Hydrolysebeständigkeit von TPU-Folien: Auswahl für Nassanwendungen

Die Hydrolysebeständigkeit von TPU-Folien beschreibt ihre Beständigkeit gegen den chemischen Abbau durch Wasser. Polyether-Typen stehen bei der Auswahl für den langfristigen Einsatz in feuchter Umgebung oft weit oben. Die fertige Folie und die Klebeverbindung müssen jedoch jeweils separat auf Alterungsbeständigkeit geprüft werden.

Ein Laminat kann undicht werden oder sich ablösen, obwohl sich die Folie weiterhin normal dehnt. Wird ein anderes Polymermaterial gewählt, ohne die Schadensstelle zu ermitteln, kann der ursprüngliche Fehler bestehen bleiben. Beginnen Sie mit der Belastung, vergleichen Sie gleichartig konditionierte Proben und prüfen Sie Folie und Klebeverbindung.

Aktualisiert im November 2026

Was bedeutet die Hydrolysebeständigkeit von TPU-Folien?

Die Hydrolysebeständigkeit von thermoplastischem Polyurethan beschreibt, wie gut es seine chemische Struktur in Wasser bewahrt. Wasser kann dabei anfällige chemische Bindungen in den großen Makromolekülketten spalten. Dadurch sinkt das Molekulargewicht und die mechanischen Eigenschaften verändern sich.

Der Bruch tritt in der Molekülstruktur des TPU-Materials auf. TPU ist ein segmentiertes Elastomer mit Urethanbindungen, auch Carbamatbindungen genannt. Die Chemie der Weichsegmente unterscheidet sich je nach TPU-Formulierung. Esterbindungen eröffnen bei einem Material auf Polyesterbasis einen zusätzlichen Weg für die hydrolytische Kettenspaltung. Eine Studie zu gealtertem Estane 5703 untersuchte Veränderungen des Molekulargewichts zusammen mit Veränderungen der physikalischen Materialstruktur. Die Forschenden alterten kompressionsgeformte Folien bei 70 °C und 11 %, 45 % sowie 80 % relativer Luftfeuchtigkeit über einen oder zwei Monate. Anschließend lagerten sie die Folien vor der strukturellen Charakterisierung mindestens sechs Monate bei Raumtemperatur und 30 % relativer Luftfeuchtigkeit. Diese lange Nachalterung erklärt, warum die Messwerte nicht als Ergebnisse im unmittelbar feuchten Zustand zu verstehen sind.

Wasseraufnahme, die Migration von Additiven wie Weichmachern und physikalische Veränderungen können eine rein mechanische Diagnose erschweren. Die Hydrophobie der Oberfläche erklärt, wie Feuchtigkeit auf die Oberfläche wirkt, zeigt aber nicht, wie die Kettenstruktur einer Folie auf langfristige Nassalterung reagiert. Ebenso kann eine Membran, die heute flüssiges Wasser abhält, mit der Zeit an Festigkeit verlieren. Bei einem Laminat für Regenbekleidung beantworten die Dichtheitsprüfung und die Prüfung der gealterten Folie unterschiedliche Fragen. Zuerst zur Dichtheitsprüfung: Hält das Laminat Wasser zuverlässig zurück? Bleiben die Materialeigenschaften unter der erforderlichen Belastung erhalten?

Polyether oder Polyester: Welche Folie ist hydrolysebeständiger?

Wenn die Beständigkeit gegen Nassalterung Priorität hat, beginnen Sie mit einem Polyether-TPU. Die Weichsegmentchemie von Polyether-TPU bietet im Allgemeinen eine höhere Hydrolysebeständigkeit als die von Polyester-TPU. Stabilisiertes Polyester kommt weiterhin infrage, wenn andere Anforderungen dafür sprechen. Die Auswahl muss jedoch auf der konkreten Formulierung und den Alterungsbedingungen beruhen, nicht auf einem pauschalen Prozentwert oder einer allgemeinen Lebensdauerangabe für die gesamte Werkstoffgruppe.

