Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Tragekomfort ist messbar Körper, Klima und Kleidung

09.12.2008
Funktionelle Kleidung, hochwertige Schlafsäcke und Bettwaren sollen den Menschen vor äußeren Witterungseinflüssen schützen und die Thermoregulation des Körpers unterstützen.

Dazu gehört, dass die Textilien bei Kälte eine ausreichende Wärmeisolation bieten. Bei Wärme oder körperlicher Belastung soll der Schweiß schnell vom Körper weggeführt und an die Umgebung abgegeben werden, um die Kühlung des Körpers zu unterstützen.

An den Hohenstein Instituten im schwäbischen Bönnigheim hat man seit 1946 eine Reihe von Messmethoden entwickelt, mit denen sich die Wechselwirkung zwischen Körper, Klima und Kleidung, der sogenannte physiologische Komfort, objektiv beurteilen lässt. Dabei wird grundsätzlich zwischen thermophysiologischen Aspekten, d. h. dem Wärme- und Feuchtemanagement, und dem Empfinden auf der Haut (Hautsensorik) unterschieden.

Messmethoden Thermophysiologie

Hohensteiner Hautmodell
Das Hohensteiner Hautmodell simuliert die Wärme- und Feuchteabgabe der Haut. Es besteht aus einer elektrisch auf Hauttemperatur beheizbaren, porösen Sintermetallplatte, der Wasser zugeführt wird. Diese befindet sich in einem Klimaschrank, so dass die verschiedensten Umgebungsbedingungen simuliert werden können. Dazu lassen sich Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Luftbewegung nach Wunsch einstellen.

Die Messungen mit dem Hautmodell liefern für Stoffe und Gewebe spezifische Kenngrößen wie z. B. Wärmeisolation, Wasserdampfdurchgangswiderstand als Maß für die "Atmungsaktivität", Schweißtransport und Schweißpufferung, Trocknungszeit usw. Diese Kenngrößen charakterisieren die thermophysiologische Qualität der textilen Materialien.

Thermische Gliederpuppen Charlie, Charlie und Charlene;
Mit Hilfe der ebenfalls an den Hohenstein Instituten entwickelten thermischen Gliederpuppen Charlie, Charlie und Charlene lässt sich die Wärmeisolation konfektionierter Kleidungsstücke, Bettwaren und Schlafsäcke ermitteln. Mit den sogenannten Thermoregulationsmodellen des Menschen wird die Wärmeproduktion von Erwachsenen und Kindern nachgestellt. Die Gliederpuppen bestehen aus Kupfer bzw. Kunststoff und sind mit einem computergesteuerten Heizsystem versehen, mit dem sich die Wärmeproduktion für verschiedene Körpersektionen getrennt voneinander regeln lässt. Je mehr Wärme z. B. an Armen oder Beinen abgegeben wird, desto schlechter ist dort die Wärmeisolation des Kleidungsstückes. Da diese ganz gravierend von den Ventilationseffekten beeinflusst werden, die durch Bewegungen zustande kommen, bewegt sich die Gliederpuppe Charlie bei der Untersuchung von Kleidung an einem Gestänge so, als würde sie flott marschieren.

Die Untersuchungen an den thermischen Gliederpuppen sind eine wichtige Ergänzung zu denen am Hautmodell, da sich Einflüsse durch die Konfektion der Kleidungsstücke (Passform, elastische Bündchen, Rollkragen usw.) berücksichtigen lassen. Da die Charlie und Charlene nicht schwitzen, lässt sich das Feuchtemanagement und damit ein wichtiger Aspekt des thermophysiologischen Tragekomforts nur beurteilen, wenn als Basis Untersuchungen am Hautmodell vorliegen.

Thermoregulationsmodell schwitzende Hand und schwitzender Fuß

In der schwitzenden Hand und dem schwitzenden Fuß sind die Funktionsprinzipien des Hautmodells und der thermischen Gliederpuppen miteinander kombiniert worden, d. h. die Wärme- und Feuchtigkeitsabgabe bei kontrollierten klimatischen Umgebungsbedingungen. Mit den im Jahr 2008 an den Hohenstein Instituten in Betrieb genommenen Messinstrumenten lassen sich damit sowohl die Wärmeisolation wie auch die Atmungsaktivität von Handschuhen sowie Socken und Schuhen beurteilen.

