Funktion und Nachhaltigkeit von wasserdichten Membranen

Als Outdoorsportler bist du gerne und oft draussen unterwegs. Dazu brauchst du einen guten Wetterschutz. Diesen bieten dir Funktionsjacken, welche gleichzeitig wasserdicht und atmungsaktiv sind. Sie halten dich bei Regen trocken, lassen aber Wasserdampf aus der Jacke entweichen, welcher durch deine Bewegung entsteht. Funktionsjacken erhalten diese Eigenschaften durch ihre speziellen Stoffe, abgedichtete Nähte und wasserabweisende Imprägnierungen.

Die wasserdichten, atmungsaktiven Stoffe einer Funktionsjacke werden Laminate genannt, denn sie bestehen aus mehreren, miteinander verbundenen Stoffschichten oder Lagen. Deshalb ist im Fachgeschäft auch oft von 2- oder 3-Lagen Jacken die Rede. In der verbreitetsten Form besteht ein Laminat aus drei Lagen. Aussenstoff, Membrane und Innenstoff.

Membranen sind ultradünne Trennschichten, welche dafür sorgen, dass Wassermoleküle nicht in die Jacke gelangen, Wasserdampf jedoch entweichen kann. Dazu können verschiedene Technologien eingesetzt werden. Am häufigsten anzutreffen sind heute in der Outdoorindustrie so genannte mikroporöse Membranen.

Mikroporöse Membranen

Mikroporöse Membranen haben, wie der Name bereits vorwegnimmt, viele kleine Poren im Trägermaterial. Die Poren sind dabei so gestaltet, dass sie kleiner sind als ein Wassermolekül, aber grösser als ein Dampfmolekül. Sie erreichen so die gewünschte Wasserdichtigkeit bei gleichzeitiger Atmungsaktivität.

Verbreitet und bekannt sind mikroporöse Membranen heute vor unter dem Markennamen GORE-TEX®. Als Grundmaterial für die mikroporösen GORE-TEX® Membranen dient der Kunststoff Polytetrafluorethylen, kurz PTFE. Umgangssprachlich wird PTFE oft mit dem Handelsnamen "Teflon" bezeichnet, da man den Kunststoff im Alltag vor allem von Antihaft-Bratpfannen kennt. PTFE ist extrem strapazierfähig, sehr reaktionsträge und es existieren nahezu keine Materialien, die an PTFE haften bleiben.

Die Mikroporen erhält das PTFE durch gezieltes Strecken des Materials. Nach dem Streckprozess wird von expandiertem Polytetrafluorethylen, kurz ePTFE, gesprochen. Mikroporöse ePTFE Membranen funktionieren bei allen Bedingungen, sind hochatmungsaktiv und sehr robust. Den funktionalen Vorteilen des Materials stehen aber gewichtige ökologische und toxikologische Nachteile gegenüber.

Problematische Herstellung und Entsorgung

Denn einerseits erfordert die Produktion von ePTFE grosse Mengen an Energie und giftige Chemikalien. ePTFE gehört zur Stoffgruppe der PFAS. PFAS können von natürlichen Prozessen praktisch nicht abgebaut werden. Gelangen sie in die Umwelt, bleiben sie deshalb für sehr lange Zeit da und die Konzentration nimmt kontinuierlich zu. Mittlerweile können PFAS auch in Europa praktisch überall nachgewiesen werden, unter anderem im Trinkwasser. Von einigen PFAS ist zudem bekannt, dass sie auch beim Menschen zu gravierenden Gesundheitsschädigungen führen können. Antworten auf die wichtigsten Fragen zu PFAS findest du in diesem Blogpost (Link).

