Sportausrüstung

Innovative Funktionskleidung – High Tech auf der Haut

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Unter extremen Bedingungen muss die Kleidung schützen und haltbar sein.

Wer heutzutage einen Sport betreibt, trägt hoch funktionale Stoffe und Bekleidungssysteme, die weit mehr können als gut auszusehen oder Schweiß aufzunehmen. Seit einigen Jahren entwickelt sich die Textilindustrie weiter und setzt neben den klassischen Stoffen synthetische Elemente und elektronische Systeme ein, welche die Leistung steigern sollen und die Gesundheit fördern können.

Wichtigste Eigenschaften der neuen Stoffe waren die Schweißabsorption und Luftdurchlässigkeit, um den Körper bei schweißtreibenden Sportarten zu kühlen. Ein anderes Beispiel ist die Motorradbekleidung, die neben dem Schutz vor Fahrtwind die Sicherheit bei Stürzen oder Unfällen erhöhen soll. Die unterschiedlichen Techniken von Membranen bis hin zu Solarzellen schaffen eine Fülle an Möglichkeiten, Sportleistungen und Gesundheit zu unterstützen.

1. Atmungsaktive Stoffe 

1.1 Mikroporöse und geschlossene Membranen 

Eine Membran stellt eine spezielle Trennschicht dar, die Flüssigkeiten und Gase voneinander trennt und so wasserabweisende Kleidung ermöglicht. Die Membran besteht aus mikroskopisch kleinen Poren mit einem Durchmesser von 1/200 eines Menschenhaares, in welche kein Wassertropfen eindringen kann. Wasserdampfmoleküle sind deutlich kleiner und können durch die Poren hindurch kommen. Das trifft jedoch nur dann zu, wenn ein Dampfdruckgefälle besteht. Dabei muss die Außenluft kälter und/oder trockener sein, als die Innenluft. Bei großer Anstrengung entsteht jedoch eine große Menge an Schweiß, der je nach Membrandichte nicht mehr ausreichend nach außen abgegeben werden kann. Meist bestehen diese Membranen aus Polymer oder Polyamiden, die immer leichtere Kleidung ermöglichen. Geschlossene Membranen besitzen keine Poren, in die Schmutz oder Salzkristalle eindringen könnten. Einige Hersteller verwenden chemisch-physikalische Prozesse, um Feuchtigkeit weiterzuleiten und dabei die Kleidung trotzdem atmungsaktiv zu halten. Das geschieht über die wasseranziehenden Moleküle, die über Molekülketten die Feuchtigkeit nach außen transportieren. Je mehr Schweiß entsteht, desto mehr Feuchtigkeit kann diese Kette an die Außenfläche leiten.

1.2 Anwendungsgebiete für Sportler und sportlich Aktive

Outdoor-Sportarten wie Laufen, Fahrradfahren oder Wandern sind weiterhin beliebt.

Membranen sind vor allem in Outdoorkleidung, Sportkleidung und Schuhen vorhanden, aber auch als Schicht für Wasserbetten vorgesehen. Sportler nutzen diese Textilien vorwiegend, um nicht zu unterkühlen. Die Membranen helfen dabei, trocken zu bleiben und trotzdem eine angenehme Temperatur zu erhalten. Einige nutzen Mischungen aus Copolymer, Polyester und Polyether, die sehr gut zu recyceln und sehr leicht sind. Selbst bei Regen und starkem Wind schaffen es die hoch entwickelten Stoffe, den Körper lange trocken zu halten. Schuhe besitzen Laminate, für Futter oder Oberstoffe, die mit Membranen versehen sind und so schützen und die Füße frisch halten können.

1.3 Pflege von atmungsaktiver Kleidung

Sportkleidung sollte trotz ihrer Struktur regelmäßig gereinigt sein.

