Untersuchungen über die Bestimmung des Tragekomforts von Textilien

Inhaltsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

1. Einleitung

2. Definition von Komfort

3. Ursprung und Entwicklung von Textilien

4. Einflussfaktoren für Bekleidung
4.1 Beeinflussung durch den Menschen
4.1.1 Temperaturregelung des Menschen
4.1.2 Wege der Wärmeabgabe
4.2 Beeinflussung durch die Umwelt
4.2.1 Lufttemperatur
4.2.2 Luftfeuchte

5. Persönliche Schutzausrüstung
5.1 Definition von Schutzausrüstung
5.2 Anforderungen an Schutzkleidung für die Brandbekämpfung

6. Prüfparameter
6.1 Wärmedurchgangswiderstand
6.1.1 Definition des Wärmedurchgangswiderstandes
6.1.2 Untersuchung des Wärmedurchgangswiderstandes
6.2 Wasserdampfdurchgangswiderstand
6.2.1 Definition des Wasserdampfdurchgangswiderstandes
6.3 Luftdurchlässigkeit
6.3.1 Definition der Luftdurchlässigkeit
6.3.2 Untersuchung der Luftdurchlässigkeit
6.4 Dicke
6.4.1 Definition der Dicke
6.4.2 Untersuchung der Dicke
6.5 Wasserabweisendes Verhalten
6.5.1 Definition des Wasserabweisenden Verhaltens
6.5.2 Untersuchung des wasserabweisenden Verhaltens
6.6 Ergonomie und zusätzliche Kleidungsanforderungen
6.6.1 Definition der Ergonomie und der zusätzlichen Kleidungsanforderungen
6.6.2 Untersuchung der Ergonomie und zusätzlicher Kleidungsanforderungen

7. Abschlussbetrachtung

Quellenverzeichnis

Literaturquellen

Internetquellen

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Bekleidungsroboter Charlie

Abbildung 2: Thermoman von DuPont

Abbildung 3: Feuerwehrjacke von vorne

Abbildung 4: Feuerwehrjacke von hinten

Abbildung 5: Permetest von Sensora Instruments & Consulting

Abbildung 6: Prüfung der Feuerwehrjacke mit einem Luftdurchlässigkeitsprüfgerät

Abbildung 7: Dickeprüfung der Feuerwehrjacke

Abbildung 8: Spraytest

Abbildung 9: Fotografischer Beurteilungsmaßstab beim Spraytest

Abbildung 10: Verstellmöglichkeit am Ärmel

Abbildung 11: Abgedeckter Verschluss

Abbildung 12: Speziell behandelter Verschluss

Abbildung 13: Leuchtstreifen der Feuerwehrjacke

1. Einleitung

Die Ansprüche an textile Materialien und die daraus gefertigten Kleidungsstücke nehmen stetig zu. Ob für den Durchschnittsverbraucher oder auch den Träger spezialisierter Berufsbekleidung spielt gerade der Tragekomfort eine entscheidende Rolle.

Hier müssen je nach Einsatzgebiet verschiedene Faktoren beachtet werden, um ein angenehmes und insbesondere sicheres Tragen zu gewährleisten. Zunächst denkt man hierbei lediglich daran, dass der Mensch durch seine Kleidung warm gehalten und bei Regen nicht nass werden sollte. Doch hat die Bedeutung des Tragekomforts weit größere Ausmaße.

Die Kleidung sollte die physiologischen Vorgänge des menschlichen Körpers unterstützen und keinesfalls behindern. Beispielsweise muss, trotz des Tragens von Kleidung, dem Körper die Möglichkeit gegeben werden schwitzen zu können oder sich in seiner Bewegung nicht allzu stark einschränken zu müssen. Allerdings sind für den Tragekomfort nicht nur die Beeinflussungen durch die Vorgänge im menschlichen Körper zu beachten, sondern auch die Einflüsse durch die Umwelt. Ob für Kälte, Nässe und Wind oder Hitze und Trockenheit gibt es ein breites Angebot an Spezialkleidung, die genau auf die passenden Bedürfnisse ausgerichtet ist. Durch ihre spezielle Verarbeitung und Ausrüstung wird der menschliche Körper ideal unterstützt und kann sich somit bei fast jeder Wetterlage für einige Zeit im Freien aufhalten.

