Liberecké „nanomembránové vaky s powerbankou“ začali v loňském roce využívat profesionální fotbalisté na střídací lavici, nyní o ně, ve vhodné úpravě, mají zájem lidé upoutaní na invalidní vozík.
Unikátní nanovlákenná membrána, kterou na Fakultě textilní Technické univerzity v Liberci (FT TUL) vyvinul Ing. Roman Knížek, Ph.D., (její první generaci představil v roce 2011), se úspěšně prosazuje na trhu. Najdeme ji ve sportovním oblečení (viz TT 2024/9) i v botách, dobré výsledky vykazuje v dámských menstruačních kalhotkách (TT 2023/8), své zákazníky si našel i čerstvý pytlík na pečivo vybavený třetí generací této membrány (TT 2024/18). Speciální dvouvrstvé lamináty vybavené libereckou nanomembránou odebírá slovenská armáda, využití našly i v automobilovém průmyslu, filtračních procesech, ale i ve zdravotnictví (viz TT 2020/23—24 či TT 2022/18) či domácnostech jako komfortní ložní prádlo.
Nejnovější praktické využití našla liberecká nanomembrána v technologicky unikátních vyhřívaných vacích navržených pro nejchladnější období. Jako první tyto vaky začali v loňském roce využívat profesionální fotbalisté na střídací lavici a nyní o něj mají zájem lidé upoutaní na invalidní vozík. Původní sportovní verzi vyvinula ve spolupráci s katedrou hodnocení textilií FT TUL firma Hotboots se sídlem v Čisté na Boleslavsku a nyní na trh uvádí vak konstrukčně přizpůsobený potřebám handicapovaných lidí na invalidním vozíku.
Vozíčkářům už nebude zima ani v mrazivém počasí
Vlivem snížené mikrocirkulace dolních končetin dochází u osob na invalidním vozíku k častějšímu a výrazně rychlejšímu prochladnutí. Tyto lidi při hledání řešení inspiroval vak s aktivním zahříváním a powerbankou Hotboots, který vloni uvedla firma na trh a který drží nohy v teple hráčům libereckého Slovanu, plzeňské Viktorie nebo třeba pražské Slavie. Nyní se dostává po nezbytných konstrukčních úpravách k lidem na vozíku jako prostředek, který jim umožňuje komfortní pohyb venku i v chladných dnech.
„Vak Hotboots je přesně to, co jsme dlouhé dva roky hledali. Dcerka má spinální svalovou atrofii a v zimě velmi trpí prochladnutím. I v tom nejkvalitnějším fusaku měla vždy po krátké době venku nohy studené, někdy až promodralé. Zima se pro ni stala obdobím, kdy nechtěla chodit ven. Pro nás jako rodinu to znamenalo značná omezení — ať už šlo o běžné zimní procházky, adventní trhy, anebo společné dny na horách,“ říká Iveta Petrovická, maminka sedmileté Sofie, která během více než ročního vývoje poskytovala při konzultacích firmě Hotboots i libereckým vědcům užitečnou zpětnou vazbu a přispěla k funkčním konstrukčním úpravám.
Vývoj nové konstrukce podpořilo MPO
Vak pro všechny imobilní osoby se zhoršeným prokrvením dolních končetin nebo osoby s poruchami krevního oběhu, a především pro všechny osoby upoutané na invalidní vozík byl vyvinut v rámci projektu Hotboots Care s podporou Ministerstva průmyslu ČR z programu Technologie a aplikace pro konkurenceschopnost. Firma Hotboots získala podporu 367 500 Kč, podstatnou část ale financovala z vlastních zdrojů. Díky spolupráci s katedrou hodnocení textilií FT TUL byla v rámci projektu podstatně inovována konstrukce původní varianty vaku určené pro sportovce.
„Úpravy spočívaly v novém střihovém řešení, bylo nutné vak v přední části pomocí zipu rozepnout tak, aby do něj mohli pohodlně vstoupit i lidé s omezeným pohybem. Novému střihu bylo nutné ergonomicky přizpůsobit topná tělesa a tvarovat je pro co nejefektivnější rozložení tepla uvnitř vaku.
