Як працюють і навіщо потрібні водовідштовхувальні просочення dwr
Основні відомості та принцип дії
Навіщо потрібні водовідштовхувальні просочення, на яких законах фізики заснована дія Durable Water Repellent, якими бувають сучасні DWR і як вибрати відповідну просочення для захисту одягу і спорядження від вологи
Володарі сучасної туристичної одягу або взуття часто стикаються з рекомендаціями виробників періодично обробляти вироби водовідштовхувальним просоченням DWR. Це не викликає заперечень, коли мова йде, наприклад, про флісі, але до чого просочення мембранної одязі? Адже наявність мембрани вже має на увазі, що виріб буде надійно захищати від дощу або мокрого снігу.
Про те, як працює сама мембрана, ми писали в статті про принципи дії кліматичних мембран. Але ефективність мембрани залежить від багатьох факторів і не в останню чергу від DWR.
Для чого потрібна водовідштовхувальна просочення
Строго кажучи, водовідштовхувальна просочення потрібна не мембрані, а лицьовій стороні мембранного сендвіча. Саме зовнішній шар одягу або взуття в першу чергу піддається впливу вологи. До чого призводить намокання зовнішнього шару?
Вода, ввібрана волокнами, заповнює всі повітряні проміжки в тканини і створює перешкоди для вільного виходу випарів. Дихаюча здатність мембрани різко знижується - випаровуванням нікуди подітися і людина починає потіти.
В результаті заміщення повітря водою підвищується загальна теплопровідність шару одягу - в ній стає холодніше.
Просочена водою зовнішня тканина важчає.
Для того щоб позбутися від цих проблем, як раз і застосовується просочення DWR.
Як працює водовідштовхувальна просочення DWR
Durable Water Repellent (DWR) - довгостроковий захист від вологи. Щоб зрозуміти принцип роботи просочення, необхідно згадати про деякі фізичні властивості рідини, а саме про ефект поверхневого натягу і капілярних явищах, які ще називають гнотовим ефектом.
Про важливі особливості води
Сили поверхневого натягу виникають через те, що молекули води притягуються один до одного. Взаємне тяжіння молекул змушує воду збиратися в краплі. Вологий конденсат на охолодженої поверхні, невеликий водяний бісер або барабанящій по парасолю дощ - все це водяні краплі різних розмірів. Сили взаємного тяжіння молекул невеликі, і велику краплю можна легко зруйнувати. Однак закони фізики порушити складніше: велика крапля розіб'ється на сотні дрібних, але принцип їх формування залишиться таким же.
Молекули води збираються в краплі різних розмірів
Якою б маленькою не була крапля, «сито» кліматичної мембрани не може пропустити її крізь себе - навіть самі крихітні з крапель занадто великі, щоб проникнути крізь мембранні пори. Чим більший обсяг води вбирає в себе крапля, тим більша площа на поверхні матеріалу звільняється від водяної плівки. Це означає, що площа, через яку випаровування виводяться від тіла, збільшується. Можна сказати, що «вгодована» і ясно окреслена крапля - запорука успішної роботи мембрани.
Якщо тяжіння між молекулами води і молекулами твердого тіла набагато слабкіше, ніж тяжіння молекул води один до одного, то крапля лежить на поверхні твердого тіла і не змочує його
Але чи може щось зруйнувати краплю, розмазати її до безформною плівки на поверхні матеріалу? На жаль так. Справа в тому, що молекули води притягуються не тільки один до одного. Між молекулою води і молекулою будь-якого іншого речовини, з яких вода стикається, теж виникає тяжіння. У деяких випадках воно настільки сильно, що молекули води буквально тягнуться до молекул іншого матеріалу, і якщо це тяжіння можна порівняти з силами поверхневого натягу, крапля розтягується, розтікається по матеріалу. У таких випадках зазвичай говорять, що матеріал добре змочується.
Але якщо тяжіння між молекулами твердого тіла і молекулами води слабке, то змочування не відбудеться.
Якщо тяжіння між молекулами води і молекулами твердого тіла сильніше, ніж тяжіння молекул води один до одного, то крапля розтікається по поверхні твердого тіла і вбирається в його пори - поверхня твердого тіла змочується
Велика частина текстильних матеріалів зіткана з ниток, а нитки скручені з волокон. В їх переплетеннях безліч повітряних порожнин-капілярів, і якщо матеріал добре змочується, то він втягує воду в усі ці порожнини. Цей втягуючий ефект і називається гнотовим або капілярним. Зрозуміло, що поки матеріал просочений водою, ні про яку транспортуванні пара крізь нього не може йти й мови.
Крізь просочений водою матеріал випаровування назовні не транспортуються
Ми знаємо, як поводиться вода на поверхні, обробленої жиром, - вона скочується в краплі, схожі на бісер, не розтікається і легко струшується. Жир не притягає воду. І ми пам'ятаємо, що відбувається з футболкою, коли ми потрапили під дощ або спітніли, - молекули води притягуються до молекул матеріалу, і по найтонших капілярах рідина розподіляється по тканині, змочуючи її волокна.