Besonders die Schutzkleidung im Berufsalltag muss ein angenehmes Tragegefühl, die Sicherheitsstandards berücksichtigend, ermöglichen. Ohne die spezifische Schutzkleidung könnte beispielsweise ein Feuerwehrmann seinen Beruf nicht ordnungsgemäß ausüben. Diese Sicherheitsstandards sind in den internationalen, den europäischen oder auch speziell in den deutschen Normen festgeschrieben. Um die Anforderungen an Alltags- und auch Berufskleidung einheitlich auf ihr Vorhandensein prüfen zu können gibt es genormte Testverfahren. In der vorliegenden Arbeit werden einige dieser Testverfahren beschrieben und praktisch an einer Feuerwehrschutzjacke durchgeführt.

2. Definition von Komfort

Komfort ist die Bequemlichkeit oder Behaglichkeit, die auf der Präsenz bestimmter Gegenstände, Maschinen, Anlagen oder Ausrüstungen von z.B. Textilien beruht. Durch spezielle Ausstattungen kann ein Textil komfortabler gestaltet werden und dem Menschen Arbeit verringern und ihm Behaglichkeit bieten. Allgemein lässt sich Komfort als Abwesenheit von Diskomfort, welcher durch auffällig unangenehme Empfindungen geprägt wird, definieren. Der Mensch hat durch seine gesammelten Erfahrungen eine bestimmte Vorstellung von einer Situation. Solange diese dem bereits Erlebten entspricht wird sie nicht bewusst wahrgenommen. Erst wenn eine Diskrepanz zwischen Erfahrungen und der aktuellen Situation besteht wird diese festgestellt und als positiver oder negativer bewertet. Somit wird Komfort subjektiv wahrgenommen und von jedem Menschen unterschiedlich interpretiert.^[1]

In Bezug auf den Tragekomfort von Textilien sind die passenden Komfortkonditionen notwendig, damit der Körper mit maximaler Effizienz funktionieren kann. Durch Kleidung soll die Temperaturregelung des Menschen in einem großen Bereich verschiedener klimatischer Bedingungen und körperlicher Anstrengungen erfolgreich unterstützt werden. Hierbei ist von großer Bedeutung, dass die Kleidung neben einer wärmenden Funktion auch den Transport von Schweiß durch die Kleidung an die Umgebung ermöglicht. Dies ist wichtig für den Menschen um sich dem Umgebungsklima gegenüber behaupten zu können. Ein weiteres Kriterium zur Beurteilung des Tragekomforts ist, dass funktionierende Kleidung beim Tragen kaum bemerkt werden soll. Ist das nicht der Fall kann die Leistungsfähigkeit oder auch die Gesundheit des Trägers stark beeinflusst werden.^[2] Das Bedürfnis nach Komfort wird daher als fundamentales und universelles Bedürfnis des Menschen beurteilt. Der Begriff „(Trage-)Komfort“ ist allerdings sehr komplex und variantenreich zu definieren und zu interpretieren.^[3]

3. Ursprung und Entwicklung von Textilien

Erst durch den Verlust seiner Körperbehaarung, welcher durch die Evolution bedingt wurde, entstand das Bedürfnis des Menschen nach Schutz vor Kälte und Nässe. Nur die Erfindung schützender Bekleidung ermöglichte ihm die Besiedlung kälterer Weltregionen. Im Rahmen der kulturellen Entwicklung bildeten sich typische Bekleidungsformen in Abhängigkeit von religiösen und ethischen Motiven. Diese wurden selbst unter klimatischen Bedingungen, die für den Körper keinen Schutz durch Textilien verlangen, getragen und so zum alltäglichen Gebrauchsgegenstand.

