Nach dem Siegeszug von atmungsaktiven Funktionstextilien für Sport und Freizeit tritt die Entwicklung von Textilien für diesen Bereich in eine neue Phase: Experten des international renommierten Textilforschungszentrums Hohenstein Institute in Bönnigheim haben die Anforderungen an das Wärme- und Feuchtemanagement von Textilien für verschiedene Bereiche des menschlichen Körpers analysiert. Beim als Body- Mapping mit Komfortzonen (Comfort-Mapping) bezeichneten Verfahren sollen auf Basis dieser Erkenntnisse künftig unterschiedliche textile Materialien eingesetzt und damit der Tragekomfort von Sportbekleidung signifikant gesteigert werden.
Bisherige Sportbekleidung wurde meist durchgängig aus einem einzigen textilen Material gefertigt. Dies erwies sich in vielen Fällen hinsichtlich des Tragekomforts als ungenügend. Um den jeweiligen Anforderungen Feuchtigkeitstransport, Isolierung und Wetterschutz zu genügen, mussten die Sportler oft mehrere Kleidungsschichten nach dem "Zwiebelschalen- Prinzip" übereinander tragen. Innovative Textilkonstruktionen sollen dies in Zukunft unnötig machen. Neben einer optimalen Temperatur- und Feuchtigkeitsregelung in Abhängigkeit von Umgebungsklima und Aktivität sollen deshalb auch die hautsensorischen Aspekte für den Tragekomfort berücksichtigt werden.
Das Prinzip des Comfort-Mapping
Durch den Einsatz von unterschiedlichen textilen Materialien wird beim Comfort-Mapping die räumliche Verteilung der Temperatur- und Feuchteabgabe an verschiedenen Körperregionen berücksichtigt. Winddichtes textiles Material im Brust- und Rückenbereich hält so z.B. kühlenden Wind ab, während ein besonders atmungsaktives und Feuchte leitendes textiles Material im Achselbereich für ein trockeneres Klima sorgt. Grundlage für das Prinzip des Body-Mapping sind die Erkenntnisse zur menschlichen Thermoregulation. Unter Thermoregulation versteht man ein komplexes, rückgekoppeltes System von körpereigenen Rezeptoren, die nach Rückmeldung über das Gehirn entsprechende körperliche Reaktionen auslösen.
Diese Regelmechanismen werden entweder für Wärmebelastung oder für Kältebelastung in Gang gesetzt. Unter extremer Wärmebelastung wie z.B. Radfahren im Sommer werden die Schweißdrüsen aktiviert, die jedoch nicht gleichmäßig über den gesamten Körper verteilt sind. So ergibt sich eine unterschiedlich starke Schweißabgabe je nach Körperareal. Bei Kältebelastung, wie z.B. beim Skisport, setzt der Regelmechanismus automatisch eine Schutzfunktion in Gang. Bei dieser wird der Körperkern, d.h. die wichtigen Organe im Rumpf sowie das Gehirn, vor Wärmeabgabe bewahrt. Dadurch kommt es zu einer Abkühlung der Haut und auch der Extremitäten, speziell der Hände und Füße. Für die Wahrnehmung der Kältebelastung sind spezifische Kälterezeptoren in der menschlichen Haut zuständig. Diese Kälterezeptoren sind jedoch nicht gleichmäßig über die Hautoberfläche verteilt, relativ viele befinden sich an Rumpf und Kopf, relativ wenige dagegen an den Extremitäten. Aus diesem Grund reagieren wir im allgemeinen auf kühle Temperaturen am Rumpf empfindlicher als an den Extremitäten. Basierend auf diesen Erkenntnissen zur Thermoregulation ist die Entwicklung von an die Erfordernisse der verschiedenen Körperpartien angepasster Bekleidung gerade im Sportbereich für den Tragekomfort sinnvoll.
Weiterentwicklung zu Sportbekleidung mit Komfortzonen
Damit sich Sportler völlig auf ihre sportliche Aktivität konzentrieren können, ist der Tragekomfort von Sportbekleidung von essenzieller Bedeutung. Ein in jeder Situation trockenes, bequemes und angenehmes Körpergefühl ist die beste Voraussetzung dafür, die individuelle Leistungsfähigkeit noch zu steigern. Mit diesem Ziel vor Augen entwickelten Experten der Hohenstein Institute im Forschungsteam von Dr. Jan Beringer nun den exemplarischen Prototypen eines Trikots mit Komfortzonen nach dem Prinzip des Body- Mapping für die leistungsintensiven Sportarten Radfahren und Laufen. Neben den Kriterien zur Temperatur- und Feuchteregelung flossen auch hautsensorische Aspekte wie Weichheit oder Anschmiegsamkeit in die Forschung nach dem optimalen Produkt ein. Dabei begnügten sich die Wissenschaftler keineswegs mit rein qualitativen und subjektiven Beurteilungskriterien, sondern suchten nach quantifizierbaren, objektiv nachprüfbaren, auf Absolutkriterien basierenden Maßstäben. "Mit diesem Projekt haben wir wissenschaftliches Neuland betreten. Gerade wegen der Komplexität der Aufgabenstellung wurden bisher Absolutkriterien zu thermophysiologischen und hautsensorischen Untersuchungen in dieser Weise noch nicht formuliert.", erläutert Dr. Beringer den Anspruch des Projekts.
