperaturprofil

Doch trotz alledem ist weiterführende Forschung dringend notwendig.

Unter anderem hat man herausgefunden, dass der Ort, an dem das PCM in dem Textil untergebracht ist, bzw. die Entfernung zum Körper eine entscheidende Rolle spielt. Ist das PCM weit vom Körper entfernt, dann erreicht nur ein kleiner Teil der freigesetzten Energie den Körper. Sind die Materialien hingegen sehr nah am Körper, gibt es nur wenige oder keine Temperaturschwankungen. Mit anderen Worten: Die Energie kann zwar gespeichert aber nicht mehr an den Körper zurückgegeben werden, wenn sich der Inhalt erst einmal verflüssigt hat. Im Extremfall fängt man an zu Schwitzen, durch die Verdampfung des Schweißes, die gleichzeitig anfängt, regelt der Körper selber die Temperatur. Folglich sinkt die Durchschnittstemperatur der Haut. Das PCM fängt nun an Energie freizusetzen und würde den Körper überhitzen. Es entsteht also genau das Gegenteil von dem was beabsichtigt war.

Außerdem können die PCM`s bei zu körpernahem Tragen ein unangenehmes kaltes Gefühl auf der Haut verursachen.

Außerdem wird das PCM oft unüberlegt eingesetzt. So wird selten an den Temperaturspielraum in dem die PCM´s agieren gedacht. Eine Jacke kann heutzutage noch nicht gleichzeitig bei –20° wärmen und bei +30° C kühlen.

Das größte Problem liegt aber noch im zu schnellen Phasenwechsel der PCM´s. In der Natur (beim Menschen) dauert es relativ lange bis der Körper zu schwitzen anfängt (bis zu 15 Minuten). Die PCM´s hingegen brauchen für den Übergang von flüssiger Form in einen festen Zustand nur wenige Sekunden.

Ein Vorteil dagegen ist die erstaunliche Entdeckung das die flüssigen Kapseln einen geringeren Wärmewiderstand haben als die festen Kapseln. Daraus resultiert, das wenn die Kapseln flüssig sind, die Wärmeabgabefähigkeit stärker ist als bei festen Kapseln. Wie dieser Effekt zustande kommt, kann nicht eindeutig gesagt werden. Klar ist jedoch, das dieser Effekt dem Träger einen gewissen Komfort liefert.

Pflegeleichtigkeit:

Immer mehr Verbraucherinnen und Verbraucher entscheiden sich beim Einkauf für die neuen, pflegeleichten High-Tech-Stoffe, welche im Alltag Komfort und Zeitersparnis gewährleisten. Denn wer bügelt schon gerne als erstes nach Ankunft am Reiseziel. Und wer weiß nicht, wie ärgerlich es ist, wenn ein Rotweinfleck sich so tief ins Gewebe eingenistet hat, dass selbst Reinigungsfirmen verzweifelt aufgeben.

Deshalb sind schmutzabweisende, schnelltrocknende und pflegeleichte Textilien mittlerweile vom Markt nicht mehr wegzudenken.

Schmutzabweisende Bekleidungstextilien:

Zu den modernen Anforderungen an Textilien zählt die schmutzabweisende Eigenschaft. Diese wird z.B. durch die beiden nachfolgend beschriebenen Verfahren erreicht.

Teflonbeschichtungen:

Teflon bietet einen unsichtbaren, intelligenten Gewebeschutz, mit dem das Leben um einiges sorgenfreier wird. Die Teflonbeschichtung schützt die Bekleidung in hohem Maße vor Schmutz und Wasserflecken. Wasser- und ölgebundene Flüssigkeiten perlen einfach von der Stoffoberfläche ab, können somit nicht in die Faser eindringen und deswegen auch keine unschönen Flecken verursachen. Außerdem bleiben durch die Teflonbeschichtung Aussehen, Beschaffenheit, Geschmeidigkeit und Atmungsaktivität des Stoffes unverändert, sodass der Tragekomfort der Bekleidung in keinster Weise beeinträchtigt wird. Teflon ist wasserunlöslich. Somit können die beschichten Kleidungsstücke problemlos in der Haushaltswäsche gepflegt werden. Allerdings sollte man darauf achten die Schutzfunktion anschließend durch Hitzeeinwirkung (Bügeln, Trockner) erneut zu aktivieren.

Teflon ist ein umweltverträglicher Kunststoff (auch bekannt durch die Pfannen), welcher auf die fertigen textilen Flächen aufgebracht wird.

Nanotechnologie gegen Dreck

Zu den modernen Anforderungen für Textilien zählt die schmutzabweisende Eigenschaft. Mit der Erforschung der Nanotechnologie wird fleckenlose Reinheit auch bald ohne Waschmittel möglich. Forscher der Saarbrückener Denkfabrik INM haben die erste abriebfeste Materialstruktur mit schmutzabweisendem Effekt entwickelt - so stark, dass auch Öle, Tenside, Klebstoffe oder Tinte kaum an Stoff oder auch an Keramik, Glas, Metall, Kunststoff oder Stein haften. Eine Milliarde Puffer pro Quadratzentimeter - die hauchdünne Beschichtung ist unsichtbar, denn Nanopartikel sind zu klein, um vom Licht erfaßt werden zu können. Der Antihafteffekt ergibt sich durch mikrometergroße Wellenstrukturen mit fluorierter Oberfläche oder dadurch, dass Nanopartikel aus der oberflächlichen Molekülstruktur herausragen: pro Millimeter rund 10.000 Noppen, auf denen die Kontaktmöglichkeit von Wasser, Öl oder Reinigungsmitteln auf ein Minimum reduziert wird. Die neuen Materialien behalten ihre Wirksamkeit auch nach der Wäsche. Der “Tefloneffekt" verknüpft diese Entwicklungen mit der Photokatalyse: Die schmutzabweisende Oberfläche soll dann auch keimtötend wirken, und zwar ohne das man Extrastoffe zugeben muß.

Allerdings sind nach diesem Verfahren hergestellte Textilien noch nicht auf dem Markt erhältlich. Ob sich die Technik durchsetzen wird, wird erst die Zukunft zeigen. Bei Waschenbecken, Fliesen oder in der Kunststoff-Industrie verzeichnet dieser sogenannte Lotus-Effekt aber bereits erste Erfolge.

