Passive Systeme

Die Entwicklung passiver textiler Schutzsysteme war eines der wichtigsten Teilziele des Forschungsvorhabens. Die Systeme sind aus Werkstoffen und Lagen aufgebaut, die spezifische Funktionen haben (siehe Abbildung 1):

  • Die äußere Lage streut die einfallende Laserstrahlung zu einem großen Teil diffus zurück, wobei der Absorptionsgrad gleichzeitig sehr gering und der Transmissionsgrad idealerweise ebenfalls sehr gering bzw. vernachlässigbar ist.
  • Die mittlere Lage absorbiert die verbleibende, von der äußeren Lage transmittierte Laserstrahlung und verteilt gleichzeitig die deponierte Energie in der textilen Ebene, um das Absorptionsvolumen zu vergrößern.
  • Die innere Lage hat optimale thermophysikalische Eigenschaften, um die Wärmeleitung zu minimieren. Dabei wird ein geringer Anteil der thermischen Energie an die Haut weitergeleitet, um den Träger der PSA in die Lage zu versetzen, das betroffene Körperteil beim Empfinden von Schmerz aus dem Laserstrahl zu bewegen.

 

Lagenaufbau-passiv-de

Abbildung 1: Textiles Multilagensystem, in diesem Fall aus drei Lagen bestehend,
für den passiven Schutz gegen einfallende Laserstrahlung.

Die passiven textilen Laserschutzsysteme wurden mit der besten Kombination von Werkstoffen realisiert, die im Verlauf des Projektes evaluiert wurden. Dabei wurden die Anforderungen berücksichtigt, die in der am Anfang des Vorhabens stehenden vorbereitenden Studie definiert wurden. Außerdem wurde nicht nur auf die Schutzwirkung gegen Laserstrahlung, sondern auch auf die entzündungshemmende Wirkung und den Schutz gegen Hitze sowie auf weitere wichtige Faktoren wie Reiß- und Schnittfestigkeit, schmutzabweisende Eigenschaften, Atmungsaktivität, antistatische Eigenschaften, Komfort etc. geachtet.

Über 150 Textilien wurden ausgewählt, teilweise mittels Beschichtung modifiziert und im Hinblick auf ihre Eignung für die unterschiedlichen Lagen der passiven persönlichen Schutzausrüstungen untersucht. An allen Textilien wurden Kleinsignalmessungen zur Bestimmung der optischen Eigenschaften durchgeführt. Anschließend erfolgten an einer Auswahl vielversprechender Werkstoffe Realbestrahlungsversuche unter Einsatz eines Hochleistungsdiodenlasers. Durch Auswertung dieser Experimente, insbesondere der kalorimetrischen Messungen, und Bestimmung der Zeitintervalle zwischen dem Einsetzen des Schmerzempfindens und der Verbrennung 2. Grades in Anlehnung an die Arbeiten von Stoll und Chianta sowie der Zeiten bis zur kompletten Zerstörung der Lagen wurden die besten Werkstoffe für die Validierung in Mehrlagensystemen gemäß der Abbildung 1 ausgewählt. Die Mehrlagensysteme wurden im Labormaßstab hergestellt und für die PSA-Demonstratoren verwendet. Darüber hinaus wurde die Herstellung der Mehrlagensysteme in größerem Maßstab untersucht, um die industrielle Umsetzbarkeit des Produktionsprozesses zu demonstrieren.

Erste Designstudien wurden durchgeführt, um grundlegende Konzepte für die herzustellenden Produktdemonstratoren (Handschuhe, Schürzen, Hosen, Jacken und Anzüge) zu entwickeln. Diese Studien halfen, geeignete Werkstoffe sowie aktive Lösungen auszuwählen und zu kombinieren. Die Ergebnisse der Studien konnten genutzt werden, um Demonstratoren für Laserschutzbekleidung und -vorhänge erfolgreich im Labormaßstab zu fertigen (siehe Abbildung 2). Diese Demonstratoren wurden einer Reihe von Feldtests unterzogen und dabei mit Hilfe von Checklisten bewertet. Schließlich erfolgte auf Basis des von den involvierten HLG-Nutzern erhaltenen Feedbacks eine Optimierung insbesondere im Hinblick auf Design, Komfort und Ergonomie.
 

Foto-Handschuhe-passiv

Abbildung 2: Demonstratoren für passive Laserschutzhandschuhe.