Wie sollte das Material für optimale Sportbekleidung beschaffen sein?
In einem ersten Schritt wurde festgelegt, wie die Materialien überhaupt beschaffen sein müssen, die an den unterschiedlichen Körperarealen zum Einsatz kommen. Dazu wurden konkrete Eigenschaftsprofile der einzelnen Materialien erstellt, bei denen die thermophysiologischen und die hautsensorischen Anforderungen kombiniert wurden. Dabei mussten die Forscher beachten, dass diese Anforderungen je nach Sportart, Kleidungsstück bzw. Körperzone und Wetterbedingungen variieren. Von entscheidender Bedeutung war hier die Materialzusammensetzung, d.h. wo sind synthetische Fasern, wo sind etwa hygroskopische Naturfasern (Naturfasern wie z.B. Wolle, die eine große Menge an Feuchtigkeit aufnehmen können, ohne sich nass anzufühlen), wo sind Fasermischungen sinnvoll? Wie verhalten sich die sogenannten Regeneratfasern wie Viskose, Modal oder Lyocell, die aus nachwachsenden Rohstoffen gewonnen werden? Die Vorteile liegen den Untersuchungsergebnissen zufolge ganz klar bei innovativen Gewebekonstruktionen, die je nach Anforderung hinsichtlich der Faseroberfläche modifiziert werden können. Der wissenschaftliche Kern dieses Projekts lag jedoch in der Zusammenführung von thermophysiologischen Untersuchungsergebnissen im Blick auf spezifische Kenngrößen wie etwa Wärmeisolation, Atmungsaktivität, Feuchtemanagement, Trocknungszeit mit den Ergebnissen der hautsensorischen Untersuchungen. Hintergrund dafür ist der Anspruch, dass hautnah getragene Sportbekleidung nicht nur einen guten thermophysiologischen, sondern auch einen exzellenten hautsensorischen Komfort bieten soll. Die Anforderung waren also Textilien, die sich weich und anschmiegsam anfühlen und auf der Haut keinerlei Irritationen wie Kratzen oder Jucken hervorrufen. Selbst bei schweißnasser Haut sollte die Kleidung nicht auf der Haut "ankleben". Die spezifischen Kenngrößen im Rahmen der Untersuchungen waren hier: Klebeindex, Benetzungsindex, Oberflächenindex, Kontaktpunktzahl Textil/Haut und Steifigkeit. Auch bei den hautsensorischen Untersuchungen wurden die Anforderungen hinsichtlich Sportart, Kleidungsstück/Körperzone und Wetterbedingungen einzeln berücksichtigt.
Der messbare Gipfel des Komforts
Im Rahmen der Erstellung eines bekleidungsphysiologischen Anforderungsprofils wurde in einem nächsten Schritt konkret ermittelt, welche spezifischen Eigenschaften ein fertig konfektioniertes Sporttextil aufweisen muss, damit es für den jeweiligen Einsatz je nach Sportart, Klimabedingungen und Kleidungsstück optimal geeignet ist. Für diesen Zweck entwickelten Experten der Hohenstein Institute in Zusammenarbeit mit projektbezogenen Partnerunternehmen der Textilindustrie einen Prototyp eines Kurzarm-Trikots mit Komfortzonen für die Sportarten Laufen und Radfahren. Mit Hilfe der an den Hohenstein Instituten entwickelten thermischen Gliederpupe "Charlie", die das Thermoregulationsmodell eines Menschen nachbildet, konnten die Wissenschaftler im Vorfeld die entscheidenden Erkenntnisse für die Konstruktion dieses Trikots durch entsprechende Versuche gewinnen. Hierzu wurde die thermische Gliederpuppe in 16 Segmente wie beispielsweise Brust, Rücken und Oberarme eingeteilt. An jedem Segment wurde ein computergesteuertes Heizsystem angebracht, mit dem sich die Wärmeproduktion für die verschiedenen Körpersektionen getrennt voneinander regeln lässt. Die Untersuchungen wurden dabei sowohl in Ruhe als auch in Bewegung und unter Einsatz einer Windmaschine, die Luftbewegung bzw. Fahrtwind simuliert, durchgeführt. Untermauert wurden die gewonnenen Ergebnisse der Laboruntersuchungen durch Trageversuche unter kontrollierten Bedingungen mit Testpersonen in der Klimakammer. Diese Testpersonen wurden mit an den relevanten Stellen angebrachten Messfühlern ausgestattet und sollten unter fest definierten Klimabedingungen unterschiedliche Textilien während sportlicher Betätigung (Laufen auf dem Laufband bzw. Fahren auf dem Fahrradergometer) ebenfalls unter Einsatz einer Windmaschine testen. Die so gewonnenen Daten konnten direkt in die Entwicklung des Prototypen mit einfließen.
