Gore-Tex Funktionsweise Titel

Wie funktionieren Gore-Tex-Membranen?

14. September 2017

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Gore-Tex gilt heute als Sinnbild für wasserdichte und atmungsaktive Bekleidung. Ob beim Skifahren, Bergsteigen oder Fahrradfahren – ob beim Outdoorsport, bei der Arbeit oder im Alltag – auf die qualitativ hochwertigen Produkte mit Gore-Tex-Membran ist jederzeit Verlass – so zumindest das Versprechen der amerikanischen Firma. Wir wollen uns an dieser Stelle einmal genau anschauen, was die Membran ausmacht und warum sie so besonders ist.

Bill Gore erkennt das Potenzial von PTFE

Wie funktioniert die Gore-Tex-Membran

Ein Handschuh bestehend aus der Membran.

Die Entwicklung der Gore-Tex-Membran ist für den US amerikanischen Chemiker Bill Gore ein mehr als  glücklicher Zufall gewesen, von dem bis heute Outdoorsportler auf der ganzen Welt profitieren. Gore arbeitete in den 1960er Jahren als Forscher beim Chemiekonzern Dupont, der im Outdoorbereich mit bahnbrechenden Erfindungen und innovativen Fasern wie Nylon, Lycra, Kevlar oder Neopren nicht mehr wegzudenken ist. An der Weiterführung von Gore‘s Forschungen mit Polytetrafluorethylen (kurz: PTFE) sah Dupont allerdings keinen großen Nutzen -Gore selbst jedoch sehr wohl.

So kam es, dass Bill Gore 1958 seinen Traum verwirklichte und seine eigene Firma mit dem Namen W.L. Gore & Associates, Inc gründete, die als klassisches amerikanisches Start-Up vom heimischen Keller zu einem weltweit agierenden Konzern mit über 10.000 Mitarbeitern heranwuchs. Zunächst konzentrierte sich Gore darauf neue Anwendungsmöglichkeiten für die Elektroindustrie zu erforschen, bis er mit ePTFE den Stoff entwickelte, aus dem die wasserdichten Outdoorträume hergestellt werden.

Nebenbei bemerkt, findet die ePTFE-Membran nicht nur im Bereich wasserfester Ausrüstung ihren Einsatz – Gore produziert auch im Bereich der Elektronik, Industrie und Medizintechnik Produkte (z.B. Implantate), die auf der Basis ihrer Forschungen und Entwicklungen mit PTFE und ePTFE möglich geworden sind.

Vom PTFE zum ePTFE – vom ePTFE zur Gore-Tex Membran

Wie funktioniert die Gore-Tex-Membran

Die Grafik zeigt die mikroporöse Struktur. Die roten Tropfen symbolisieren Schweiß, der relativ ungehindert austreten kann.

Für Laien mit begrenztem Wissen über chemische Vorgänge lässt sich die Entwicklung des ePTFE am besten so erklären: Gore stellte bei seinen Experimenten mit dem Grundstoff PTFE fest, dass dieser durch eine schnelle Reckung zwar gedehnt, jedoch nicht zerstört wird. Das so expandierte (also „e“ PTFE) Material war nach der Reckung aber nicht nur stabil, sondern auch im hohen Maße porös.

Diese mikroporöse Struktur des expandierten Polytetrafluorethylen ist natürlich winzig klein und mit dem bloßen Auge nicht zu erkennen. Unter dem Elektronenmikroskop werden allerdings die großen Öffnungen im Material sichtbar. Rund 1,4 Milliarden solcher winzigen Poren befinden sich auf einem einzigen Quadratzentimeter der wasserdichten Membran. Und durch eine glückliche Fügung der Natur ist diese Porengröße ideal, um sowohl Wasserdichtigkeit, als auch Atmungsaktivität für Funktionsbekleidung zu gewährleisten.

Viel kleiner, als ein Wassertropfen und groß genug für Wasserdampf

Wasserdampfmoleküle sind sehr klein. Viel kleiner, als die Poren in der Gore-Tex-Membran. Die Poren sind sogar 700 Mal größer, als die Dampfmoleküle, die dadurch ungehindert von der einen Seite der Membran zur anderen gelangen. Das bedeutet für den Outdoorsportler, dass der Dampf, der durch das Schwitzen entsteht, durch die Membran nach außen dampft.