Mikroporöse Membranen neigen dazu, Schmutz und Mineralien in ihre Poren aufzunehmen. Oberbekleidung ist dann mit einem Warmwaschgang und wenig Flüssigwaschmittel zu reinigen und am besten an der Luft zu trocknen. Wärme kann dabei die dauerhafte Imprägnierung (DWR) aktivieren. Sollte das nicht mehr reichen, hilft eine besondere DWR-Imprägnierung. Kleidung mit geschlossenen Membranen ist ähnlich zu behandeln, kann jedoch Imprägniermittel anstelle von Weichspüler erhalten. Doch meist reicht Wärme aus, um die Wasserabweisung zu reaktivieren. Weitere Informationen dazu auf folgender Seite.

1.4 Kritik der Umweltverträglichkeit 

Während Textilien mit geschlossenen Membranen durchaus zum Recycling fähig sind, enthalten einige mikroporöse Membranen Stoffe, wie poly- und perfluorierte Chemikalien (PFC), die nicht unbedingt umweltverträglich sind. Diese sind sehr langlebig und können sich in Folge eines langen Prozesses auch in Organen oder im Blut wiederfinden lassen. Die Veredelung mit diesen Chemikalien ist laut Umweltschützern allerdings nicht notwendig, denn fluorfreie Alternativen sind bereits vorhanden.

2. Geschwindigkeit und Präzision durch Sportschuhe 

2.1 Fußballschuhe: SprintFrame und Speedtrack 

Nicht nur Textilien sorgen für verbesserte sportliche Leistungen, auch Zusätze an Schuhen helfen Sportlern dabei, ihr Training zu intensivieren und zu steigern. Dafür gibt es zum Beispiel die SprintFrame Technik, die Adidas in seine Schuhe eingearbeitet hat. Ähnlich wie die Chassis eines Rennwagens soll die Konstruktion der Außensohle die Beschleunigung erhöhen und gleichzeitig für Stabilität sorgen.

Die Außensohle ist wichtiger Stützfaktor für Fußballspieler.

Die 3D-Struktur senkt das Gewicht des Schuhs und verhilft Vorder- und Mittelfuß zu einer höheren Flexibilität, so dass eine gute Kontrolle über den Fuß möglich ist. Der Schuh wurde für Fußballprofis entworfen und bietet zusätzlich dreieckige Stollen, die eine hohe Griffigkeit und Beschleunigung auf dem Rasenplatz ermöglichen. Superstar Lionel Messi trägt die Adidas-Versionen bereits seit Jahren und nicht ohne Grund gilt dieser als schnellster und leichtester Schuh im professionellen Bereich. Speedtrack ist unter anderem von Puma entwickelt worden und bedeutet eine Laufsohle, die Wendigkeit und Reaktionsfähigkeit unterstützen soll. Der Nationalspieler Marco Reus trägt laut fussballoutlet24.de fussballoutlet24.de zum Beispiel das evoSPEED-Modell von Puma wegen der angesprochenen Eigenschaften. Diese erzielt die Sohle über ihre anatomische Form und stabile Konstruktion, mit Unterstützung der konischen Stollen und Nocken. Der Schuh kann sich durch die Torsionsfähigkeit besser an die Abrollbewegungen des Fußes anpassen und gibt dem Spieler die Möglichkeit, viel schneller zu reagieren als mit statischen Schuhen.

2.2 Dämpfung vs. Boost bei Laufschuhen 

Laufschuhe müssen leicht sein und trotzdem für Stabilität und Festigkeit sorgen. Beim Aufprall auf hartem Untergrund sind in einigen Schuhen Dämpfungssysteme angebracht, die vor allem übergewichtige und untrainierte Personen entlasten sollen, sowie Personen mit orthopädischen Problemen. Der menschliche Fuß ist jedoch durch Muskeln, Sehnen und Gelenke bei normalen Bedingungen in der Lage, den Aufprall ohne Unterstützung zu dämpfen. Einige Studien stellten heraus, dass zu weiche Schuhe Sehnen und Gelenke viel stärker belasten, da kein Widerstand besteht und die Muskeln erschlaffen könnten. Adidas experimentierte mit Boost, einem Dämpfungsmaterial, das aus thermoplastischen Materialien besteht. Dadurch ist der Schuh leichter und unempfindlich gegenüber Temperaturschwankungen. Die Besonderheit liegt darin, dass das Boost-Material die Energie aus dem Aufprall direkt wieder zurückgibt, durch die besondere Struktur der Kapseln. Gleichzeitig ist das Material nicht zu weich und nicht zu starr, aber nicht jeder Läufer kann gleich gut mit dem Boost umgehen.