In früheren Zeiten beschränkte sich das Angebot an textilen Werkstoffen noch auf die Verwendung von Naturmaterialien wie Fell, Wolle, Baumwolle und Leinen. Dabei hatten diese nicht nur praktische, sondern auch mystische Bedeutung. Schon der griechische Philosoph Empedokles (um 500 v. Chr.) stellte erste Überlegungen über die Funktion von Bekleidung an und hatte die Vorstellung einer atmenden Haut. So wurde bereits deutlich, dass Kleidung zum einen die Hautatmung nicht behindern, auf der anderen Seite den Menschen aber auch vor Einflüssen aus der Umwelt schützen soll. Leinenmaterial wurde nachgesagt diese Anforderungen am besten zu erfüllen und galt somit als besonders rein und wertvoll. Die besonders naturverbundenen Völker hatten bereits in frühen Zeiten eine sinnreiche Bekleidung, die sie gut vor den herrschenden Umweltbedingungen schützen konnte.^[4]

Erst 1650 stellte Sandorius, ein Arzt aus Padua, dieses in Frage. Seiner Theorie nach regt besonders warme Kleidung, z.B. das Tragen vieler Schichten von Wollkleidung, die Ausdünstungen des menschlichen Körpers an, wodurch Krankheiten, wie die Pest, zu vermeiden seien. Die zur jeweiligen Zeit vorherrschende Vorstellung der Bevölkerung hatte auch einen großen Einfluss auf die Bestattungsriten. So wurden die Verstorbenen im alten Ägypten in Leinen gehüllt und später in Europa in Schafwolle, um die Lebenden vor den gefährlichen Ausdünstungen der Verstorbenen zu schützen. Dieser Ritus war in England sogar bis 1824 im Wool Act gesetzlich festgeschrieben.

Erst im 18. Jahrhundert wurden zum ersten Mal systematische Trageversuche mit Kleidung durchgeführt. Die verantwortlichen Ärzte hielten weiter an der Theorie der Hautatmung fest, aber rieten zum Tragen von leichten und offenporigen Textilien. Das Tragen von zu warmer Kleidung sei eher krankheitsfördernd und führe zum Verweichlichen des Organismus. Somit wurde die Bedeutung von Leinen und Baumwolle größer.

Im 19. Jahrhundert wurde die Hautatmung, durch die „Entdeckung des Sauerstoffs und der Zusammenhänge bei der menschlichen Atmung“^[5], als zentraler Aspekt, das erste Mal in Frage gestellt. Es wurde deutlich, dass das rein empirische Wissen über die Bekleidung und die althergebrachten Methoden der Bekleidungsherstellung nicht mehr ausreichten.^[6] „Bei Trageversuchen w[u]rden dagegen erste Aspekte des Tragekomforts untersucht, wie wir ihn heute definieren: die Wärmeisolation, die Fähigkeit zur Feuchteaufnahme und die Grenze, ab der das Material vom Träger als feucht empfunden wird.“^[7] Das Zusammenspiel der Physiologie des Körpers und der Bekleidung wurde zwischen 1907 und 1920 das erste Mal systematisch erforscht. Die Ergebnisse sind noch bis heute prinzipiell gültig und besagen, dass die Hautatmung eine unwesentliche Wirkung hat. Die Wärmeisolation ist nicht faser-, sondern konstruktionsabhängig und jeder Textile Werkstoff hat seine Vor- und Nachteile, welche je nach Tragesituation zu bewerten sind. Das Feuchtetransportvermögen hat eine besonders große Bedeutung für den empfundenen Komfort und auch die Konstruktion ist ein Ausschlag gebendes Parameter.

Erst in den 1930iger Jahren vollzog sich mit der Entwicklung von Nylon in den USA und Perlon in Deutschland eine textile Zeitwende. Erstmalig standen neben den althergebrachten Naturmaterialien auch künstlich entstandene Materialien, deren Eigenschaften sich durch gezielte Behandlung verändern lassen, zur Verfügung. Bedingt durch den zweiten Weltkrieg geriet besonders die Entwicklung von militärischer Bekleidung und Schutzausrüstung in den Vordergrund. In Zusammenarbeit von Physikern, Chemikern, Textilingenieuren und Ärzten wurde die Wechselwirkung zwischen Körper, Klima und Kleidung mit wissenschaftlichen Mitteln untersucht um eine Optimierung des Tragekomforts zu erreichen. Bei den Untersuchungen wurde deutlich, dass insbesondere die Schnittgestaltung von großer Bedeutung für die bekleidungsphysiologischen Eigenschaften ist.