Eine alternative, umweltschonende Möglichkeit Textilien schmutzabweisend auszurüsten ist die Beschichtung mit Bienenwachs und Paraffin. Diese Stoffe wirken gleichzeitig wasserabweisend. Allerdings waschen sie sich beim Waschen aus. Daher muss das Kleidungsstück nach dem Waschen mit einer Wachs-Paraffin-Mischung eingerieben werden.

Mass Custmization

Mass Customization steht für individuelle Massenmaßanfertigung. Darunter versteht man kundenindividuelle Produkte auf Basis einer Massenfertigung anzubieten, mit dem Ziel Kunden genau das zu bieten, was sie wünschen und somit langfristige Kundenbindung zu erreichen.

Dabei kann der Kunde von Anfang an interaktiv an der Produktgestaltung mitwirken. Er kann in unterschiedlichem Maße Einfluss nehmen auf:

- Farbe und Muster

- Stoff

- Schnitt und Passform

- Preis-Leistungsverhältnis

- Funktionalität

In einer 3D-Mess-Kabine werden die genauen Körpermaße des Kunden dreidimensional und exakt ermittelt. Die dabei gemessenen Daten können auf einer sogenannten Bodycard – eine Art kreditkartengroße Scheckkarte - festgehalten werden und sind somit jederzeit verfügbar.

Muster für eine persönliche

Bodycard in Scheckkartengröße

Anschließend werden die gewonnenen Daten mittels CAD in individuelle Schnitte verwandelt. Per Computerdarstellung wählt der Kunde nun seinen Wunschschnitt und Wunschmaterial aus, anschließend wird das individuelle Kleidungsstück mit modernsten Verfahren in darauf spezialisierten Firmen gefertigt.

Health, Wellness & Care

Bekleidung, die das Wohlempfinden des Menschen erhöht, gegen Krankheiten schützt oder sogar heilend wirkt.

Schutz gegen Elektrosmog:

Nach einer Untersuchung sind 70% der Bevölkerung davon überzeugt oder halten es zumindest für möglich, dass Elektrosmog die Gesundheit gefährden kann. Als Ursache für Elektrosmog gelten stromführende Leitungen jeglicher Art, außerdem Radio-, Mikro- und Funkwellen. Zwar gilt der Elektrosmog nicht unmittelbar als gesundheitsgefährdend, allerdings konnten in umfangreichen Studien negative Auswirkungen auf Lebewesen nachgewiesen werden. So kann er bei empfindlichen Menschen Schlafstörungen, Abgeschlagenheit am Morgen, Nervosität oder Beeinträchtigungen des Immunsystems hervorrufen.

Natürlich kann man dieses Problem nicht alleinig durch die Bekleidung lösen, da ja nicht alle Körperpartien durch Textilien bedeckt werden. Doch können sie die Produktpalette zur Abschirmung von Elektrosmog welche Tapeten, Vorhänge, Bodenbeläge und Schutzhüllen für elektrische Geräte und Kabel umfasst sinnvoll ergänzen.

So statten zum Beispiel Hersteller wie Steilmann und Strellson Handyinnentaschen in Jacken mit einer Abschirmungswirkung aus.

Diese Abschirmung kann zum Beispiel durch das Einarbeiten von feinsten Metallfäden in das Gewebe erzielt werden. Außerdem besteht die Möglichkeit die Stoffe mit einer hauchdünnen Kupfer-, Silber oder Nickelbeschichtung zu versehen. Oder man beschichtet den Stoff mit einer Lösung, welche Millionen winzigster Metallteilchen enthält.

Die Wirkungsweise ist allerdings bei allen 3 Methoden gleich. Durch den Metallanteil entsteht ein schützender Raum, an dem der Elektro-Smog abprallt und somit nicht durch den Stoff dringen kann.

Markenbezeichnungen für solche Schutzstoffe sind z.B. FlecTron^®, Shieldex^® oder Silvertex Shield. Außerdem wurde von der Firma Daiwabo die Metallfaser Metax neu entwickelt. Diese kann wie eine normale Faser verarbeitet werden, hat allerdings den Nachteil das sie nicht waschbar ist. Folglich kann sie nur in Bereichen eingesetzt werden, in denen ein Waschen nicht erforderlich ist.

Lösen von Verspannungen

In der Zukunft sollen Kleidungsstücke auch dazu eingesetzt werden, Verspannungen zu lösen und somit Schmerzen zu lindern. Dazu sollen z.B. folgende Entwicklungen eingesetzt werden.

Medioplan:

Mit Medioplan bezeichnet man einen polarisierten Schaumstoff, welcher ein permanentes bioelektrisches Feld erzeugt. Da die Zellmembranen des Schaumstoffes durchlässig sind, wird auf der Haut ein Austausch von Natrium- und Kaliumionen ermöglicht. Diese beeinflussen durch elektrostatische Energie die Nervenzellen was Schmerzen lindert, die Durchblutung erhöht und die Muskulatur entspannt.

Akupunktur:

Akupunkturbehandlung durch die Kleidung soll in Zukunft folgendermaßen möglich gemacht werden. Im Gewebe verankerte Massagekugeln massieren durch kreisende Bewegungen einzelne Muskelpartien. Ihre Energie beziehen die Massagekugeln aus kleinen Thermo-Akkus welche im Gewebe verankert sind. Die Akkus speichern überschüssige Körperwärme und wandeln diese in Energie um.

Oder es werden kleine Mini-Kreisel in die Kleidung integriert. Diese werden an bestimmten Akupunkturpunkten positioniert und fangen auf Fingerdruck an zu rotieren. Dadurch üben sie eine leichte Massage aus und helfen somit Verspannungen zu lösen.

Mini-Kreisel zur

Akupunkturbehandlung

Thermo-Fasern:

Von Toray Industries, Japan wurde eine spezielle Thermo-Faser entwickelt, welche die Sonnenenergie auffangen und in Form von Wärme speichern kann. Die Fasern geben die Wärme langsam ab und lindern dadurch Rheuma und Verspannungsschmerzen. Zusätzlich können sie zur Behandlung von Hautkrankheiten eingesetzt werden.

UV-Strahlenschutz:

Trotz zahlreicher Aufklärungskampagnen wird die Gefahr der UV-Strahlen in Europa immer noch unterschätzt. Gehören in Australien und den USA ”UV-protective clothes“ bereits zum Alltag, stellen sie bei uns immer noch ein Randprodukt dar, welches nur selten vertrieben und gekauft wird.

Der effektive UV-Schutz eines Kleidungsstücks ist abhängig von der Gewebeart, Stoffqualität, Lochdichte und Farbe des Materials.

