Thermophysiologischer Komfort: Ret, Rct und die schwitzende Heizplatte
Ob eine Maschenware „atmet“, ist keine Marketingfrage, sondern eine Frage zweier Werte, die auf der schwitzenden Heizplatte mit Schutzring gemessen werden: der Wärmedurchgangswiderstand Rct und der Wasserdampfdurchgangswiderstand Ret.
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Die Physik des Komforts: das Wärmegleichgewicht
Um den Körperkern bei rund 37 °C zu halten, muss die erzeugte Stoffwechselwärme an die Umgebung abgegeben werden. Diese Wärme durchquert die Textilschicht auf zwei Wegen: dem trockenen Weg (fühlbare Wärme, die durch Leitung, Konvektion und Strahlung aus einer Temperaturdifferenz entsteht) und dem feuchten Weg (latente Wärme, die über die Verdunstung des Schweißes abgeführt wird; bei Hauttemperatur liegt die Verdampfungsenthalpie von Wasser bei etwa 2,4 MJ/kg und kann ein Vielfaches der Stoffwechselwärme eines ruhenden Menschen abtransportieren). Thermophysiologischer Komfort bedeutet, dass der Widerstand der Maschenware gegen diese beiden Ströme zum Aktivitätsniveau der tragenden Person passt. Eine Maschenware wird deshalb über zwei getrennte Widerstände beschrieben; eine einzige Kennzahl für „Atmungsaktivität“ erzählt nur die halbe Physik.
Zwei Zahlen: Rct und Ret
Der Wärmedurchgangswiderstand Rct ist die Temperaturdifferenz zwischen den beiden Seiten der Probe, geteilt durch den trockenen Wärmestrom je Flächeneinheit, angegeben in m²·K/W; je höher der Wert, desto isolierender (wärmender) die Ware. Der Wasserdampfdurchgangswiderstand Ret ist die Wasserdampf-Partialdruckdifferenz zwischen den beiden Seiten der Probe, geteilt durch den Verdunstungswärmestrom je Flächeneinheit, angegeben in m²·Pa/W; je niedriger der Wert, desto leichter passiert der Dampf, also der Schweiß, desto stärker „atmet“ die Ware. Eine winterliche Isolationsschicht verlangt einen hohen Rct-Wert, ein Kleidungsstück für intensive Belastung dagegen einen niedrigen Ret-Wert; beide Anforderungen stehen häufig im Konflikt, und die Konstruktion wird zum Gleichgewichtsproblem.
Die schwitzende Heizplatte mit Schutzring (Hautmodell) — ISO 11092
Beide Widerstände werden auf der in ISO 11092 definierten schwitzenden Heizplatte mit Schutzring („Hautmodell“) gemessen; die Apparatur bildet den Wärme- und Feuchtetransport der menschlichen Haut nach, und das Verfahren geht in weiten Teilen auf die bei Hohenstein entwickelten Arbeiten am Hautmodell zurück. Die Messplatte wird zusammen mit dem Schutzring, der Randverluste verhindert, bei 35 °C ± 0,1 °C gehalten und steht damit für die Hauttemperatur; über die Platte streicht ein kontrollierter Luftstrom von rund 1 m/s. Für Rct wird die Klimakammer auf 20 °C / 65 % relative Luftfeuchte eingestellt (über die Probe besteht ein Temperaturgradient); für Ret wird sie auf 35 °C / 40 % relative Luftfeuchte gebracht (isotherme Bedingung: allein die Wasserdampf-Partialdruckdifferenz treibt den Strom). Die Schweißabgabe wird simuliert, indem die Platte über eine poröse Membran befeuchtet wird.
Das US-amerikanische Gegenstück ist ASTM F1868; die Norm misst nach demselben Prinzip der schwitzenden Heizplatte den Wärmedurchgangswiderstand, den Wasserdampfdurchgangswiderstand und den Gesamtwärmeverlust (THL). Der typische Messbereich des Verfahrens liegt bei etwa 0,002–0,5 m²·K/W für den intrinsischen Wärmedurchgangswiderstand und bei etwa 0–1000 m²·Pa/W (0–1,0 kPa·m²/W) für den intrinsischen Wasserdampfdurchgangswiderstand; diese Spanne deckt ein breites Feld ab, vom dünnen T-Shirt aus Maschenware bis zur dicken laminierten Hardshell.
