Водонепроницаемая и дышащая ткань: принцип действия и основные типы

А водонепроницаемая и влагопроницаемая ткань — чаще называемая водонепроницаемой и дышащей тканью — защищает от дождя и ветра, позволяя при этом испаряться поту, благодаря чему человек остается сухим с обеих сторон. Если вы используете технический текстиль для рабочей одежды, медицинских халатов или интерьеров, понимание того, как эти ткани работают на практике, определяет, будет ли ваш продукт эффективен в полевых условиях или не будет соответствовать требованиям комфорта. Выбор правильной водонепроницаемой и дышащей ткани начинается с механизма действия, а не с маркетинговых заявлений. В этом руководстве рассматриваются технология, три способа обработки, методы тестирования и то, как BEGOODTEX сочетает водонепроницаемость и огнестойкость.

Что на самом деле делает водонепроницаемая дышащая ткань?

Водонепроницаемая и дышащая ткань сочетает в себе водонепроницаемость, ветроустойчивость и теплоизоляцию. Она отталкивает жидкую воду под давлением, но при этом пропускает пар от тела, предотвращая конденсацию между тканью и кожей. Это важно не только для дождевиков: от таких изделий зависят все, кто работает в условиях сильного холода, проливного дождя или занимается высокопроизводительной работой, а также рынок высококачественной одежды и контрактной мебели.

Необходимость носит физиологический, а не косметический характер. В состоянии покоя человек испаряет примерно 2300 г влаги за 24 часа; при ходьбе с большой нагрузкой этот показатель может превышать 38 000 г. Если удержать этот пар, подкладка будет намокать изнутри, что сводит на нет утверждение о «водонепроницаемости». Настоящая водонепроницаемая и дышащая ткань обеспечивает водоотталкивающие свойства одновременно.

• Водонепроницаемый: Противостоит проникновению жидкости при заданном давлении водяного столба (мм вод. ст. или кПа).
• Воздухопроницаемый / влагопроницаемый: пропускает водяной пар, обычно измеряемый как MVTR (г/м²/24ч).
• Ветрозащитный: блокирует конвективные потери тепла, не задерживая влагу.

Как развивались водонепроницаемые и влагопроницаемые технологии

Эта область прошла три этапа развития, и хронология объясняет, почему современные варианты так сильно различаются по стоимости и устойчивости к стирке.

Первая волна началась в 1940-х годах, когда для придания пленкам основных водонепроницаемых и воздухопроницаемых свойств стали применять полимерные обработки, такие как поливинилхлорид (ПВХ) и полиуретан (ПУ). Эти пленки были эффективны, но первые образцы были жесткими и недолговечными.

Вторая волна, начавшаяся в 1970-х годах, использовала сверхтонкие гидрофобные полиэфирные или нейлоновые волокна для создания плотных конструкций с лучшей ветронепроницаемостью, чем у ткани с покрытием. Это лежит в основе современного подхода к созданию тканей высокой плотности.

Третья волна, с 1980-х годов по настоящее время, характеризуется использованием микропористых мембран — наиболее известной из которых является пленка из ПТФЭ, впервые коммерциализированная в Соединенных Штатах в 1976 году. Непрерывные инновации в области волокон привели к появлению семейств мембран высокой плотности и гидрофильных мембран, которые мы используем сегодня.

Три метода обработки: высокая плотность, покрытие, ламинирование

Существует три практических способа изготовления водонепроницаемой и воздухопроницаемой ткани, и каждый из них предполагает компромисс между стоимостью, эксплуатационными характеристиками и сроком службы после стирки.

Ткань высокой плотности. Плотное плетение хлопка или ультратонких синтетических нитей практически не оставляет зазоров для капель, однако тонкие поры между нитями все же пропускают пар. Воздухопроницаемость превосходная, а на ощупь ткань приятная, поэтому высокоплотная водонепроницаемая и дышащая ткань так комфортно ощущается на коже — хотя полная водонепроницаемость у нее невелика по сравнению с ламинированными материалами.

Ткань с покрытием. Нанесение влажного или сухого покрытия частично запечатывает поры поверхности, создавая водонепроницаемый слой. Это недорогой способ, но сложно найти баланс между влагопроницаемостью и возможностью стирки, к тому же покрытие имеет тенденцию к затвердению ткани.