Zukunftsweisender Trend
Aufbauend auf dem Trikot-Prototypen lässt sich das Konzept der Komfortzonen zukünftig auf nahezu alle Sportarten und für die verschiedensten Bekleidungsstücke anwenden. Dr. Beringer betont: "Zusammen mit unseren Partnern aus der deutschen Textil- und Bekleidungsindustrie haben wir eine Ausgangsbasis für innovative Produkte mit hohem Kundennutzen und überlegener Funktion geschaffen." Darüber hinaus hat der Sportsektor traditionell eine Pilotfunktion auch für Alltagskleidung inne, denn die Verbraucher wünschen sich verstärkt den guten Komfort von Sport- und Funktionsbekleidung auch im Alltag.
Sportbekleidung mit Komfortzonen
Das Prinzip des Body-Mapping
Das Prinzip des sogenannten Body-Mapping ist eine Erfindung des Unternehmens W.L.Gore & Associates im Jahr 2006. Einige Sportartikel-Hersteller haben seither dieses Verfahren für die Herstellung ihrer Textilien übernommen, jeder arbeitet jedoch bislang nach eigener Facon und eigenen Vorgaben. Die Verbraucher müssen sich auf die Angaben der Hersteller verlassen.
Die Weiterentwicklung zum Body-Mapping mit Komfortzonen
Vorteile sind hier vor allem die genauere Abstimmung des Textils auf die Bedürfnisse des Sportlers. Durch die Konstruktion von optimal auf Sportart, Klimabedingungen und Kleidungsstück angepasster und konkreten Eigenschaftsprofilen unterworfener Sportbekleidung können sich die Verbraucher stets darauf verlassen, optimale Produkte mit verbessertem Tragekomfort für eine effiziente Leistung zu erhalten.
Bisherige Sportbekleidung wurde meist durchgängig aus einem einzigen textilen Material gefertigt. Dies erwies sich in vielen Fällen hinsichtlich des Tragekomforts als ungenügend. Um den jeweiligen Anforderungen Feuchtigkeitstransport, Isolierung und Wetterschutz zu genügen, mussten die Sportler oft mehrere Kleidungsschichten nach dem "Zwiebelschalen- Prinzip" übereinander tragen. Innovative Textilkonstruktionen sollen dies in Zukunft unnötig machen. Neben einer optimalen Temperatur- und Feuchtigkeitsregelung in Abhängigkeit von Umgebungsklima und Aktivität sollen deshalb auch die hautsensorischen Aspekte für den Tragekomfort berücksichtigt werden.
Das Prinzip des Comfort-Mapping
Durch den Einsatz von unterschiedlichen textilen Materialien wird beim Comfort-Mapping die räumliche Verteilung der Temperatur- und Feuchteabgabe an verschiedenen Körperregionen berücksichtigt. Winddichtes textiles Material im Brust- und Rückenbereich hält so z.B. kühlenden Wind ab, während ein besonders atmungsaktives und Feuchte leitendes textiles Material im Achselbereich für ein trockeneres Klima sorgt. Grundlage für das Prinzip des Body-Mapping sind die Erkenntnisse zur menschlichen Thermoregulation. Unter Thermoregulation versteht man ein komplexes, rückgekoppeltes System von körpereigenen Rezeptoren, die nach Rückmeldung über das Gehirn entsprechende körperliche Reaktionen auslösen.