Andererseits ist die Entsorgung von ePTFE extrem schwierig. Polytetrafluorethylen kann bei der Entsorgung nur verbrannt werden. Dabei entsteht hochgiftige Flusssäure, die in den Verbrennungsanlagen neutralisiert werden muss. Viele Regenjacken landen aber nicht in unseren high-tech Kehrichtverbrennungsanlagen. Wegen ihrer Robustheit und der emotionalen Verbundenheit spenden viele Besitzer ihre "Hardshells" mit den besten Absichten als Altkleider. Sie gelangen so in Länder ohne geregelte Abfallentsorgung. Landen sie dort in einer Mülldeponie, bauen sich die ePTFE Membrane nicht ab. Werden sie irgendwann auf dem offenen Feuer verbrannt, gelangen die giftigen Substanzen direkt in die Umwelt oder werden eingeatmet. Das Einatmen von Flusssäuredämpfen verätzt die Lungen, führt zur Bildung von Lungenödemen und ist selbst bei geringen Konzentrationen in kurzer Zeit tödlich.

Hydrophile Membrane

ROTAUF verzichtet aus diesen Gründen komplett auf den Einsatz von ePTFE Membranen. Stattdessen setzen wir in unseren wasserdichten Jacken sogenannte hydrophile Membranen ein. Diese haben keine Poren wie mikroporöse Membranen, sondern sie leiten den Wasserdampf mit einem physikalisch-chemischen Prinzip nach aussen ab. Wasseranziehende Molekülketten in der Membran nehmen dabei den Schweiss auf und transportieren ihn nach aussen. Gleichzeitig lässt die hydrophile Membran von aussen weder Wasser noch Wind eindringen.

Um optimal zu funktionieren brauchen hydrophile Membranen einen gewissen Temperatur- und Feuchtigkeitsunterschied zwischen der Innen- und Aussenseite der Jacke. Ist es ausserhalb und innerhalb der Jacke in etwa gleich warm und feucht, funktioniert der Feuchtigkeitstransport nur eingeschränkt. Im Extremfall, wo die Feuchtigkeit und Wärme ausserhalb der Jacke höher sind als im Jackeninnern, kann die Feuchtigkeit sogar in die falsche Richtung transportiert werden. So zum Beispiel bei einem Sommergewitter oder im tropischen Regenwald. Hydrophile Membranen sind typischerweise auch etwas weniger dampfdurchlässig und robust als mikroporöse ePTFE Membranen.

Umweltfreundliche Herstellung

Diese funktionalen Unterschiede zwischen mikroporösen und hydrophilen Membranen sind für den durchschnittlichen bis ambitionierten Outdoorsportler nicht relevant. Beide Technologien bieten dir einen bewährten, zuverlässigen und langlebigen Schutz vor den Elementen. Hydrophile Membrane können aber, im Gegensatz zu mikroporösen ePTFE Membranen, umweltfreundlich und kreislauffähig hergestellt werden. 

ROTAUF setzt in seinen Produkten die Laminate von Sympatex® ein. Das Deutsche Unternehmen hat sich ganz der Nachhaltigkeit seiner Produkte verschrieben und produziert Membranen auf Polyester-Basis. Diese brauchen für die Herstellung viel weniger Energie und kommen komplett ohne PFAS und andere giftige Chemikalien aus. Die Sympatex®-Membranen haben den weiteren Vorteil, dass alle drei Stoffschichten des Laminates aus dem gleichen Material hergestellt werden können, was die Rezyklierbarkeit erhöht. Sympatex® arbeitet zusammen mit Partnern daran, den textilen Kreislauf für Funktionsbekleidung bis 2030 flächendeckend zu schliessen und zu 100% zirkulär zu produzieren.

In der Praxis ist übrigens die Imprägnierung eines Stoffes für einen hohen Klimakomfort einer Outdoorjacke mindestens ebenso wichtig wie die Membrane. Die im Fachjargon DWR-Ausrüstung (Durable Water Repellency) genannte Schutzschicht auf dem Aussenstoff sorgt dafür, dass Regentropfen abperlen und sie verhindert damit, dass sich der Stoff mit Wasser vollsaugt. Auch bei den DWR-Ausrüstungen gibt es aus Umweltsicht grosse Unterschiede. Diesen gehen wir dann im nächsten Blogpost auf den Grund.