Die Trockenfestigkeit kann Polyester bei der ersten Musterprüfung attraktiv erscheinen lassen. Eine hohe Zugfestigkeit vor der Belastung sagt jedoch wenig darüber aus, welche Festigkeit nach dem Einsatz unter feuchten Bedingungen verbleibt. Eine TPU-Formulierung für hohe Leistungsanforderungen muss außerdem zum Klebeprozess und zum fertigen Aufbau passen. Der Auswahlleitfaden zu Prüfungen von Polyester- und Polyether-TPU-Folienmustern behandelt den umfassenderen Vergleich; hier ist das Verhalten bei Nassalterung ausschlaggebend.

Hydrolysestabilisatoren können die Eigenschaften von Polyester verbessern. Carbodiimidchemie ist ein Verfahren, das bei der Entwicklung von Polyurethanmaterialien eingesetzt wird. Ein Stabilisator ersetzt jedoch nicht die Prüfung gealterter Proben. Ein Vernetzungsmittel in einem reaktiven Klebstoff lässt sich auch nicht einfach als direkte Ersatzformulierung für eine extrudierte thermoplastische Folie verwenden.

Bei einer waschbaren Abdeckung kann eine engere Vorauswahl beispielsweise eine Polyetherfolie und den derzeit verwendeten stabilisierten Polyester-Typ umfassen. Halten Sie Dicke und Laminataufbau vergleichbar. Wenn das Polyester nach der festgelegten Waschbelastung die erforderliche Klebefestigkeit und Flexibilität bewahrt, ist die Werkstoffbezeichnung allein kein Grund, es auszuschließen. Wird es spröde, während die Polyetherprobe funktionsfähig bleibt, gibt das Ergebnis nach der Alterung den Ausschlag.

Warum wird TPU-Folie klebrig oder spröde oder löst sich ab?

Klebrige Oberflächen, Risse und Ablösungen im Laminat können durch feuchtigkeitsbedingte Veränderungen der Folie, Reinigungschemikalien, Wärme oder eine schwache Klebgrenzfläche entstehen. Ermitteln Sie, welche Schicht versagt hat. Vergleichen Sie anschließend feuchte und erneut konditionierte Proben mit passenden Kontrollproben, bevor Sie den Schaden der Hydrolyse zuschreiben.

Versagensanalyse nach Nassbelastung und Trocknung

Vergleichen Sie feuchte und erneut konditionierte Proben, lokalisieren Sie das Versagen in der Folie oder Klebeverbindung und legen Sie dann die nächste Prüfung fest. Verwenden Sie für das Prüfverfahren die Abfolge zur Probenvorbereitung und Laborberichterstattung. Die nachstehende Tabelle leitet die weitere Untersuchung zur Folie, Klebeverbindung oder Prüfkonfiguration, bevor eine Kaufentscheidung getroffen wird.

Die erneute Konditionierung ist ein Messschritt, keine Reparatur. Dauerhafte Schäden sind nicht ausschließlich auf Hydrolyse zurückzuführen: Auch die Studie von Mishra und Kollegen zu medizinischen Anwendungen stellte bei zwei geprüften Typen unter trockenem Stickstoff bei 80 °C eine erhebliche thermische Zersetzung fest. Diese für Medizinprodukte untersuchten Typen unterscheiden sich von handelsüblichen Laminierfolien. Der Befund macht jedoch eine Trockenwärmekontrolle sinnvoll, wenn sich Temperatur- und Feuchtigkeitseinflüsse voneinander abgrenzen lassen sollen.

