Funkční materiály a jejich vliv na tepelný komfort sportovce

Kapitola se zabývá zkoumáním funkčních trik určených pro sportovní aktivity na základě radiace tepelného záření a termoregulačního vlivu na tělo sportovce. Ve výzkumu bylo použito snímků získaných snímáním tělesné teploty sportovce termokamerou. Porovnáváním teplot a jejich gradientu na snímcích a testováním statistické významnosti rozdílů mezi vzorky byla seřazena zkoumaná trika dle navržených hypotéz tak, jak se nejlépe hodí pro výrobci udávané sporty. V případě shody byla tvrzení výrobců potvrzena nebo vyvrácena a byla navržena doporučení, ke kterým aktivitám by bylo dané triko se svými vlastnostmi vhodné.

Během poslední dekády se můžeme stále běžněji setkávat při sportovních aktivitách se speciálním funkčním oblečením, které má poskytnout celkově lepší komfort při fyzickém výkonu a uživateli pomoci užít si sport v co největším pohodlí a takzvaně naplno a bez dopadu na lidské zdraví. Tento příspěvek se věnuje první vrstvě v systému funkčního vrstevného oblékání, neboť právě první vrstva je v přímém kontaktu s pokožkou uživatele a má zásadní vliv na tepelný režim během právě vykonávané činnosti a celkový tělesný komfort či diskomfort sportovce, jak jej udává například Hes (2005).

Proč se hovoří o funkčním systému a funkčním oblečení? Funkčním se oděv nazývá proto, že pracuje jako systém, a musí k němu být také tak přistupováno. I když jednotlivá část soustavy oblečení pracuje bezchybně a je bez vad, může jeden chybně zvolený článek výrazně snížit užitek celku. Celkově je od funkčního prádla očekáván příznivý efekt, kdy se bude uživatel cítit příjemně. Může se jednat o funkci tepelně izolační, funkci odvodu potu od pokožky, chladivou funkci, ochranu před povětrnostními vlivy a spoustu dalších specifických funkcí.

Základním posláním spodní vrstvy prádla je zamezit tepelnému a na druhé straně také chladovému stresu, jinými slovy zajistit termofyziologický komfort (Hes, 2005). Základní vlastností a zároveň požadavkem je práce s vlhkostí buď přijatou z okolí, nebo potem, který je přirozeným regulátorem tělesné teploty. Je-li organismus normálně prokrven a v teplotním optimu, pak k pocení nedochází (Staněk, 2008). Vlhkost zásadním způsobem ovlivňuje tepelnou výměnu mezi tělem a okolním prostředím (Staněk, 2008). Pohled na vrstvené oblékání není zcela jednotný co do počtu vrstev v systému obsažených. Zatímco Frank (2007) navrhuje systém o 6 vrstvách s možností vypustit některé členy mezi 4 a 6 vrstvou, Hes (2005) předkládá systém o 5 vrstvách, v němž dojde ke spojení posledních dvou členů. V praxi se pak pro svoji jednoduchost a hlavně názornost uplatňuje systém trojvrstvý znázorněný na obrázku 5.

Obr. 5 Třívrstvý oděvní systém (Hes, 2005)

Nové technologie ve zpracování moderních umělých materiálů, ale také postupné vylepšování a znovuobjevování historicky používaných přírodních materiálů nabízí širokou škálu, ze které je možné vybírat a vyrábět funkční spodní prádlo. Jednotlivé vlastnosti funkčních materiálů, ať už umělých nebo přírodních, se dají velmi vhodně kombinovat do funkčních směsí (Militký, 2002). Z tohoto faktu také vyplývá nutnost srovnávat dané výrobky, aby bylo možné exaktně říci, které a v jaké kombinaci vyhovují potřebám daného jedince v různých zátěžových a přírodních podmínkách. Na obrázku 6 je znázorněno porovnání různých vláken.

Obr. 6 Porovnání vlákna tradiční vlny, vlákna Icebreaker merina a syntetického materiálu (Icebreaker, 2011)

Metodika

Cílem bylo provést hodnocení vybraných vzorků funkčního prádla vyrobeného různými výrobci z různých nebo podobných materiálů, které jsou používány zvláště ke sportovním účelům. Použití obrazu tepelné radiace mělo za cíl nalézt případné odlišnosti mezi jednotlivými vzorky a vyhodnotit jejich uvedené vlastnosti a výrobci doporučené použití. Byla zvolena metoda testování vzorku na figurantovi se snímáním intenzity tepelné radiace ve dvou polohách, klidové a po zátěži. Plus dva snímky kontroly, před a po zátěži.