2.3 Mikrochips und Laufanalyse während des Trainings 

Sportler wollen trainieren, sich verbessern und ihre Leistungen ständig überprüfen. Mit Hilfe von Mikrochips ist eine detaillierte Analyse der eigenen Kondition und der Fähigkeiten umfangreicher möglich, als je zuvor. Läufer können zum Beispiel Laufchips am Schuh befestigen, welche beim Lauf über Kontaktmatten die Streckenabschnitte messen und die automatische Erfassung der Leistung ermöglichen. Der Transponder im Chip übermittelt auf jeder Matte die Identifikationsnummer des Läufers und diese geraten über Funk an den erfassenden Rechner. Fußball- oder Laufschuhe können Mikrochips enthalten, die im 360-Grad-Modus maximale Durchschnitts-Geschwindigkeit, Länge, Weite oder Sprints erfassen. Der Chip wiegt nur bis zu acht Gramm und sitzt meist in der Zwischensohle eines Schuhs. Ein spezielles Programm kann die Daten auswerten und zusätzliche Trainingstipps in unterschiedlichen Modi geben. Einen Test liefert dieses Video:

2.4 Barfußschuhe als Zukunftsmodell? 

Einige Mediziner klagen, dass die meisten Männer, Frauen und Kinder zu kleine oder unpassende Schuhe tragen. Viele Füße bräuchten breitere Schuhe, welche eine volle Bewegungsfreiheit geben und die Muskeln, Sehnen und Gelenke gut trainieren. Barfußschuhe sollen die natürlichen Bewegungen unterstützen und dem Fuß genügend Schutz vor Verletzungen bieten. Die Fußmuskulatur stabilisiert den Fuß und stärkt die Achillessehne, welche den aufrechten Gang ermöglicht. Barfußschuhe besitzen nur eine dünne Sohle ohne Fußbett und wiegen weniger als 350 Gramm, bieten dafür keinerlei Stützfunktion der Muskeln. Experten empfehlen allerdings die Barfußschuhe nur als Trainingsschuhe zu nutzen, da die Füße an so eine Belastung nicht gewöhnt sind und vor allem Personen mit orthopädischen Problemen sollten sich vorher beraten und ärztlich untersuchen lassen.

3. Warmhaltende Stoffe 

3.1 Fleece – Herstellung und Beschaffenheit 

Fleece bezeichnet einen Velourstoff, der nicht aus gewobenem Material besteht. Der Grundstoff ist Polyester, ein Plastik, das geschmolzen wird und sich durch Düsen zu Fasern wandelt. Diese Fasern knüpfen Maschinen mit Schlaufen, schneiden diese anschließend auf und rauen sie auf. Die Fasern sind leicht, robust und trocknen sehr schnell, sind allerdings nicht winddicht. Trotzdem eignet sich der Stoff sehr gut für die Wärmeisolation und ist mit zusätzlichen Elasthanfasern aus Polyamid robust und flexibel zugleich.

Fleece ist vielseitig einsetzbar und meist knitterfrei.

Je nach Oberflächenstruktur gibt es Wärmestufen, die das Fleece auszeichnet, von 100 bis 300. Es gibt lange Fasern, die ein gutes Wärmeverhältnis zum Gewicht besitzen, während winddichte Membranen als Zusatz für die Windfestigkeit sorgen. In vielen Outdoorprodukten ist Fleece als Mittelschicht eingesetzt, um die Wärme zu isolieren und so viele Textilien wintertauglich zu machen. Selbst aus Plastikflaschen lassen sich übrigens Fleecejacken herstellen, denn die Grundlage Kunststoff ist weit verbreitet.