Diese Regelmechanismen werden entweder für Wärmebelastung oder für Kältebelastung in Gang gesetzt. Unter extremer Wärmebelastung wie z.B. Radfahren im Sommer werden die Schweißdrüsen aktiviert, die jedoch nicht gleichmäßig über den gesamten Körper verteilt sind. So ergibt sich eine unterschiedlich starke Schweißabgabe je nach Körperareal. Bei Kältebelastung, wie z.B. beim Skisport, setzt der Regelmechanismus automatisch eine Schutzfunktion in Gang. Bei dieser wird der Körperkern, d.h. die wichtigen Organe im Rumpf sowie das Gehirn, vor Wärmeabgabe bewahrt. Dadurch kommt es zu einer Abkühlung der Haut und auch der Extremitäten, speziell der Hände und Füße. Für die Wahrnehmung der Kältebelastung sind spezifische Kälterezeptoren in der menschlichen Haut zuständig. Diese Kälterezeptoren sind jedoch nicht gleichmäßig über die Hautoberfläche verteilt, relativ viele befinden sich an Rumpf und Kopf, relativ wenige dagegen an den Extremitäten. Aus diesem Grund reagieren wir im allgemeinen auf kühle Temperaturen am Rumpf empfindlicher als an den Extremitäten. Basierend auf diesen Erkenntnissen zur Thermoregulation ist die Entwicklung von an die Erfordernisse der verschiedenen Körperpartien angepasster Bekleidung gerade im Sportbereich für den Tragekomfort sinnvoll.
Weiterentwicklung zu Sportbekleidung mit Komfortzonen
Damit sich Sportler völlig auf ihre sportliche Aktivität konzentrieren können, ist der Tragekomfort von Sportbekleidung von essenzieller Bedeutung. Ein in jeder Situation trockenes, bequemes und angenehmes Körpergefühl ist die beste Voraussetzung dafür, die individuelle Leistungsfähigkeit noch zu steigern. Mit diesem Ziel vor Augen entwickelten Experten der Hohenstein Institute im Forschungsteam von Dr. Jan Beringer nun den exemplarischen Prototypen eines Trikots mit Komfortzonen nach dem Prinzip des Body- Mapping für die leistungsintensiven Sportarten Radfahren und Laufen. Neben den Kriterien zur Temperatur- und Feuchteregelung flossen auch hautsensorische Aspekte wie Weichheit oder Anschmiegsamkeit in die Forschung nach dem optimalen Produkt ein. Dabei begnügten sich die Wissenschaftler keineswegs mit rein qualitativen und subjektiven Beurteilungskriterien, sondern suchten nach quantifizierbaren, objektiv nachprüfbaren, auf Absolutkriterien basierenden Maßstäben. "Mit diesem Projekt haben wir wissenschaftliches Neuland betreten. Gerade wegen der Komplexität der Aufgabenstellung wurden bisher Absolutkriterien zu thermophysiologischen und hautsensorischen Untersuchungen in dieser Weise noch nicht formuliert.", erläutert Dr. Beringer den Anspruch des Projekts.
Wie sollte das Material für optimale Sportbekleidung beschaffen sein?
In einem ersten Schritt wurde festgelegt, wie die Materialien überhaupt beschaffen sein müssen, die an den unterschiedlichen Körperarealen zum Einsatz kommen. Dazu wurden konkrete Eigenschaftsprofile der einzelnen Materialien erstellt, bei denen die thermophysiologischen und die hautsensorischen Anforderungen kombiniert wurden. Dabei mussten die Forscher beachten, dass diese Anforderungen je nach Sportart, Kleidungsstück bzw. Körperzone und Wetterbedingungen variieren. Von entscheidender Bedeutung war hier die Materialzusammensetzung, d.h. wo sind synthetische Fasern, wo sind etwa hygroskopische Naturfasern (Naturfasern wie z.B. Wolle, die eine große Menge an Feuchtigkeit aufnehmen können, ohne sich nass anzufühlen), wo sind Fasermischungen sinnvoll? Wie verhalten sich die sogenannten Regeneratfasern wie Viskose, Modal oder Lyocell, die aus nachwachsenden Rohstoffen gewonnen werden? Die Vorteile liegen den Untersuchungsergebnissen zufolge ganz klar bei innovativen Gewebekonstruktionen, die je nach Anforderung hinsichtlich der Faseroberfläche modifiziert werden können. Der wissenschaftliche Kern dieses Projekts lag jedoch in der Zusammenführung von thermophysiologischen Untersuchungsergebnissen im Blick auf spezifische Kenngrößen wie etwa Wärmeisolation, Atmungsaktivität, Feuchtemanagement, Trocknungszeit mit den Ergebnissen der hautsensorischen Untersuchungen. Hintergrund dafür ist der Anspruch, dass hautnah getragene Sportbekleidung nicht nur einen guten thermophysiologischen, sondern auch einen exzellenten hautsensorischen Komfort bieten soll. Die Anforderung waren also Textilien, die sich weich und anschmiegsam anfühlen und auf der Haut keinerlei Irritationen wie Kratzen oder Jucken hervorrufen. Selbst bei schweißnasser Haut sollte die Kleidung nicht auf der Haut "ankleben". Die spezifischen Kenngrößen im Rahmen der Untersuchungen waren hier: Klebeindex, Benetzungsindex, Oberflächenindex, Kontaktpunktzahl Textil/Haut und Steifigkeit. Auch bei den hautsensorischen Untersuchungen wurden die Anforderungen hinsichtlich Sportart, Kleidungsstück/Körperzone und Wetterbedingungen einzeln berücksichtigt.