Aby bylo možné vzorky porovnat, byly formulovány následující hypotézy:

H1 – Zkoumané typy funkčního prádla vyrobeného ze stejných (podobných) materiálů budou mít podobné či stejné výsledky.

H2 – Tričko vyrobené z vlny merino bude mít lepší izolační vlastnosti nežli tričko z materiálu CoolMax.

H3 – Testovaná osoba se bude při běhu lépe cítit v tričku vyrobeném z přírodních materiálů a zároveň trička vyrobená z vlny merino nebudou po testování nepříjemně cítit jako trička umělá.

Jako měřítko pro určení tepelného komfortu byla použita stupnice dle Delljové (1984) uvedená v tabulce 3.

Tabulka 3 Teplota kůže a tepelné pocity ve stavu relativního fyzického klidu (Delljová, 1984)

	Velmi horko	Horko	Teplo	Pohoda	Chladno	Zima	Velká zima
Teplota˚C	Nad 36,0	36,0 ± 0,6	34,9 ± 0,7	33,2 ±1,0	31,1 ±1,0	29,1 ±1,0	Pod 28,1

Měření byla provedena v laboratoři sportovní medicíny Fakulty sportovních studií MU v Brně ve dnech 21. a 22. prosince 2010. Testovaným jedincem byl student výše zmíněné fakulty ve věku 26 let, o výšce 183 cm a váze 80 kg. Podmínky panující v laboratoři byly po celou dobu měření konstantní: 30,6 °C, 20% vlhkost vzduchu s tlakem 990 hPa. Každý zkoumaný vzorek byl podroben testu intenzity tepelné radiace. Měření bylo prováděno na běhátku Pro Run Waru V1 (Sapilo) a množství tepelného záření následně foceno pomocí přístroje znázorněného na obrázku 7. Laserový lokátor přístroje byl vždy zaměřen na oblast solaru.

Obr. 7 Flir infrared kamera, system SC 620 (Laboratoř sportovní medicíny, 2011)

Postup měření byl následující. Figurant byl uveden do laboratoře, odložil vrchní díl oblečení a nahý do půli těla byl vyzván, aby setrval deset minut v klidu. Následně bylo provedeno snímkování:

1. Figurantovi byla změřena teplota povrchu těla termokamerou bez oděvu. Znázorněno na obrázku 8

Obr. 8 Nahé tělo před zátěží

2. Figurant byl oblečen do vzorku trika, ve kterém setrval 3 minuty, a byla mu změřena teplota termokamerou před výkonem, což je znázorněno na obrázku 9.

Obr. 9 Vzorek Icebreaker před zátěží

3. Figurant absolvoval 6 minut běhu na běžeckém ergometru (běhátko) Pro Run War V1 (Sapilo) za stálé rychlosti 9,3 km/h a následně mu byla změřena teplota po výkonu, znázorněno na obrázku 10.

Obr. 10 Vzorek Icebreaker po zátěži

Figurant odložil zkoušený vzorek a setrval v klidu po dobu 30 minut.

Hodnoty vyzařovaného tepla zaznamenané přístrojem Flir SC 620 byly převedeny do programu ThermaCam Researcher 2.9, ve kterém byl vzniklý snímek vyhodnocen způsobem, kdy byl trup figuranta rozdělen na čtyři sektory AR01, AR02, AR03 a AR04. Pro každý tento sektor byla zjištěna průměrná teplota dle barevné vizualizace tepelné radiace. Pro každý snímek se následně sestavila tabulka zjištěných hodnot (tabulka 4), která byla exportována do programu Microsoft Excel. V tomto programu se provedla úprava a transponování matic dat tak, aby je bylo možné statisticky zpracovat v programu Statistika verze 9.0.

Tabulka 4 Průměrná teplota snímkované oblasti (Vzorek Icebreaker před zátěží)

	průměr snímku	rozdíl max-min
Čelní snímek	31,7°C	5,3 °C
Snímek zad	33 °C	5,05 °C

Vyhodnocení výsledků proběhlo na základě statisticky významné shody či rozdílu dvou středních hodnot. V tomto případě se jednalo o zaznamenanou teplotu. K tomuto účelu byl použit dvouvýběrový t-test se závislostí dat a hladinou významnosti α = 0,05.

V tabulce 5 jsou popsány testované vzorky se specifikací materiálového složení, které byly vybrány na zkoumání.