So bieten z.B. Produkte, die mit dem Warenzeichen Enka^® Sun einen Lichtschutzfaktor von 30+. Dieser wird durch Pigmente gewährleistet, die direkt in das Garn eingebunden werden. Dadurch bleibt der sichere Schutz auch nach vielen Wäschen erhalten. Zusätzliche positive Eigenschaften dieses Viskose-Filaments sind der seidig, kühle Griff, die Pflegeleichtigkeit und die hohe Feuchtigkeitsaufnahme, die nicht zu spüren ist.

Bei Textilien aus Fashmo-Sun-Safe wird der UV-Schutz durch die Kombination von Polyesterfasern mit Keramik-Materialien erzeugt. Bei ihnen liegt die UV-Durchlässigkeit im Vergleich zu normalen Geweben um 15x höher. Zusätzlich blockt das Gewebe wirkungsvoll Wärmestrahlung ab und wird deshalb gerne in der Kombination mit Baumwolle für Sportbekleidung eingesetzt.

Textilien mit dem Warenzeichen Sunpaque^® werden hauptsächlich für Bademoden eingesetzt und bieten einen Sonnenschutzfaktor von 50. Dieser wird durch Titanium-Filmente im Kern des Garns erzeugt. Der Kern wird von Polyester und Spandex ummantelt.

Titan-Tex weist ähnliche Eigenschaften wie Sunpaque^® auf, zeichnet sich aber zusätzlich durch eine extrem gute Haltbarkeit und Reißfestigkeit aus. Selbst nach 400 Stunden intensivster Sonneneinstrahlung behält es seine Materialeigenschaften nahezu unverändert.

Body Shaping

Nichts wird von den Frauen mehr als naturgegeben hingenommen. Angefangen bei der Haarfarbe und dem Teint bis hin zur Schönheit-OP...

Dies erklärt auch den Erfolg von körpermodellierenden Bekleidungsstücken. So ein Push-up-BH ist nun mal viel einfacher und preiswerter anzulegen als Silikonfüllungen.

Körpermodellierende Effekte sind meist in Unterwäsche, Bademoden, Strumpfhosen oder ähnlichen enganliegenden Kleidungsstücken eingebaut. Nachfolgend möchte ich hier nun kurz auf einige Möglichkeiten eingehen.

Push-up-BH:

Durch spezielle Verarbeitung setzt der aufwendig verarbeitete BH die weibliche Brust wirkungsvoll in Szene. Durch seine gezielte Nahtverarbeitung pusht er die Brüste in die Höhe und zaubert so optisch eine Körbchengröße hinzu.

Weiterentwicklungen des Anfang der Neunziger Jahre auf dem Markt gekommen Push-up-BH´s (z.B. Wonderbra) sind eingenähte Einlagen aus Schaumstoff, Wasser und Gel. Aber auch BH´s mit integrierten Luftpolstern, welche man je nach Bedarf variieren kann sind mittlerweile in Fachgeschäften erhältlich.

Minimizer-BH´s

Doch auch an Frauen mit zuviel Oberweite wurde gedacht. Durch einen speziellen Schnitt und softe Fütterung verkleinern Minimizer-BH´s die Brüste optische eine Größe.

Push-up-Strumpfhosen:

Enganliegende, soft geformte Strumpfhosen mit Schaumstoffeinlagen bringen den Hintern optisch seiner Ideal-Form näher.

Body-Shaping/Body-Conturing/Body Control/Soft Control/Soft-Shaping

Unter diesen Bezeichnungen werden neuentwickelte Unterwäscheteile in Form von Bodies oder Slips auf den Markt gebracht. Sie versprechen den Körper soft zu formen und ihn dadurch schlanker erscheinen zu lassen. Dies soll ohne die einengenden und unbequemen Auswirkungen der schon früher von Frauen getragenen Miederslips bzw. Korsetts geschehen. Meist werden in dem Unterwäscheteil die Regionen am Bauch und Hintern mit Elasthan verstärkt, welches den Körper dann an diesen Stellen sanft formt, ohne einzuschneiden. Durch spezielle Nahtverarbeitungen und den Elasthaneinsatz schneidet nichts ein und drückt nichts. Auch längere Slipformen mit Beinen, welche an den Oberschenkeln verstärkt sind und diese optisch straffen und somit schmälern sind in Fachgeschäften erhältlich.

Eine größtenteils nahtlose Verarbeitung dieser körpermodellierenden Kleidungsstücke sorgt dafür, das sich auch unter enganliegender Kleidung nichts abzeichnet.

Zukünftige weitere Absatzbereiche könnten Fitnessmode, Herrenwäsche aber auch Hosen und Abendkleider in der DOB sein.

Vielleicht bringt die Zukunft auch den figurformenden Kummerbund unterm Smoking – zur Vortäuschung des „Waschbrett-Bauchs“.

Volumenändernde Fasern:

Forscher haben eine Faser entdeckt, welche Körperbewegungen bemerkt und entsprechend darauf reagieren kann. In die Kleidungsstücke werden piezoelektronische Streifen eingesetzt welche die Körperbewegungen in elektrische Energie umsetzen. Je nach Situation verkürzen bzw. verlängern sich die einzelnen Fasern und passen sich so den Bedürfnissen des Trägers

an.

Anwendungsmöglichkeiten bestehen z.B. bei Sportbekleidung und Strumpfhosen. Bei erhöhter Körperbewegung schrumpft die Faser, die Sport- bzw. Strumpfhose liegt dadurch eng am Bein an und vermindert dadurch die Muskeloszillationen. Dadurch wird der sinnlose Verlust von Muskelkraft verhindert und die Muskelarbeit präzisiert. Außerdem schwellen die Beine weniger an, was wiederum zur Verbesserung des gesamten Wohlbefindens beiträgt.

Auch im BH werden mögliche Einsatzbereiche gesehen. Registriert der BH schnelle Bewegungen verkürzen sich durch die Spezialfasern die Träger und die Cups versteifen sich. So tritt automatisch eine Stabilisierung ein, der BH passt sich so jeder Bewegung an und sitzt somit einfach besser.

Allerdings ist auch hier wieder nicht absehbar ob und wann diese Entwicklungen auf den Markt kommen.