Polsterprüfgerät
Sowohl bei ausgekühlten wie auch aufgeheizten Kfz-Sitzen dauert es einige Zeit, bis sich ein angenehmer Sitzkomfort eingestellt hat. Mit Hilfe des Polsterprüfgerätes wird der Temperatureindruck (Initialwärmefluss), den ein Mensch beim ersten Kontakt empfindet, ermittelt. Darüber hinaus wird die effektive Wärmeisolation von Sitzen während längerer Autofahrten bei den unterschiedlichsten Umgebungstemperaturen erfasst.
Menschliche Probanden
Mit Hilfe des Hohensteiner Hautmodells und den thermischen Gliederpuppen Charlie und Charlene lässt sich der thermophysiologische Komfort objektiv messen und beurteilen. Um diese, heute weltweit im Bereich der Bekleidungsphysiologie etablierten, Untersuchungsmethoden und die damit verbundenen Beurteilungsmodelle entwickeln zu können, waren zahlreiche Messreihen mit menschlichen Probanden notwendig. Diese kommen bei den Hohenstein Instituten auch heute noch zum Einsatz wenn es gilt, ein vollständig neues Produkt zu entwickeln oder die Ergebnisse der Untersuchungen mit Hautmodell und thermischer Gliederpuppe zu bestätigen.
Klimakammern
In den drei Klimakammern der Hohenstein Institute lassen sich die verschiedensten Umgebungsbedingungen nachstellen: Die Temperaturspanne reicht von -25 °C bis +50 °C und ermöglicht z. B. die Untersuchung von Schlafsäcken unter extremen Bedingungen. Mit Hilfe einer Beregnungsanlage lässt sich Niederschlag in unterschiedlichster Intensität nachstellen und eine Wärmewand simuliert intensive Sonneneinstrahlung ebenso realistisch wie offenes Feuer, wenn es z. B. darum geht den Tragekomfort von Feuerwehrkleidung zu untersuchen.

Ventilatoren, ein Fahrsimulator für die Untersuchung von Autositzen mit Probanden und Wasserbassins, in denen `Charlie 3´ z. B. die Überlebenszeit für Piloten unter Extrembedingungen im Eiswasser testet, ergänzen die Standardausstattung der Hohensteiner Klimakammern.

Messmethoden Hautsensorik
Die hautsensorischen Eigenschaften gehören neben dem Wärme- und Feuchtemanagement von Textilien zu den maßgeblichen Aspekten für deren Tragekomfort. Hautnahe Kleidung soll nicht auf der Hautoberfläche "ankleben" und auch größere Schweißmengen an hautferne Kleidungsschichten transportieren. Um die Anforderungen an den hautsensorischen Komfort zu erfüllen, ist vor allem die Konstruktion des textilen Grundmaterials relevant, aus dem ein Kleidungsstück besteht.

Um die Oberflächenstruktur von textilen Materialien und damit deren hautsensorischen Komfort zu beurteilen, wurden in der Abteilung Bekleidungsphysiologie an den Hohenstein Instituten verschiedene Laboruntersuchungen entwickelt:

Klebekraft
Eine poröse gesinterte Glasplatte, der Wasser mittels einer kalibrierten Motorbürette zugeführt wird, simuliert die schwitzende Haut. Die Textilprobe, befestigt an einem Zylinder, wird über die Platte gezogen. Die dazu notwendige Kraft ergibt den sogenannten Klebeindex, anhand dessen sich beurteilen lässt, ob das Textil beim Schwitzen unangenehm an der Haut kleben wird.
Anzahl der Kontaktpunkte und Oberflächenindex
An einen Oberflächenscanner bzw. ein Mikroskop angekoppelte Bildanalyse-Systeme zeigen für Textilien die Anzahl der Kontaktpunkte sowie einen Oberflächenindex als Maßstab für die Kontaktfläche des textilen Materials mit der Haut bzw. die Haarigkeit der Oberfläche. Im Rahmen jahrzehntelanger Forschung haben die Hohensteiner Wissenschaftler Richtwerte für die optimale Zahl von Kontaktpunkten und den Oberflächenindex definiert.
Biegesteifigkeit
Zur Ermittlung der Steifigkeit eines textilen Materials wird in einer Messeinrichtung per Laserstrahl der Biegewinkel des auf einem dünnen Stab aufgelegten Stoffstreifens gemessen. Die Hohensteiner Wissenschaftler haben auf Basis ihrer jahrelangen Erfahrung für verschiedene Produkt- und Einsatzbereiche Vorgaben definiert, die einen optimalen Tragekomfort gewährleisten und mechanische Hautirritationen aufgrund zu hoher Biegesteifigkeit ausschließen.
Sorptionsindex
Weil die Sensibilität der Haut für mechanische Irritationen mit zunehmender Feuchtigkeit größer wird, ist es für den sensorischen Tragekomfort von Vorteil, wenn ein textiles Material den Schweiß möglichst rasch von der Haut abtransportiert. Der Sorptionsindex gibt die Geschwindigkeit an, mit der ein auf das Textil auftreffender Wassertropfen von diesem absorbiert wird. Dazu wird ein Wassertropfen auf die Textilprobe aufgebracht und über eine Videokamera beobachtet. Der Kontaktwinkel des Wassertropfens auf der Textiloberfläche wird kontinuierlich ermittelt und damit festgehalten wie schnell das Material flüssigen Schweiß aufnimmt.
Eine Note für den Tragekomfort
Die Ergebnisse der Untersuchungen am Hautmodell und den Thermoregulationsmodellen fließen zusammen mit der Beurteilung der Hautsensorik in die so genannte Trage- bzw. Schlafkomfortnote ein. Dies ist möglich, da Forschungsarbeiten gezeigt haben, dass z. B. bei Alltagskleidung die Tragekomfortempfindung zu ca. 66% durch die thermophysiologischen und zu ca. 34% durch die hautsensorischen Eigenschaften der Textilien verursacht wird.