Stellen Sie sich eine Abdeckung vor, die sich nach dem Waschen ablöst. Das Produktionsteam sieht auf der einen Seite eine intakte, dehnbare Folie und auf der anderen ein freiliegendes Textil. Der Austausch gegen eine härtere Folie könnte die Verarbeitung erschweren, ohne die Festigkeit an der Grenzfläche insgesamt zu erhöhen. Bewahren Sie für die Prüfung ein Stück ungewaschenes Laminat aus derselben Produktionscharge auf, verwenden Sie für gewaschene und ungewaschene Proben dieselbe Schälgeometrie und fotografieren Sie die Bruchflächen. Bleibt der Klebstoff überwiegend auf einer Oberfläche, untersuchen Sie Benetzung, Oberflächenvorbereitung und Klebstoffauftrag. Reißt die Folie innerhalb ihrer Dicke, untersuchen Sie die Folie. Mit dieser Abfolge lässt sich die nächste Versuchsreihe eingrenzen, bevor der Einkauf eine andere Rollenspezifikation beschafft.

Folien für feuchte und nasse Anwendungen auswählen

Stimmen Sie die Belastung auf das Produkt ab: Regenbekleidung braucht nach Nässe Barrierewirkung und Flexibilität; ein waschbares Laminat braucht eine haltbare Klebeverbindung nach dem Waschen; ein getauchter Liner muss in der tatsächlich verwendeten Flüssigkeit geprüft werden. Die Anforderungen an Polyurethanfolien sind vielfältig. Ein Ergebnis bei hoher Luftfeuchtigkeit ersetzt nicht jede Tauch- oder Waschprüfung.

Bei TPU-Wasserdichtmembranen als wasserdichte Schichten sind die Dichtheit der fertigen Baugruppe und die Haltbarkeit des Materials im Einsatz zu prüfen. Wasserdampfdurchlässigkeit und Beständigkeit gegen flüssiges Wasser sind getrennte Konstruktionsanforderungen; der Leitfaden zu wasserdichten, atmungsaktiven TPU-Membranen erläutert diesen Unterschied. In industriellen Anwendungen kann eine Schutzfolie für Fahrzeuginnenverkleidungen stattdessen Reinigungsflüssigkeiten und wiederholtem Oberflächenabrieb ausgesetzt sein. Eine Abdeckung für Industrieanlagen benötigt möglicherweise eine eigene Prüfung mit Reinigungsmitteln. Abriebfestigkeit bleibt relevant, doch eine verschleißfeste Oberfläche allein belegt keine Beständigkeit gegen Nassalterung.

Kann TPU als Schmelzklebstoff verwendet werden?

Ja, ein für die Schmelzverklebung formulierter TPU-Typ kann als Schmelzklebstofffolie dienen. Eine Barrieremembran bietet nicht automatisch dasselbe Klebeverhalten. Wählen Sie einen Typ entsprechend seinem vorgesehenen Einsatz und berücksichtigen Sie anschließend die tatsächliche Substratkombination und den Klebezyklus. Gehen Sie nicht davon aus, dass alle TPU-Produkte gleich sind.

Bei einem Textillaminat muss die Folie die Kontaktflächen benetzen, damit sie sich mit ihnen verbindet und die Klebeverbindung anschließend hält. Auch bei einem lösemittelfreien Schmelzklebeverfahren müssen Temperatur, Druck und Haltezeit zum jeweiligen Aufbau passen. Versagt eine geklebte Baugruppe nach dem Waschen, prüfen Sie die Klebeverbindung neben der Folie anhand des Leitfadens zur Fehleranalyse bei gewaschenen Schmelzklebstofffolien.

Hydrolysebeständigkeitsprüfungen für TPU-Folien zur Auswahl nutzen

Prüfen Sie unbeschichtete Folie und fertiges Laminat unter denselben, für die Einsatzsimulation gewählten Belastungsbedingungen. Bewahren Sie Kontrollproben aus derselben Charge auf, legen Sie die Konditionierung vor jeder Prüfung fest und nehmen Sie eine Trockenwärmekontrolle hinzu, wenn sich Wärme- und Feuchtigkeitsreaktionen unterscheiden lassen müssen. Dokumentieren Sie absolute Eigenschaften und deren Erhalt. Behandeln Sie den Zugversuch an der Folie und die Schälprüfung des Laminats als getrennte Kennwerte.