Duft in der Kleidung

Bekleidung die duftet – diese Eigenschaft kann man z.B. durch den Einsatz von Mikrokapseln erreichen. Man kann sich diese wie kleine, hohle Kugeln vorstellen, deren Innenraum mit einem Duftstoff wie z.B. Parfüm oder ätherischen Ölen befüllt wird. Diese winzig kleinen Kapseln werden dann an den textilen Fasern eingelagert und verströmen sobald sie mit der natürlichen Körperfeuchtigkeit in Berührung kommen ihren Duft. Leider haben die Mikrokapseln folgenden Nachteil: Ist einmal der komplette Inhalt der Kapsel verbraucht gibt es keine Möglichkeit ihn wieder aufzufüllen. Die „Duftfunktion“ des Kleidungsstück ist dann also nicht mehr möglich. Momentan geht man davon aus das das behandelte Kleidungsstück durchschnittlich 8 Wäschen und die Tragezeiten dazwischen übersteht.

Eine andere Möglichkeit Kleidung zum Duften zu bringen ist der Einsatz von Cyclodextrinen.

Um Kleidungsstücken das Verströmen eines Wohlgeruchs zu ermöglichen, werden die bei dem Punkt Geruchsbindung schon erwähnten Cyclodextrine (siehe auch dort) mit Duftstoffen befüllt. Beim Tragen der Bekleidung werden diese Duftstoffe (z.B. Parfüm, ätherische Öle etc.) dann durch die natürliche Feuchtigkeit der Haut wieder freigesetzt und das Kleidungsstück verströmt einen angenehmen Duft.

Sind die Hohlräume der Cyclodextrine entleert, also die Duftstoffe aufgebraucht, können sie jederzeit wieder aufgefüllt werden.

Dies kann z.B. beim Trocknen des Kleidungsstücks im Trockner durch den Zusatz von Dufttüchern oder Duftkugeln geschehen.

Oder man besprüht das Textil einfach mit einem Zerstäuber, der z.B. mit Parfüm befüllt ist.

Allerdings können die Forscher derzeit noch nicht genau messen und dosieren, welche Menge einer Substanz in welchem Zeitraum freigesetzt wird. Textilfabrikanten halten es für erforderlich, das Dosierungsproblem zu lösen, ehe die Cyclodextrine breit eingesetzt werden.

Zusammenfassend hier noch einmal die grundsätzlichen Eigenschaften von Mikrokapseln und Cyclodextrinen:

1. Mikrokapseln:

o Duftfreisetzung bis zu 3 Jahre

o Fixierte Mikrokapseln überstehen bis zu 20 Wäschen (Maximum)

o Keine Geruchsbindung

o Farbe und Griff des Textils kann sich verändern

o Duftnote kann sich mit der Zeit verändern

o Mikrokapseln können beim Hersteller bestellt werden

o Inhaltsstoffe können auch Biozide oder Pharmazeutika enthalten

2. Cyclodextrine

o Duftfreisetzung und/oder Geruchsbindung

o Reversible Vorgänge

o Flüchtigkeit von Geruchsstoffen wird zum Teil extrem erniedrigt

o Freisetzung ist feuchtigkeitsabhängig

o Cyclodextrin/Duftstoff-Komplexe können ohne Fixierung aufgetragen werden

o Verändertes Benetzungsverhalten

o Problem: geringe Wärmestabilität der Oligosaccharide

Bekleidung mit Pflegestoffen

Immer noch in den Anfängen steht die Forschung im Bereich der Integration von Pflegesubstanzen in der Bekleidung. Zwar sind einige dieser neuartigen Produkte schon in den Läden zu kaufen, aber die Ideallösung ist noch nicht gefunden.

Auf dem Markt bereits erhältlich sind folgende zwei Varianten:

1. Baumwolle oder Viskose kann durch folgendes Verfahren mit Aloe Vera versetzt werden. Zuerst wird die Faser zum Quellen gebracht. Dabei bilden sich in den einzelnen Fasern Hohlräume. Diese werden mit Aloe Vera befüllt und anschließend mit einem schützendem Kunstharzmantel versehen. Dieser sorgt dafür, dass die Wirksamkeit der Aloe Vera ca. 30 Schonwaschgänge übersteht. In die Haut kommt die Aloe Vera dann so: Die natürliche Feuchtigkeit der Haut setzt die Wirkstoffe frei, so dass sie aufgenommen werden können. Dieses Verfahren wird z.B. für Blusen und Dessous bereits angewandt. In Zukunft wäre auch das Versetzen mit anderen Pflegesubstanzen bzw. Duftstoffen denkbar.

2. Die zweite Variante besteht aus einer speziell entwickelten Mikrofaser, welche hauptsächlich zu Strumpfhosen verarbeitet wird. Die besteht aus zwei Polyamid-Komponenten die mit hautpflegender Aloe Vera versetzt werden. Durch die spezielle Konstruktion des Filaments ist es auch leicht möglich, andere Pflegestoffe einzuarbeiten um z.B. eine beruhigende Wirkung und Heileffekte gegenüber Neurodermitis zu erzeugen.

Der Nachteil bei beiden Varianten besteht darin, dass nachdem der Wirkstoff aufgebraucht wurde, keine erneute Befüllung am Endprodukt vorgenommen werden kann.

In der Entwicklung, also noch nicht marktreif und deshalb auch noch nicht käuflich erhältlich, befinden sich folgende zwei Systeme zur Integration von Pflegestoffen.

1. Ein Stoff wird mit einer fiktiven Haut beschichtet. Diese im Labor hergestellte Kunsthaut enthält organische Drüsen. Diese Drüsen können dann Pflegesubstanzen wie z.B. Vitamine selbst produzieren. Freigesetzt werden die Substanzen dann durch die Reibung des Stoffes an der Haut.

2. Oder man setzt wieder die schon oben erwähnten Cyclodextrine ein (s.a. Geruchsbindung, Duftstoffe). Deren Hohlräume werden mit der gewünschten Pflegesubstanz befüllt, welche dann auch wieder durch die natürliche Feuchtigkeit der Haut freigesetzt wird. Sind die Hohlräume der Cyclodextrine entleert, können sie erneut aufgefüllt werden. Auch die Einlagerung von medizinischen Substanzen wie z.B. Salben in Bekleidungsstücke ist anhand dieses Verfahrens in Zukunft vorstellbar. Davor müssten diese medizinischen Wirkstoffe aber erst durch eine aufwendige und teure Prozedur arzneimittelrechtlich zugelassen werden. Außerdem könnte nur ein Arzt im Krankenhaus entsprechende Textilien verordnen und herstellen lassen. Deshalb ist noch ungewiss ob diese Möglichkeit irgendwann wirklich den Markt erreicht.