Gleichzeitig sind Wassertropfen aber viel größer, als Dampfmoleküle und auch viel größer, als die Poren in der Gore-Tex-Membran. Etwa 20.000 Mal kleiner, als der kleinste Wassertropfen ist die Pore in der mikroporösen Membran. Da hat der Wassertropfen einfach keine Möglichkeit, denn er ist viel zu riesig für die feinen Poren. Dementsprechend haben auch viele Wassertropfen oder ein ganzer Regenschauer nicht den Hauch einer Chance die Membran zu überwinden.

Die Gore-Tex Membran wird zum widerstandsfähigen Laminat

Eine expandierte PTFE-Membrane sieht aus wie ein dünne und flexible Folie aus Kunststoff. In dieser rohen Form ist sie zwar schon wasserdicht, winddicht und dampfdurchlässig, ihre Stabilität ist allerdings noch nicht optimal, denn mechanischer Abrieb oder Beschädigungen durch spitze Gegenstände führen zu Löchern, durch die Wasser eindringen kann.

Wie funktioniert die Gore-Tex-Membran

Bei dreilagigen Laminaten sind alle Stoffe miteinander verbunden.

Deshalb müssen Gore-Tex-Membrane, die für die Herstellung von Funktionsbekleidung, Handschuhen und Outdoorschuhen verwendet werden, vorher zu Laminaten verarbeitet werden. Das bedeutet, dass die Gore-Tex-Membran mit einem Trägermaterial zu einer Einheit verklebt wird. Das Obermaterial bei Outdoortextilien ist in den meisten Fällen ein strapazierfähiges Kunstfasergewebe aus Nylon oder Polyester. Beim Verkleben verbinden sich Obermaterial und Membran zu einem festen Laminat. Die wasserdichten und atmungsaktiven Eigenschaften werden durch die spezielle Auswahl des Obermaterials und der dementsprechenden Verarbeitung jedoch nicht eingeschränkt.

Je nachdem, wie das Innenfutter des Laminats konstruiert ist, spricht man von einem 2-Lagen Gore-Tex-Laminat oder einem 3-Lagen Gore-Tex Laminat. Bei der dreilagigen Konstruktionsweise wird das Innenfutter direkt von innen mit der Membrane verklebt. Das bedeutet, die Gore-Tex Membrane ist fest zwischen dem robusten Obermaterial und dem komfortablen Innenfutter verarbeitet und dadurch von beiden Seiten optimal vor Beschädigungen und Verschmutzungen geschützt. Im Unterschied dazu ist das Innenfutter bei einer zweilagigen Konstruktion nicht fest verklebt sondern lose verarbeitet.

Die genauen Unterschiede und Eigenschaften der einzelnen Gore-Tex Membranen wie Gore-Tex Active, Gore-Tex Pro oder Gore-Tex Performance werden alle noch einzeln und ausführlich erklärt. Zur ganz groben Einordnung unterscheiden sich 2-Lagen und 3-Lagen Laminate durch ihr Gewicht und ihre Stabilität. Während ultraleichte Gore-Tex-Jacken für Trailrunner eher aus leichten zweilagigen Konstruktionen angefertigt werden, besteht die extrem robuste Expeditionsjacke für Bergsteiger eher aus den stabilen dreilagigen Laminaten.

Voraussetzungen für eine optimale Funktion von Gore-Tex Membranen

Die fertigen Laminate mit den integrierten Gore-Tex Membranen sind der Grundstoff für die Herstellung von wasserdichten, windundurchlässigen und atmungsaktiven Hardshelljacken, Skihandschuhen und Wanderstiefeln. Damit die mikroporöse Membran beim Einsatz im Gelände, beim Sport oder bei der Arbeit ihre maximale Performance liefern kann, sollten ein paar Rahmenbedingungen erfüllt sein:

Wie funktioniert die Gore-Tex-Membran

Wichtig ist, dass der Wasserdampf auch bis zur Jacke kommt. Sonst kann nichts austreten.

