Kaum ein zweites Label ist bei Funktionsbekleidung so populär und gerühmt wie das, auf dem „Gore-Tex“ zu lesen ist. Bekannt dafür, höchst atmungsaktiv, dabei jedoch absolut wasserundurchlässig und winddicht zu sein, sprechen solche Textilien die Bedürfnisse verschiedenster Sportler an. Verantwortlich für diese Funktionalität ist die in den Bekleidungsstücken eingearbeitete Gore-Tex-Membran. Was es genau mit dieser auf sich hat, woraus sie besteht und wie sie funktioniert, könnt ihr im Folgenden nachlesen.

Aufbau, Form und Wirkungsweise:

Grundsätzlich ist die Gore-Tex-Mambran eine hauchdünne, in das eigentliche Textil eingearbeitete und somit für den Betrachter nicht zu sehende Folie.
Sie besteht aus dem Kunststoff Polytetrafluorethylen (PTFE), ist nur 0,02 mm stark und besitzt feinste Poren, die bei der Herstellung durch Strecken des PTFE entstehen. Solche expandierten, mikroporösen ePTFE-Membranen besitzen eine Porendichte von mehr als 1,4 Milliarden pro Quadratzentimeter und werden auf eine Textilschicht geklebt (laminiert).

Die Poren sind dabei auch das eigentliche Geheimnis der Membran und sorgen für die drei gewünschten Effekte:

1. Atmungsaktivität:
Schwitzt man, so verdunstet der warme Schweiß rasch. Die Moleküle des Wassers, welches gasförmig von der Haut wegströmt, können ohne weiteres durch die Membran hindurch an die Oberfläche der Bekleidung gelangen, denn die Membranporen sind ungefähr 700-mal größer als ein solches H2O-Molekül.

2. Wasserabweisung:
Gelangt Wasser allerdings in flüssiger Form an die Membran, so kann es diese nicht über die Poren passieren. Zu erklären ist dies dadurch, dass sich die Wassermoleküle nicht wie in der Gasform einzeln frei voneinander bewegen, sondern in Wassertropfen zusammen gelagert sind. Diese sind jedoch mindestens 20.000-mal größer als die feinen Poren, können selbige folglich nicht passieren. Mit diesem Wirkungsprinzip wird für Kleidungsstücke mit der Gore-Tex-Membran eine Wassersäule von mehr als 28 Metern erreicht.

3. Winddichtung:
Die Membranstruktur an sich gleicht einem Gitter oder Netzgeflecht. Trifft nun Wind auf das Kleidungsstück, so kann dieser zwar in die Membran eindringen. Doch noch innerhalb der Porengänge verwirbelt er und wird in ihrer Längsrichtung abgeleitet. Im Ergebnis wird eine perfekte Winddichtung erreicht.

 
Prinzipiell liegen bei der allseits bekannten Windstopper-Membran derselbe Aufbau wie auch die gleiche Wirkungsweise vor; im Vergleich zu ihrem Gore-Tex-Pandan ist sie jedoch noch dünner konstruiert. Entscheidend hinzu kommt, dass ihre Seitenenden auf einer Kleidungskomponente (z.B. den Ärmeln oder der Frontpartie) nicht miteinander verschweißt werden. D.h., dass an Nahtstellen eines Bekleidungsstückes sehr wohl Wasser eindringen kann.
Der Schwerpunkt bei Produkten mit dem Windstopper-Logo liegt somit auf Atmungsaktivität (diese ist aufgrund der geringeren Stärke der Membran etwas höher als bei Gore-Tex) und vor allem – wie es schon der Name verlautet – auf das Windblocken.
„Guaranteed to keep you dry“ ist ein viel gelesenes Versprechen, das sich auf komplette Kleidungsstücke – und zwar mit der Gore-Tex-Membran, nicht auf Windstopper-Produkte – bezieht.

Letztlich wird hieran deutlich, dass für die Funktionalität der Kleidung nicht allein eine Klimamembran an sich, sondern auch deren Verarbeitung verantwortlich ist.