3.2 Thermojacken: Softshell und die Alternativen 

Softshell findet bereits seit zwei Jahrzehnten im Outdoorbereich seine Abnehmer. Das Material besteht einerseits aus einer glatten Oberfläche aus Polyamid und einer flauschigen Innenseite, meist aus Fleece oder Velour. Es ist atmungsaktiv, wärmeisolierend, wind- und wasserabweisend. In der Herstellung erhält das Produkt meist mehrere Schichten, zum Teil gibt es sogar eine Einarbeitung von Membranen aus Polyester, Polyamid oder Polypropylen. Softshell ist jedoch nicht vollständig wasserdicht, dafür sind die Hardshell-Materialien vorgesehen. Hersteller verarbeiten unterschiedliche Stärken in die Kleidung, je nach Belastungsgrad der Position, ob Schultern oder Achseln. Alternativen sind Thermojacken anderer Hersteller, die meist ebenfalls auf Polyamid setzen, zusätzlich dazu aber Windisolierungen einbringen. Zusätzliche Belüftungen unter den Achseln oder an den Seiten sind oft von Vorteil, wenn längere Touren anstehen. Besonders Wanderer oder Bergsteiger sind von diesen Thermojacken überzeugt.

3.3 Silberfäden und Heizsysteme für die Wärme 

Einige Sportfunktionskleidung setzt Silberfäden und Silberionen ein, um zum Beispiel eine antibakterielle Wirkung zu erzielen. In der Medizin sind die Ionen in Pflaster oder Verbänden im Einsatz, um die Entzündung von Wunden zu verhindern. Doch auch in Skisocken oder anderen Textilien wie Sportunterwäsche oder Trainingskleidung sollen die Silberfäden dafür sorgen, Gerüche zu verhindern. Bakterien und Pilze vermehren sich durch die Silberionen langsamer und können so kaum unangenehme Gerüche verbreiten. Allerdings gibt es auch den Nachteil, dass sich die Silberpartikel nach mehreren Waschdurchgängen aus den Textilien lösen und so kaum noch den gewünschten Effekt besitzen. Außerdem kann dadurch eine Resistenz gegenüber Antibiotika entstehen, denn Nanosilber kann auch als Breitbandantibiotikum wirken. Textile Heizsysteme finden zum Beispiel in Handschuhen, Jacken, Wanderschuhen oder Sitzkissen ihre Anwendung. Die meisten nutzen dafür Akkus, welche Einlegsohlen für Schuhe aufwärmen und je nach Modell steuerbar sind. Andere Produkte besitzen Carbonfaser-Elemente mit Infrarottechnologie. Dabei speichert der Stoff die Körperwärme und gibt diese als Infrarotwellen wieder ab. Wassersporttextilien nutzen Infrarotsysteme aus wasserfesten Lithium Polymer-Akkus, die ohne Metallheizdrähte ausgestattet sind.

3.4 Die Zwiebeltechnik für bessere Wärmeisolierung

Eine Jacke muss nicht alle Funktionen auf einmal erfüllen.

Viele Textilien besitzen isolierende und wärmende Wirkung und trotzdem frieren einige Menschen beim Tragen. Abhilfe schafft die Zwiebeltechnik, denn eng aufeinanderliegende Schichten halten die Wärme viel besser am Körper, als eine dicke Schicht. Ob beim Sport oder beim Spaziergang - die Zwiebeltechnik kann dazu beitragen, dass der Körper seine Temperatur gut reguliert und wenn es zu warm wird, zieht der Besitzer einfach eine Schicht aus. Idealerweise sind mindestens drei Schichten vorhanden:

• Basis (Schweißtransport) 