Po několika testovacích cyklech jsme vyhřívací destičky mírně zvětšili v závislosti na maximálním výkonu powerbanky a požadavku na prodloužení délky výhřevu. V poslední fázi jsme ještě přidali izolaci v přední části vaku. Ten tak má také více odnímatelných částí pro snazší údržbu a více variant použití. Podle rozsahu postižení si zvládnou lidé nandat vak sami, případně s dopomocí. Stejně jako to mají třeba s kalhotami nebo botami,“ řekl Ing. Karel Kozma, zakladatel značky Hotboots.
Podle Romana Knížka, vedoucího spolupracující katedry hodnocení textilií FT TUL, je významnou změnou také nový systém upevnění vaku k invalidnímu vozíku, který zvyšuje komfort i bezpečnost uživatelů a spojení s protiskluzovou ochranou ve spodní části, takže nedochází ke sklouznutí vaku z platformy. Součástí je také odnímatelný a 100% nepromokavý návlek, který dopřává tepelný komfort až k horní polovině těla.
„Stejně jako u dalších našich průmyslových partnerů jsme i pro společnost Hotboots připravili kompletní výrobní dokumentaci a doporučení k materiálům pro zahájení sériové výroby. Jsme rádi, že se naše katedra mohla podílet na projektu, který má reálný společenský přínos,“ uvedl Roman Knížek.
Díky grafenu teplo až na sedm hodin
Vak Hotboots dodá teplo, které tělo zahřívá, a udrží teplotu kolem 25 až 35 °C po dobu 4—7 hodin v oblasti dolních končetin, a to i ve dnech, kdy jsou teploty hluboko pod bodem mrazu. Podle Martina Klepáče z Hotboots to je díky grafenu, který se osvědčil při testech v mrazáku. Grafen je supertenkou průhlednou formou uhlíku, strukturou podobnou grafitu.
Díky svým vlastnostem jsou grafenová vlákna řazena k vysoce funkčním materiálům a jeho využití v textilním průmyslu je aktuálním světovým trendem. Textilie, které obsahují podíl grafenu, byly testovány na různé vlastnosti, osvědčily se například jako silně antibakteriální, antivirový a také protiplísňový materiál.
Při vývoji vaku s aktivním zahříváním využili vývojáři vysokou tepelnou vodivost grafenu, která zaručuje, že látka reguluje tělesnou teplotu podle potřeby.
„Teplo je odváděno, nebo naopak drženo u těla na základě elektromagnetických vln v infračerveném spektru, které lidské tělo vydává. Jeho velkou výhodou je, že také absorbuje škodlivé UV záření. Grafenové vyhřívací destičky implementované ve vyhřívacím vaku umožní vozíčkářům zůstat venku i za extrémních mrazivých podmínek. Vaky zlepšují prokrvení dolních končetin, udržují tělesnou teplotu, což výrazně snižuje riziko nachlazení. Do vaku tak můžete strčit nohy naboso nebo v ponožkách, ale i v botách,“ přiblížil podstatu účinnosti vaku Martin Klepáč.
Grafenový topný prvek se rychle ohřívá a emituje vzdálené infračervené záření [FIR — far infrared— neviditelné elektromagnetické záření s vlnovou délkou přibližně od 4 μm do 1 mm; FIR záření je přirozeně emitováno všemi živými tvory a slunečním zářením a je zodpovědné za pocit tepla — pozn. red.], které proniká do povrchových tkání, absorbuje se především molekulami vody a hemoglobinu, zvyšuje jejich vibrační a rotační pohyby, což vede k rozšíření kapilár, zlepšení mikrocirkulace a zvýšení metabolické aktivity tkání.
Vak je napájen výkonnou powerbankou (Li-Pol akumulátor s výstupním výkonem 45 W, s kapacitou 20 000 mAh a s připojením USB-C), která je pro snadnou manipulaci umístěna do vestavné kapsy vaku. „Takto výkonná powerbanka vydrží vyhřívat botu podle toho, jaký zvolíme výkon. Při maximálním výkonu to jsou čtyři hodiny, při nižším, udržovacím, až sedm hodin,“ upřesnil Karel Kozma.