Der messbare Gipfel des Komforts
Im Rahmen der Erstellung eines bekleidungsphysiologischen Anforderungsprofils wurde in einem nächsten Schritt konkret ermittelt, welche spezifischen Eigenschaften ein fertig konfektioniertes Sporttextil aufweisen muss, damit es für den jeweiligen Einsatz je nach Sportart, Klimabedingungen und Kleidungsstück optimal geeignet ist. Für diesen Zweck entwickelten Experten der Hohenstein Institute in Zusammenarbeit mit projektbezogenen Partnerunternehmen der Textilindustrie einen Prototyp eines Kurzarm-Trikots mit Komfortzonen für die Sportarten Laufen und Radfahren. Mit Hilfe der an den Hohenstein Instituten entwickelten thermischen Gliederpupe "Charlie", die das Thermoregulationsmodell eines Menschen nachbildet, konnten die Wissenschaftler im Vorfeld die entscheidenden Erkenntnisse für die Konstruktion dieses Trikots durch entsprechende Versuche gewinnen. Hierzu wurde die thermische Gliederpuppe in 16 Segmente wie beispielsweise Brust, Rücken und Oberarme eingeteilt. An jedem Segment wurde ein computergesteuertes Heizsystem angebracht, mit dem sich die Wärmeproduktion für die verschiedenen Körpersektionen getrennt voneinander regeln lässt. Die Untersuchungen wurden dabei sowohl in Ruhe als auch in Bewegung und unter Einsatz einer Windmaschine, die Luftbewegung bzw. Fahrtwind simuliert, durchgeführt. Untermauert wurden die gewonnenen Ergebnisse der Laboruntersuchungen durch Trageversuche unter kontrollierten Bedingungen mit Testpersonen in der Klimakammer. Diese Testpersonen wurden mit an den relevanten Stellen angebrachten Messfühlern ausgestattet und sollten unter fest definierten Klimabedingungen unterschiedliche Textilien während sportlicher Betätigung (Laufen auf dem Laufband bzw. Fahren auf dem Fahrradergometer) ebenfalls unter Einsatz einer Windmaschine testen. Die so gewonnenen Daten konnten direkt in die Entwicklung des Prototypen mit einfließen.
Zukunftsweisender Trend
Aufbauend auf dem Trikot-Prototypen lässt sich das Konzept der Komfortzonen zukünftig auf nahezu alle Sportarten und für die verschiedensten Bekleidungsstücke anwenden. Dr. Beringer betont: "Zusammen mit unseren Partnern aus der deutschen Textil- und Bekleidungsindustrie haben wir eine Ausgangsbasis für innovative Produkte mit hohem Kundennutzen und überlegener Funktion geschaffen." Darüber hinaus hat der Sportsektor traditionell eine Pilotfunktion auch für Alltagskleidung inne, denn die Verbraucher wünschen sich verstärkt den guten Komfort von Sport- und Funktionsbekleidung auch im Alltag.
Sportbekleidung mit Komfortzonen
Das Prinzip des Body-Mapping
Das Prinzip des sogenannten Body-Mapping ist eine Erfindung des Unternehmens W.L.Gore & Associates im Jahr 2006. Einige Sportartikel-Hersteller haben seither dieses Verfahren für die Herstellung ihrer Textilien übernommen, jeder arbeitet jedoch bislang nach eigener Facon und eigenen Vorgaben. Die Verbraucher müssen sich auf die Angaben der Hersteller verlassen.
Die Weiterentwicklung zum Body-Mapping mit Komfortzonen
Vorteile sind hier vor allem die genauere Abstimmung des Textils auf die Bedürfnisse des Sportlers. Durch die Konstruktion von optimal auf Sportart, Klimabedingungen und Kleidungsstück angepasster und konkreten Eigenschaftsprofilen unterworfener Sportbekleidung können sich die Verbraucher stets darauf verlassen, optimale Produkte mit verbessertem Tragekomfort für eine effiziente Leistung zu erhalten.
