Funktionsklassifizierung wasserdichter Stoffe und der Unterschied zu wasserdichten Membranen

I. Klassifizierung nach Funktion

Wasserdichte Stoffe lassen sich in zwei Kategorien einteilen: wasserabweisende, atmungsaktive und wasserdichte, atmungsaktive Stoffe. Wassertropfen dringen bei beschichteten Stoffen nicht so leicht ein und bilden auf der Oberfläche Wassertropfen, sind aber nicht vollständig wasserdicht. Selbst die stärksten wasserabweisenden, atmungsaktiven Stoffe verlieren mit der Zeit durch Waschen und häufigen Gebrauch ihre Schutzwirkung. Wasserdichte, atmungsaktive Stoffe hingegen besitzen eine gummierte Unterseite. Sie lassen sich in beschichtete und laminierte Varianten unterteilen. Die meisten wasserdichten, atmungsaktiven Stoffe sind laminiert und bieten dadurch echte Wasserdichtigkeit. Generell weisen wasserdichte, atmungsaktive Stoffe, die zusätzlich wasserabweisend sind, bessere Wasserdichtigkeit auf als Stoffe, die nur wasserabweisend oder nur wasserdicht und atmungsaktiv sind.

II. Klassifizierung nach Verarbeitungstechniken

2.1 Dichtigkeit

Mikrofaser-Isolierbaumwolle zählt zu den ersten wasserdichten Textilien. Das von den Briten entwickelte Ventile-Gewebe gilt als eines der ersten wasserdichten und atmungsaktiven Materialien. Es besteht aus hochdichtem, niedriggedrehtem ägyptischem Langstapelbaumwollgarn. Im trockenen Zustand beträgt der Abstand zwischen den Kett- und Schussfäden etwa 10 Mikrometer. Bei Nässe dehnt sich das Baumwollgarn aus, wodurch sich der Abstand auf 3–4 Mikrometer verringert. Dieser geschlossenzellige Mechanismus in Kombination mit einer wasserabweisenden Ausrüstung sorgt für Wasserdichtigkeit. Mittlerweile wurde Ventile durch andere wasserdichte und atmungsaktive Stoffe ersetzt.

2.2 Beschichtung und Wasserdichtung

Imprägniermittel werden mittels Trockenbeschichtung, Transferbeschichtung, Schaumbeschichtung und anderen Verfahren auf die Textiloberfläche aufgebracht, um die Poren des Gewebes zu verschließen und so Wasserdichtigkeit zu erzielen. Je nach Beschichtungsmaterial unterscheidet man zwischen Polyurethan-, Semi-Polyurethan- und PVC-Beschichtungen.

2.3 Abdichtung abschließen

Durch die Zugabe von Harzen zum Textilgewebe wird dessen Oberflächenspannung verändert. Wassertropfen perlen auf der Oberfläche ab, ohne einzudringen oder sich auszubreiten, und gleiten so von der Oberfläche ab. Dadurch wird das Gewebe wasserdicht. Wasserdichtes Oxford-Gewebe beispielsweise besitzt hervorragende wasserabweisende Eigenschaften und wird häufig zur Herstellung von Taschen und Zelten verwendet.

2.4 Filmverklebung Wasserdichtung

Wasserdichte Folien und andere Gewebe werden durch Laminierung miteinander verbunden. Dank des Schutzes der wasserdichten Folie bleibt die innere Schicht des Verbundgewebes trocken, selbst wenn die Oberfläche nass wird.

III. Klassifizierung wasserdichter Membranen

Aufgrund ihrer unterschiedlichen Funktionen lassen sich wasserdichte Membranen in drei Kategorien einteilen: mikroporöse hydrophile Membranen, mikroporöse Membranen und dichte hydrophile Membranen. Die beiden letztgenannten Membrantypen sind am weitesten verbreitet. In den letzten Jahren wurden bei neu entwickelten wasserdichten Membranen Atmungsaktivität und Tragekomfort deutlich verbessert.

3.1 Mikroporöse hydrophile Membranen

Die Kombination hydrophiler und mikroporöser Folien führt zur Herstellung mikroporöser hydrophiler Membranen. Das japanische Unternehmen Toray entwickelte die mikroporöse hydrophile Membran Entrant GII, die zwei Polyurethan-Materialien zu einem neuartigen Polyurethan-Material vereint. Die innere Polyurethanschicht mit Mikro- und Ultramikroporen speichert Wärme, indem sie bei Erwärmung Wärme aufnimmt und bei Abkühlung wieder abgibt. Die amerikanischen Forscher Vigo und Frost kamen zu dem Schluss, dass mit Polyethylenglykol (PEG) angereicherte Textilien Wärme speichern können. Bei polyurethanbeschichteten Textilien mit PEG lässt sich die Glasübergangstemperatur durch Anpassung des Polymerisationsgrades und des PEG-Gehalts steuern und somit im Komfortbereich halten. Liegt die Umgebungstemperatur über der kritischen Temperatur des Polymers, durchläuft dieses einen Phasenübergang, nimmt Wärme auf und dehnt sich aus. Dadurch wird die Atmungsaktivität verbessert und ein kühles, angenehmes Tragegefühl erzeugt. Sinkt die Umgebungstemperatur unter die kritische Temperatur, kristallisieren die PEG-Segmente, das Polymer gibt Wärme ab, die Atmungsaktivität sinkt und die Wärmedämmung verbessert sich.

3.2 Mikroporöse Membranen

Polytetrafluorethylen (PTFE)-Folie ist ein typischer Vertreter mikroporöser Membranen. Die Porengröße der Folie liegt zwischen der von Regenwasser und Wasserdampf und bietet somit eine hervorragende Wasserdichtigkeit. GORE-TEX®, hergestellt von GORE, war das erste wasserdichte Gewebe, das durch Laminieren von PTFE-Folie und -Gewebe gewonnen wurde. Das GORE-TEX®-Gewebe der ersten Generation wies jedoch eine geringe Haltbarkeit auf. Um diese zu verbessern, wurden andere hydrophile Folien speziell behandelt und mit dem Gewebe laminiert. Werden PTFE-Materialien jedoch vergraben oder verbrannt, entstehen perfluorierte Verbindungen, die die Atmosphäre und den Boden belasten können. In den letzten Jahren wurde die Verwendung von PTFE-Materialien im Umweltbereich verstärkt kritisch hinterfragt, und einige Länder haben begonnen, deren Einsatz einzuschränken.

3.3 Dichte hydrophile Membranen

Thermoplastische Polyurethanfolie ist eine dichte, hydrophile Membran. Sie ist porenfrei und bietet hervorragenden Schutz vor Nässe. Dank des Dampfdruckunterschieds zwischen Innen- und Außenseite des Kleidungsstücks ist sie hydrophil und atmungsaktiv, da Wasserdampf von Bereichen mit hohem Druck zu Bereichen mit niedrigem Druck diffundieren kann.