Wasserabweisende Ausrüstung (DWR): PFAS-freie Chemie und Beständigkeit
Wasserabweisung ist ein Spiel der Oberflächenenergie; PFAS-freie Chemien besiegen Wasser, doch die Ölabweisung bleibt die Domäne des Fluors.
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Eine dauerhaft wasserabweisende Ausrüstung (DWR) macht die Maschenware selbst nicht wasserdicht; sie überzieht die äußere Faseroberfläche mit einer so energiearmen Schicht, dass Wasser abperlt und abrollt, statt sich auszubreiten. Deshalb dürfen DWR und Wasserdichtheit nicht verwechselt werden: DWR verzögert das Benetzen der Oberfläche, die Wasserdichtheit verhindert den Durchtritt von Wasser durch die Poren unter Druck. Das sind zwei verschiedene physikalische Vorgänge und zwei verschiedene Prüfebenen.
Die Physik: Oberflächenenergie, Kontaktwinkel und Cassie-Baxter
Ob sich ein Tropfen auf einer Oberfläche ausbreitet, entscheidet das Energiegleichgewicht zwischen Flüssigkeit und Festkörper. Wasser hat eine Oberflächenspannung von ~72 mN/m; sinkt die kritische Oberflächenspannung des Festkörpers darunter, kann sich Wasser nicht mehr ausbreiten und der Kontaktwinkel steigt über 90°. Genau das leistet die DWR-Chemie — sie senkt die Oberflächenenergie. Ein glatter Film liefert 90–120°, doch sobald die Mikrorauheit der Faser und der Maschen- oder Gewebestruktur hinzukommt, geht das System in das Cassie-Baxter-Regime über: Der Tropfen sitzt auf den Faserkuppen über eingeschlossenen Luftpolstern, die reale Kontaktfläche zum Festkörper schrumpft und der scheinbare Kontaktwinkel klettert auf 140–160° und darüber. Im Labor wurden mit einer octylsilanmodifizierten aminofunktionellen Silikonausrüstung statische Kontaktwinkel von ~145° auf Polyester und ~130° auf Baumwolle gemessen.
Warum Öl dem Wasser nicht folgt: das Privileg des Fluors
Hier liegt die grundlegende Grenze der PFAS-freien Chemie. Gängige Öle haben Oberflächenspannungen von nur 18–33 mN/m; damit eine Oberfläche auch Öl abweist, muss ihre kritische Oberflächenspannung noch darunter sinken, auf wenige mN/m. Dicht gepackte -CF3-Gruppen liefern mit ~6 mN/m die niedrigste bekannte Oberflächenspannung eines Festkörpers; -CH3-Gruppen kommen nur auf 22–24 mN/m. Kohlenwasserstoff- und Silikonchemien überwinden Wasser (72 mN/m) also mühelos, während die Ölabweisung (Oleophobie) praktisch nur mit Fluor erreichbar ist. Das erklärt in einem Satz, warum eine PFAS-freie Maschenware gegen Öl, Sonnencreme und Hautfett schwach bleibt.
C8 → C6 → C0: die schrumpfende Kette der Chemie
Die Zahl hinter dem „C“ gibt die Anzahl der Kohlenstoffatome in der Fluorkohlenstoff-Seitenkette an. C8 (Perfluoroctan-Derivate), jahrelang Standard der Branche, lieferte die höchste Leistung, war aber bioakkumulierend und persistent. Die C6-Chemie kam als kürzerkettige Zwischenlösung; sie bewahrte die Oleophobie weitgehend, ist aber weiterhin ein PFAS und wird sowohl regulatorisch als auch durch Branchenprogramme schrittweise zurückgezogen (bluesign etwa streicht C6 im Januar 2026). C0 (Fluor-null / fluorfrei) ist die neue Generation, die die Fluorkohlenstoffkette vollständig aufgibt — das ist das kommerzielle Gesicht des Begriffs „PFAS-frei“.
PFAS-freie Chemiefamilien
Fluorfreie DWR-Ausrüstungen sind kein einzelner Wirkstoff, sondern mehrere Chemiefamilien mit je eigenen Stärken und Schwächen.
- Dendrimere / hyperverzweigte Polymere: „sternförmige“ Strukturen, deren multifunktionelle Arme selbstorganisiert co-kristallisieren und eine geordnete, dichte Anordnung hydrophober Seitenketten aufbauen. Auf Polyester liefern sie eine Wasserabweisung nahe am C6-Niveau und eine relativ gute Waschbeständigkeit; in der Branche steht dafür etwa BIONIC-FINISH ECO.
- Auf Silikonbasis (Polydimethylsiloxan): hohe Beständigkeit gegenüber der Chemischreinigung und weicher Griff; benötigt Katalysator und Wärme zur Vernetzung und kann in der dynamischen Benetzung eine Spur schwächer sein als Kohlenwasserstoffe.
- Paraffin / Pflanzenwachse: hervorragendes Abperlen bei der ersten Benetzung, ohne Vernetzung aber geringe Beständigkeit — sie lassen mit der Wäsche rasch nach.