• Isolationsschicht 

• Wetterschutzschicht

Funktionsunterwäsche oder einfache Unterwäsche liegt direkt auf der Haut und trägt die Feuchtigkeit bei idealer Funktion auf die nächste Schicht weiter. Baumwolle speichert dabei zum Beispiel nur die Feuchtigkeit, während Kunstfaser oder Merinowolle diese abgibt. Fleece, Merinowolle oder Polyester sind meist bei der Isolationsschicht angebracht, denn sie sollen die warme Eigenluft in der Kleidung halten. Alternativ kann die Schicht aus mehreren Lagen bestehen, diese sollten jedoch immer gut aufeinander abgestimmt sein. Die dritte Schicht wehrt Wind und Regen oder Schnee ab, erlaubt aber trotzdem die Abgabe der angestauten Feuchtigkeit. So können Sportler die Wärmeregulierung gut unterstützen.

4. Smart Clothes 

4.1 Airbagsysteme und Sensoren für Rennfahrer 

Renn- und Stuntfahrer könnten mit leichten Airbags besser geschützt sein.

Smart Clothes bezeichnet im Prinzip Textilien, die mit elektronischen Elementen ausgestattet sind, die von außen selten sichtbar ist. So sind Motorrad- und Fahrradfahrer oder Skisportler trotz Schutzausrüstung oft unzureichend gesichert und können bei Unfällen schwere Verletzungen erleiden. Abhilfe schaffen Airbags, die in die Kleidung integriert sind und sich innerhalb von Millisekunden bei Aufprall öffnen können, um die Kräfte, die zum Beispiel auf Rücken oder Schultern lasten bis zu 85 Prozent zu reduzieren.

Erste Versuche mit Skirennfahrern versuchen Algorithmen zu entwickeln, die nur bei gefährlichen Stürzen die Airbags auslösen und keine Fehlzündungen verursachen. Im Motorradsport sind bereits Airbags im Einsatz, die über Sensoren mit dem Motorrad verbunden sind und bei einem Aufprall innerhalb kürzester Zeit reagieren können. Dafür sind Lithium-Akkus in der Kleidung angebracht, die bis zu 30 Stunden halten. Folgender Artikel befasst sich mit den unterschiedlichen Systemen. Zusätzliche Sensoren ermitteln zum Beispiel die Schräglage und den Zustand der Maschine, um Kurven-ABS, Sturzerkennung oder Fahrwerksregelungen zukünftig zu verbessern.

4.2 Medizinische Überwachung 

In Deutschland leiden vier Millionen Menschen an chronischen Wunden, denn der Heilungsprozess ist komplex und kann zum Beispiel durch Bakterien gestört sein. Sensoren in Wundauflagen können den Heilungsprozess überwachen und Wundinfektionen mit integrierten biochemischen oder physikalischen Mechanismen entdecken. Polymere können mit Farbänderung auf Probleme reagieren und so wichtige Informationen zum Zustand liefern. Das Fraunhofer Institut in Erlangen arbeitet am RespiShirt, das die Atmung von Neugeborenen, Sportlern oder Patienten überwachen soll. Das T-Shirt trägt integrierte Messtechnik in einer Tasche und überträgt per Funk Daten an ein Smartphone oder einen tragbaren Computer. Dadurch sind Atmungsfrequenz und Atmungsanstrengung überwacht und können Probleme und Unregelmäßigkeiten so schnell erkennen lassen. Andere Textilien wollen das Nachwachsen von Nerven beschleunigen oder über leitfähige Polymere Vitalparameter von Patienten überwachen. Besonders in der Altenpflege und bei Patienten sind diese Textilien in Zukunft vielleicht sogar Lebensretter.