Tabulka 5 Přehled testovaných vzorků s materiálovým složením

Vzorek č. 1		100% bavlna
Vzorek č. 2	Icebreaker Superfine 200	100% merino 200g/m2
Vzorek č. 3	Smartwool Microweight Tee	100% merino 150g/m2
Vzorek č. 4	Craft Cool Tee With Mesh	91% Cool mesh fabric (PES), 9% lycra 104 g/m2, šestilamelový
Vzorek č. 5	Sensor CoolMax Fresh	100% CoolMax Fresh (PES)čtyřlamelový
Vzorek č. 6	Moira EL/KL2	Moira TG 900 (PP) 80g/m2
Vzorek č. 7	High Point Active	100% CoolMax Extreme (PES)

Výsledky

Hodnocení proběhlo na základě porovnání předem stanovených hypotéz se zjištěnou skutečností reprezentovanou naměřenou teplotou vzorku dle zvolené metodiky a na základě statisticky významných rozdílů teplot jednotlivých testovaných vzorků.

Výsledky pro hypotézu H1:

Trika z vlny merino mají oproti syntetickým materiálům v suchém stavu lepší izolační vlastnosti. Ve vlhkém stavu se oba vzorky projevily několika chladnými místy, což ale bylo s největší pravděpodobností zapříčiněno jejich volným střihem. Funkční trička z umělých materiálů naopak izolují méně. V testu byly zastoupeny tři vzorky trik z materiálu CoolMax. Trika High Point a Sensor. V suchém stavu si jsou velmi podobná. Výrobek firmy Craft se od nich průkazně lišil. Po zátěži a provlhnutí vzorků se existující rozdíly výrazněji projevily tak, že vzorek High Point, ač je také z CoolMaxu, výrazně převýšil ostatní trika ze stejného materiálu svým chladivým efektem. Polypropylenové vlákno Moira se za vlhka ukázalo jako silnější izolant. Přes drobné rozdíly lze pro vzorky v suchém stavu nezamítnout hypotézu H1. Ve vlhkém stavu, zvláště u syntetických vláken, velkou roli hraje profilace vlákna a různá intenzita transportu vlhkosti na povrch vzorku. V tomto případě se hypotéza H1 zamítá.

Výsledky hypotézy H2:

Vzorek vlny merino od firmy Icebreaker se průkazně liší od všech vzorků ze syntetických i ostatních přírodních materiálů. Na snímcích má nejnižší zjištěnou teplotu. Má tedy nejlepší izolační vlastnosti v tomto souboru trik. Vzorek z merino vlny od firmy Smartwool se liší od všech vzorků ze syntetických vláken. Není prokázán významný rozdíl od vzorku z bavlny. Trochu jiná situace se projevila na snímku zad, kdy se nepodařilo prokázat významný rozdíl mezi trikem Smartwool, High Point a Sensor. Celkově nejnižší izolační schopnost byla prokazatelně zjištěna u vzorku Craft. Pro vzorky Icebreaker a Craft se v suchém stavu nezamítá hypotéza H2.

Ve vlhkém stavu se jako nejméně izolující projevil vzorek High Point. Pořadí směrem k nejlepšímu izolantu je následující. Téměř na stejnou úroveň jsou postaveny vzorky Sensor a Craft, následuje Smartwool a Icebreaker. Překvapivě jako největší izolant fungoval vzorek Moira. Přestože se dalo konečné pořadí vzorků do značné míry předpokládat, na základě provedených měření se zamítá hypotéza H2 v suchém i vlhkém stavu.

Výsledky hypotézy H3:

Co se týká této hypotézy, lze vysledovat, že snímané teploty trik vyrobených z vlny merino se blíží k teplotě, která vyjadřuje teplotní pohodlí a to jak před, tak i po výkonu. Nedocházelo k výrazné skokové změně teploty a lze tedy říci, že vlna merino opravdu vyrovnává výkyvy v termoregulaci člověka, zamezuje náhlému pocitu chladu či přehřátí.

Po změření všech vzorků testovaná osoba sdělila svoje pocity, které zažívala během testu. Trička umělá byla padnoucí testovanému přímo na tělo, některá mírně kousala a i po krátkém propocení byla mírně cítit. Oproti tomu trička vlněná byla volnějšího střihu a ani po propocení, kromě pocitu mokra, nejevila známky použití. V tomto ohledu se hypotéza H3 nezamítá.