Materiál jako u špičkového sportovního oblečení Ve vaku je, stejně jako ve špičkovém sportovním oblečení nebo v oblečení pro extrémní podmínky, užita 3. generace liberecké nanomembrány. Ta je ze 100% polyuretanu (PU). Její extrémně vysoká paropropustnost je dána strukturou a průměrem nanovláken o pouhých 150 nm, tedy o 25 % více pórů než jiné mikroporézní membrány. Vykazuje tak především extrémně vysokou paropropustnost, neboli schopnost odvádět tělesnou vlhkost od pokožky do vnějšího prostředí.
Paropropustnost se klasifikuje hodnotou RET, a čím je nižší, tím je látka prodyšnější. Už když je RET 6, jde o velmi dobrou prodyšnost. Liberecký vědcům se ale podařilo u membrány nalaminované na tkaninu dosáhnout hodnoty 1. To je hodnota, která při aktivním sportu výrazně snižuje pocení.
Membrána využívá vlastností nanovláken vyrobených electrospinningem (zvlákňování polymerů stejnosměrným proudem). Je opatřena speciálním filmem, který výrazně zvýší hydrostatickou odolnost (výška vodního sloupce) a zároveň zabraňuje ucpání nanopórů nečistotami, a tím výrazně prodlužuje životnost membrány. A díky nové technologii v laminování je podle Romana Knížka membrána i 100% větruodolná, přičemž hydrostatická odolnost může být vyšší než 30 000 mm.
„Pro výrobu, stejně jako pro out -doorové obleky používáme takzvanou sendvičovou metodu. Lícní vrstvu tvoří pružná, tvarově stálá a proti mechanickému poškození odolná tkanina, což je z 88 % polyester a z 12 % elastan. Pod lícní stranou je nalaminována nanovlákenná membrána, která zajišťuje požadované vlastnosti materiálu, aby nohy zůstaly v teple. Díky její je vysoké paropropustnosti je z vaku odváděna vlhkost, takže se v něm nohy nezapařují. Pak jsou zde grafenové destičky pro zateplení. A rubní strana — vnitřní podložka, kterou lze vyjmout a vyčistit. Rubní strana je vyrobena ze dvou materiálů. Spodní vrstvu tvoří pěnové izolace s nástřikem hliníku, která udržuje teplo uvnitř vaku a odráží chlad odspodu. Vrchní nášlapná vrstva je tvořena perforovanou hustou EVA pěnou, která funguje skvěle jako podrážka pro vstup do vaku v botách a zároveň jako senzomotorická vrstva pro kontakt s ploskou nohy naboso nebo v ponožkách,“ vysvětluje Roman Knížek.
A Karel Kuzm dodává, že na spodní vnější vrstvě vaku je použita tkanina PES s protiskluzovým nánosem PVC o tloušťce 0,70 mm. „Polyesterová tkanina s PVC zátěrem se vyznačuje vysokou pevností a odolností proti otěru, tření a trhání. Protismykové vlastnosti dodává speciální vrstva ve formě gumových bodů. Vak tímto efektivně fixujeme k podnožkám invalidních vozíků, ze kterých nesklouzává a dobře drží.“
Vyrábět se bude v Liberci, probíhají jednání s nadacemi
Vak pro lidi na vozíku, který společně médiím představily TUL a firma Hotboots 13. listopadu, jde nyní volně do prodeje. Vývojáři nasadili cenu, která by měla být dostupná široké veřejnosti a která vyvažuje nabízený tepelný komfort.
„Nyní probíhají také ukázky v rehabilitačních centrech a jednání s některými nadacemi ohledně možnosti podpory koupi vaku, pokud o ni člověk na vozíku požádá. Jednali jsme také se zástupci České asociace paraplegiků — CZEPA, kteří náš vak velice pozitivně hodnotili,“ dodává Karel Kozma s tím, že výrobu zajišťuje liberecká firma OutdoorKWAK, renomovaný výrobce outdoorového oblečení a spacích pytlů. Návlek pro vozíčkáře se vyrábí ve velikostech pro děti a pro dospělé, lze ho i stáhnout, aby co nejvíc přiléhal k noze. Dětský návlek přijde na 14 900 Kč, pro dospělého je o tisícikorunu dražší. Firma ale jedná o podpoře třeba s nadací Život dětem, aby byl návlek pro postižené a jejich rodiny co nejdostupnější. Oslovit chce i další nadace.