4.3 Solarzellen für Energiegewinnung 

Seit einigen Jahren sind integrierte Solarzellen in Kleidung nicht nur für den militärischen Bereich interessant. Dabei arbeiten Entwickler mit sehr kleinen Solarzellen von maximal einem bis zwei Millimetern Größe, die auf Mikrofaserbasis entstanden sind. Die körnerartige Struktur erlaubt es den Zellen, mehr Licht aufzunehmen als bisherige Solarzellen und kann sich den Textilien anpassen. Variationen bestehen aus dünnen Silizium-Fasern, die direkt in den Stoff verwoben sein können. Die Anwendungsgebiete reichen von der Stromerzeugung, zum Laden von Akkus oder der Betreibung biomedizinischer Geräte. Dabei schafften es die Forscher, das starre Silizium biegsam zu machen und die Stromleitungen zu isolieren. In Zukunft könnte jeder Träger zu einer Energiequelle werden, die auch in Notsituationen eine Energiezufuhr ermöglicht. Ab 2015 ist mit ersten Ergebnissen zu rechnen.

4.4 Integrierte Elektronik in Kleidung: MP3-Spieler, GPS-Gerät und Co.

Besonders im Outdoorsport sind Wearable Electronics vorteilhaft.

Unter Wearable Electronics oder Interactive Wear verstehen sich Textilien, in die elektronische Geräte integriert sein können. Dafür sind entweder eigene Fächer oder Taschen vorgesehen, mit der Möglichkeit Akkus und Kabel anzubringen, ohne dass der Tragekomfort gestört ist. Ein simples Beispiel ist ein Ohrenschützer oder eine Mütze für den Winter, in welche Lautsprecher eingewoben sind, die trotz der Fleecefüllung eine optimale Klangübertragung liefern, mit Klinken-Anschluss für MP3-Player oder weitere Geräte. Multimediarucksäcke ermöglichen es, eine Kamera über den Tragegurt zu steuern und Outdoor-Westen erhalten GPS-Antennen, die zum Beispiel für Bergsteiger oder Segler in Notsituationen lebensrettend sein können. Für Wintersportler sind Handschuhe mit Bluetooth-Funktion interessant, die darüber ihr Headset und Handy ohne Herausnehmen des Gerätes aus der Jacke oder Tasche bedienen können und so auch bei eisigen Temperaturen erreichbar bleiben. Bis 2018 prognostizieren Branchenkenner ein Wachstum von 78 Prozent der tragbaren Elektronik. 

5. Fazit 

Die moderne Technik ermöglicht es im Sport und in der Medizin große Fortschritte zu erzielen und die Textilien von heute zu kleinen elektronischen und strukturellen Meisterwerken umzugestalten. Dadurch können nicht nur Vorsorgemaßnahmen und Überwachungen stattfinden, sondern wichtige Erkenntnisse über Training, Gesundheit und Sicherheit gewonnen werden. Je nach Anwendungsgebiet schützen die Textilien vor äußeren Einflüssen und Gefahren und unterstützen den Körper in seiner eigenen Regeneration und in seinen sportlichen Fähigkeiten. Die Kombination aus unterschiedlichen Elementen wie Smartphones, Armbanduhren oder Brillen eröffnet neue Welten der mobilen Kommunikation und Datenübertragung, die in Zukunft für jeden erschwinglich sein soll.

Quellen:

http://www.mtb-news.de/news/2013/02/07/funktionsbekleidung-pflegen-howto/

https://www.fussballoutlet24.de/blog/Das-Fussballschuh-ABC-Beschaffenheit-und-Pflege/b-82/

http://www.infrarot-heizkleidung.de/heizkleidung-technologie.php

http://www.adac.de/infotestrat/adac-im-einsatz/motorwelt/airbagwesten.aspx

http://www.zdnet.de/88190362/idc-markt-fuer-wearable-computing-waechst-bis-2018-jaehrlich-um-784-prozent/?PageSpeed=noscript

http://www.medizin-aspekte.de/Optimierung-eines-textilen-EKG-Tragesystems_21150.html

http://future.arte.tv/de/wie-funktioniert-intelligente-kleidung

http://www.fashionunited.de/News/Leads/Kleidung_mit_Solarzellen_bald_Wirklichkeit_2012121313115/

http://www.triathlon-tipps.de/sprengung_bei_laufschuhen_-_warum_wenig_daempfung_besser_ist_si_496.html

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