Funktionsklassifizierung wasserdichter Stoffe und der Unterschied zu wasserdichten Membranen

I. Klassifizierung nach Funktion

Wasserdichte Stoffe können in zwei Kategorien eingeteilt werden: wasserabweisende, atmungsaktive Stoffe und wasserdichte, atmungsaktive Stoffe. Wassertropfen dringen nicht leicht in die Oberfläche des beschichteten Stoffes ein und bilden Wassertropfen auf der Stoffoberfläche, aber dieser ist nicht wirklich wasserdicht. Selbst der stärkste wasserabweisende, atmungsaktive Stoff verliert durch Waschen und längeren Gebrauch irgendwann seine Wirksamkeit. Wasserdichte, atmungsaktive Stoffe hingegen haben eine Gummiunterseite auf der Stoffunterseite. Sie können in Beschichtungs- und Laminierarten unterteilt werden. Die meisten wasserdichten, atmungsaktiven Stoffe verwenden eine Laminierung, die für echte Wasserdichtigkeit sorgt. Im Allgemeinen haben wasserdichte, atmungsaktive Stoffe, die auch wasserabweisend sind, bessere wasserabweisende Eigenschaften als Stoffe, die nur wasserabweisend oder wasserdicht atmungsaktiv sind.

II. Klassifizierung nach Verarbeitungstechniken

2.1 Dichtigkeitsabdichtung

Mikrofaser-Isolierbaumwolle ist ein früher Vertreter wasserdichter Stoffe. Der von den Briten entworfene Ventile-Stoff ist der erste wasserdichte, atmungsaktive Stoff. Es besteht aus hochfädigem ägyptischem Langstapel-Baumwollgarn mit geringer Drehung. Im trockenen Zustand weist das Gewebe zwischen Kett- und Schussgarn einen Abstand von etwa 10 Mikrometern auf. Wenn der Stoff nass ist, dehnt sich das Baumwollgarn aus, wodurch der Abstand zwischen Kett- und Schussgarn auf 3–4 Mikrometer verringert wird. Dieser geschlossenzellige Mechanismus wird mit einer wasserabweisenden Ausrüstung kombiniert, um eine Wasserdichtigkeit zu erreichen. Derzeit wird dieser Stofftyp durch andere wasserdichte, atmungsaktive Stoffe ersetzt.

2.2 Beschichtungsabdichtung

Imprägniermittel werden durch Trockenbeschichtung, Transferbeschichtung, Schaumbeschichtung und andere Methoden auf die Oberfläche des Textils aufgetragen, um die Poren auf der Stoffoberfläche zu verschließen und eine Wasserdichtigkeit zu erreichen. Abhängig vom Beschichtungsmaterial kann es in Polyurethanbeschichtung, Halbpolyurethanbeschichtung und PVC-Beschichtung unterteilt werden.

2.3 Abschluss der Abdichtung

Auf das Textil werden harzartige Zusätze aufgetragen, die die Oberflächenspannung des Stoffes verändern. Wassertropfen bilden Perlen auf der Stoffoberfläche, ohne einzudringen oder sich auszubreiten, rutschen von der Oberfläche ab und sorgen so für Wasserdichtigkeit. Wasserdichtes Oxford-Gewebe verfügt beispielsweise über hervorragende wasserabweisende Eigenschaften und wird häufig zur Herstellung von Taschen und Zelten verwendet.

2.4 Folienverklebungsabdichtung

Durch Laminieren werden wasserfeste Folien und andere Stoffgewebe miteinander verbunden. Durch den Schutz der wasserdichten Folie bleibt die Innenschicht trocken, selbst wenn die Oberfläche des Verbundstoffs nass wird.

III. Klassifizierung wasserdichter Membranen

Aufgrund ihrer unterschiedlichen Funktionen können wasserdichte Membranen in drei Kategorien eingeteilt werden: mikroporöse hydrophile Membranen, mikroporöse Membranen und dichte hydrophile Membranen. Die beiden letztgenannten Membrantypen kommen häufiger vor. In den letzten Jahren konnten durch neu entwickelte wasserdichte Membranen die Atmungsaktivität und der Tragekomfort deutlich verbessert werden.

3.1 Mikroporöse hydrophile Membranen

Durch die Integration von hydrophilen Filmen und mikroporösen Filmen entstehen mikroporöse hydrophile Membranen. Toray, ein japanisches Unternehmen, hat eine mikroporöse hydrophile Membran namens Entrant GII entwickelt, die zwei Arten von Polyurethan-Materialien zu einem neuen Typ von Polyurethan-Material kombiniert. Die innere Schicht aus Polyurethan mit Mikroporen und Ultramikroporen hat die Funktion, Wärme zu speichern, bei Erwärmung Wärme aufzunehmen und bei Abkühlung Wärme abzugeben. Die Forscher Vigo und Frost aus einem amerikanischen Labor kamen zu dem Schluss, dass mit Polyethylenglykol integrierte Stoffe Wärme speichern können. Bei mit Polyurethan beschichteten Stoffen, die Polyethylenglykol enthalten, kann durch Anpassen des Polymerisationsgrads und des Polyethylenglykolgehalts die Glasübergangstemperatur gesteuert und so im für den Menschen angenehmen Bereich gehalten werden. Wenn die Umgebungstemperatur über der kritischen Temperatur des Polymers liegt, durchläuft das Polymer einen Phasenübergang, wobei es Wärme absorbiert und sein Volumen ausdehnt, wodurch die Atmungsaktivität verbessert und ein kühles und angenehmes Gefühl entsteht. Wenn die Umgebungstemperatur unter der kritischen Temperatur des Polymers liegt, kristallisieren die Polyethylenglykolsegmente und das Polymer gibt Wärme ab, wodurch die Atmungsaktivität verringert und die Isolierung gewährleistet wird.

3.2 Mikroporöse Membranen

Polytetrafluorethylen (PTFE)-Folien sind ein typischer Vertreter mikroporöser Membranen. Die Porengröße der Folie liegt zwischen Regenwasser und Wasserdampf und sorgt so für eine hervorragende Wasserdichtigkeit. GORE-TEX, hergestellt von GORE, war der erste wasserdichte Stoff, der durch Laminieren von PTFE-Folie und Stoff hergestellt wurde. Das GORE-TEX-Gewebe der ersten Generation hatte eine schlechte Haltbarkeit. Um die Haltbarkeit zu verbessern, wurden andere hydrophile Folien speziell behandelt und mit dem Stoff laminiert. Wenn PTFE-Materialien jedoch vergraben oder verbrannt werden, entstehen perfluorierte Verbindungen, die die Atmosphäre und den Boden verschmutzen können. In den letzten Jahren wurde die Verwendung von PTFE-Materialien im Umweltbereich zunehmend unter die Lupe genommen, und einige Länder haben damit begonnen, ihre Verwendung einzuschränken.

3.3 Dichte hydrophile Membranen

Thermoplastische Polyurethanfolie ist eine Art dichte hydrophile Membran. Es hat keine Poren und bietet eine hervorragende Wasserdichtigkeit. Es ist hydrophil und verfügt aufgrund des Dampfdruckunterschieds zwischen der Innen- und Außenseite der Kleidung über eine gute Atmungsaktivität, sodass Dampf von Bereichen mit hohem Druck in Bereiche mit niedrigem Druck gelangen kann.