Wasserdichte und feuchtigkeitsdurchlässige Eigenschaften der TPU-Folie

Die Kernfunktionalität vonThermoplastische Polyurethanfolie (TPU)liegt in seinen außergewöhnlichen wasserdichten und feuchtigkeitsdurchlässigen Eigenschaften – es kann das Eindringen von flüssigem Wasser verhindern, lässt aber Wasserdampfmoleküle (Schweiß, Transpiration) durch.

1. Leistungsindikatoren und Standards

1. Wasserdichtigkeit (Widerstand gegen hydrostatischen Druck):
   • Indikator: Misst die Fähigkeit des Films, äußerem Wasserdruck zu widerstehen, gemessen in Kilopascal (kPa) oder Millimeter Wassersäule (mmH₂O). Ein höherer Wert bedeutet eine bessere Wasserdichtigkeit. Beispielsweise benötigt normale Outdoor-Bekleidung ≥13 kPa, während professionelle Ausrüstung ≥50 kPa erfordern kann.
   • Prüfstandard: Üblicherweise wird die Prüfung nach ISO 811 oder ASTM D751 (Berstfestigkeitsverfahren) durchgeführt. Dabei wird der Wasserdruck auf einer Seite der Folie kontinuierlich erhöht, bis sich auf der anderen Seite Wassertropfen bilden. Der Druckwert wird an diesem Punkt aufgezeichnet.
2. Feuchtigkeitsdurchlässigkeit (Dampfdurchlässigkeit):
   • Indikator: Misst die Masse des Wasserdampfs, die pro Zeiteinheit durch eine Flächeneinheit der Folie strömt, angegeben in Gramm pro Quadratmeter pro 24 Stunden (g/m²/24h). Ein höherer Wert bedeutet bessere Atmungsaktivität und Schweißableitung. Typischerweise gilt ein Wert über 5000 g/m²/24h als sehr atmungsaktiv.
   • Prüfstandard: Es gibt zwei Hauptmethoden:
     • Aufrechter Becherversuch (Trockenmittelverfahren): z. B. ASTM E96 BW. Ein Trockenmittel wird in einen Becher gegeben, mit der Folie verschlossen und die unter bestimmten Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen absorbierte Wasserdampfmenge gemessen. Die Ergebnisse entsprechen eher den tatsächlichen Verschleißbedingungen.
     • Methode mit umgekehrtem Becher (Wassermethode): z. B. ISO 15496. Wasser wird in einen Becher gefüllt, dieser wird umgedreht und mit der Folie verschlossen. Gemessen wird die Menge des durch die Folie verdunstenden Wasserdampfs. Diese Methode ist schneller und wird häufig zur Qualitätskontrolle eingesetzt.

2. Funktionsprinzip

Die wasserdichten und feuchtigkeitsdurchlässigen Eigenschaften vonTPU-Foliewerden nicht durch physikalische Poren erreicht, sondern beruhen auf der Wirkung ihrer hydrophilen Kettensegmente auf molekularer Ebene:

• Wasserdicht: Die Folie selbst ist dicht und porenfrei; flüssiges Wasser kann aufgrund seiner Oberflächenspannung und der molekularen Struktur der Folie nicht durchdringen.
• Feuchtigkeitsdurchlässig: Das Polymer enthält hydrophile Gruppen (z. B. -NHCOO-). Diese Gruppen binden Wasserdampfmoleküle, die von der Haut verdunsten, an der Innenseite. Durch die Segmentbewegung der Polymerketten werden die Wassermoleküle dann schrittweise von innen nach außen transportiert.

3. Testmethoden

1. Hydrostatischer Druckprüfer: Wird verwendet, um den wasserdichten Grenzdruck der Folie oder des Gewebes genau zu messen.
2. Feuchtigkeitsdurchlässigkeitsbecher: Wird in einer Kammer mit konstanter Temperatur und Luftfeuchtigkeit verwendet, um die Wasserdampfdurchlässigkeitsrate (MVTR) mit Hilfe der aufrechten oder umgekehrten Bechermethode zu messen.

4. Anwendungen

Durch die Nutzung dieser Eigenschaften,TPU-Folieist die bevorzugte Wahl für zahlreiche High-End-Anwendungen:

• Outdoor-Bekleidung: Ein wichtiger Bestandteil von Hardshell-Jacken, Skibekleidung und Wanderhosen, der Outdoor-Begeisterten bei Wind und Regen Trockenheit und Komfort garantiert.
• Medizinischer Schutz: Wird in OP-Kitteln und Schutzkleidung verwendet, um Blut und Körperflüssigkeiten abzuhalten (wasserdicht), während der vom medizinischen Personal erzeugte Schweiß entweichen kann, wodurch die Hitzebelastung reduziert wird.
• Feuerwehr- und Militärtrainingskleidung: Bietet Schutz in extremen Umgebungen und erfordert Beständigkeit gegen Feuer, Wasser und Chemikalien bei gleichzeitig hoher Atmungsaktivität, um Beweglichkeit und Leistungsfähigkeit zu gewährleisten.
• Schuhmaterialien: Werden als wasserdichte Socken (Stiefeletten) verwendet, um die Füße bei Regen trocken zu halten und gleichzeitig die Bildung von Wärme und Feuchtigkeit im Inneren zu verhindern.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass TPU-Folie durch ihre einzigartige physikalische und chemische Struktur die scheinbar widersprüchlichen Anforderungen an „wasserdicht“ und „atmungsaktiv“ gekonnt in Einklang bringt und sich dadurch zu einem unverzichtbaren Schlüsselmaterial im Bereich der Hochleistungstextilien entwickelt hat.