Diskuse

Cílem práce bylo prozkoumat funkčnost vybraných vzorků triček pomocí snímků z termokamery a následným statistickým zpracováním (tabulka 6) a názorné vyhodnocení pomocí grafu 5.

Graf 5 Průměrná teplota po zátěži – hruď

V závěru bylo provedeno porovnání naměřených údajů jednotlivých vzorků s údaji a doporučeními udávanými výrobci.

100% bavlna

Běžně je bavlna doporučována na volnočasové aktivity při nízké sportovní zátěži. Jejím kladem je velmi komfortní pocit při nošení. Při vyšším propocení triko pomalu schne, vlákna jsou vlhká a může se dostavit nepříjemný pocit chladu.

V suchém stavu zkoumaný vzorek bavlny velmi dobře izoloval a vlastnostmi se částečně blížil vlně.

Ve vlhkém stavu po propocení triko příjemně chladilo, tento pocit se však po krátké době změnil v méně příjemný pocit studeného vlhka.

Triko z bavlny lze na základě výsledků měření v této práci doporučit na nenáročné sportovní vyžití, hlavně ve venkovním prostředí. V chladném počasí, kdy nositel nevykonává zvýšenou fyzickou námahu, jej lze doporučit jako slabou tepelně izolační vrstvu.

V teplém počasí, pak jako triko na běžné nošení. Při zvýšené fyzické zátěži velmi dobře saje pot, je však vhodné mít možnost převléci se do trika suchého a zabránit tak pocitu chladu, který by trval po delší dobu v důsledku pomalého odparu vody ze struktury vlákna.

Icebreaker řada SUPERFINE 200 – model Hopper men

Gramáž vzorku 200g/m2 výrobce doporučuje na nošení v teplých dnech. V chladném počasí jej doporučuje coby spodní izolační vrstvu, která udržuje nositele suchého a poskytuje příznivý komfort nošení. Konkrétní sportovní aktivitu přímo nezmiňuje.

Na základě měření a srovnání provedených v této práci lze toto triko doporučit jako izolační vrstvu v chladném počasí, která bude velmi dobře fungovat i ve vlhkém stavu.

Byl prokázán efekt tlumící výrazné výkyvy v termoregulaci těla, a tak se všemi odvozenými vlastnostmi vlny merino je vhodné oblékat toto triko na delší i vícedenní túry a treky. Nositel se může spolehnout na to, že jeho komfort bude velmi stabilní i při změnách teplot a fyzické zátěže.

Smartwool řada Microweight NTS – model Mens Microweight Tee

Gramáž vzorku 150g/m2 výrobce doporučuje oblékat jako spodní vrstvu v chladném období roku, hlavně při lyžařských, ale i cyklistických aktivitách.

S výrobcem lze souhlasit. Izolační efekt je jen o málo menší než u trika Icebreaker, což je dáno nižší gramáží trika. Po propocení se triko chová také velmi podobně jako předchozí vzorek.

Opět lze doporučit oblékat toto triko spíše na turistiku, ať už pěší, na kole či lyžích.

V zimě pak použít toto triko jako první tepelně izolační vrstvu.

Craft řada Cool – Cool Tee With Mesh

Výrobce doporučuje používat toto triko při aktivním pohybu v teplém počasí, ať už venku či v tělocvičně.

V suchém stavu prokázalo triko nejnižší izolační schopnost a lze tedy jen souhlasit s jeho doporučením oblékat jej do velmi teplého počasí. Triko naplňuje očekávaný chladivý efekt a poskytuje příjemný chladivý pocit.

Co se týče aktivního pohybu, kdy dojde k propocení trika, jsou výsledky spíše průměrné. Intenzita odvodu potu je dostačující a triko by tak mohlo splnit funkce deklarované výrobcem.

High point řada Active – triko s krátkým rukávem

U tohoto vzorku výrobce uvádí, že jeho přednosti tkví v rychlosti odvodu potu a následném schnutí, celkovém chladivém efektu a komfortu při jakékoli sportovní aktivitě.

V suchém stavu má nevýrazné izolační vlastnosti a uživatel se v něm může cítit velmi příjemně. Nebude pociťovat ani horko, ani výrazný chladivý pocit. Po propocení odvede pot od těla nejrychleji ze všech zkoumaných vzorků a také má schopnost nositele nejvíce ochladit.

Nelze než souhlasit s výrobcem a triko doporučit pro veškeré sporty, při kterých dochází k silnému pocení a je účelný rychlý odvod potu. Také při turistice lze ocenit vyrovnaný tepelný komfort poskytovaný tímto trikem.