Die Beurteilung des Tragekomforts erfolgt im "Schulnotensystem" von 1 für "sehr gut" bis 6 für "ungenügend". Die Komfortnoten werden heute von zahlreichen Herstellern im Handel in Form des Hohensteiner Qualitätslabels am Produkt aufgeführt und ermöglichen dem Verbraucher den einfachen Vergleich zwischen unterschiedlichen Produkten.

Rose-Marie Riedl | idw
Weitere Informationen:
http://www.hohenstein.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Sollbruchstellen im Rückgrat - Bioabbaubare Polymere durch chemische Gasphasenabscheidung
02.12.2016 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

nachricht "Fingerabdruck" diffuser Protonen entschlüsselt
02.12.2016 | Universität Leipzig

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein

Das Institut für Anatomie und Zellbiologie weiht am Montag, 05.12.2016, mit einem wissenschaftlichen Symposium das erste Superresolution-Mikroskop in Greifswald ein. Das Forschungsmikroskop wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Mecklenburg-Vorpommern finanziert. Nun können die Greifswalder Wissenschaftler Strukturen bis zu einer Größe von einigen Millionstel Millimetern mittels Laserlicht sichtbar machen.

Weit über hundert Jahre lang galt die von Ernst Abbe 1873 publizierte Theorie zur Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen als ein in Stein gemeißeltes Gesetz....

Im Focus: Durchbruch in der Diabetesforschung: Pankreaszellen produzieren Insulin durch Malariamedikament

Artemisinine, eine zugelassene Wirkstoffgruppe gegen Malaria, wandelt Glukagon-produzierende Alpha-Zellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) in insulinproduzierende Zellen um – genau die Zellen, die bei Typ-1-Diabetes geschädigt sind. Das haben Forscher des CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit mit modernsten Einzelzell-Analysen herausgefunden. Ihre bahnbrechenden Ergebnisse werden in Cell publiziert und liefern eine vielversprechende Grundlage für neue Therapien gegen Typ-1 Diabetes.

Seit einigen Jahren hatten sich Forscher an diesem Kunstgriff versucht, der eine simple und elegante Heilung des Typ-1 Diabetes versprach: Die vom eigenen...

Im Focus: Makromoleküle: Mit Licht zu Präzisionspolymeren

Chemikern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es gelungen, den Aufbau von Präzisionspolymeren durch lichtgetriebene chemische Reaktionen gezielt zu steuern. Das Verfahren ermöglicht die genaue, geplante Platzierung der Kettengliedern, den Monomeren, entlang von Polymerketten einheitlicher Länge. Die präzise aufgebauten Makromoleküle bilden festgelegte Eigenschaften aus und eignen sich möglicherweise als Informationsspeicher oder synthetische Biomoleküle. Über die neuartige Synthesereaktion berichten die Wissenschaftler nun in der Open Access Publikation Nature Communications. (DOI: 10.1038/NCOMMS13672)

Chemische Reaktionen lassen sich durch Einwirken von Licht bei Zimmertemperatur auslösen. Die Forscher am KIT nutzen diesen Effekt, um unter Licht die...

Im Focus: Neuer Sensor: Was im Inneren von Schneelawinen vor sich geht

Ein neuer Radarsensor erlaubt Einblicke in die inneren Vorgänge von Schneelawinen. Entwickelt haben ihn Ingenieure der Ruhr-Universität Bochum (RUB) um Dr. Christoph Baer und Timo Jaeschke gemeinsam mit Kollegen aus Innsbruck und Davos. Das Messsystem ist bereits an einem Testhang im Wallis installiert, wo das Schweizer Institut für Schnee- und Lawinenforschung im Winter 2016/17 Messungen damit durchführen möchte.

Die erhobenen Daten sollen in Simulationen einfließen, die das komplexe Geschehen im Inneren von Lawinen detailliert nachbilden. „Was genau passiert, wenn sich...

Im Focus: Neuer Rekord an BESSY II: 10 Millionen Ionen erstmals bis auf 7,4 Kelvin gekühlt

Magnetische Grundzustände von Nickel2-Ionen spektroskopisch ermittelt

Ein internationales Team aus Deutschland, Schweden und Japan hat einen neuen Temperaturrekord für sogenannte Quadrupol-Ionenfallen erreicht, in denen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen

01.12.2016 | Veranstaltungen

Die Perspektiven der Genom-Editierung in der Landwirtschaft

01.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Parkinson-Krankheit und Dystonien: DFG-Forschergruppe eingerichtet

02.12.2016 | Förderungen Preise

Smart Data Transformation – Surfing the Big Wave

02.12.2016 | Studien Analysen

Nach der Befruchtung übernimmt die Eizelle die Führungsrolle

02.12.2016 | Biowissenschaften Chemie