Eine große US-Wäschefirma sorgte mit einer Anti-Celluite-Strumpfhose für Aufsehen. In das Nylonmaterial der Strumpfhose wird Thephyllin-Acetat (THA) eingebaut. THA ist als orales Medikament bei Bronchialkrankheiten registriert und soll in Verbindung mit einem organischem Polymer (PEI) angeblich die unschönen Dellen bekämpfen. Voraussetzung für die Wirksamkeit ist, das das behandelte Kleidungsstück eng auf der Haut getragen wird, somit bietet sich der Einsatz in Strumpfhosen geradezu an.

Einen wirklichen Beweis für die Wirksamkeit gibt es allerdings noch nicht. Unabhängige Forscher halten es jedoch für möglich, das die Strumpfhose hält was sie verspricht.

Information & Communication

Bekleidung, die die Kommunikationsfähigkeit sowie die Informiertheit erhöht.

Wearable Electronics

Wearable Electronic steht grundsätzlich für High-Tech-Geräte, die durch spezielle Konstruktion am Körper getragen werden. Dies können z.B. PC´s, Handys und MP3-Player sein. Diese müssen aber nicht unbedingt Bestandteil der Bekleidung sein. So gibt es mittlerweile Prototypen für handliche PC´s, welche durch Bänder am Handgelenk befestigt werden. Der Bildschirm wird durch futuristisch anmutende Brillen ersetzt, welche Daten, Bilder & Dateien für den Träger sichtbar machen.

An dieser Stelle möchte ich kurz die Definition des Klaus-Steilmann-Instituts zu den Wearable Electronics einfügen:

Wearables

1. Bezeichnung für Bekleidung in die Technik integriert ist oder die aus intelligenten Bestandteilen zusammengesetzt ist. Funktionelle Produkte für den Arbeitsalltag wie auch für die Freizeit. Zukunftsweisen sind die Verbindungen von Computerisierung und Mode, da sie nahtlos den gesellschaftlichen Wandel in sinnvolle Applikationen mitprägen

2. Anziehbare Computer. Spezielle Computer und Peripheriegeräte die am Körper getragen werden. Dazu gehören Sensoren, Kameras, Modems, Kleinstrechner u.a.. Während Datenhandschuhe und –helme schon weit verbreitet sind, finden Wearables, am Körper tragbare Peripheriegeräte, erst jetzt zunehmende Einsatzmöglichkeiten. Das Ziel ist eine Verbesserung der Sinne durch technische Zusatzgeräte.

Ich möchte jetzt aber speziell auf Möglichkeiten eingehen, elektronische Anwendungsgeräte in Bekleidungstextilien zu integrieren.

Prinzipiell werden dabei Chips und sehr kleine Sensoren in speziellen „Gehäusen“ auf die textilen Gewebe aufgebracht, während in den Stoff eingewebte feine Leiterbahnen für die elektrischen Verbindungen sorgen. Diese können sich an jede dreidimensionale Form anpassen und bleiben für den Träger unbemerkt. Sie fühlen sich wie gewohntes Material auf der Haut an. Jedoch liefert diese Verbindung von Mikroelektronik und Textilien ein reiches Angebot an Vernetzungsmöglichkeiten für analoge und digitale Anwendungen. Angefangen von Eingaben der Maus in Computern über Fernbedienungen bis hin zu in Bekleidung integrierte Telefone. Das Material bringt sämtliche Vorzüge wie Tragekomfort, Waschbarkeit, Belastbarkeit und Kosteneffizienz mit sich.

Deshalb werden momentan hierfür die verschiedensten Chips für unterschiedlichste textil-elektronische Applikationen entwickelt. Dazu zählen unter anderem Mikrocontroller und DSPs, Bluetooth-, GPS- und GSM-Lösungen, Speicherkarten, RFID-Lösungen sowie biometrische Sensoren.
Als Beispiel für solche electro textiles möchte ich das kürzlich von Infineon vorgestellte Audio Modul vorstellen:

Audio-Modul

Als erstes denkbares Anwendungsbeispiel präsentierte Infineon ein Audio-Modul, das fertigungsgerecht in die Kleidung eingearbeitet werden kann. Neben der Sicherung der Funktionalität – beispielsweise als MP3-Player - wurde großer Wert auf das robuste und textil-gerechte Design gelegt. Die Komponenten sind so ausgelegt, dass die Elektronik und die Verbindungen zwischen den textilen Strukturen den Tragekomfort nicht beeinflussen, den Betrieb einfach und komfortabel gestalten und die Kleidung gewaschen werden kann, ohne das man die Elektronik entfernen muss.

Das Design-Konzept besteht aus vier Einheiten: Audio-Chip-Modul, abnehmbares Batterie-/Multimediacard(MMC)-Modul, Kopfhörer/Mikrofon und flexible Sensor-Tastatur. Die genannten Komponenten sind elektrisch über Gewebebänder mit implementierten Leitungen verbunden. Der Audio-Chip kann direkt mit Mikrofonen, Kopfhörern, Speichern, Tastaturen, Displays und Sensoren verbunden werden. Die Software definiert die Betriebsart des Audio-Moduls: MP3-Player, sprecherunabhängige Spracherkennung, Text/Sprach-Umsetzung, Musiksynthesizer etc. sind möglich. Das Modul misst nur 25 mm x 25 mm x 3 mm.

Das Batterie- und MMC-Modul (Gewicht rund 50 g) beinhaltet eine Li-Ionen-Polymer-Batterie für einen mehrstündigen Betrieb und wird mit einem einfachen Stecker an der Kleidung befestigt. Die MMC bietet eine Kapazität von 64 MB für digitale Audio-Daten. Das Modul kann einfach entnommen und per PC mit Daten versorgt werden. Die MMC kann auch mit digitalen Kameras oder mobilen Telefonen genutzt werden.

Die flache Tastatur wird aus metallisierten Folien auf einem leitenden Gewebeband realisiert. Die Metallfolien sind mit einem adhäsiven Kleber befestigt, der in der Kleidungsindustrie genutzt wird. Ein winziges Sensor-Modul ist mit den Metallfolien verbunden und registriert die Betätigung der Pads. Das Kopfhörer/Mikrofon-Set ist ebenfalls über das Gewebeband mit dem Audio-Modul verbunden.