Sensor řada Fresh – CoolMax Fresh triko krátký rukáv

U tohoto vzorku výrobce uvádí silný chladivý efekt, udržování příjemného mikroklimatu a komfortu nositele a doporučuje jej hlavně do teplého počasí.

V suchém stavu má triko průměrné tepelně izolační vlastnosti. V chladivém efektu nikterak výrazně nevyniká.

Po propocení triko velmi významně chladí a odvod potu je též vysoký.

Toto triko by bylo vhodné oblékat jako celoroční spodní vrstvu pro běžné nošení a jako funkční první vrstvu napříč sportovním spektrem.

Výrazně by byly jeho vlastnosti oceněny při fyzicky namáhavých sportovních výkonech v teplém počasí.

S doporučením výrobce lze více méně souhlasit.

Moira řada Extremelight – triko EL/KR2

Výrobce doporučuje toto triko do horkého počasí, jako jedinou vrstvu, také jako základní vrstvu do vrstevného systému oblékání po celý rok.

Triko v suchém stavu nikterak výrazně neizoluje. Jeho nošení v teplém počasí je velmi příjemné.

Ve vlhkém stavu prokázalo triko nejvyšší tepelně izolační vlastnosti ze všech zkoumaných trik.

S výrobcem lze souhlasit v tom, že výrobek je vhodný jako celoroční spodní vrstva v systému vrstevného oblékání. V horkém počasí a při vysoké sportovní zátěži provázené silným pocením je vnímán pocit vyšší teploty.

Využití nalezne toto triko jako univerzální funkční vrstva při sportech provozovaných hlavně pod širým nebem.

Tabulka 6 Po zátěži – čelní snímek, významné rozdíly mezi jednotlivými vzorky

Shrnutí

Cílem práce bylo prozkoumat funkčnost vybraných vzorků triček pomocí snímků z termokamery a následným statistickým zpracováním.

V závěru bylo provedeno porovnání zjištěných naměřených údajů pro jednotlivá trika s údaji udávanými výrobci, kdy bylo zjištěno, že veškeré zkoumané vzorky funkčních trik prokazují uživateli ve značné shodě s doporučením výrobce tepelný komfort a termoregulační efekt, který v žádném z pokusů v zásadě nepřesáhl hladinu vnímanou jako nepříjemný diskomfort.

V práci jsme zjišťovali, jakou propustnost tepla mají trička v klidu a po použití při zátěži. Lze potvrdit, že funkční spodní prádlo má významný vliv na termoregulaci těla sportovce, a lze pozorovat rozdíly mezi funkčními materiály a jejich užitím v systému oblékání.

Z výsledků práce vyplývá, že je velmi vhodné používat pro různé sportovní aktivity různá funkční trika. V současnosti je možné na trhu se sportovním prádlem nalézt pro danou aktivitu to správně fungující triko a udržet tak své tělo v příjemném teplotním pohodlí, což má nesporný vliv na podávaný sportovní výkon.

Z vlastní zkušenosti může autor nošení funkčního prádla jen doporučit. Při výběru je důležité vybrat dobře padnoucí střih i velikost. Před koupí by si měl každý také dobře promyslet, na jakou aktivitu chceme daný typ prádla používat. Pravdou zůstává, že při koupi některých druhů oblečení, převážně z vlny merino, bude muset zákazník sáhnout hloub do kapsy, může si být ale jistý, že tato investice se uživateli hodně rychle vrátí v podobě příjemného komfortu při nošení a lze bez obav říci, že i případní spolucestující po několikadenním treku takzvaně „na těžko“, bez možnosti sprchy, ocení výhody tohoto prádla.

Hranice sportovních výkonů se neustále posouvají, a to za velkého přispění vývoje moderních technologií, v tomto případě odívání. Neustále jsou vyvíjeny nové inteligentnější funkční materiály s vysokými užitnými vlastnostmi. V dnešní době výrobci opět znovuobjevují čistě přírodní materiály. Otázkou tedy zůstává, co nás může překvapit třeba již příští rok, z čeho se sportovní trička budou v budoucnu vyrábět. Krom vlny se dnes vyrábí funkční trička i z hedvábí, bambusu a dalších materiálů. Autor věří tomu, že až se zákazníci naučí nosit tato trička a objeví jejich nesporně kvalitní vlastnosti, nebude jim líto peněz a po umělých materiálech budou sahat méně často.