Ламинированная ткань. Микропористые или гидрофильные пленки приклеиваются к базовой ткани с помощью клея и тепла. Ламинирование обеспечивает наилучший баланс водонепроницаемости, воздухопроницаемости и устойчивости к стирке — именно поэтому оно лидирует по эксплуатационным характеристикам и качеству, подходящему для коммерческого использования. Для более подробного сравнения мембранных и покрытых пленок см. наше руководство по.. функциональная классификация водонепроницаемых тканей.

Научное объяснение: как работает воздухопроницаемость

Три механизма объясняют, почему водонепроницаемая и дышащая ткань может блокировать дождь, но пропускать пот.

Сверхплотная структура. Ткань из чистого хлопка BEGOODTEX имеет плотное плетение из тонко скрученных нитей; микропоры между нитями обеспечивают свободную вентиляцию. При намокании волокна хлопка набухают, а поры закрываются, предотвращая просачивание в течение нескольких секунд. Закрытая ячеистая структура и водоотталкивающая обработка делают ее подходящей для хирургических халатов и одежды для активного отдыха — тот же принцип, который Министерство обороны Японии приняло для спасательных жилетов в 1960 году.

Микропористая технология. Здесь размер пор регулируется в диапазоне от размера капли воды (~100 мкм) до размера молекулы водяного пара (~0,0004 мкм). Дождь не может проникнуть внутрь, но пары пота выходят наружу. Недостаток: микропоры забиваются со временем и от грязи, поэтому коэффициент пропускания влаги постепенно снижается на протяжении всего срока службы изделия — любой водонепроницаемый и воздухопроницаемый материал с микропорами имеет этот предел.

Гидрофильная мембрана. Полимерная пленка, содержащая достаточное количество гидрофильных групп, позволяет пару перемещаться за счет водородных связей — «адсорбция, диффузия, десорбция» — со стороны корпуса с высокой влажностью на сухую внешнюю сторону. Отсутствие пор, которые могут забиваться, обеспечивает более стабильную работу, но при этом увеличивает стоимость материала.

Три основных направления развития: интеллектуальные, многофункциональные, экологичные

Технологии все еще развиваются, и для проектировщиков важны три направления.

В тканяхtelLigent. Покрытие из полиуретана с эффектом памяти формы регулирует воздухопроницаемость в зависимости от температуры тела. Интеллектуальная водонепроницаемая и дышащая ткань, которая открывает свои поры при нагревании, обеспечивает сухость во время движения. Ткань BEGOODTEX с полиуретановым покрытием обеспечивает водонепроницаемость 196–392 кПа (20 000–40 000 мм вод. ст.) с показателем воздухопроницаемости 8 000–12 000 г/м²/24 ч и предотвращает образование конденсата — комфорт, который следует за телом пользователя.

Многофункциональность. Добавление хитина, целлюлозного порошка или наночастиц в покрытие обеспечивает, помимо воздухопроницаемости, отпугивание насекомых, стерилизацию, антибактериальные свойства и устойчивость к УФ-излучению. Для покупателей, которым также необходима химическая защита, наши огнестойкие химически стойкие ткани, способные противостоять различным опасностям В руководстве рассматривается область пересечения.

Экологически чистая обработка. В традиционных полиуретанах используются системы на основе растворителей с содержанием ДМФ, толуола или МЭК около 70% — легковоспламеняющиеся, токсичные и загрязняющие окружающую среду материалы. В BEGOODTEX вместо этого между волокнами заключена сверхтонкая пленка из силиконовой смолы: она блокирует воду и ветер, пропускает воздух и исключает опасность, связанную с растворителями Руководство по водоотталкивающим огнестойким тканям класса C0 без ПФАС объясняет, какие более чистые химические вещества сейчас запрашивают покупатели.

Отделочные составы и процессы

На этапе финишной обработки преобладают два химических состава, и каждый из них ведет себя по-разному в процессе эксплуатации.

Полиуретан (ПУ). Полярные группы и жесткие/мягкие сегменты полиуретана образуют прочные, гибкие, водонепроницаемые и воздухопроницаемые пленки. Гидрофильные группы отводят пар из области высокой влажности в область низкой влажности; аморфные сегменты позволяют молекулам воды легко перемещаться, обеспечивая высокую паропроницаемость. Низкая температура стеклования также сохраняет его эластичность на холоде.

Полиакрилат (ПА). Начиная с 1980-х годов, японские исследователи используют водорастворимые сополимеры с карбоксильными и гидроксильными группами для создания воздухопроницаемых покрытий. Влажные методы обеспечивают хорошую воздухо- и паропроницаемость; сухое нанесение покрытия значительно снижает этот эффект. Полиамид экономичен там, где не требуется максимальная паропроницаемость — это разумный выбор для бюджетной водонепроницаемой и воздухопроницаемой ткани, используемой в условиях низкой нагрузки.