Ein wesentliches Kriterium für die Alltagstauglichkeit stellt die Verbindungsstruktur zwischen den Textilien und der Elektronik dar. Grundsätzliches Problem ist dabei der Größenunterschied der Strukturen, die im Mikrometerbereich bei den Chips und Millimeter-Bereich bei den Textilien liegen. Infineon setzt dabei auf zwei verschiedene Methoden. Einmal kann das Chip-Modul auf ähnliche Weise wie beim Wirebond-Verfahren mit den leitenden Gewebebändern verbunden werden. Im anderen Fall wird eine flexible Plastikfolie (ähnlich einer flexiblen Leiterplatte) mit aufgebrachten Verbindungs-Pads genutzt, die mit der textilen Struktur verklebt bzw. verlötet wird. In beiden Fällen sind das Modul und der Verbindungsbereich hermetisch gekapselt.

Mit der MP3-Implementierung demonstrierte Infineon die funktionsfähige, fertigungsgerechte und robuste Elektronik-Integration in „smarte“ Textilien. Dieser Ansatz bietet Raum für vielfältige Erweiterungen, zu denen etwa auch der Einsatz von Fingerprint-Sensoren oder drahtlosen Daten-Transceivern gehören.

Eine nicht ganz so aufwendige, aber trotzdem neuartige Sache ist die Integration von kleiner, externer Kommunikationselektronik. Hier sind z.B. folgende Produktinnovationen kürzlich auf dem Markt eingeführt worden:

Audio-Jacket von Bugatti

In die soft-beschichtete Baumwoll-Jacke wurde ein transparentes Mini-Radio integriert. Von außen nicht sichtbar ist es in einer Brusttasche platziert. Durch eine Öffnung im Halsring der Jacke bleiben die mitgelieferten Ohrhörer unter dem Kragen versteckt und können bei bedarf einfach herausgezogen werden. Auch ein Handy könnte hier Platz finden.

Sport-Top von Nike

In das Rückenteil des Tops wurde ein MP3-Player mit Akku integriert. Die Kopfhörer werden über einen der beiden Träger in den Schulterbereich geleitet. So kann das sportliche Work-out mit Musik bereichert werden, ohne das irgendwelche Geräte stören und behindern. Allerdings müssen die Geräteteile vor dem Waschen herausgenommen werden. Außerdem muß der Akku regelmäßig aufgeladen werden.

Energie(Strom-)Versorgung

Um die Wearable Electronics für den Kunden interessant zu gestalten und somit absatzfähig zu machen, müssen selbstverständlich auch innovative Neuentwicklungen erfolgen, welche die Stromversorgung zuverlässig sicherstellen. Natürlich kann man die electro textiles mit herkömmlichen Batterien, Knopfzellen oder Akkus betreiben, diese bedeuten aber hohe Kosten, zusätzliches Gewicht und evtl. erhebliche Umweltbelastung.

Zwei Lösungsansätze für das Problem Energieversorgung sind die beiden folgenden Entwicklungen.

Thermogeneratoren
Ein wesentliches Kriterium für die komfortable Integration von Elektronik in „smarten“ Textilien ist eine sehr geringe Leistungsaufnahme und eine innovative Stromversorgung. Hierfür wurde das Konzept eines Thermogenerators entwickelt, der die Körperwärme zur Stromversorgung elektronischer Komponenten nutzt. Ziel dieses Ansatzes sind letztendlich Bekleidungs-Applikationen ohne Batterieeinsatz.

Miniaturisierte Thermogeneratoren können die Temperaturdifferenz zwischen der Körperoberfläche und der umgebenden Kleidung zur Erzeugung von elektrischer Energie nutzen. Dieses Prinzip wurde bereits in speziellen Applikationen wie etwa der Raumfahrt eingesetzt. Neue thermoelektrische Materialien, reduzierte Leistungsaufnahme der Chips und geringere Produktionskosten erschließen nun ein erweitertes Anwendungsfeld.

Infineon hat z.B. einen neuen Silizium-basierten Thermogenerator-Chip entwickelt, der eine elektrische Ausgangsleistung von einigen Mikrowatt/cm² erreicht. Untersuchungen von Infineon haben gezeigt, dass unter moderaten Umgebungsbedingungen Temperaturunterschiede von mindestes 5 °C zwischen der Kleidung und der Hautoberfläche auftreten. Unter diesen Gegebenheiten kann der neue Thermogeneratorchip mehr als 1,0 Mikrowatt/cm² und eine Spannung von 5 V/cm² bereitstellen, ausreichend für den Betrieb von speziellen medizinischen Sensoren oder Mikroelektronik-Chips. So könnten z.B. mit einer entsprechenden Implementierung in „smarter“ Kleidung Puls, Herzschlag oder Körpertemperatur überwacht und zur Anzeige drahtlos an eine Armbanduhr übertragen werden. Auch eine Anwendung mit modernen Hörgeräten ist denkbar, wobei der relativ hohe Kostenaufwand für die Batterien reduziert werden könnte.

High-Tech-Schuh

Der Strom kommt aus den Sohlen. In der Schuhsohle steckt ein Apparat, der Energie auf piezoelektronischem Weg liefert. Die Technik beruht auf Materialien, die unter Druck elektrische Spannung erzeugen – genug um einen Akku aufzuladen.

Bei einem anderen Verfahren wird der Strom durch einen winzigen Dynamo im Absatz erzeugt. Auf Schritt und Tritt dreht sich dieser durch die Laufbewegung.

Beide Sohlenkraftwerke leisten bis zu 150 Milliwatt.

Solarzellen

Solarmodule speichern die Sonnenstrahlen und wandeln sie in Energie um.

Integriertes GPS

Bekannt ist die Technik bisher hauptsächlich aus dem Automobilsektor. Mittlerweile kann sie auch als Zusatzausrüstung für jedes Fahrzeug zu erschwinglichen Preisen erworben werden. Weit weniger bekannt ist die Möglichkeit GPS-Technik, welche beim Auto fast schon zur Selbstverständlichkeit geworden ist , in der Bekleidung einzusetzen.

