Wir entwickeln Textilien,
die vor Viren schützen.#

Next Generation Schutztextilien | NGST

Die Corona-Pandemie stellt unsere Gesellschaft vor zahlreiche Probleme, bei deren Lösung adäquate Schutzausrüstungen eine entscheidende Rolle spielen. Das Produktspektrum reicht dabei von einfachen FFP1-Masken, wie sie z. B. in der Lebensmittelindustrie verwendet werden, über leistungsfähigere FFP2- und FFP3-Masken für den medizinischen und den Pflegebereich bis zu Kopfhauben.

Durch den unerwartet hohen Bedarf in der Anfangsphase der Pandemie traten in allen Produktgruppen beträchtliche Engpässe auf, die auch durch unzureichende Produktionskapazitäten in Deutschland und der EU verstärkt wurden. Die eilige bzw. beschleunigte Umrüstungen bei EU-Unternehmen sowie der hastig ausgeweitete Import führten oft zu stark schwankender Produktqualität, die sich negativ auf die Sicherheit, aber auch auf den Tragekomfort auswirkt.

 

Das Projekt »Next Generation Schutztextilien«

Zur Abwehr von Pandemien bündelt Fraunhofer Kompetenzen unterschiedlicher Fachdisziplinen, um innovative Materialien, Produktion und Prüfverfahren zusammenzuführen. Das Ziel ist, sichere und bequeme Schutzausrüstung verfügbar zu machen.

Die Initiative »Next Generation Schutztextilien, NGST« stellt sich diesen Herausforderungen und bietet Lösungen von der Entwicklung der Materialien bis zu Prototypen qualitativ hochwertiger Schutztextilien. Diese eröffnen vielfältige Einsatzmöglichkeiten und können im Falle zukünftiger Pandemien zu einer besseren Vorsorge und einem optimalen Schutz, sowohl von besonders exponierten Personen, wie z. B. Pflegepersonal, als auch der breiten Bevölkerung beitragen.  

Unsere Ziele

  • sichere Schutztextilien mit konstant hoher Qualität
  • hoher Tragekomfort, insbesondere für Langzeitträger
  • effiziente Produktion von Schutztextilien durch nationale Nassvlieshersteller
  • nationale/europäische Lieferketten stärken

Demonstratoren:

  • Atemschutzmaske
  • Kopfhaube

Unser Konzept

 

MATERIALIEN

  • Weiterentwicklung von Textilien
    (bessere Schutzwirkung,
    höherer Tragekomfort)
  • antivirale, regenerierbare Beschichtungen (Polymere, Peptide)
PRODUKTION
  • Pilotanlage zur effizienten Herstellung von Nassvliesen (Optimierung im Technikums-Maßstab)

PRÜFUNG
  • umfassende Analytik
  • zerstörungsfreie Qualitätssicherung
  • biologische Bewertung ( ISO18184, DIN EN ISO 10993-5)
  • material- und designübergreifende Materialdiagnostik- und Funktionsprüfverfahren
  • Methoden der VOC- und Geruchsanalytik zur Identifizierung von flüchtigen bzw. geruchsaktiven Verbindungen
  • intelligentes Inspektionssystem zur Detektion von Qualitätsdefiziten in Vliesstoffen

Anwendungen

  • Schutzmasken, Kopfhauben, Filter
  • medizinischer Bereich
    (Ärzte, Pflegepersonal)
  • Schutz der Bevölkerung
  • antimikrobielle/antivirale Textilien
    (z. B. Wartezimmer, Bus, Bahn)

 

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Wir entwickeln für Sie Textilien, die effektiv schützen und effizient hergestellt werden.

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NGST | Teilprojekte

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    © Fraunhofer IAP, shutterstock: GraphicsRF.com
    Antivirale und regenerierbare Beschichtung. ©Fraunhofer IAP, shutterstock: GraphicsRF.com

    Am Fraunhofer IAP werden Immobilisierungskonzepte für antiviral wirksame, schaltbare Polymerbeschichtungen für Schutztextilien entwickelt.

    Antivirale Wirkung: Während der Nutzung des Textils befinden sich die Polymere der Beschichtung in einem kollabierten Zustand. Kommen Viren mit den antiviralen Peptiden in der Beschichtung in Kontakt, werden sie deaktiviert.