- Polyurethan / Polyacrylat (einschließlich dendritischem PU): hohe Wasserabweisung und Waschbeständigkeit; Acrylate sind günstiger, ermüden aber durch Hydrolyse schneller. Es gibt PU-Optionen mit hohem biobasiertem Anteil (über 70 %).
Applikation und Beständigkeit: die Rolle der Wärme
DWR wird in der Regel per Foulard (Pad) appliziert, abgequetscht, getrocknet und im Spannrahmen kondensiert; je nach Harz liegt die Kondensation typischerweise im Band ~150–170 °C (in einer Silikonrezeptur als Beispiel 135 °C Trocknung plus 170 °C Kondensation). Der Beständigkeit setzen zwei Gegner zu: Wäsche und Abrieb. Die Wäsche entfernt äußere Verunreinigungen und lose gebundene Moleküle; der Abrieb trägt die Oberflächenschicht physikalisch ab. Ein entscheidender Mechanismus ist die thermische „Reaktivierung“ — die im Gebrauch flach liegenden abweisenden Ketten richten sich durch warmes Trocknen oder Bügeln wieder auf, und das Abperlen kehrt zurück. In Beständigkeitsprüfungen durchlaufen die Ausrüstungen Waschzyklen vom Typ ISO 105-C10; eine gute PFAS-freie Silikonausrüstung kann auf Polyester nach 5 Wäschen die Bestnote (ISO-Klasse 5) halten, auf Baumwolle dagegen um eine Stufe abfallen.
Wie die Leistung gemessen wird: Prüfungen und Normen
Das Grundverfahren zur Messung der Wasserabweisung ist der Sprühtest (AATCC TM22 / ISO 4920): Auf eine in einen Spannring von 150 mm Durchmesser eingespannte, um 45° geneigte Ware werden aus einer Standard-Sprühdüse 250 ml destilliertes Wasser in etwa 25–30 Sekunden aufgesprüht; der Überschuss wird durch Aufklopfen des Spannrings entfernt und die Benetzung visuell anhand einer Bewertungsskala eingestuft. Der AATCC-Wert (0–100) lässt sich der ISO-Klasse (0–5) zuordnen (Wert 100 = Klasse 5, „Lotus-Effekt“; Wert 90 = Klasse 4; Wert 80 = Klasse 3). Der Wasserdurchtritt unter Druck ist eine eigene Prüfung — die Wassersäule nach ISO 811 — und ein Indikator der Wasserdichtheit, nicht der Abweisung. Die Ölabweisung wird nach AATCC TM118 mit einer Reihe von Kohlenwasserstofftropfen abgestufter Oberflächenspannung auf einer Skala von 0–8 benotet (Klasse 0 am niedrigsten); PFAS-freie Ausrüstungen erzielen hier niedrige Werte, was ein erwartetes Ergebnis ist.
| Chemiefamilie | Wasserabweisung | Ölabweisung | Wasch-/Scheuerbeständigkeit | Typische Anmerkung |
|---|---|---|---|---|
| Dendrimer (hyperverzweigt) | Hoch (nahe C6) | Keine/sehr gering | Relativ gut | Selbstorganisierende Seitenketten; verbreitetste PFAS-freie Option |
| Silikon (PDMS) | Hoch | Keine | Gut (besonders Chemischreinigung) | Weicher Griff; braucht Vernetzung + thermische Kondensation |
| Paraffin / Pflanzenwachs | Anfangs sehr hoch | Keine | Gering (ohne Vernetzung) | Günstig; lässt mit der Wäsche rasch nach |
| Polyurethan / Acrylat | Hoch | Keine/begrenzt | PU gut · Acrylat mittel | Biobasierter PU-Anteil kann über 70 % liegen |
| Referenz: C6 (fluoriert, PFAS) | Hoch | Mittel bis hoch | Gut | Liefert Oleophobie, unterliegt aber Beschränkungen |
Regulierung: PFAS-frei ist keine Wahl mehr, sondern ein Kalender
Der Übergang ist inzwischen nicht mehr nur ethisch, sondern eine gesetzliche Pflicht. Auf EU-Seite tritt die REACH-Beschränkung für PFHxA und verwandte Stoffe stufenweise in Kraft; für Verbrauchertextilien, Bekleidung und Accessoires gilt das Verbot ab dem 10. Oktober 2026 (das Datum im April 2026 betrifft Feuerlöschschäume). National beschränkt Frankreich PFAS in Verbrauchertextilien ab Januar 2026, Dänemark Bekleidung und Schuhe mit einem Fluorgehalt über 50 mg F/kg ab dem 1. Juli 2026. In den USA verbietet das kalifornische Gesetz AB 1817 ab dem 1. Januar 2025 absichtlich zugesetzte PFAS sowie einen Gesamtgehalt an organischem Fluor (TOF) über 100 ppm; diese Schwelle sinkt am 1. Januar 2027 auf 50 ppm. Auf Branchenseite wendet bluesign ab Januar 2026 eine vollständige PFAS-Beschränkung für zugelassene Materialien an. Praktische Folge: Wo die Oleophobie nicht kritisch ist (äußere Lage von Bekleidung, alltägliche Wasserabweisung), ist die PFAS-freie Chemie heute konform und ausreichend ausgereift.