Anyagkutatás – Az ipari fejlesztések egyik alappillére az innovatív anyagok kutatása, alkalmazása.

Számos egyetemi projekt, nemzetközi együttműködés irányul évtizedek óta a fenntartható, ideális tulajdonságokkal rendelkező, gazdaságosan előállítható anyagok létrehozására.

Textilszálakkal kiegészíthető XtreeE 3D beton

Az ipari fejlesztések fontos területe az előremutató, gyakran a valóságtól elrugaszkodottnak tűnő anyagkutatások, az ipari formatervezői kísérletezés, az új, innovatív anyagok alkalmazása. Számos kutatócsoport évtizedek óta próbálja megtalálni a legkörnyezetkímélőbb, legideálisabb tulajdonságokkal rendelkező, gazdaságosan előállítható anyagokat az építőipari, autóipari alkalmazásoktól a tartós fogyasztásicikkek formatervezői megoldásain át az élelmiszercsomagolásig.

Az anyagkutatások az ipari alkalmazások számos területén új távlatokat nyitottak. Olyan multifunkcionális anyagokra van szükség, amelyek előállításuk pillanatától kezdve várhatóan több évszázadon át környezetünket nem károsítják, gazdaságosan beépíthetők, jól karbantarthatók, elvárásainknak megfelelő tulajdonságokkal rendelkeznek természetesen az újra felhasználás és fenntarthatóság jegyében.

Napjainkban az építőipar is számtalan műszaki textilből készült anyagot alkalmaz: épületgépészeti rendszereket már nem kizárólag rézből vagy műanyagból építenek be, elterjedtek a textil alapú csőhálózatok, amelyek a tűzoltó tömlőhöz hasonlóan nedvesség hatására képesek tömegük megsokszorozására. Textil alapú kompozitokból készülnek a gáz-és szélturbina lapátok, a rugalmas és felfújható napelem panelek. A szállítási rendszereknél, tárolásban, közlekedésben is a fémek kiváltása textilalapú kompozitokkal energiatakarékos és környezetbarát megoldást jelent (könnyű járművek, felfújható textil konténerek).   Nagy teljesítményüknek köszönhetően a szál- és textilalapú szerkezeti anyagok egyre inkább helyettesítik a hagyományos anyagokat, (pl. acélt, vagy fát) az épített környezetben is. Az építőiparban egyre gyakrabban használnak textil kompozitokat, membránokat, textilerősítésű betont. Készítenek szál- és textilerősítésű hídkábeleket és hídelemeket, valamint textil szerkezetekből védelmi rendszereket talajcsúszás és erózió ellen, vízelzáró gátakat, vízvédelmi tárgyakat, mesterséges szigeteket és úszó platformokat is.

Az intelligens anyagok egyik csoportja a természetes környezet változásaira, mint a hőmérséklet, kémiai környezet, mechanikai hatás, fény reagálnak, a másik csoportba sorolható anyagok a változásukhoz szükséges információt elektronikus jelekből kapják. Intelligens anyagok kutatásának célja olyan szintetikus anyagok tervezése, előállítása és tulajdonságainak vizsgálata, amelyek a felhasználó számára előnyösen reagálnak a környezetükből származó fizikai és kémiai hatásokra. A második generációs funkcionális anyagok kifejlesztésénél már nem a „legelőnyösebb mechanikai tulajdonságok” elérése a fő cél, hanem a különböző anyagokat jellemző individuális, főként fizikai tulajdonságok összekapcsolása egyetlen anyagi rendszeren belül. Az új gondolkodásmód kulcsszavává a környezethez való alkalmazkodóképesség vált. Az anyagok passzív változatlanságára irányuló törekvéseket felváltotta az anyag és környezete dinamikus együttélését vizsgáló szemléletmód. A környezeti hatások észlelésének két módja van. Az egyik esetben maga az anyag rendelkezik ezzel a képességgel, a másik esetben pedig az érzékelést olyan szenzorok látják el, amelyekből származó információ az anyag tulajdonságainak azonnali változását idézi elő.

Ingeo 3D nyomtatott ipari formák

Szálgyártási technológia fejlesztésével jönnek létre például a biopolimer szálasanyagok, amelyeknek összetevőik nyújtható, növényekből és állatokból nyerhető anyagok, előállításuk általában bioszintézissel történik, azaz kőolaj helyett takarmánynövényekből (búza, kukorica, burgonya, cukorrépa) nyert keményítő baktériumokkal végzett fermentáció révén vagy proteinből gyors lebomlásra képesek.  Biopolimer szálasanyagok- mesterségesen előállított, biológiailag lebomló polimerek a polilaktid szál (PLA) – polimer szál kiindulási monomere a növényből nyert keményítő, polimerizált tejsav (mikrobiológiai úton, fermentálással) állítanak elő cukor vagy keményítő oldatból. Mesterséges szálak új csoportja például a cukor oldatból mikrobiológiai úton nyert polimerizált tejsav, cellulóz, néha génkezelt kukoricából nyert keményítő, a szójafehérje szál- azaz SPF Soybean Protein Fibre- Ingeo elnevezéssel került a kereskedelembe.