    Regeneration der Beschichtung: Warmes Wasser bringt die Polymerbeschichtung zum Quellen. Virusreste und andere Verunreinigungen werden von der Oberfläche entfernt. Die Beschichtung wird dadurch regeneriert und ist wieder antiviral wirksam.

    Die zu integrierenden antiviral wirksamen Peptide werden am Fraunhofer IZI-BB entwickelt.

    Fraunhofer-Institut für Zelltherapie und Immunologie, Institutsteil Bioanalytik und Bioprozesse IZI-BB

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    Am Fraunhofer IAP werden Immobilisierungskonzepte für antiviral wirksame, schaltbare Polymerbeschichtungen für Schutztextilien entwickelt.

    Regenerierbare antivirale Beschichtung: Das Fraunhofer IZI-BB entwickelt die biologisch-aktive Komponente einer regenerierbaren Textilbeschichtung. Hierfür werden antiviral wirkende Peptide eingesetzt, die an temperaturschaltbare Polymere des Fraunhofer IAP gekoppelt werden, um funktionelle, viruzide und nachhaltige Textilien zu generieren.

    Biologische Bewertung: Zusammen mit Fraunhofer IBMT und FEP werden auf die Pandemie angepasste Testmethoden entwickelt, um laborübergreifend vergleichbare und normierte Verfahren zur Bewertung einer viruziden Wirkung von Textiloberflächen zu ermöglichen. Zusätzlich erfolgt die Beurteilung der Biokompatibilität der Materialien nach normierten Prüfverfahren.

    Fraunhofer-Institut für Zelltherapie und Immunologie, Institutsteil Bioanalytik und Bioprozesse IZI-BB

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    Das Fraunhofer IBMT entwickelt im Projekt NGST SARS-CoV-2-Pseudovirus-Systeme. Zudem werden umfassende biologische normkonforme Testungen der Materialien und Beschichtungen durchgeführt:

    • antivirale Wirksamkeitsstudien gegen HIV-1 und SARS-CoV-2 gemäß der ISO 18184
    • Biokompatibilitätsuntersuchungen gemäß DIN EN ISO 19993

    Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik IBMT

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    Am Fraunhofer FEP werden Technologien zur Modifizierung und Beschichtung von Oberflächen entwickelt, welche für biomedizinische Anwendungen genutzt werden. Gegenwärtig stehen Oberflächenausrüstungen mit hygienisch wirksamen Schichten im Fokus. Die nicht-thermische, niederenergetische Elektronenstrahltechnologie wird benutzt, um durch Grafting-Prozesse unterschiedlichste Materialien oberflächenselektiv zu funktionalisieren und dadurch mit antimikrobiellen Eigenschaften auszustatten. Mithilfe niederenergetischer Elektronen können adaptive Hygienisierungskonzepte erstellt werden. Komplementär können in der biomedizinischen Laboreinheit des Fraunhofer FEP die bioziden Materialeigenschaften biologisch getestet werden.

    Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP

    REAMODE- Anlage, für die selektive Oberflächenfunktionalisierung durch Grafting-Prozesse © Fraunhofer FEP
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    Das Fraunhofer IST nutzt verschiedene Verfahren der Dünnschichttechnologie, um kohlenstoffbasierte Beschichtungen auf Textilien zu applizieren. Diese sollen antiviral wirken und können je nach verwendeter Technologie aus Nanodiamant, Kohlenstoff/Graphen oder biobasierten polyphenolischen Verbindungen bestehen. Die Arbeiten umfassen auch die Untersuchung mit oberflächenanalytischen Methoden sowie Tests zur Waschbarkeit.

    Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST

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    Am Fraunhofer IGCV wird eine Nassvliesanlage gezielt für die Produktion von Schutztextilien modifiziert und erweitert. Dabei werden neuartige Ansätze (z. B. Online-Sensorik für prozessbegleitende Überwachung; optimierte hocheffiziente Systemlösung für Fasertrocknung; komplettintegrierte zentrale Steuerung) zur Steigerung der Qualität, Homogenität und Produktivität verfolgt.

