Membran

- Eine dünne Schicht eines polymeren Materials
- Die Dicke der Membran liegt im Bereich von Mikrometern
- Es soll das Eindringen von Wasser von außen verhindern, aber den Austausch von Wasserdampf nach außen ermöglichen
- Es schützt vor dem Eindringen von Wind nach innen.

Aufteilung nach Ausführung:
- Membranverbindung mit dem Ober- oder Futterstoff: Die Membran ist nur auf das äußere Gewebe laminiert und wird normalerweise von einer losen Fütterung von innen abgedeckt, sie kann nicht entfernt werden.
- Membran frei zwischen dem äußeren Material und dem Futter eingefügt: Die Membran wird nur locker zwischen dem Futter und dem Obermaterial eingefügt, es erfolgt keine Laminiereung, sie kann entfernt werden.

Aufteilung nach Feuchtigkeitsableitungstechnologien:
- Mikroporöse Membranen arbeiten auf der Grundlage eines bestimmten Verhältnisses von Porengröße zu Größe der Wassermoleküle und Wasserdampfmoleküle. Die Poren sind durchlässig für Wasserdampfmoleküle, aber für Wassertropfen, z. B. Gore-Tex, zu klein.
- Hydrophile (nichtporöse) Membranen haben keine Poren. Kondensiertes Wasser (Schweiß) auf der Innenseite der Membran wird in das eigene Material geleitet und chemisch nach außen transportiert, z. B. Sympatex.

Die Wasserdichtigkeit wird in Wassersäulen gemessen - bei Motorradbekleidung etwa 5.000 bis 30.000 mm.
Die Atmungsaktivität ist die Fähigkeit, vom menschlichen Körper erzeugte Wasserdampf in die Umgebung abzugeben - bei Motorradbekleidung etwa 2.000 bis 10.000 g/m2/24 Std.

Membranmaterialien oder einfach Membranen

Membranmaterialien entstehen durch die Verbindung einer Membran mit einem Trägergewebe. Eine Membran ist eine dünne Schicht aus polymerem Material. Die Dicke der Membran liegt im Bereich von Mikrometern. Membranmaterialien werden auch häufig als Laminat bezeichnet, da die Verbindung von Membran und Trägergewebe durch Laminierung erfolgt (mit Ausnahme der unten genannten Ausnahme). Die Aufgabe der Membran in einem Membranmaterial besteht darin, Wasser von außen abzuhalten, aber den Durchtritt von Wasserdampf zu ermöglichen. Die gängigsten Materialien für Membranen sind Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyester (PES) oder Polyurethan (PU). Membranmaterialien werden weiterhin in Bezug auf die Verbindung der Membran mit dem Ober- oder Futterstoff unterteilt, oder die Membran kann frei zwischen dem äußeren Material und dem Futter eingelegt sein. Die Unterteilung erfolgt wie folgt:

a) Zweischichtige Laminatmembranen

Die Membran ist nur auf das äußere Gewebe laminiert und wird normalerweise von einer losen Fütterung von innen abgedeckt. Das Futter schützt die Membran vor Beschädigung und verhindert gleichzeitig den direkten Kontakt des Körpers mit der Membran. Durch die Laminierung werden natürlich die ursprünglichen wasserdichten und atmungsaktiven Eigenschaften der Membran verringert, aber die Beständigkeit gegen Beschädigung, die durch die Beständigkeit des äußeren Gewebes gegeben ist, wird verbessert. Das Ergebnis ist in der Regel ein angenehmes, komfortables und flexibles Material.

b) Ausführung mit frei eingelegter Membran oder Z-Liner

Bei dieser Ausführung wird überhaupt keine Laminierung verwendet, daher handelt es sich nicht um ein Laminat. Die Membran wird lediglich frei zwischen dem Futter und dem Obermaterial eingelegt. Dies ist eine interessante Methode, um die Eigenschaften der Membran, insbesondere die Atmungsaktivität, zu erhalten. Die Atmungsaktivität von hinter der Membran befindlichem Raum nach außen wird durch das Obermaterial begrenzt. Diese Ausführung ermöglicht jegliche Schnittlösungen auch bei Materialien, die sich schlecht laminieren lassen oder bei denen es Probleme mit dem Unterfüttern von Nähten gibt. Es wird häufig in der Modebekleidung, aber auch bei Handschuhen oder Schuhen verwendet. Die Membranen können in den Materialien auf der Grundlage von zwei Prinzipien oder Feuchtigkeitstransporttechnologien realisiert werden. Die Prinzipien können sich gegenseitig ergänzen.

