Wie funktioniert GORE-TEX?

GORE-TEX® ist wasser- und winddicht sowie atmungsaktiv. Es besteht aus einer Membran und wird durch ein Gewebe geschützt. Doch wie funktioniert das Ganze? Wieso kommt kein Wasser ins Innere der Jacke, aber Dampf nach aussen? Die Funktionsweise von GORE-TEX®, ausführlich und trotzdem einfach erklärt.

Was ist GORE-TEX®?

Die GORE-TEX® Membran ist das Herzstück jeder Wetterschutzbekleidung und besteht aus einer Doppelschicht aus expandiertem Polytetrafluoräthylen (abgekürzt ePTFE) und Polyurethan (PU), die von unzähligen kleinen Poren durchsetzt ist.

Nach Angaben der W.L. Gore & Associates entdeckte Robert W. Gore (kurz Bob Gore) im Jahr 1969, dass PTFE bei einer rasch ausgeführten Streckung fest und mikroporös wurde. Diese Entdeckung war der Ausgangspunkt für zahlreiche Produktentwicklungen des Unternehmens auf ePTFE-Basis. Die Herstellung der Membran erfolgt durch eine «Pastenextrusion». Diese wird anschliessend gestreckt, wodurch die mikroporöse Struktur entsteht.

Der entstandene Werkstoff zeigt eine verblüffende Anzahl von Eigenschaften:

  • Festigkeit (hohes Festigkeits-/Gewichtsverhältnis)
  • chemische Beständigkeit
  • Biokompatibilität
  • hohe Wärmebeständigkeit
  • hohe Chemikalienbeständigkeit unter rauen Umgebungsbedingungen
  • geringe Entflammbarkeit
  • niedriger Reibungskoeffizient
  • niedrige Dielektrizitätskonstante
  • gute Witterungseigenschaften

Die grundlegenden Produkt- und Verfahrensentwicklungen für mikroporöse PTFE-Produkte durch den Erfinder Robert W. Gore wurden durch die Firma W. L. Gore & Associates in den US-Patenten 3953566 und 3962153 gesichert. Gore ist weltweit führend in Bezug auf Know-how und Verarbeitung von PTFE, expandiertem PTFE und PTFE-Kompositen als Bestandteil tausender, unterschiedlicher Produkte. Das Produktangebot des Unternehmens reicht vom wasserdichten und atmungsaktiven Material GORE-TEX® und anderen anspruchsvollen Funktionstextilien über medizinische Implantate bis hin zu Komponenten für den Einsatz in der Industrie und in der Luft- und Raumfahrtelektronik. Gore hat seinen Hauptsitz in den USA, beschäftigt bei einem Jahresumsatz von über 3 Milliarden US-Dollar über 10‘000 Mitarbeiter und unterhält Produktionsstandorte in den USA, Deutschland, Grossbritannien, Japan und China.

Anders gesagt: GORE-TEX® (und auch Gore Windstopper oder Gore Thermium) enthält eine dünne Schicht Kunststoff, die ganz viele Poren hat und dadurch eine luftige/gitterartige Struktur. GORE-TEX® ist eine sogenannte Membran und grundsätzlich selektiv permeabel – das heisst für manche Stoffe durchlässig, wie hier der Wasserdampf und für andere Stoffe undurchlässig, wie in diesem Fall flüssiges Wasser. Der Transport von Dampf durch diese Schicht ist in beide Richtungen möglich. Warum ist GORE-TEX® trotzdem wasserdicht?

GORE-TEX® Membran

Die GORE-TEX® Membran weist pro Quadratzentimeter 1.4 Milliarden Poren auf. Jede dieser Poren ist 20’000-mal kleiner als ein Wassertropfen. Zu klein also, als dass Wasser in flüssiger Form z.B. Wassertropfen von aussen durchdringen könnten. Gleichzeitig sind die Poren 700-mal grösser als ein Wasserdampfmolekül, was dazu führt, dass Schweiss in Dampfform ungehindert vom Körper wegtransportiert werden kann.

Das bedeutet: Dampf kann durch, Wasser nicht. Aber Dampf könnte auch von aussen nach innen gelangen, theoretisch. Damit er von innen nach aussen gelangt, müssen einige Bedingungen erfüllt sein, erst dann kann die mikroporöse Struktur der Membrane ihre volle Funktionalität entfalten. So muss die Aussentemperatur niedriger sein als die Temperatur innerhalb der Kleidung, damit der notwendige osmotische Druck vorhanden ist. Bei einem zu geringen Temperaturunterschied kann nicht so viel Wasserdampf durch die Poren abtransportiert werden!

