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Sportartikel-News/-Pressemitteilung

08.05.2013
Forscher der Hohenstein Institute untersuchen, wie sich Textilkonstruktion und die Länge von Bekleidung bei intensiver Sonneinstrahlung auf den Wärmehaushalt des Menschen auswirken

Forschungsprojekt 2013 der Hohenstein Institute mit dem Ziel: Sporttextilien mit optimalem Sonnenschutz und Tragekomfort

Ausdauersportler wie Läufer oder Radfahrer sind im Sommer oftmals mehrere Stunden lang direkter Sonneneinstrahlung ausgesetzt. Das gleiche gilt für Arbeiter, die ihren jeweiligen Tätigkeiten im Freien nachgehen müssen. Bekleidung mit langen Ärmeln und Hosenbeinen bietet einen idealen Sonnenschutz, hebt diesen Vorteil je nach Machart aber unter Umständen wieder auf, indem die Wärmeabgabe der Haut - und damit letztendlich die Leistungsfähigkeit des Trägers - vermindert wird. Auf der anderen Seite unterstützt kurze Sportbekleidung aus geeigneten Materialien die Verdunstung des Schweißes und trägt auf diese Weise dazu bei, den Körper zu kühlen - sie schützt aber nicht ausreichend vor schädlichen UV-Strahlen und der Erwärmung der Haut durch die Sonne.

Thermoregulationsmodell der menschlichen Haut des Hohenstein InstitutsThermischen Gliederpuppe Charlie des Hohenstein Instituts 2013Technisches Hilfmittel zur Ermittlung des BenetzungsindexesAusschnitt des elektromagnetischen Spektrums fr den im Forschungsvorhaben besonders wichtigen Bereich der UV- und Infrarot-StrahlungTextilmuster-Dehntest-Vorrichtung des Hohenstein Instituts 2013

Vor diesem Hintergrund erforschen die Wissenschaftler an den Hohenstein Instituten im Rahmen eines aktuellen Projekts (AiF-Nr. 17655 N) erstmals systematisch den Einfluss der Sonnenstrahlung auf den Menschen in Abhängigkeit von ihrem Wellenlängenbereich (von 250 bis 2500 nm), der Art des textilen Materials, unterschiedlichen UV-Schutzausrüstungen sowie dem Körperbedeckungsgrad entsprechender Kleidungsstücke.

Aus den Ergebnissen des Projekts leiten die Hohenstein Forscher Konstruktionsleitlinien in Bezug auf das Fasermaterial, die Ausrüstung und die Konfektion von Sporttextilien ab, die über einen optimalen Schutz vor schädlichen UV-Strahlen verfügen und gleichzeitig einen hohen Tragekomfort gewährleisten, weil sie nur wenig Strahlungswärme auf die Haut durchlassen bzw. die Wärmeabgabe durch Schwitzen nicht behindern.

Der innovative Kern des Forschungsvorhabens liegt darin, dass die Auswirkungen von UV-Schutzausrüstungen zusätzlich im Hinblick auf die spektroskopischen Eigenschaften von Textilien im Infrarot-Bereich (IR) betrachtet werden, also in wie fern Bekleidung mit gutem UV-Schutz auch vor Infrarot-Strahlen schützt. Hinzu kommt, dass sich eine gute UV-Schutzwirkung durch Reflektion und/oder Absorbierung der Sonnenstrahlen erreichen lässt. Eine Absorption im IR-Bereich führt jedoch zur Erwärmung des Textilmaterials und somit der Haut des Trägers.

Ausschnitt des elektromagnetischen Spektrums fr den im Forschungsvorhaben besonders wichtigen Bereich der UV- und Infrarot-StrahlungBildnachweis: HOHENSTEIN INSTITUTE

In der ersten Phase des Vorhabens beschaffen die Hohenstein Wissenschaftler zunächst marktübliche Textilprodukte und Ausrüstungen auf deren Grundlage sie eine Musterreihe erstellen, bei der Parameter wie Faserart, Bindungsart, Färbung sowie die verwendeten Ausrüstungschemikalien systematisch variiert werden. Diese Musterauswahl wird anschließend auf drei für das Projekt entscheidende Aspekte untersucht - den UV-Schutzfaktor, das Wärme- und Feuchtemanagement sowie den Gesamtenergiedurchlassgrad.

