Αδιάβροχες και διαπερατές από την υγρασία ιδιότητες της μεμβράνης TPU

Η βασική λειτουργικότητα τουΘερμοπλαστική μεμβράνη πολυουρεθάνης (TPU)έγκειται στις εξαιρετικές αδιάβροχες και διαπερατές από την υγρασία ιδιότητές του—μπορεί να εμποδίσει τη διείσδυση υγρού νερού, ενώ παράλληλα επιτρέπει τη διέλευση μορίων υδρατμών (ιδρώτα, εφίδρωση).

1. Δείκτες Απόδοσης και Πρότυπα

1. Αδιαβροχοποίηση (Αντίσταση σε υδροστατική πίεση):
   • Δείκτης: Μετρά την ικανότητα της μεμβράνης να αντιστέκεται στην εξωτερική πίεση του νερού, μετρούμενη σε κιλοπασκάλ (kPa) ή χιλιοστά στήλης νερού (mmH₂O). Μια υψηλότερη τιμή υποδηλώνει ισχυρότερη αδιάβροχη απόδοση. Για παράδειγμα, τα κανονικά ρούχα εξωτερικού χώρου μπορεί να απαιτούν ≥13 kPa, ενώ ο επαγγελματικός εξοπλισμός μπορεί να απαιτεί ≥50 kPa.
   • Πρότυπο δοκιμής: Συνήθως δοκιμάζεται με χρήση του προτύπου ISO 811 ή ASTM D751 (Μέθοδος αντοχής σε έκρηξη). Αυτό περιλαμβάνει τη συνεχή αύξηση της πίεσης του νερού στη μία πλευρά της μεμβράνης μέχρι να εμφανιστούν σταγόνες νερού στην άλλη πλευρά, καταγράφοντας την τιμή πίεσης σε αυτό το σημείο.
2. Διαπερατότητα υγρασίας (μετάδοση ατμών):
   • Δείκτης: Μετράει τη μάζα των υδρατμών που διέρχονται από μια μονάδα επιφάνειας της μεμβράνης ανά μονάδα χρόνου, εκφρασμένη σε γραμμάρια ανά τετραγωνικό μέτρο ανά 24 ώρες (g/m²/24h). Μια υψηλότερη τιμή υποδηλώνει καλύτερη αναπνοή και απαγωγή του ιδρώτα. Συνήθως, μια τιμή που υπερβαίνει τα 5000 g/m²/24h θεωρείται εξαιρετικά αναπνεύσιμη.
   • Πρότυπο δοκιμής: Υπάρχουν δύο κύριες μέθοδοι:
     • Μέθοδος Κατακόρυφου Κυπέλλου (Μέθοδος Αποξηραντικού): π.χ., ASTM E96 BW. Ένα αποξηραντικό τοποθετείται σε ένα κύπελλο, σφραγίζεται με την μεμβράνη και μετράται η ποσότητα υδρατμών που απορροφάται υπό συγκεκριμένες συνθήκες θερμοκρασίας και υγρασίας. Τα αποτελέσματα είναι πιο κοντά στις πραγματικές συνθήκες φθοράς.
     • Μέθοδος ανεστραμμένου κυπέλλου (Μέθοδος νερού): π.χ., ISO 15496. Το νερό τοποθετείται σε ένα κύπελλο, το οποίο αναποδογυρίζεται και σφραγίζεται με την μεμβράνη, και μετράται η ποσότητα των υδρατμών που εξατμίζονται μέσω της μεμβράνης. Αυτή η μέθοδος είναι ταχύτερη και χρησιμοποιείται συχνά για τον ποιοτικό έλεγχο.

2. Αρχή λειτουργίας

Οι αδιάβροχες και διαπερατές από την υγρασία ιδιότητες τουμεμβράνη TPUδεν επιτυγχάνονται μέσω φυσικών πόρων, αλλά βασίζονται στη δράση σε μοριακό επίπεδο των υδρόφιλων τμημάτων της αλυσίδας του:

• Αδιάβροχη: Η ίδια η μεμβράνη είναι πυκνή και χωρίς πόρους· το υγρό νερό δεν μπορεί να περάσει από μέσα λόγω της επιφανειακής της τάσης και της μοριακής δομής της μεμβράνης.
• Διαπερατότητα από την υγρασία: Το πολυμερές περιέχει υδρόφιλες ομάδες (π.χ., -NHCOO-). Αυτές οι ομάδες «συλλαμβάνουν» μόρια υδρατμών που εξατμίζονται από το δέρμα στο εσωτερικό. Στη συνέχεια, μέσω της «κίνησης τμημάτων» των αλυσίδων του πολυμερούς, τα μόρια νερού «μεταδίδονται» βήμα προς βήμα από το εσωτερικό στο εξωτερικό περιβάλλον.

3. Μέθοδοι Δοκιμών

1. Υδροστατικός ελεγκτής πίεσης: Χρησιμοποιείται για την ακριβή μέτρηση της οριακής πίεσης αδιαβροχοποίησης της μεμβράνης ή του υφάσματος.
2. Κύπελλο διαπερατότητας υγρασίας: Χρησιμοποιείται μέσα σε θάλαμο σταθερής θερμοκρασίας και υγρασίας για τη μέτρηση του ρυθμού μετάδοσης υδρατμών (MVTR) χρησιμοποιώντας τη μέθοδο του όρθιου ή ανεστραμμένου κυπέλλου.

4. Εφαρμογές

Αξιοποιώντας αυτές τις ιδιότητες,μεμβράνη TPUείναι η προτιμώμενη επιλογή για πολυάριθμες εφαρμογές υψηλών προδιαγραφών:

• Ρούχα για εξωτερικούς χώρους: Βασικό συστατικό σε μπουφάν με σκληρό κέλυφος, ρούχα σκι και παντελόνια πεζοπορίας, εξασφαλίζοντας στεγνότητα και άνεση για τους λάτρεις των υπαίθριων δραστηριοτήτων σε άνεμο και βροχή.
• Ιατρική Προστασία: Χρησιμοποιείται σε χειρουργικές ρόμπες και προστατευτικά ρούχα για να μπλοκάρει το αίμα και τα σωματικά υγρά (αδιάβροχο), επιτρέποντας παράλληλα την διαφυγή της εφίδρωσης που παράγεται από το ιατρικό προσωπικό, μειώνοντας την θερμική καταπόνηση.
• Ενδυμασία Πυροσβεστικής και Στρατιωτικής Εκπαίδευσης: Παρέχει προστασία σε ακραία περιβάλλοντα, που απαιτούν αντοχή στη φωτιά, το νερό και τις χημικές ουσίες, σε συνδυασμό με υψηλή αναπνοή για τη διατήρηση της κινητικότητας και της απόδοσης.
• Υλικά υποδημάτων: Χρησιμοποιούνται ως αδιάβροχες επενδύσεις κάλτσας (μποτάκια) για να διατηρούν τα πόδια στεγνά σε βροχερές συνθήκες, αποτρέποντας παράλληλα τη συσσώρευση εσωτερικής θερμότητας και υγρασίας.

Συνοπτικά, μέσω της μοναδικής φυσικής και χημικής δομής της, η μεμβράνη TPU εξισορροπεί επιδέξια τις φαινομενικά αντιφατικές ανάγκες της «αδιάβροχης» και της «αναπνεόμενης», καθιστώντας την ένα απαραίτητο βασικό υλικό στον τομέα των υφασμάτων υψηλής απόδοσης.