Dass eine „objektive und wissenschaftlich fundierte Beurteilung des Komforts über Trageversuche am Menschen“^[8] nicht möglich ist, fand Prof. Dr.-Ing. Otto Mecheels nach dem zweiten Weltkrieg in seinem neu gegründeten Forschungsinstitut Hohenstein heraus. Zu viele Faktoren, wie Schwankungen der Umgebungseinflüsse und personenabhängige Unterschiede, lassen sich nicht normieren und führen demnach zu Abweichungen bei den Ergebnissen seiner Untersuchungen. Er war der erste Wissenschaftler, der versuchte diese Abweichungen durch Laborgerätschaften zu eliminieren und Versuche unter nachvollziehbaren und kontrollierten Bedingungen durchführte. Durch die Laboreinrichtungen sollten die physikalischen Vorgänge des Körpers möglichst realistisch nachgestellt werden.

Im Jahr 1956 wurde das erste „thermoregulatorische Funktionsmodell der menschlichen Haut“^[9] entwickelt, welches zur Messung des Wärme- und Feuchtigkeitstransportvermögens genutzt wurde. Allerdings war noch keine separate Erfassung der Faktoren möglich, wodurch auch die Atmungsaktivität der Textilien nicht physikalisch bestimmt werden konnte. Um die Wechselwirkung von Körper, Klima und Kleidung quantitativ erfassen zu können erfolgte unter der Leitung von Prof. Dr. Jürgen Mecheels die Entwicklung des in Deutschland ersten „Thermoregulationsmodells des Menschen“.^[10]

Um den objektiven Tragekomfort zu ermitteln, wurde von Dr. Mecheels und seinem Team 1968 der „einzige[…] Bekleidungsrobotor der Welt“^[11], Charlie 1, entwickelt. Bisherige Messungen mit dem Hohensteiner Hautmodell ließen nur die Untersuchungen von Textilien als Flächengebilde zu. Erst durch Charlie 1 wurde die Untersuchung von konfektionierten Kleidungsstücken ermöglicht. Des Weiteren war er der erste Bekleidungsroboter weltweit der Gehbewegungen ausführen konnte. „Da die Schnittgestaltung und die mit der Bewegung verbundenen Ventilationseffekte einen maßgeblichen Einfluss auf die physiologische Funktion haben, lassen sich damit erstmalig verlässliche und praxiskonforme Aussagen für Kleidungsstücke oder -kombinationen machen.“^[12]

In den folgenden Jahren wurden zusätzlich zu den Untersuchungen mit dem Hohensteiner Hautmodell und Charlie 1 viele Trageversuche mit Menschen durchgeführt. Hierbei sollten die theoretischen Untersuchungsergebnisse in das „Komfortempfinden des Menschen übertragen“^[13] werden. Um die Untersuchungen naturgetreu und vielfältig zu gestalten, wurden die unterschiedlichsten Materialien unter einem „breite[n] Spektrum an Temperatur- und Witterungsbedingungen“^[14] getestet. Um die bisherigen und ab 1970 mit Charlie 2 gewonnenen Messergebnisse besser auf den Menschen übertragen zu können wurde „ein sogenannter „Standard-Mann“ (1,75 m, 75 kg) und eine „Standard-Frau“ (1,60 m, 60 kg) definiert“.^[15]

