Wohlfühlklima im Arbeitsschuh

Die meisten Menschen können den Sommer nicht nur barfuß am Strand oder in Sandalen genießen. An einigen Arbeitsplätzen ist sogar das Tragen von Sicherheitsschuhen Pflicht. Obwohl sich die Hersteller um ein angenehmes Trageklima im Schuh bemühen, setzen die Schutz-Vorgaben der Gestaltungsfreiheit Grenzen – mit dem Ergebnis, dass die Füße schwitzen. Mit Unterstützung der AiF hat ein interdisziplinäres Team unter Leitung des Prüf- und Forschungsinstituts Pirmasens (PFI) in Kooperation mit dem Forschungskuratorium Textil untersucht, wie Wärme und Feuchte möglichst effektiv aus Sicherheitsschuhen heraustransportiert werden können. Während das PFI neue Konstruktionsmodelle für Schuhe erforschte, testeten Wissenschaftler der Hohensteiner Institute in Bönnigheim den Einsatz innovativer Materialien. Am Standort Zweibrücken der Fachhochschule Kaiserslautern wurden Mikrosysteme untersucht, die den Tragekomfort verbessern können.

Das PFI stellte zusammen mit der Fachhochschule Kaiserslautern fest, wie eine selbstregelnde Wärmeleitung über „Heatpipes“ (Hitzerohre) vom Schuhinnenraum nach außen aufgebaut werden kann. Eine Heatpipe ist ein evakuiertes, teilweise mit einer Flüssigkeit gefülltes Kupferrohr, in dem sehr effizient Wärme von einem Ort zum anderen transportiert werden kann. Bekanntestes Einsatzgebiet von Heatpipes ist die Kühlung der Zentraleinheit von PCs. Die Forschungsstellen haben eine Schuh-spezifische Heatpipe entwickelt und in einen Arbeitsschuh eingebaut. An der Seite der Heatpipe, die in den Schuhinnenraum ragt, verdampft die Flüssigkeit im Rohr. Auf der anderen Seite kondensiert die Flüssigkeit wieder und fließt zurück, womit durch Konvektion ein kontinuierlicher Kreislauf entsteht und die Wärme von innen nach außen transportiert wird. Der Vorteil der Heatpipes ist, dass sie auf eine definierte Arbeitstemperatur eingestellt werden können, ab welcher der Wärmetransport einsetzt. So bringt das Element zum Ableiten der Wärme seine Temperaturregelung gleich mit.

Für ein Wohlfühlklima sorgen auch möglichst große, vom Fuß abgekoppelte Feuchtespeicher, über die nach und nach die Feuchtigkeit nach außen abgegeben werden kann. Absorbermembranen oder Aktivkohle in Futter und Einlegesohle können größere Mengen Schweiß speichern. Vorteilhaft sind auch Materialkombinationen aus wasseranziehenden (hydrophilen) Futtern in Verbindung mit Membranen. Sie sorgen dafür, dass Feuchtigkeit schneller von der Haut wegtransportiert und im Material verteilt wird. Dies geschieht vor allem während des Gehens, wenn ein „Pumpeffekt“ einsetzt: Durch die abwechselnde Be- und Entlastung des Abstandsgewirkes wird die Luftzirkulation im Schuh verstärkt.

Im Rahmen des Projektes wurden verschiedene Funktionsmuster gefertigt. Dazu gehörte auch ein Schuh mit elektrischer „Zwangsbelüftung“, der eine spürbare Verbesserung des Innenschuhklimas bewirkte. Dafür wurde ein Lüftersystem entwickelt, das über einen Akku versorgt wird. Die Energiemenge des Akkus reicht aus, um den Abtransport überschüssiger Feuchte und Wärme auch bei körperlicher Anstrengung für die Dauer eines ganzen Arbeitstages zu gewährleisten.

Die Ergebnisse des durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) geförderten Projekts lassen sich auch auf andere Schuharten übertragen.

Die AiF fördert Forschung und Entwicklung zu Gunsten mittelständischer Unternehmen. Als Träger der industriellen Gemeinschaftsforschung und weiterer Förderprogramme des Bundes bietet sie praxisnahe Innovationsberatung.

Ansprechpartner: Peter Schultheis, Prüf- und Forschungsinstitut Pirmasens (PFI),
E-Mail: peter.schultheis@pfi-pirmasens.de, Tel.: 06331 249-040
Dr. Volkmar T. Bartels, Bekleidungsphysiologisches Institut Hohenstein,
Bönnigheim, E-Mail: v.bartels@hohenstein.de, Tel. 07143 271-611
Prof. Dr. Antoni Picard, FH Kaiserslautern, Standort Zweibrücken,
E-Mail: antoni.picard@fh-kl.de, Tel.: 06332 914-414
Pressearbeit: AiF, Silvia Niediek, E-Mail: presse@aif.de,
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