Z-liner

Nach dem vorherrschenden Prinzip werden Membranen in mikroporöse oder hydrophile (nichtporöse) Membranen unterteilt:

Mikroporöse Membranen arbeiten nach dem Prinzip eines bestimmten Verhältnisses von Porengröße zu Wassermolekül- und Wasserdampfmolekülgröße. Es wird häufig angegeben, dass die Poren der Membran oder Beschichtungsschicht etwa 20.000 Mal kleiner sind als ein Wassertropfen und dennoch bis zu 700 Mal größer als Wasserdampfmoleküle. Die Poren sind also durchlässig für Wasserdampfmoleküle, aber für Wassertropfen zu klein. Die Größe der Poren liegt im Bereich von Mikrometern. Mikroporöse Membranen weisen hohe Werte für Wasserdampfdurchlässigkeit (über 20.000 g/m2/24 Stunden) und Wassersäule (mehr als 30 m WS) auf. Mikroporöse Membranen haben jedoch auch einige Nachteile. Während der Verwendung können die Poren durch Schmutz, Fett und Salzpartikel verstopft werden. Die Hersteller der verschiedenen Materialien verwenden verschiedene Behandlungen, um dies zu verhindern. Eine angemessene Pflege ist ebenfalls wichtig, wobei geeignete Mittel verwendet werden sollten, die keine Rückstände im Material hinterlassen, die die Funktionalität beeinträchtigen könnten. Zu den bekanntesten mikroporösen Membranen gehört Gore-Tex.

Hydrophile (nicht poröse) Membranen arbeiten nach einem anderen Prinzip. Eine hydrophile Membran hat keine Poren, sondern ist eine vollständig poröse homogene Beschichtung. Der Feuchtigkeitstransfer basiert auf einem chemisch-physikalischen Prinzip, bei dem Wasser für eine bestimmte Zeit Teil der Membran wird (Bindung von Wassermolekülen an das Membranmaterial). Es handelt sich um einen Prinzip des Dampftransfers, ähnlich dem Austausch von Stoffen durch Zellmembranen lebender Organismen. Kondensiertes Wasser (Schweiß) auf der Innenseite der Membran wird in das eigene Material verteilt und chemisch nach außen transportiert. Ein Vorteil ist die minimale Verschmutzung, bessere Elastizitätsmöglichkeiten und die Übertragung von flüssiger Wasserphase sowie hohe Werte des Wasserstands (sogar über 30 m Ws). Ein Nachteil ist der praktisch null Gasübertrag. Hydrophile Membranen werden oft als "intelligent" bezeichnet. Je intensiver die Bewegung und je mehr wir schwitzen, desto mehr steigt auch die Körpertemperatur. Durch die höhere Temperatur bewegen sich die Moleküle in der hydrophilen Membranschicht schneller, die Abstände zwischen ihnen vergrößern sich und die Fähigkeit, Dampf abzugeben, nimmt entsprechend zu. Hydrophile Membranen sind normalerweise zwischen dem äußeren und dem inneren Material verborgen. Bei Membranen handelt es sich daher um einen klassischen dreischichtigen Laminat. Die Wartung ist einfach und in der Regel reicht Waschen mit normalen Waschmitteln bei 30 °C aus. Zu den bekanntesten hydrophilen nichtporösen Materialien gehört Sympatex aus modifiziertem PES.

Wasserdichtigkeit

Wasserdichte Materialien haben einen Wasserstandswert höher als 1,3 m WS, aber in der Praxis treffen wir auf viel höhere Werte. Die Gesamtwasserdichtigkeit wird durch Unterfütterung der Nähte mit speziellem Band oder neuerdings durch Materialverbindungs-Technologien (moderne nahtlose Technologien) gewährleistet.