Das GPS-Sattelitensystem wurde vom US-Verteidigungsministerium installiert um die Steuerung von Militärfahrzeugen und Waffensystemen zu vereinfachen. Der US-Kongress hat die Mittel zur Installation des Systems jedoch nur unter der Bedingung genehmigt, dass es auch der freien Nutzung zu Verfügung steht. Damit das US-Militär mit GPS seine Waffen präzise steuern kann, ohne dass dies die vielen Erzfeinde mit gleicher Treffsicherheit könnten, senden die GPS-Satelliten zwei Signale aus. Ein verschlüsseltes, präzises für die Nato und ein unverschlüsseltes, verunschärftes für jedermann. Die Verunschärfung nennt man SA = selective availability. Auch mit SA kann man eine Genauigkeit von 100m in mehr als 95% aller Messungen erreichen, was in den meisten Fällen besser ist als die Zeichengenauigkeit verfügbarer Landkarten. Das Signal kann mittels GPS Navigationsgeräten rund um den Globus und rund um die Uhr von jedermann lizenzkostenfrei zur Navigation genutzt werden. Wann immer der Benutzer eines GPS-Navigationsgerätes den Himmel über den Kopf hat, kann er binnen Sekunden seine Position, Richtung, Geschwindigkeit, Höhe, Entfernung und Zeit zum Ziel bestimmen. Es sind 25 Satelliten auf Sechs Bahnen in Umlauf, von welchen bis zu 12 über dem Horizont stehen können. Moderne GPS-Navigationsgeräte mit

12-Kanaltechnik können die Signale von all diesen 12 Satelliten gleichzeitig empfangen, daraus vier günstig zu einander stehende (ideal z.B. N,S,O,W) auswählen und somit die Position des Empfängers optimal berechnen. Um die Genauigkeit der Positionsbestimmung mit GPS zu erhöhen, werden zusätzlich zu den Satellitensignalen noch Korrekturdaten benötigt. Diese gleichen die Fehler aus, die durch die künstliche Verfälschung der Satellitendaten entstehen. Korrekturdaten werden von einer Referenzstation erzeugt und die an einem genau vermessen Punkt einen Soll/Ist-Vergleich durchführt. Ein DGPS-fähiger GPS-Empfänger, dem diese Daten über die Datenschnittstelle zugeführt werden, ist dann in der Lage eine genauerer Positionsberechnung durchzuführen. Mit Hilfe dieses Verfahrens lassen sich Genauigkeiten von 1-3 Metern erreichen. Ausschlaggebend für die erreichte Genauigkeit sind u.a. die Distanz zum Korrekturdatensender und die Signalqualität.

Mögliche Einsatzmöglichkeiten für GPS:

- Integration in Schuhe:

Der GPS-Chip findet den Weg

- SOS-Transponder:

Zur Aufspürung von Personen in Gefahrensituationen (s.a.Alarmknopf für Kinder und Techno-Bra).

- Beim Tiefseetauchen

GPS erleichtert dem Taucher das Zurechtfinden.

Schuh mit integriertem

GPS-Chip

System GPS

Safety & Protection

Bekleidung, die die Sicherheit des Individuums stärkt und den Personenschutz erhöht.

Selbstleuchtende, reflektierende Bekleidung:

Auch im Bereich der Verkehrssicherheit hat sich die Textilindustrie so ihre Gedanken gemacht. Reflektierende Gewebe gibt es zwar schon seit geraumer Zeit auf dem Markt, trotzdem wird weiterhin in diesem Gebiet geforscht, um dem Kunden neue, verbesserte Lösungen zu bieten.

So sind z.B. mit Ilumni Nite und Scotchlite Stoffe auf den Markt gekommen, die in der Dunkelheit stark Licht reflektieren und so die Sicherheit z.B. im Straßenverkehr erheblich erhöhen können. Die neuen Stoffentwicklungen leuchten nämlich viel leistungsstärker, machen den Fußgänger oder Radfahrer also für den Autofahrer erheblich früher sichtbar und geben ihm so genügend Zeit zu reagieren.

Außerdem ist ein „Gewebegenerator“ in der Entwicklung, welcher bei Bewegung Strom erzeugt. Trifft dieser erzeugte Strom auf den partienweise mit Phosphor beschichteten Stoff, fängt diese an zu leuchten. Der Gewebegenerator ist so klein, das er z.B. im Kragen eines Hemdes oder in der Manschette untergebracht werden kann.

Baby-Anzug:

US-Wissenschaftler haben einen Baby-Anzug entwickelt, der hilft sehr junge Kinder zu überwachen und somit den plötzlichen Kindstod vorbeugen kann.

Der Anzug hat Sensoren eingebaut, welche die Vitalfunktionen wie Körpertemperatur, Herzschlag und Atmung des Kindes überwachen.

Der Baby Strampler wurde wearable motherboard getauft und von der Georgia Tech´s School of Textile und Fibre Engineering entwickelt.

Ob und wie die Neuentwicklung dem breiten Markt zugänglich gemacht wird, ist momentan aber noch nicht abzusehen.

Alarmknopf für Kinder:

Die Sicherheit von Kindern und Jugendlichen ist seit langem ein emotional sehr stark bewegendes Thema. Besonders aktuelle Vorfälle, Übergriffe und Missbrauch von Kindern sind der Auslöser für öffentliche Diskussionen. Eltern sind um die Sicherheit ihrer Kinder besorgt und deshalb besonders daran interessiert, Mittel zu finden, um auch vorbeugend und vorausschauend agieren zu können. Deswegen wurde für den Kinder- und Jugendmarkt eine Oberbekleidung mit einem integrierten Notrufsystem entwickelt. Am Bekleidungsstück wie Jacke, Anorak, Overall, Mantel etc. ist eine Notsignaleinrichtung zum Aussenden von codierten Signalen befestigt, die von einem Empfänger empfangen und ausgewertet werden. Für die Signaleinrichtung existieren ein Auslösemechanismus, eine vollwaschbare Antenne und eine Stromversorgung. Das Patent wurde im Jahr 2000 an das Steilmann Institut erteilt, welches nun an serienmäßig produzierbaren, erschwinglichen Lösungen arbeitet.