Damit der osmotische Druck, der für den Transport der Wasserdampfmoleküle durch die Gore-Tex Membran verantwortlich ist, die volle Atmungsaktivität gewährleistet, sollte ein Temperaturgefälle von mindestens 15°C zwischen der Innenseite der Membrane und der Außentemperatur vorherrschen. Das bedeutet konkret, dass die Atmungsaktivität einer Jacke mit Gore-Tex Membran ideal bei niedrigen bis mittleren Temperaturen funktioniert. Bei extrem hohen Temperaturen in tropischen Gebieten kann der osmotische Druck soweit absinken, dass nur noch weniger Dampf durch die Membran entweicht.

Um langfristig die optimale Funktion der Gore-Tex-Produkte zu garantieren, ist regelmäßige und richtige Pflege sehr wichtig. Durch das häufige Tragen werden Funktionstextilien im Laufe der Zeit mit Schweiß, Schmutz und Sonnencreme von innen verunreinigt, was zu einer eingeschränkten Funktion der Dampfdurchlässigkeit führt. Die Wäsche mit speziellen Waschmitteln für Gore-Tex Produkte sorgt dagegen für eine lange Haltbarkeit und eine deutlich verbesserte Atmungsaktivität. Hier haben wir euch aufgeschrieben, wie genau ein Gore-Tex-Produkt am besten gepflegt wird!

In der Regel bildet die Hardshellbekleidung die wetterfeste Außenhülle, die wirkungsvoll vor Regen und Wind schützt. Damit aber nicht nur die Wasserdichtigkeit von Außen gewährleistet ist, sondern auch die Atmungsaktivität perfekt funktioniert, muss die restliche Bekleidung den Wasserdampf ebenso gut vom Körper ableiten. Bereits eine „Dampfsperre“ unter der Außenschicht verhindert die komplette Funktionsweise der Gore-Tex Membran. Deswegen greifen Outdoorsportler gerne zu Funktionsunterwäsche und wärmenden Zwischenschichten aus atmungsaktiven Kunstfasern, damit der Dampf ungehindert und zügig nach außen entweichen kann – das ist gemeinhin auch als Zwiebelprinzip bekannt.

Wie man es nun auch dreht und wendet – Gore-Tex ist aus dem Outdoor-Bereich einfach nicht mehr weg zu denken. Das birgt Chancen und Risiken, denn zumindest gänzlich unbedenklich ist ePTFE nicht. Aber das Thema werden in einem weiteren Artikel noch einmal gesondert behandeln. Für generelle Fragen zum Thema Gore-Tex stehen wir euch selbstverständlich gerne zur Verfügung.

Kommentare zu diesem Artikel

  1. michael sagte am 24. August 2017 um 22:23 Uhr

    atmungsaktiv, wenn ich das schon lese. Reines Marketinggewäsch. Man schwitzt vlt. etwas weniger als in Plastikhüllen, aber dennoch ist man meiner Meinung in einer Sauna.

  2. Jörn sagte am 25. August 2017 um 11:58 Uhr

    Hi Michael,

    sicher ist eine wasserdichte Membran weit weniger atmungsaktiv als bspw. ein Fleecematerial oder ein Softshell-Gewebe, dennoch ist das ganze etwas differenzierter.

    Wichtig ist bspw. der Temperaturgradient zwischen Jackeninnenraum und Außenluft. Ist das Gefälle groß genug, also z.B. die Außentemperatur deutlich geringer, dann funktioniert der Schweißtransport besser als bei ausgeglichener Temperatur. Dann ist natürlich die Imprägnierung ein nicht zu unterschätzender Faktor! Saugt sich die Außenseite der Jacke aufgrund von abgenutzter Imprägnierung mit Wasser voll, gelangt Feuchtigkeit von innen ebenfalls sehr schwer nach außen. Zu guter letzt spielt auch das eigene Schwitzverhalten eine Rolle. Mir reicht es z.B. aus, die Ärmel meiner Hardshell etwas nach oben zu krempeln um ein gutes Klima zu erreichen, ein guter Kumpel schwitzt aber leider so stark, dass er selbst leichte T-Shirts nach einem anstrengenden Aufstieg direkt auswechseln muss.

    Letztlich sind die gemessenen Werte für die Dampfdurchlässigkeit einer Membran natürlich erstmal nur im Labor entstanden und daher theoretisch. Genaue Zahlen zu präsentieren ist allerdings – aufgrund der bereits genannten Faktoren – durchaus kein einfaches, bisweilen unmögliches Unterfangen.

    Liebe Grüße,

    Jörn

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