ISO 527-3:2018 legt Zugprüfbedingungen für Kunststofffolien und -platten unter 1 mm fest. Für eine Klebeverbindung zwischen zwei flexiblen Fügeteilen verwendet ASTM D1876-08(2023) eine T-Schälprobe. Sorgen Sie bei Vergleichen für dieselbe Geometrie. Eine Zugspannung in MPa und eine Schälkraft pro Breite in N/mm sind unterschiedliche Messgrößen.

Der Alterungsstandard für beschichtete Gewebe ist ISO 1419:2019. Das Beispiel mit dem Klimaschrank bewertet beschichtete Polsterstoffe; das Beispiel mit Wasserimmersion bewertet experimentelle Folien. Die Folienstudie der AGC-Forschenden verwendete eigene Polyolformulierungen und ein eigenes Zugprüfverfahren. Ihre Ergebnisse gelten daher für diese experimentellen Materialien. In der experimentellen Folienstudie wurde eine Prüfgeschwindigkeit von 300 mm/min verwendet.

Sollte die Hydrolysebeständigkeit von TPU-Folien geprüft werden?

Ja, prüfen Sie sie, wenn Feuchtigkeit die Funktion des Produkts beeinträchtigen kann. Am aussagekräftigsten sind Proben mit der für den Einsatz erforderlichen Foliendicke und dem entsprechenden Laminataufbau. Legen Sie vor Prüfbeginn die für die Kaufentscheidung maßgeblichen Versagenskriterien fest: Undichtigkeiten, Verlust an Flexibilität, zu geringe Schälfestigkeit oder unzureichende Restfestigkeit können jeweils zum Ausschluss führen.

Ein waschbares Einsatzkleidungsteil benötigt natürlich mehr als eine einzelne Folienprobe. Belassen Sie Produktionsklebstoff und Textil in der Probe und unterziehen Sie die gesamte Baugruppe dem vorgesehenen Reinigungsverfahren. Bewahren Sie unbelastete Kontrollproben auf. Wiederholtes Biegen kann dann Schäden sichtbar machen, die bei einer einfachen Sichtprüfung an einer flachen Probe unentdeckt bleiben. So lässt sich das Laborergebnis auf das fertige Produkt beziehen, das an den Käufer geliefert wird.

Wenn Folienerhalt und Schälprüfung zu unterschiedlichen Entscheidungen führen

Berechnen Sie den prozentualen Festigkeitserhalt, indem Sie das Alterungsergebnis durch das festgelegte Referenzergebnis teilen und mit 100 multiplizieren. Verwenden Sie dieselbe Eigenschaft und Prüfbedingung. Geben Sie neben dem % Wert auch die absoluten Werte für nasse oder erneut konditionierte Proben an. Halten Sie außerdem die Schälfestigkeit des Laminats getrennt von Zugfestigkeit und Bruchdehnung der unbeschichteten Folie.

Festigkeitserhalt (%) = gealterte Eigenschaft ÷ Referenzeigenschaft × 100. Verwenden Sie für beide Werte des Quotienten dieselben Einheiten. Geben Sie an, ob die Referenz das Anfangsergebnis oder eine im selben Alter gemessene unbelastete Probe ist. Eine 2025 veröffentlichte Studie zu biobasiertem TPU von Klute und Heim verwendete entsprechende Referenzchargen, wenn die Proben getrennt hergestellt worden waren. Die Referenzproben wurden bei 23 °C und 50 % relativer Luftfeuchtigkeit gelagert; die kombinierte Wärme- und Feuchtigkeitsbelastung erfolgte bei 80 °C und 80 % relativer Luftfeuchtigkeit. Entsprechende Referenzchargen helfen, Belastungseffekte von Veränderungen der Materialcharge oder Probenvorbereitung abzugrenzen.