Ingeo csomagolóanyagok

Az építőipar is egyike azon területeknek, amely a legnagyobb mennyiségben használ fel innovatív műszaki textíliákat. Az építőiparban felhasznált anyagok közül a nemszőtt kelmék 48 százalékot meghaladó mértéket képviselnek. A svéd Biteam cég szövési eljárást dolgozott ki szénszálak felhasználásával T tartók készítésére, de egymás mellé illesztve akár panelek gyártására is alkalmas. A T keresztmetszettel szőtt váz kompozit-erősítőanyagként használható az építőiparban.

Az üveg- vagy szénszálak bekeverése a beton anyagába már megszokott eljárás, de egyre több helyen alkalmaznak vasbeton helyett olyan szerkezetet, amiben a hossz- és keresztirányú megerősítést valamely textilipari technologiával előállított váz biztosítja. Ahogy az alkalmazások számos más területén, a „textilépítészetben” is igen nagy jelentősége van a bevonatos textíliáknak.

Textilbeton

„Készítenek szál- és textilerősítésű hídkábeleket és hídelemeket, valamint textil szerkezetekből védelmi rendszereket talajcsúszás és erózió ellen, vízelzáró gátakat, vízvédelmi tárgyakat, mesterséges szigeteket és úszó platformokat is.”

Az intelligens és funkcionális textilek korábbi alkalmazási területei mellett, mint például az űrkutatás, hadiipar, egészségügy, gyógyászat, építőipar, mezőgazdaság, autógyártás és más területek, napjainkra fontos szerepet kaptak a környezetvédelem, és a hétköznapi élet  színterein is- nemzetközi textil szakkiállításokon megjelentek a belső terekben, irodákban, lakásokban, sportlétesítményekben vagy éttermekben használható egészségmegőrző, gyógyhatású vagy csak szórakoztatni, üzenetet közvetíteni, állapotunkat kifejezni képes textilek.

Ezeknek az anyagoknak a fejlesztésénél fontos szempont az öregedéssel szembeni ellenálló képesség, a szennytaszítás, az infravörös sugárzás és az ibolyántúli sugárzás visszaverése, a jó hangszigetelő képesség is.

Figyelemre méltó a Ziegler cég új, Hacobond elnevezésű nemszőtt kelméje, amelynek anyaga politejsav alapú szál (PLA) és amellett, hogy kivalóan alkalmas épületek szigetelésére, előnye, hogy újrahasznosítható és komposztálható.

A holland Colbond cég Colback elnevezésű nemszőtt kelméje kiváló légszűrő képességgel rendelkezik- poliészter magból és azt körülvevő poliamid rétegből, bikomponens szálakból, hőragasztásos eljárással készül.

Colback

A Sächsisches Textil Forschungsinstitut (textilipari kutató intézet) a német Novus céggel közösen fejlesztett egy olyan, vízmelegítésre szolgáló napkollektort, amelyben a vizet felületkezelt bevonattal ellátott üreges kelmén folyatják át. Egy másik kutató-fejlesztő intézet, a Cetex könnyűszerkezetes épületek kompozit anyagaiban az üreges kelmék alkalmazását dolgozta ki 3D megerősítésű, zajvédelmet nyújtó szerkezetek kialakítására. A belsőépítészetben alkalmazható a Niederrheimi Főiskola által kifejlesztett, textil alapú, több rétegű bevonattal ellátott világító roló. Árnyékoló szerkezetével a helyiség elsötétíthető, nem engedi át a külső fényt, ugyanakkor egyedi megvilágítást biztosítva fényt tud kibocsátani. A megoldás iránt az autóipar is érdeklődést mutat.

Európai kutatóintézetek, egyetemek tudományos munkatársai, diákjai számos projektben működnek együtt az intelligens és funkcionális új fejlesztésű textilek széles távlatokat nyitó kutatásában. Az intelligens és funkcionális textilek korábbi alkalmazási területei mellett, mint például az űrkutatás, hadiipar, egészségügy, gyógyászat, építőipar, mezőgazdaság, autógyártás és más területek, napjainkra fontos szerepet kaptak a környezetvédelem, és a hétköznapi élet színterein is- nemzetközi textil szakkiállításokon megjelentek a belső terekben, irodákban, lakásokban, sportlétesítményekben vagy éttermekben használható egészségmegőrző, gyógyhatású vagy csak szórakoztatni, üzenetet közvetíteni, állapotunkat kifejezni képes textilek. Az intelligens és funkcionális alapanyagok további fejlesztése jelentős életmód változást vonhat maga után, valamint változásra kényszerítheti az eddigi felhasználói szokásainkat is.

  Dr. Papp-Vid Dóra

  egyetemi adjunktus, Óbudai Egyetem RKK Terméktervező Intézet