Anders gesagt: GORE-TEX® ist nicht einfach von sich aus dicht, sondern eigentlich porös und eben selektiv permeabel. Dampf kann durch, flüssiges Wasser nicht.

Zusätzlich ist die Membran mit einer fettabweisenden Substanz versehen, sodass Körperfett nicht in die Poren eindringen kann und so die Funktionsfähigkeit beeinträchtigt. Da die Membran wie eine Hecke aufgebaut ist, verfängt sich auch der Wind in den Verästelungen, sodass zusätzlich zur wasserabweisenden Funktion eine winddichte Funktion hinzukommt.

Die Membran ist das Herzstück von Gore Produkten – egal in welcher Form. Ob GORE-TEX®, Gore Thermium oder Gore Windstopper– alle funktionieren dank der porösen Kunststoffschicht.

GORE-TEX® Laminat

Je nach Einsatzbereich und -zweck wird diese Membran von einer oder von beiden Seiten geschützt durch ein Material/Gewebe – meist durch ein Polyamid-Gewebe (wie Nylon oder Ripstop-Nylon) und seltener durch ein Polyester-Gewebe.

Dabei kann, muss aber nicht, dieses Gewebe direkt mit der Membran verbunden werden. Das Verbinden der dünnen, folienartigen Schicht (Membran) mit einem Trägermaterial mittels eines Klebers heisst «Laminieren». Daher der Begriff Laminat.

Herr der Lage(n)

Dadurch ergeben sich mehrere Lagen:

  • Bei 2 Lagen wird nur das Ober-/Aussenmaterial mit der Membran verklebt. Damit die Membran nicht direkt auf der Haut liegt und auch besser geschützt ist, wird zudem meist eine lose dritte Lage innen verwendet – oftmals kommt hier ein Netzgewebe oder ein dünnes Nylongewebe zum Einsatz. Das separate Futter gewährleistet höheren Tragekomfort und Vielseitigkeit. Diese Konstruktion kann mit einer Isolierung kombiniert werden und hält den Träger so trocken und warm. [Beispiele: 2 Lagen GORE-TEX® oder GORE® WINDSTOPPER oder GORE® THERMIUM®]
  • Bei 2 Lagen kann aber neu auch die Membran aussen liegen (auch LTD-Konstruktion oder Futterlaminat genannt). Sie ist anstelle eines Obermaterials mit einem Futter/Innenmaterial verklebt – GORE-TEX® ohne Aussenstoff. [Beispiele: 2 Lagen Membran aussen GORE-TEX® ACTIVE ohne Aussenstoff]
  • Bei sog. 2.5 Lagen wird das Obermaterial mit der Membran verklebt. Anstelle eines Futters wird die Membran innen durch eine zusätzliche Schicht (die man komischerweise mal als halbe Schicht bezeichnete) geschützt. Diese Innenschicht waren z.B. früher Punkte und ist heute ein Carbon Film. [Beispiel 2.5 Lagen GORE-TEX® mit PACLITE® Produkttechnologie] Heute werden diese Laminate ebenso als 2-Lagen-Laminate bezeichnet!
  • Bei 3 Lagen ist die Membran sowohl mit dem Obermaterial als auch dem Futter fest verbunden/laminiert. Vorteil: Es gibt keine Bewegungen zwischen den Lagen. Dies führt zu weniger Verschleiss und einer höheren Langlebigkeit. [Beispiele 3 Lagen GORE-TEX® oder GORE-TEX® PRO oder GORE-TEX® ACTIVE]
  • Andere Kombinationen, zum Beispiel mit einer Isolierung sind natürlich auch möglich. Hier kommt oft die Z-Liner-Konstruktion zum Einsatz. Der Z-Liner wird frei hängend zwischen dem Obermaterial und dem Futter eingearbeitet. Vorteil: Weniger versiegelte Nähte, dadurch haben die Hersteller mehr optische Gestaltungsmöglichkeiten. Diese Konstruktion ist mit einer Isolierung kombinierbar. [Beispiel GORE-TEX® oder GORE® THERMIUM®]

Wo Obermaterial verwendet wird, muss es bestimmten Kriterien entsprechen. Bei z.B. GORE-TEX® ACTIVE muss das Obermaterial dünn sein (Denier-Wert ≤40), bei GORE-TEX® PRO muss es kräftiger/dicker sein (Denier-Wert ≥40) – umso kräftiger das Material, umso robuster, aber auch umso geringer die Atmungsaktivität (RET-Wert).