Hypothetisches Rechenbeispiel: Eine Folie hat anfangs eine Festigkeit von 30 MPa, im nassen Zustand 24 MPa und nach erneuter Konditionierung 27 MPa. Bezogen auf den Anfangswert beträgt der Festigkeitserhalt im nassen Zustand 24 ÷ 30 × 100 = 80 %; nach erneuter Konditionierung sind es 27 ÷ 30 × 100 = 90 %. Gleichzeitig sinkt die Schälfestigkeit des Laminats von 2.0 N/mm auf 0.8 N/mm: 0.8 ÷ 2,0 × 100 = 40 %. Nach dem Trocknen gewinnt die Folie einen Teil ihrer gemessenen Festigkeit zurück, doch die Klebeverbindung hat deutlich mehr ihrer ursprünglichen Schälfestigkeit eingebüßt. Das Qualitätsteam sollte die Klebeverbindung untersuchen, bevor es den Aufbau genehmigt. Der Einkauf sollte ihn nicht allein aufgrund des Werts von 90 % auswählen. Eine unbelastete Kontrollprobe mit entsprechender Lagerdauer würde außerdem zeigen, ob sich die Referenz während der Lagerung verändert hat.

Ein hoher Wert für den Festigkeitserhalt kann auch eine Veränderung der Flexibilität verdecken. In der Studie von Eyri und Kollegen zu bedrucktem TPU stiegen die Zugfestigkeit und der Elastizitätsmodul während der Alterung; bei hydrothermaler Alterung nahm zudem die Kristallinität zu. Eine extrudierte Folie hat einen anderen Aufbau, doch die Lehre für die Interpretation gilt auch hier: Eine Festigkeit nahe oder über dem Ausgangswert ist kein direktes Maß für die chemische Unversehrtheit.

Lesen Sie die Beschreibung des Versagens zusammen mit den Zahlen. Eine Probe, die an der Einspannung bricht, an einer Kantenfehlstelle einreißt oder sich delaminiert, muss möglicherweise untersucht werden, bevor ihr Ergebnis in den Vergleich eingeht. Wenn die Weiterverwendbarkeit von Reißfestigkeit oder Abriebfestigkeit abhängt, nehmen Sie auch diese Kennwerte auf. Bei einer randbelasteten Folie kann die Weiterverwendbarkeit durch die Reißbeständigkeit begrenzt werden, bevor die Zugfestigkeit zum begrenzenden Faktor wird.

Grenzen von Lagerung und Lebensdauer

Lagern Sie die fertige Folie gemäß den Verpackungs- und Lagerempfehlungen für den jeweiligen Typ und dokumentieren Sie die Feuchtigkeitsbelastung jeder Charge. Beschleunigte Alterung eignet sich zum Vergleich von Proben unter kontrollierten Bedingungen. Für die Umrechnung von Prüfungsstunden in Einsatzjahre ist jedoch ein validiertes Modell für das betreffende Material und den jeweiligen Versagensmechanismus erforderlich.

„Beachten Sie, dass zwischen Prüfungswochen und Einsatzjahren im Feld kein direkter Zusammenhang besteht.“

Trennen Sie eine feuchte Rolle Schutzfolie, die aus der Produktion zurückkommt, vom freigegebenen Lagerbestand und prüfen Sie ihren Zustand vor dem Laminieren. Übernehmen Sie ein Trocknungsprogramm für Granulat nicht ungeprüft auf fertige Folien. TPU-Partikel und konfektionierte Rollen unterscheiden sich hinsichtlich Geometrie, Verpackung und Handhabung. Eine Wärmebehandlung, die für Rohmaterial geeignet ist, kann eine fertige Rolle verformen.

Für Lebensdauerschätzungen beschreibt die Arbeit von Sandia zur Extrapolation der Polymeralterung die Unsicherheit, wenn konkurrierende Mechanismen zu einem nicht Arrhenius-konformen Verhalten führen. Die thermische Stabilität unter einer einzelnen beschleunigten Prüfbedingung lässt keine allgemeingültige Aussage zur Lebensdauer im Freien oder bei feuchter Lagerung zu.