Alles in allem ergibt sich, dass man ohne weiteres strömendem Regen ausgesetzt sein kann, ohne fürchten zu müssen, durch ein Textil mit der Gore-Tex-Membran hindurch nass zu werden; gleichzeitig schützt ein solches vor Wind und somit vor raschem Auskühlen. Darüber hinaus führt sportliche Betätigung aufgrund der hervorragenden Atmungsaktivität nicht gleich dazu, dass Haut und Innenseite des Kleidungsstückes durch den eigenen Schweiß erheblich feucht werden.

Verantwortlich für die extrem lange Lebensdauer bei Aufrechterhaltung der Funktionalität sind außerdem zweierlei Dinge:
Zum einen erscheint das robuste PTFE an sich mit seinen exzellent geeigneten physikalischen Eigenschaften, unverwüstlich zu sein (s.u.). Zum anderen verhindert eine lipophobe Substanz in der Membran, dass Fremdstoffe wie Körperfette oder Insektenschutzmittel die Mikroporen verstopfen. Somit bleibt die gewünschte Semipermeabilität („Halbdurchlässigkeit“) der Klimamembran auf Dauer erhalten.

Anwendungsbereiche mit spezieller Verarbeitung – Die Laminate:

Die Firma Gore (W.L. Gore & Associates GmbH), die die Gore-Tex- und Windstopper-Membranen entwickelte, sowie die Patente auf diese innehat, versorgt ausgewählte Hersteller von Funktionsbekleidung mit seinen Membranen; dies ist stets an den entsprechenden Labeln zu erkennen.

Doch je nach Einsatzgebiet des ganzen Kleidungsstückes, variieren die Ansprüche an die Eigenschaften des Textils. Vom Bergsteigen über das Mountainbiken bis hin zur reinen Alltagsbekleidung sind entweder verstärkt Robustheit, ein niedriges Gewicht, geringes Packvolumen, ein weicher Griff, Designmöglichkeiten oder völlig verschiedene Klimabereiche zu berücksichtigen.
Um jedem dieser Ansprüche gerecht werden zu können, muss die Membran auf spezielle Art verarbeitet, mit speziellen Textilien in unterschiedlichen Schichtenkonstruktionen laminiert werden. Daher hat Gore eine Reihe von verschiedenen Laminaten (von lat.: lamina = „die Platte“, „die Schicht“) entwickelt, welche z. Zt. für die Gore-Tex-Membran unter folgenden Namen mit folgenden Haupteinsatzgebieten bekannt sind:

- Gore-Tex 2-Lagen Laminat (Wandern, Berg-, Winter- und Radsport)
- Gore-Tex 3-Lagen Laminat (Berg-, Rad- und Motorsport)
- Gore-Tex XCR 2-Lagen Laminat (Wandern, Trekking, Berg- und Radsport)
- Gore-Tex XCR 3-Lagen Laminat (Klettern, Berg- und Radsport)
- Gore-Tex XCR 2-Lagen Laminat mit Isolierung (Ski- und Snowboardsport)
- Gore-Tex PACLITE Laminat (Klettern und Radsport)
- Gore-Tex Z-Liner (City Wear, Mode)
- Gore-Tex Soft Shell Laminat (Berg- und Wintersport)
 

Polytetrafluorethylen (PTFE):

PTFE ist ein homogenes Fluorpolymer, welches sich durch seinen sehr geringen Reibwert, eine niedrige Adhäsion (von lat.: adhaerere = „anhängen", „anhaften"; = Zusammenhangskräfte zwischen den Molekülen eines festen und eines flüssigen Stoffes), eine niedrige Festigkeit sowie vor allem durch seine hervorragende Beständigkeit gegenüber Chemikalien (die höchste unter den Hochleistungskunststoffen), extremen Temperaturen und UV-Strahlung auszeichnet. Letztere sorgt dabei ebenso wenig für Volumenänderungen und Verwitterung des Kunststoffes wie Feuchtigkeit.
Das Geheimnis hinter der Tatsache, dass dieses Polymer so reaktionsträge, somit nur äußerst schlecht angreifbar ist, sind die Bindungen zwischen den Fluor(F)- und den Kohlenstoff(C)-Atomen. Da das Fluor unter allen Elementen die höchste Elektronegativität (EN, Formelzeichen: χ; = Eigenschaft eines Atoms, Elektronen aus Elektronenpaarbindungen zu sich heranzuziehen) besitzt, sind sie sehr fest und nur äußerst schwer aufzubrechen (denn dazu müssten die entsprechenden Elektronen dem Fluor „entrissen“ werden).