Wasserdichtigkeit bezieht sich auf die Fähigkeit, dem Eindringen von Wasser von außen zu widerstehen. Sie wird als Höhe des Wasserstands angegeben, bei dem das Gewebe die ersten Wassertropfen durchlässt. Je höher der Wasserstand, desto größer die Wasserdichtigkeit. Am häufigsten wird die Wasserdichtigkeit durch einen statischen Test gemessen, den Wassersäulentest nach ISO 811, und als umgerechneter hydrostatischer Druck in Metern Wassersäule (m WS) angegeben. Es ist wichtig zu beachten, dass die Wasserdichtigkeit die Werte des Material selbst angibt und nicht des spezifischen Produkts. In der Praxis kann die Wasserdichtigkeit durch konstruktive Aspekte des konkreten Bekleidungsmodells wie Nähte, Reißverschlüsse, Kapuzen usw. negativ beeinflusst werden. Außerdem ist zu beachten, dass es sich um einen statischen Test handelt, der die dynamische Belastung, die bei der praktischen Anwendung üblich ist, nicht simuliert. Im Allgemeinen kann ein Material mit einem Wasserstand von mindestens 1,3 m WS als wasserdicht angesehen werden, aber in der Praxis bei Motorradbekleidung liegt er eher zwischen 5 m WS und 20 m WS. In der realen Anwendung sind die Gewebe in der Kleidung viel höheren Drücken ausgesetzt.

Atmungsaktivität

Die Atmungsaktivität bezieht sich auf die Fähigkeit, vom menschlichen Körper produzierten Wasserdampf in die Umgebung abzuleiten. Manchmal wird Atmungsaktivität als die Fähigkeit eines Materials bezeichnet, "zu atmen", was jedoch sehr ungenau ist, da nur einige Materialien, die Feuchtigkeitstransport ermöglichen, auch Gase in ausreichendem Maße durchlassen (siehe oben zu hydrophilen Membranen). Die Beschreibung und Messung der Atmungsaktivität ist wahrscheinlich der problematischste Bereich, in dem der angegebene Wert eher zum Vergleich zwischen Produkten desselben Herstellers als zur Beschreibung des tatsächlichen Zustands dient. Die Atmungsaktivität hängt sehr von den umgebenden klimatischen Bedingungen ab, und es gibt viele Faktoren im Spiel.

Die mit der MVTR-Methode (Moisture Vapor Transmission Rate) gemessene Atmungsaktivität wird in g/m²/24 Stunden angegeben. Sie gibt an, wie viele Gramm Wasserdampf pro Quadratmeter Material in 24 Stunden verdampfen können (MVTR). Zur Veranschaulichung geben wir an, wie viel Wasserdampf der menschliche Körper bei einigen typischen Aktivitäten produziert. Beim Gehen produziert der Körper bis zu 10.000 g/m²/24 Stunden (also ungefähr 10 Liter Wasser in 24 Stunden), beim Laufen bis zu 25.000 g/m²/24 Stunden und bei extrem hoher körperlicher Anstrengung sogar bis zu 35.000 g/m²/24 Stunden.

In der Praxis muss man sich damit abfinden, dass alles durch physikalische Gesetze begrenzt wird. Feuchtigkeit kann Kleidung nur verlassen, wenn die entsprechenden Bedingungen dafür gegeben sind. Wenn die Feuchtigkeit drinnen und draußen gleich ist, findet keine Feuchtigkeitsableitung statt, und selbst das beste Material kann daran nichts ändern. Das Gleiche gilt für das Zusammenspiel von Schwitzen und Atmungsaktivität. Ein atmungsaktives Material ermöglicht es der produzierten Feuchtigkeit, besser aus der Kleidung zu entweichen, aber es beschränkt nicht die tatsächliche Schweißproduktion des Körpers. Die Atmungsaktivität wird erheblich durch Belüftung unterstützt, weshalb selbst hochwertige Jacken für bessere Belüftung mit Belüftungsöffnungen hergestellt werden.