Kosten und Probenauswahl für hydrolysebeständige Folien

Vergleichen Sie Angebote bei gleicher Dicke, nutzbarer Breite, Oberflächenbeschaffenheit und Leistungsanforderung und ermitteln Sie anschließend die Kosten je angenommenem Laminat. Ein niedriger Folienpreis bedeutet nicht unbedingt geringere Laminatkosten, wenn beim Kleben deutlich mehr Ausschuss entsteht. Erbringen beide Kandidaten bei ähnlicher Produktionsausbeute dieselbe Leistung, kann sich eine teurere Folie dennoch als wirtschaftlichste Wahl erweisen, wenn Einsparungen bei Verarbeitung oder anderen Produktionskosten den höheren Materialpreis je angenommenem Laminat ausgleichen.

Angenommen, der Einkauf erhält zwei Angebote mit Preisen je Kilogramm und die Produktion benötigt eine festgelegte Fläche fertigen Laminats. Ein Angebot basiert auf einer dickeren Folie und erfordert einen langsameren Klebezyklus. Der Angebotspreis je Masseneinheit allein reicht für die Kaufentscheidung nicht aus: Das Produktionsteam benötigt für jede Probe Angaben zur nutzbaren Fläche, Zykluszeit und Ausschussquote. Berücksichtigen Sie diese Kosten innerhalb desselben Abrechnungsumfangs. Zählen Sie Ausschuss nicht doppelt, wenn seine Kosten bereits im Materialverbrauch des Versuchs enthalten sind. Nutzen Sie die Nassalterung zur Vorauswahl und vergleichen Sie die Produktionskosten nur für Kandidaten, die dabei bestehen.

ASTM D882-26a weist darauf hin, dass Dicke, Probenvorbereitung und Prüfbedingungen Zugfestigkeitsvergleiche verzerren können. Verwenden Sie die mit dem Labor vereinbarte Anzahl an Wiederholungen und prüfen Sie in zufälliger Reihenfolge: ein bewährter Kniff aus der Versuchsplanung, wie von NIST beschrieben. Verarbeitbarkeit und nutzbarer Härtebereich gehören anschließend in den Produktionsversuch und sollten nicht als angenommener Preisaufschlag eingehen.

Ein Folienmuster von Teng Yang spezifizieren

Teng Yang kann Polyether-TPU-Folie in anwendungsspezifischer Dicke und Breite sowie mit passendem Schmelzpunkt und Farbton liefern. Welche Feuchtigkeitsbelastung möchten Sie abbilden? Geben Sie mit der Musteranfrage den tatsächlichen Laminataufbau an. So erhält die empfohlene Folie eine konkrete Aufgabe: Barrierewirkung, Flexibilität und Klebeleistung unter den vereinbarten Einsatzbedingungen zu bewahren.

Geben Sie Substrat, Klebeverfahren und erforderliche Abmessungen an und nennen Sie, ob der Einsatz Eintauchen, hohe Luftfeuchtigkeit oder Waschen umfasst. Machen Sie bei Flüssigkeiten Angaben zu Zusammensetzung und Konzentration sowie zu Temperatur und Kontaktzeit. ASTM D543-21 verwendet diese Anwendungsbedingungen zusammen mit Belastung und geeigneten Kontrollen für vergleichende Prüfungen der Chemikalienbeständigkeit.

Nennen Sie in der Anfrage die Annahmekriterien, darunter die Folienfestigkeit und das erforderliche Verfahren zur Prüfung der Laminat-Schälfestigkeit. Informieren Sie sich über die Optionen für Polyether-TPU-Folien von Teng Yang oder nutzen Sie den Leitfaden zu Polyether-TPU-Folien für eine umfassendere Werkstoffauswahl.

Muster für Nassanwendungen anfragen

Häufig gestellte Fragen