Die Entdeckung des PTFE erfolgte 1938 per Zufall:
In der eigentlichen Absicht, ein neues Kühlmittel für Kühlschränke zu erfinden, führte der Chemiker Roy Plunkett Versuche mit Tetrafluorethylen (TFE) durch. Anstatt dieses Gases fand er eines morgens in seinem Versuchsbehälter kleine weiße PTFE-Krümel vor. Zunächst schien eine technische Nutzung unmöglich zu sein, da die Herstellkosten zu hoch und keine Anwendungsbereiche vorhanden waren.

Nachdem die Firma DuPont (u.a. auch bekannt für ihr „Kevlar“ – Aramidfasern) 1941 das Patent erhielt, folgte dann 1943 doch die erste technische Verarbeitung – im Atomwaffenbau.
Als die Wissenschaftler des amerikanischen „Manhatten-Projektes“ im Zweiten Weltkrieg an der Konstruktion der A-Bombe arbeiteten, suchten sie dringend nach einem geeignetem Material, aus welchem sie einen Behälter für das äußerst korrosive Uranhexafluorid herstellen mussten. Keiner der gängigen Stoffe schien geeignet zu sein, bis man das PTFE wiederentdeckte und für den benötigten Schutz vor Korrosion einsetzte.

Colette Grégoire, Ehefrau des französischen Chemikers Marc Grégoire, sah 1954 schließlich eine Möglichkeit für den Einsatz des Polymers, der sicherlich den meisten Menschen geläufig sein mag: als Beschichtung für Töpfe und Pfannen (in diesem Bereich ist PTFE uns heute als „Teflon“ bekannt).

Je nach Hersteller, Anwendungsgebiet und Form, ist das in reiner Form weiß erscheinende PTFE unter verschiedenen Handelsnamen im Umlauf. In der Dichtungstechnik heißt es beispielsweise Simmering oder Radiamatic, als Beschichtungsmaterial von Töpfen und Pfannen ist es, wie erwähnt, als Teflon berühmt und in Form von Klimamembranen eben als Gore-Tex oder Windstopper.

Grundsätzlich hergestellt wird das Polytetrafluorethylen dabei wie folgt:
Aus dem Ausgangsstoff Chloroform (CHCl3) erhält man mittels partieller Fluoridierung über einen Zwischenschritt Tetrafluorethylen (TFE). Die anschließende Polymerisation sorgt dafür, dass die TFE-Moleküle in Ketten zusammengelagert sind – daher auch „Poly-“ Tetrafluorethylen.
Die Herstellungsmethode hat sich prinzipiell seit den Anfängen des PTFE nicht verändert und trägt mit „Plunkett-Verfahren“ den Namen des Entdeckers.


Die Anfänge Gores

Die Geschichte von W.L. Gore Associates ist die Geschichte einer Firma „vom Keller bis zum Großunternehmen“.
Als Bob Gore, Firmengründer und schließlich Erfinder der Gore-Tex-Membran, 1958 als Student damit begann, im besagten eigenen Keller Drahtisolierungen aus PTFE zu fertigen, wurde der erste Schritt zu der Verarbeitungsvielfalt dieses Kunststoffes getan, wie wir sie heute kennen. Zunächst ließ er PTFE-isolierte Kabel und Drähte produzieren, die u.a. auch von der NASA bei ihrer ersten Mondmission eingesetzt wurden.
1969 wird dann die Gore-Tex-Membran erfunden und 1970 auf den Markt gebracht – noch für die Herstellung von Spezialkabeln, -fasern und –filtern; doch 1976 kam es zum ersten kommerziellen Einsatz der Membran für die Textilherstellung.
1991 folgte dann die Windstopper-Membran.

Offizielle Links:

www.gore.de
www.gore-tex.de
www.windstopper.de

Neben dem Allseits geläufigen Namen „Gore-Tex“, ist den meisten Menschen „Sympatex“ in der Membrantechnologie nicht minder ein Begriff. Da die Gore-Tex- und die Sympatex-Membran die beiden „großen Klassiker“ in Sachen Klimamembranen darstellen und prinzipiell Gleiches versprechen, wird sich demnächst ein weiterer Artikel auch Gores völlig unterschiedlich aufgebautem Konkurrenzprodukt widmen.