Atmungsaktivitätsklassen nach Ret
Verbreitet ist eine Hohenstein zugeschriebene Klassifizierung, die den Ret-Wert mit dem Tragekomfort verknüpft. Diese Schwellen werden in Produktspezifikationen häufig herangezogen; davon getrennt definiert die Schutzkleidungsnorm EN 343 für Regenbekleidung eigene, auf Ret beruhende Klassen des Wasserdampfdurchgangswiderstands mit abweichenden Schwellen. Ein niedriger Ret-Wert bedeutet: kühl und trocken bleiben. Ein hoher Ret-Wert bedeutet ein feuchtes, stickiges Empfinden unter hoher Belastung.
| Ret (m²·Pa/W) | Klasse | Komfort-Auslegung |
|---|---|---|
| 0–6 | Sehr gut / extrem atmungsaktiv | Auch bei hoher Aktivität komfortabel |
| 6–13 | Gut / sehr atmungsaktiv | Bei mittlerer Aktivität komfortabel |
| 13–20 | Zufriedenstellend / atmungsaktiv | Nur bei niedriger bis mittlerer Aktivität komfortabel |
| 20–30 | Unzureichend / wenig atmungsaktiv | Mäßiger Komfort nur bei niedriger Aktivität |
| 30+ | Unzureichend / nicht atmungsaktiv | Unkomfortabel, kurze Toleranzzeit |
Einheiten: clo, tog und der Wasserdampfdurchgangsindex imt
Die Wärmeisolation wird in der Praxis auch in clo und tog ausgedrückt. Per Definition sind 1 clo = 0,155 m²·K/W (die Isolation, die eine ruhende Person in einer leicht belüfteten Umgebung von 21 °C im Wärmegleichgewicht hält — ungefähr ein Anzug) und 1 tog = 0,1 m²·K/W (in der Textil- und Bettwarenbranche verbreitet). Daraus folgt 1 clo ≈ 1,55 tog; teilen Sie den Rct-Wert einer Ware durch 0,155, erhalten Sie clo, teilen Sie ihn durch 0,1, erhalten Sie tog.
Die Größe, die Wärme- und Wasserdampfdurchgangswiderstand in einem einzigen Verhältnis zusammenführt, ist der Wasserdampfdurchgangsindex imt. ISO 11092 definiert ihn als imt = (Rct / Ret) × S, wobei S ≈ 60 Pa/K eine Konstante ist. Er ist dimensionslos und liegt zwischen 0 und 1; imt = 0 bedeutet vollständig dampfundurchlässig, imt = 1 bedeutet ein Verhalten wie eine Luftschicht gleicher Dicke. In der Praxis liegen komfortable Maschenwaren meist im Band von etwa 0,2–0,4 — die Ware hält also einen Teil der Wärme und gibt den Dampf anteilig ab. Weil imt Rct und Ret gemeinsam bewertet, erlaubt er einen vollständigeren Vergleich als Ret allein.
Wie Struktur, Faser, Flächengewicht und Ausrüstung Ret/Rct verändern
Bei Maschenwaren geringer Dichte steigt Rct annähernd linear mit der Dicke, also mit der eingeschlossenen ruhenden Luft; nicht die Faser selbst isoliert, sondern die unbewegte Luft zwischen den Fasern. Deshalb liefert gerautes Fleece mit seiner hohen Bauschigkeit einen hohen Rct-Wert, kann aber einen niedrigen Ret-Wert halten, weil die poröse Struktur den Dampf direkt passieren lässt. Feine Filamente und Mikrofilamente schließen mehr Luft ein und können bei gleichem Flächengewicht einen höheren Rct-Wert erreichen. Auch die Maschenarchitektur entscheidet mit: offenes Piqué und Netzware senken Ret dank hoher Porosität, während dichter Interlock zu einem höheren Rct- und einem höheren Ret-Wert neigt. Mit steigendem Flächengewicht (g/m²) wachsen in der Regel sowohl Dicke als auch Widerstand, doch der Zusammenhang hängt von der Struktur ab.
Ausrüstungen können das Gleichgewicht in beide Richtungen verschieben. Feuchtigkeitsmanagement- und Dochtwirkungsausrüstungen verteilen den Schweiß, erleichtern die Abgabe latenter Wärme und erhöhen den empfundenen Komfort; filmbildende Beschichtungen oder nicht atmungsaktive Laminate heben Ret dagegen deutlich an. Eine wasserabweisende Ausrüstung (DWR) beeinflusst Ret bei korrekter Applikation idealerweise nur geringfügig, weil sie die Poren nicht verschließt; mikroporöse und hydrophile Membranen sind dagegen darauf ausgelegt, Regen abzuhalten und zugleich einen kontrollierten Dampfdurchgang zuzulassen.
Trockene Zahl, nasse Wirklichkeit: was beim Schwitzen geschieht
Die Normprüfungen laufen unter stationären Bedingungen und unter begrenzter Feuchtelast; beim realen Schwitzen steigt dagegen der Wassergehalt der Ware. Weil Wasser rund 25-mal leitfähiger ist als Luft, steigt die Wärmeleitfähigkeit der Ware mit zunehmender Durchfeuchtung, der wirksame Rct-Wert sinkt also — eine nasse Schicht isoliert plötzlich deutlich schlechter und erzeugt das „After-Chill“-Empfinden, das Frösteln nach dem Schwitzen. Die Komfortbewertung hängt deshalb nicht allein vom trockenen Rct-Wert ab, sondern auch davon, wie schnell die Ware das Wasser abführt und trocknet (Feuchtigkeitsmanagement). Das ideale System ist eine Architektur, die den Dampf über einen niedrigen Ret-Wert nach außen lässt, nach der Durchfeuchtung rasch trocknet, den Rct-Verlust begrenzt und ihre Bauschigkeit behält.