Textilmuster-Dehntest-Vorrichtung des Hohenstein Instituts 2013Bildnachweis: HOHENSTEIN INSTITUTETechnisches Hilfmittel zur Ermittlung des BenetzungsindexesBildnachweis: HOHENSTEIN INSTITUTE

Die Bestimmung der UV-Schutzwirkung erfolgt gemäß den Anforderungen des UV Standards 801, der im Gegensatz zu anderen Prüfmethoden auch Gebrauchsbedingungen wie die Dehnung, Befeuchtung oder Abnutzung des Textilmaterials berücksichtigt. Die bekleidungsphysiologischen Eigenschaften der Prüfmuster wie Wärmeisolation, Wasserdampfdurchgangswiderstand, Schweißpufferung, Schweißtransport und die Trocknungszeit ermitteln die Forscher mit Hilfe des sog. Hautmodells. Weitere Messapparaturen ermöglichen zudem die Bestimmung der hautsensorischen Qualität der Materialien, also wie sie sich auf der Haut anfühlen.

Thermoregulationsmodell der menschlichen Haut des Hohenstein InstitutsBildnachweis: HOHENSTEIN INSTITUTE

Zusätzlich zur Frage, in welchem Umfang die Prüfmuster Schutz vor den kurzwelligen, gesundheitsschädlichen UV-Strahlen der Sonne bieten (Krebsvorsorge), analysieren die Hohenstein Institute erstmalig auch, ob und wie gut die Textilien den Träger vor dem langwelligeren Infrarot-Anteil der Sonnenstrahlen schützen (Verhinderung der Erwärmung). Dieser transportiert den größten Teil der Wärmeenergie und kann bei intensiver Sonnen-Exposition und ungeeigneter Bekleidung schnell zu einer Überwärmung des Körpers beitragen. Um festzustellen, wie viel Wärme die jeweiligen Mustermaterialien insgesamt auf die Haut durchlassen, übertragen die Wissenschaftler die aus dem Bauwesen stammende Norm EN 410 auf den Bekleidungsbereich und überprüfen, in wie weit die Messmethodik eventuell den spezifischen Besonderheiten konfektionierter Kleidungsstücke angepasst werden muss.

Durch die Messung strahlungsphysikalischer Kenngrößen wie Transmission, Absorption und Reflexion lässt sich die Energiedurchlässigkeit von transparenten Bauteilen wie Verglasungen berechnen und in Form des sog. g-Werts (Gesamtenergiedurchlassgrad) ausdrücken. Analog dazu untersucht das Forscherteam, welche der Textilmuster die Wärmestrahlung am besten reflektieren und welche Einflussfaktoren (z. B. Fasermaterial, Farbe, Ausrüstung) dafür verantwortlich sind.

Aufbauend auf den Erkenntnissen der Materialprüfungen werden im weiteren Verlauf des Vorhabens diejenigen Muster ausgewählt, die sich für eine gute Thermoregulation besonders eignen, und daraus Shirts und Hosen mit unterschiedlichen Arm- und Beinlängen hergestellt. Anschließend werden die Konfektionsmuster einer Menschen großen thermischen Gliederpuppe angezogen und einer definierten Wärmestrahlung ausgesetzt. Abhängig von der Länge der Kleidungsstücke können die Forscher auf diese Weise messen, wie stark sich die (mit entsprechenden Sensoren ausgestattete) Oberfläche des Thermoregulationsmodells des Menschen durch die simulierte Sonneneinstrahlung erwärmt.

Thermischen Gliederpuppe Charlie des Hohenstein Instituts 2013Bildnachweis: HOHENSTEIN INSTITUTE

Nach Auswertung der Labortests sind die Hohenstein Wissenschaftler in der Lage, optimierte Prüfmuster zu entwickeln, die am Ende des Projekts erneut analysiert und durch messend überwachte Trageversuche mit menschlichen Probanden validiert werden. Abschließendes Ziel des Vorhabens ist es, konkrete Konstruktionshinweise zur Herstellung von langärmeliger Sportbekleidung mit optimalem UV-Schutz und Tragekomfort abzuleiten.

Herstellern und Handel bietet sich die Möglichkeit, mit solchen Artikeln ein neues Produktsegment zu erschließen. Im Hinblick auf den Endverbraucher könnten solche Produkte dazu beitragen, dass Sportler auch im Sommer eher auf lange Kleidung zurückgreifen und sich so effektiver als bisher vor gesundheitsschädlicher UV-Strahlung schützen.

Forschungsprojekt 2013 der Hohenstein Institute mit dem Ziel: Sporttextilien mit optimalem Sonnenschutz und Tragekomfort als PDF-Datei

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