Der SOS-Transponder ist durch folgende Merkmale charakterisiert:

Die Antenne ist als ein vollwaschbares, flächiges Gebilde in Dipol- oder Rhombusausführung in die Vorder- und/oder Rückseite des Bekleidungsstücks integriert und über eine zwischen Futter und Obermaterial verlegte Antennenanpassung mit der Notrufsendeeinrichtung verbunden. Die Notrufsendeeinrichtung ist, von außen nicht sichtbar, in einer zwischen Obermaterial und Futter ausgebildeten Tasche austauschbar eingelegt. Der mit der Notrufsendeeinrichtung verbundene Auslösemechnismus ist als ein an das Design des Bekleidungsstücks angepasstes Zug- und/oder Druckorgan konzipiert und wird durch einen Durchbruch im Obermaterial nach außen geführt. Die Antenne besteht aus beschichteten Polyamidfasern und/oder Metallfäden. Hauptcharakteristika des SOS-Transponders sind somit:

- eine Antenne, die waschbar in die Bekleidung integriert ist

- ein Antennenanschluss per Clip

- die Antenne ist kapazitiv gekoppelt

- die Antenne wird durch ein leitfähiges Gewebe gebildet, das aus vollwaschbaren, beschichteten Polyamidfasern besteht

- zur Verbesserung der Reichweite hat das leitfähige Gewebe Formen des Dipols oder der Rhombusantenne

- der Sender nimmt nur im aktivierten Zustand Leistung auf (lange Lebensdauer der Batterie)

- die Zeitspanne zwischen Alarmauslösung und Anzeige liegt im ms-Bereich

- die Benutzung kommerzieller Funkdienste ist nicht erforderlich

- im Empfänger können mehrere Decoder parallel geschaltet sein, so dass mit einem Empfänger der Notruf mehrerer Personen unterschieden werden kann.

Da sich die meisten Überfälle in unmittelbarer Nähe des Elternhauses ereignen und durch die Kommunikation zwischen Eltern und Kindern der momentane Aufenthaltsort gut bekannt ist, besteht die einzige Chance im Falle eines Übergriffs bzw. Unfalls darin sofort zu handeln.

Genau diese Möglichkeit wird mit dem SOS-Transponder realisiert. Die Auslösung des Notsignals am mitgeführten Sender löst im Elternhaus sofort ein Alarmsignal aus, so dass unmittelbar danach Hilfsmaßnahmen eingeleitet werden können.

Wie aus Polizeiberichten hervorgeht, nehmen die Wahrscheinlichkeit der Verbrechensverhütung und die Aufklärungsrate entscheidend mit der Kürze der Zweitspanne zwischen Tatzeit und Alarmierung zu.

Durch die Möglichkeit, mit dem SOS-Transponder ein separates Testsignal zu übermitteln, wird die Wirksamkeit des Notrufsystems noch gesteigert. Es kann sowohl die Reichweite getestet werden, als auch nach vorheriger Verabredung der Standort mitgeteilt werden. Die individuelle Codierung von Sender und Empfänger lässt z. Zt. 6561 Möglichkeiten zu, so dass ein eventueller Fremdalarm weitgehend ausgeschlossen sut.

Die mutwillige oder spielerische Auslösung eines Alarms kann natürlich nicht verhindert werden, verliert sich aber im allgemeinen nach kurzer Zeit, wie beim Feuermelderprinzip erkennbar. Ein weiterer wesentlicher Vorteil dieses Systems besteht in der Wartungsfreiheit und der sofortigen Einsatzbereitschaft.

Da der Sender keinen Ruhestromverbrauch hat und nur im Testfall für Sekunden eingeschaltet ist, beträgt die Lebensdauer der Batterie über ein Jahr.

Vorteile des SOS-Transponders:

- Einfachstes und zugleich wirksamstes System gegen Kidnapping

- Keine Benutzung kommerzieller Funkdienste

- Unverwechselbarkeit durch kodiertes Signal

- Signalaufbau im Millisekundenbereich

- Nach Alarmauslösung sofortige Hilfe möglich

- Testsignal informiert in einfachster Form über den Standort

- Ruhestromaufnahme des Senders ist gleich Null, dadurch lange Batterielebensdauer

- Die Information der Alarmauslösung bleibt am Empfänger auch nach Zerstörung des Senders erhalten.

Man muss jedoch beachten, dass es sich beim SOS-Transponder um kein Ortungssystem handelt, sondern der Raum, in dem sich der Benutzer aufhält im Wesentlichen bekannt sein muss. Allerdings ist durch die einfache Konstruktion der technischen Details eine erschwingliche Produktion für den Massenmarkt möglich.

Für potentielle Täter könnte das Wissen um den Gebrauch solcher Bekleidung ggf. Abschreckungscharakter besitzen.

Andere technische Lösungen sind möglich, aber sehr aufwendig und haben technisch bedingt folgende Nachteile:

- Systeme, die eine Kommunikation zwischen Sender und Empfänger erfordern bzw. ein GPS-Signal verarbeiten, sind leicht zu stören und haben einen hohen Energiebedarf

- Der Aufbau einer codierten GPS-Mitteilung kann bis zu einer Minute dauern und erfordert an der Heimstation eine mikroprozessgesteuerte Auswertung der Koordinaten

- Es fallen laufende Betriebskosten an

- Zusätzlich können moralische bzw. ethische Bedenken vorliegen. Durch die Integration von GPS könnte es zu datenschutzrechtlichen Übertretungen führen.

Techno-Bra:

Sicherheits-BH aus elektrisch-leitfähigem Stoff mit Herzschlag-Monitor. Ein integriertes GPS dient zur Feststellung der aktuellen Position und zur Alarmierung von Bezugspersonen. Der Herzschlag steigt bei Angst sprunghafter an als beim Sport, für falsche Signale wurde ein Fehlerkorrektur-Knopf integriert.

Hierbei misst ein Sensor den Herzschlag. Ist dieser zu schnell, etwa wegen eines Überfalls oder Herzinfarkts, geht automatisch per Funk ein Alarmsignal an Helfer, sei es die Polizei oder der eigene Lebenspartner. Mit Hilfe des GPS-Systems werden genaue Ortsangaben übermittelt, sodass Helfer schnell einschreiten können. Registriert die eingebaute Elektronik eine erhöhte Herzfrequenz, wird ein leises Piepsen aktiviert. Die Trägerin hat 30 Sekunden Zeit, um den Alarm zu deaktivieren, indem sie zwei Knöpfe drückt. Sofern sie dies nicht tut, wird das Notrufsignal gesendet. Diese Funktion ist notwendig, um Fehlalarme zu verhindern, bei denen die Erhöhung der Herzfrequenz nicht auf eine Notfall basiert. Dieser Prototyp soll innerhalb von 5 Jahren auf dem Markt eingeführt werden.

Quellenverzeichnis:

Wolf D. Hartmann, Klaus Steilmann, Astrid Ullsperger

High-Tech Fashion

www.outlast.com

www.schoeller.com

www.infineon.com

www.wearableelectronic.de

www.zeit.de

www.drysuit.de

Dieses Referat wurde von Simone Brückner erstellt.