    Die Integration der im Projekt entwickelten Beschichtungsverfahren wird konzeptionell geprüft. Auch können Aussagen für die spätere Skalierung vom Pilotmaßstab zum Serienmaßstab getroffen werden.

    Fraunhofer-Institut für Gieẞerei- Composit- und Verarbeitungstechnik IGCV

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    Das Fraunhofer IBP entwickelt im Rahmen des Projekts einen Demonstrator – inklusive Teststand mit Messtechnik (gemäß gültiger normativer Vorgaben) – mit allen technischen Bestandteilen eines neuartigen Atemschutzsystems mit hohem viralen Schutzeffekt zur Durchführung von experimentellen Untersuchungen.

    Ziel: Bewertung von verschiedenen antiviral wirkenden Filtervliesen bzw. Filtermedien in Atemschutzsystemen und weiteren Anwendungen, z. B.  zielgerichtete Hygiene von Raumluft durch Lüftungsanlagen in Gebäuden.

    Geprüft und bewertet werden hierbei v. a.

    • die Filtrationseffektivität von Ultrafeinpartikeln,
    • der Druckverlust der eingesetzten Filtermedien, 
    • der Nutzerkomfort und
    • die Dauerhaftigkeit

    für eine anschließende zielgerichtete, beschleunigte Entwicklung von beispielsweise optimierten PSA-Produkten, für die aktuell noch kein spezielles Angebot besteht.

    Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP

    Der Demonstrator am Fraunhofer IBP dient zur Entwicklung geeigneter Atemschutzsysteme mit hohem viralem Schutzeffekt. © Fraunhofer IBP
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    Das Fraunhofer IMWS analysiert die eingesetzten Materialien und die Funktion neuer Schutztextilien

    Qualifizierung von Materialien: Das Institut bewertet – auch durch Entwicklung neuer Prüfverfahren – die eingesetzten Materialien und identifiziert so geeignete Werkstoffe für den Einsatz in Schutztextilien.

    Materialdiagnostik und Funktionsprüfung: Sicherheits- und Gesundheitsanforderungen bei Schutztextilien werden ermittelt. Dazu werden z. B. hochauflösende bildgebende Verfahren, Atemwiderstand-, Partikelrückhalt-, Sprachverständlichkeitsmessungen sowie Materialmodifizierung mittels reaktiver Plasmaaktivierung genutzt.

    Masken-Design und Prototyping: Basierend auf virtuellen Designstudien werden ausgewählte Designkonzepte mit Hilfe von Rapid-Prototyping-Technologien umgesetzt und bewertet.

    Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS

    Die Mikrostruktur der Materialien hat entscheidenden Einfluss auf die Leistung von Schutztextilien. © Fraunhofer IMWS
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    Am Fraunhofer IPK wird eine intelligente Qualitätssicherung im Sinne einer 100-prozentigen Kontrolle erforscht. Herausforderungen stellen dabei vor allem die hohen Anforderungen an die Textilien im Mikro- und Nanometerbereich dar. Um eine vollautomatische optische Prüfung live im Herstellungsprozess möglich zu machen, braucht es einen guten Trade-off zwischen schneller Bilderfassung und hochgenauer Auflösung. Analog dazu werden softwareseitig von klassischen Bildverarbeitungsalgorithmen bis hin zu neuesten Methoden des Maschinellen Lernens verschiedenste Bildverarbeitungsalgorithmen erprobt, um hochpräzise alle Defektmuster in den Bildern zu finden.

    Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK

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    Am Fraunhofer IVV werden die im Projekt hergestellten Nassvliese sowie die durch Beschichtungen modifizierten Materialien der Partnerinstitute auf flüchtige Störstoffe untersucht. Hierbei liegt ein Fokus auf geruchsaktiven Verbindungen und Hauptkomponenten, welche eine spätere Anwendung negativ beeinflussen könnten. Neben klassischen Methoden der Geruchs- und VOC (Volatile Organic Compound)-Analyse wird zur schnellen und kostengünstigen Prüfung der Materialien eine Schnellmethode erprobt.

    Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV

    Identifizierung flüchtiger (Spuren-)Komponenten mittels Gaschromatographie © Fraunhofer IVV