Aussen hui, innen … auch hui – zum Futter

Auch das Futter/Innenmaterial muss die Membran unterstützen. Sie sollte möglichst den Schweiss wegtransportieren und nicht einfach nur aufsaugen wie Baumwolle. Auch hier hat Gore eine Weiterentwicklung geschaffen und ein besonders weiches, atmungsaktives Futter entwickelt, das bei 3-lagigem GORE-TEX® zum Einsatz kommt und GORE-TEX® Produkte mit C-KNIT™ Futtertechnologie genannt wird.

Daneben gibt es auch andere textile Futter. Beim 3-lagigen GORE-TEX® PRO kommt zum Beispiel die patentierte, dünne Gore Micro Grid Futtertechnologie zum Einsatz.

Beim ebenso 3-lagigen GORE-TEX® ACTIVE kommt eine Beschichtung zum Einsatz. Hier wird auf der Futterseite «… die textile Abseite durch eine patentrechtlich geschützte Laminationstechnologie direkt in die GORE-TEX® Membrane integriert.»

Zur Herstellung

Diese GORE-TEX® Laminate werden von der Firma W. L. Gore & Associates hergestellt und angeboten. Alle Bekleidungs-Laminate erfüllen alle Kriterien des OEKO-TEX® Standards 100 und werden auch mit bluesign® Zertifizierung angeboten. Hersteller können die Laminate einkaufen und so zu Bekleidungsteilen verarbeiten. Dafür müssen sich sowohl die verarbeitenden Firmen wie auch die Hersteller/Marken eine Lizenz erwerben.

Imprägnierung des Obermaterials – ein Problem

Bei allen Bekleidungsstücken mit GORE-TEX®, die ein Obermaterial über der Membran besitzen, wird dieses imprägniert, sodass Wasser einfach daran abperlt, statt in das Obermaterial einzudringen. Vom Hersteller aus wird eine besonders dauerhafte Imprägnierung aufgebracht, damit das Obermaterial wasserabweisend ist. Diese Imprägnierung wird im Englischen oft als DWR bezeichnet – durable water repellent/repellency.

DWR ist wichtig, da sie dem Träger Komfort und Schutz bietet. Wenn die wasserabweisende Imprägnierung nachlässt, wirkt sich das auf unser Wohlbefinden aus. So wird es schwieriger ein ausgeglichenes Körperklima aufrechtzuerhalten und die Leistungsfähigkeit und Konzentration des Trägers wird beeinträchtigt. Die Bekleidung fühlt sich undicht an, selbst wenn das nicht der Fall ist. Daraufhin wird das Kleidungsstück in vielen Fällen nicht mehr getragen und lieber mit einem neuen ersetzt. Das heisst: eine nachlassende Imprägnierung kann sich negativ auf den Umwelteinfluss einer Jacke auswirken.

Diese Imprägnierung ist teilweise ein Problem, – nicht die Membran selbst, sondern die Ausrüstung des Obermaterials – da hier vielfach PFOA-haltige Imprägnierungen verwendet werden und so diese Stoffe in die Umwelt gelangen. Die Imprägnierung steht daher z.B. im Mittelpunkt der Detox-Kampagne von Greenpeace. Es gibt aber auch umweltfreundliche Alternativen.

Gore schreibt dazu:

Die von Gore verwendeten Substanzen sind bei verantwortungsbewusstem Einsatz sowohl für den Verbraucher als auch für die Umwelt unbedenklich. Gore setzt ausschliesslich Stoffe ein, die von der US-Umweltschutzbehörde (Environmental Protection Agency – EPA) überprüft und zur Anwendung in Europa, Japan und China zugelassen sind. Ausserdem entsprechen sie den nationalen Produktnormen von Norwegen.

Schwachstelle Naht – oder doch nicht?

Seit jeher sind die Schwachstellen jeglicher Funktionsbekleidung die Nähte. Sind die Nähte nicht vollständig versiegelt, lässt selbst die beste wasser- und winddichte Outdoorjacke Regen durch. Die Einstichlöcher der Nähnadel sind zwar winzig klein, aber doch so gross, dass Regen hindurchtreten kann. Die Folge ist eher unschön: nasse Kleidung auf der Haut und ein unangenehmes Tragegefühl.

GORE-TEX® hat auch hierfür eine Lösung: Nahtbänder. Um die Löcher zu versiegeln, stellt GORE-TEX® eigene Gore-Seam®-Bänder her, die auf eigenen Gore Schweissmaschinen verarbeitet werden. So bleibt das Wasser draussen und man selbst bleibt trocken.

Quelle: GORE®

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