Как тестируются водонепроницаемые дышащие ткани

Нельзя утверждать, что водонепроницаемая и воздухопроницаемая ткань обладает необходимыми свойствами без проведения испытаний, и для этого применяются три группы методов.

Влагопроницаемость. Метод влажного впитывания (перевернутая или вертикальная чашка), метод испарения (положительная или отрицательная чашка, согласно AATCC и ISO), а также моделирование в климатической камере, воссоздающее человеческий пот при контролируемой температуре и влажности.

Водонепроницаемость. Испытание на гидростатическое давление (повышение давления до появления капель на противоположной стороне; обычно используется манометр YG312), испытание на распыление (стандарт ISO 4920:2012, оценка капель и распыления) и простое испытание на водопоглощение и увеличение веса. Сам стандарт по испытанию на распыление см. в нашем разделе Руководство по проведению испытаний на водоотталкивающие свойства методом распыления в соответствии со стандартами ISO 4920 / AATCC TM22Протоколы тестирования опираются на авторитетные источники, такие как.. AATCC.

Водонепроницаемая огнестойкая ткань BEGOODTEX

BEGOODTEX сочетает в себе гидроизоляцию с огнестойкая ткань Технология позволяет создать единую водонепроницаемую и дышащую ткань, которая одновременно защищает от обоих видов опасностей. Обработанные поверхности обеспечивают огнестойкость и водостойкость, а защита сохраняется даже после многократной стирки. Для сравнения того, как эти два свойства объединены в одной конструкции — и где находятся компромиссы — см Какие ткани одновременно огнестойкие и водонепроницаемые?.

Основные преимущества:

• Двойная защита: Предотвращает распространение пламени и отталкивает воду — обеспечивает безопасность во влажных и опасных условиях.
• Долговечность: Огнестойкие и водоотталкивающие свойства сохраняются после многократных стирок.
• Комфорт: Разработан для обеспечения возможности ношения в защитной одежде.
• Экологическая безопасность: Соответствует экологическим стандартам; безопасен и нетоксичен.

Типичные области применения:

• Защитная одежда: Металлургия, лесное хозяйство, химическая промышленность, нефтяная промышленность, пожаротушение — работники, сталкивающиеся как с пожарами, так и с влажными условиями.
• Оформление интерьера: огнестойкие театральные занавесы а также контрактные шторы, где безопасность ткани обеспечивает комплексное планирование противопожарной защиты всего здания.
• Наружные и временные сооружения: палатки, укрытия и навесы, которые должны отводить дождь и при этом соответствовать требованиям пожарной безопасности — см огнестойкие решения для палаточных тканей.

Ознакомьтесь с водонепроницаемыми огнестойкими конструкциями:

• Огнестойкая, водонепроницаемая и антибактериальная жаккардовая обивочная ткань
• Медицинская шторная ткань из полиэстера с огнестойким покрытием, водонепроницаемая, жаккардовая

Когда вам нужно сопоставить огнестойкость с комфортом и стоимостью, наш продукт — лучший выбор руководство по выбору огнестойких тканей В нем изложены компромиссы, с которыми на самом деле сталкиваются покупатели.

Часто задаваемые вопросы

Заключение

Водонепроницаемая и влагопроницаемая ткань заслуживает своего места, поскольку она отводит воду в обоих направлениях — блокирует дождь, позволяя при этом испаряться пару. Три способа обработки (высокоплотная, с покрытием, ламинированная) и три механизма воздухопроницаемости (структурный, микропористый, гидрофильный) позволяют подобрать характеристики, соответствующие бюджету и сроку службы. Выбор правильной водонепроницаемой и влагопроницаемой ткани означает соответствие механизма воздухопроницаемости условиям окружающей среды. Проведите тестирование с использованием соответствующих гидростатических, распылительных и MVTR-методов, а в случаях, когда опасности пересекаются, укажите комбинированный метод водонепроницаемые и маслостойкие текстильные изделия или огнестойкие конструкции с самого начала.

Рекомендуемая литература

• Понимание водонепроницаемых и маслостойких текстильных материалов
• Огнезащитная обработка ткани: как работают отделочные материалы
• Влияет ли огнестойкая ткань на комфорт?
• Руководство эксперта по применению огнестойких тканей