Auch in den darauffolgenden Jahren wurden viele weitere Modelle vorgestellt und stark in ihren technischen Funktionen weiterentwickelt, um die Funktionen des menschlichen Körpers genauer zu imitieren. Somit konnten unter Anderem exaktere und detailliertere Messergebnisse und daraus folgende Bestimmungen für den Tragekomfort geliefert werden. Auch für spezielle Anwendungsgebiete, wie die Brandbekämpfung, wurden diverse Testverfahren entwickelt: hier gibt es zum Beispiel den Thermoman-Test von DuPont, bei dem eine Puppe aus glasfaserverstärktem Epoxydharz für wenige Sekunden mit Gasbrennern beflammt wird. Durch Wärmefühler, die an verschiedenen Stellen des Puppenkörpers angebracht sind, kann der Grad der Verbrennung, die ein Mensch unter dieser Belastung erleiden würde, ermittelt werden. In einer Computergrafik wird dargestellt, welche Bereiche des Puppenkörpers wie stark von Verbrennungen betroffen sind. Dieser Test wurde in die Norm EN „Zulassung von Schutzkleidung für die Feuerwehr“ aufgenommen.^[16]

Heute bilden die Messungen mit dem Hohensteiner Hautmodell und Charlie 2-4 weltweit unter anderem die „Standarduntersuchungen im Bereich der Bekleidungsphysiologie“^[17]. Es sind konkrete Anforderungsgrößen bekannt, die von bestimmten Textilien unter bestimmten Einsatzbedingungen erfüllt werden müssen um einen guten Tragekomfort zu gewährleisten.^[18]

4. Einflussfaktoren für Bekleidung

4.1 Beeinflussung durch den Menschen

Täglich fast 24 Stunden ist der Mensch mit Textilien bekleidet. Daher ist es besonders wichtig, dass die Kleidung eng mit den physiologischen Vorgängen im menschlichen Körper zusammen arbeitet und diese optimal unterstützt um einen möglichst guten Tragekomfort zu gewährleisten. Im Folgenden wird genauer auf diese Vorgänge im Körper eingegangen, um zu verdeutlichen, welche Eigenschaften Bekleidung besitzen muss, um z.B. den Wärmehaushalt des Menschen optimal unterstützen zu können.^[19]

4.1.1 Temperaturregelung des Menschen

Der Mensch besitzt ein ausgeklügeltes System zur Regulation seiner Körpertemperatur. Auch unter schwierigen klimatischen Bedingungen gelingt es ihm, seine Kerntemperatur von annähernd 37°C zu halten.

Durch die Verringerung der Hautdurchblutung bei kalten Temperaturen senkt der Mensch seine Hauttemperatur. Außerdem wird auch die Blutzufuhr zu den Extremitäten, wie Armen und Füßen, reduziert, um möglichst wenig Wärme an die Umgebung abgeben zu müssen und die Temperatur im Inneren, also die Temperatur der lebenswichtigen Organe, möglichst konstant zu halten. Kurzfristig entsteht ein Ungleichgewicht, da der Körper mehr Wärme abgeben muss, als er produzieren kann, wodurch es langsam zur Auskühlung kommt. Daher benötigt der Körper gerade bei extrem kalten Temperaturen Unterstützung durch wärmende Kleidung, um nicht zu stark abzukühlen und die Organe schützen zu können.

[...]

^[1] Vgl. http://de.wikipedia.org/wiki/Komfort

^[2] Vgl. Mecheels, 1998, S.15 f.

^[3] Vgl. Roy Choudhury, Majumdar, Datta; 2011; S.3

^[4] Vgl. Mecheels, 1998, S.16

^[5] Hohenstein Institute, 2009, S.8

^[6] Vgl. Mecheels, 1998, S.16

^[7] Hohenstein Institute, 2009, S.8

^[8] Hohenstein Institute, 2009, S.9

^[9] Ebd.

^[10] Ebd.

^[11] Hohenstein Institute, 2009, S.9

^[12] Ebd. S.10

^[13] Ebd. S.11

^[14] Ebd.

^[15] Ebd.

^[16] Vgl. Janssen, 2012, PSA - Hitzeschutz

^[17] Hohenstein Institute, 2009, S.12

^[18] Vgl. Ebd., S.6-12

^[19] Vgl. Mecheels, 1998, S.13 f.