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  Baumann

Anzug gegen Hitze und Kälte

Der Anzug gegen Hitze und Kälte

Hinaus auf die Straße, ins Auto, in den Supermarkt, wieder auf die Straße, ins Auto - kalt und warm abwechselnd. Um das ewige An- und Ausziehen nach dem Zwiebelschalenprinzip zu vermeiden, wurde ein Material für optimales Körperklima für Jacken und Mäntel entwickelt, das Kälte- und Wärmespitzen abfängt. Die Jacke bleibt an, und die individuelle Temperatur bleibt gleich. Die Brinkmann-Gruppe, ein deutscher Herrenbekleidungshersteller mit Vorliebe für innovative Technologien, setzte bei Bugatti erstmals das klimaregulierende Material Outlast ein - eine Entwicklung für die NASA zum Ausgleich von Temperaturunterschieden für Astronauten und Instrumente im All.

Durch die Körperwärme verflüssigen sich Millionen mikroskopisch kleiner, verkapselter Wachskugeln, die auf oder in textilen Flächen eingearbeitet sind. Überschüssige Wärme wird aufgenommen und gespeichert - so lange, bis die Kapazität aller Kapseln ausgeschöpft ist. Erst danach steigt die Temperatur unter der Kleidung allmählich an. Kühlt das Klima jedoch ab, verfestigt sich das Material wieder. Energie wird in Form von Wärme an den Körper zurückgegeben. Umgekehrt tritt bei Hitze ein kühlender Effekt ein. Die Phasenübergänge sind beliebig oft wiederholbar, das Material ist wasch- und reinigungsbeständig, und die Isolierfähigkeit wird durch Nässe nicht beeinflusst.

Mikrokapsel

Einzelne Mikrokapsel

Mikrokapseln

Mikrokapseln

Microkapseln offen

Offene Mikrokapseln auf einer Textilfaser

Die sogenannten PCM-Kapseln sind eine der jüngsten Neuerungen, wenn es darum geht die Körpertemperatur bestmöglichst zu regulieren. PCM (Phase Changing Materials) steht für hochproduktive, thermische Speichermedien, deren Anwendung in der Bekleidungsindustrie auf elementare physikalische Gesetze besteht. Wird bei Erwärmung der Schmelzpunkt des PCM erreicht, erfolgt der Phasenwechsel vom festen in den flüssigen Aggregatszustand. Diesen Vorgang kann man sich ähnlich dem Schmelzen von Eis zu Wasser vorstellen. Während dieses Übergangs werden große Wärmemengen von den PCM`s aufgenommen und gespeichert, wobei die Materialtemperatur praktisch konstant bleibt. Im umgekehrten Vorgang erfolgt Wärmefreisetzung durch den Übergang vom flüssigen in den festen Aggregatzustand unter Wärmeabgabe an die Umgebung. Auch hierbei bleibt die Materialtemperatur konstant. Rund 500 verschiedene Arten  von PCM´s sind den Forschern momentan bekannt, doch werden in Textilien meist Paraffine eingesetzt. Diese besitzen im Vergleich zu anderen PCM´s sehr hohe Wärmekapazitäten. Außerdem kann man sie auf gewünschte Temperaturen einstellen.

Das sagt das eidgenössische Amt für Materialprüfung zu den PCM-Textilien.

Zur Veranschaulichung der Funktionsweise von PCM`s folgt nun ein Beispiel aus der Bekleidungsindustrie:
In einer Schaumschicht zwischen Innenfutter und Obermaterial des Skianzugs werden möglichst viele paraffin-gefüllte Mikrokapseln untergebracht. Steigt innen oder außen die Temperatur, z.B. durch körperliche Anstrengungen des Nutzers oder durch Sonnenschein, reagieren die Kapseln mit Wärmeaufnahme. Sie entziehen ihrer Umgebung Wärme und speichern die überschüssige Energie. Das wachsartige Paraffin verflüssigt sich dabei. Wird es kalt, etwa beim Warten am Lift, geben die Mikrokapseln die zuvor gespeicherte Wärme wieder ab. Das Paraffin wird fest. Durch dieses Wechselspiel von Wärmeaufnahme und -abgabe in den Mikrokapseln werden Temperaturschwankungen ausgeglichen und dem Träger ein angenehmes Tragegefühl ohne Schwitzen und Frieren vermittelt.

Mikrokapsel kalt

Die PCM-Kapsel nimmt Wärme auf und           
geht von ihrem momentanen festen      
Aggregatszustand in den flüssigen über.

Die PCM-Kapsel ist vollkommen verflüssigt und kann nun Wärme abgeben.

Mikrokapsel warm

Unproblematisch und vollkommen ausgereift ist die Technik bis heute nicht:

Unter anderem hat man herausgefunden, dass der Ort, an dem das PCM in dem Textil untergebracht ist, bzw. die Entfernung zum Körper eine entscheidende Rolle spielt. Ist das PCM weit vom Körper entfernt, dann erreicht nur ein kleiner Teil der freigesetzten Energie den Körper. Sind die Materialien hingegen sehr nah am Körper, gibt es nur wenige oder keine Temperaturschwankungen. Mit anderen Worten: Die Energie kann zwar gespeichert aber nicht mehr an den Körper zurückgegeben werden, wenn sich der Inhalt erst einmal verflüssigt hat. Im Extremfall fängt man an zu Schwitzen, durch die Verdampfung des Schweißes, die gleichzeitig anfängt, regelt der Körper selber die Temperatur. Folglich sinkt die Durchschnittstemperatur der Haut. Das PCM fängt nun an Energie freizusetzen und würde den Körper überhitzen. Es entsteht also genau das Gegenteil von dem was beabsichtigt war.

Außerdem können die PCM`s bei zu körpernahem Tragen ein unangenehmes kaltes Gefühl auf der Haut verursachen.

Außerdem wird das PCM oft unüberlegt eingesetzt. So wird selten an den Temperaturspielraum in dem die PCM´s agieren gedacht. Eine Jacke kann heutzutage noch nicht gleichzeitig bei –20° wärmen und bei +30° C kühlen.

Das größte Problem liegt aber noch im zu schnellen Phasenwechsel der PCM´s. In der Natur (beim Menschen) dauert es relativ lange bis der Körper zu schwitzen anfängt (bis zu 15 Minuten). Die PCM´s hingegen brauchen für den Übergang von flüssiger Form in einen festen Zustand nur wenige Sekunden.

Ein Vorteil dagegen ist die erstaunliche Entdeckung das die flüssigen Kapseln einen geringeren Wärmewiderstand haben als die festen Kapseln. Daraus resultiert, das wenn die Kapseln flüssig sind, die Wärmeabgabefähigkeit stärker ist als bei festen Kapseln. Wie dieser Effekt zustande kommt, kann nicht eindeutig gesagt werden. Klar ist jedoch, das dieser Effekt dem Träger einen gewissen Komfort liefert.

Ähnliche Kapseln werden zu kosmetischen Zwecken (Aromatherapie) eingesetzt.

thermomikrokapselnklein

Outlast® Adaptive Comfort®-Materialien tragen zur Erhaltung des persönlichen Komfortbereiches bei, indem sie überschüssige Körperwärme aufnehmen, wenn zuviel davon produziert wird, und sie wieder abgeben, wenn der Körper sie am meisten braucht.

Bild: http://www.outlast.com/ (9.7.2006)

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