Як уникнути капілярного ефекту? Як послабити тяжіння між молекулами води і молекулами речовини, з яких складаються волокна тканини? Як запобігти змочування і зберегти краплю води «угодованої», самостійної і незалежної?
Саме це завдання і вирішує DWR.
Фокус з підміною
Закони фізики змінити не можна, але що заважає використовувати їх в своїх інтересах? Змочуваність різних матеріалів залежить від багатьох факторів, насамперед від властивостей і структури волокна, шорсткості поверхні, її форм і розмірів. Штучні волокна, наприклад поліестер, мають, як правило, низьку змочуваність, натуральні - бавовна або вовна - змочуються набагато краще. Якщо матеріал, який застосовується в зовнішньому шарі одягу, занадто добре змочується, то, можливо, варто замінити його на інший, менш доброзичливий по відношенню до води?
Таке рішення було б ідеальним, але, на жаль, воно Важкореалізовані. Справа в тому, що матеріал для вироби підбирається за сукупністю кількох параметрів, і характеристика смачиваемости - тільки один з них. Але якщо не можна замінити матеріал, то, може бути, можна змінити його властивості? Наприклад, нанести на змочується матеріал найтоншу плівку несмачіваемих речовини і тим самим «обдурити» воду?
Просочення DWR працює саме так. Речовина, практично не притягує молекули води, наноситься на лицьову тканину і покриває її нитки. Вода перестає вбиратися в матеріал і збирається в краплі на його поверхні. Тканина стає гідрофобною, тобто вона не змочується і при цьому пропускає крізь себе пар.
Речовини, що знижують змочуваність
Жирування і обробка воском - традиційні способи додання матеріалу гідрофобних властивостей. Жир і віск здавна застосовують для захисту взуття від промокання, вони є класичною водовідштовхувальним просоченням. Після нанесення воску між шкірою черевик і зовнішньої вологою утворюється додаткова прошарок з речовини, молекули якого не притягають або дуже слабо притягують молекули води. В результаті такої обробки на якийсь час черевики будуть захищені від намокання.
Але для обробки високотехнологічних мембранних матеріалів ні жир, ні віск не підходять. Щодо товста плівка цих речовин створить перешкоду не тільки для атмосферної вологи, а й для пари, яка мембрана повинна виводити назовні.
Сучасні хімічні водовідштовхувальні просочення - це розчини або емульсії, які при нанесенні на тканину або інший матеріал просочують її волокна, після чого розчинник випаровується, а на поверхні тканини залишається тонкий гідрофобний шар водовідштовхувального речовини. Вода, потрапляючи на цей захисний шар, не проникає в тканину, скочується в краплі, стікає і легко струшується.
Види сучасних водовідштовхувальних просочень
За своїм призначенням водовідштовхувальні просочення DWR можна умовно розділити на кілька груп:
просочення для водонепроникних дихаючих тканин з мембраною;
просочення для водонепроникних дихаючих тканин без мембрани;
просочення для виробів з утеплювачем;
просочення для тканин, де паропроникність не важлива;
просочення для взуття.
Просочення для тканин з мембраною є спеціалізованими. Їх розробляють таким чином, щоб забезпечити гидрофобность лицьовій тканини і в той же час не перешкодити роботі мембрани.
Просочення для дихаючих тканин без мембрани не повинні перешкоджати транспортуванню випарів зсередини.
Просочення для виробів, де паропроникність не важлива, підійдуть для більшості виробів, що не відносяться до одягу, наприклад наметів або рюкзаків.
Засоби обробки для взуття можуть бути і універсальними, і призначеними для конкретних видів матеріалів, наприклад шкіри або текстилю.
Тому при виборі просочення слід завжди точно дотримуватися призначення даної DWR та інструкції щодо її застосування.
Довгостроковий вплив вологи і ультрафіолетових променів, перепади температури, тертя, бруд і прання поступово видаляють водовідштовхувальне речовина з поверхні і з пір обробленої тканини, тому просочення рекомендують час від часу оновлювати, щоб відновити захисні функції одягу і спорядження.
склад просочень
Будь-просочення складається з двох основних компонентів - діючої речовини і розчинника. Сучасні DWR можуть бути на вуглеводневих розчинниках або на водній основі.
Вуглеводневі DWR містять фторкарбоновие смоли, де діючою речовиною найчастіше є політетрафторетилен (фторопласт, тефлон). Молекули політетрафторетилену приблизно в чотири рази «слабкіше» молекул води. За притягує здатності політетрафторетилен поступається багатьох речовин, тому поверхня, покрита їм, на дотик здається слизькій і навіть жирної.
Однак такі просочення вважаються не тільки міцними, але і шкідливими. Вони мають сильний хімічний запах розчинника, їх слід наносити тільки на сухі речі, а обробка повинна відбуватися на відкритому повітрі. Однак найбільші екологічні проблеми виникають ще на стадії виробництва, коли використання шкідливих речовин здійснюється в промислових масштабах. Недарма в останні роки в індустрії outdoor все частіше виникають дискусії про негативний вплив перфторовані з'єднань на екологію. З'явився запит на пошук рішень, які мінімізують шкідливий вплив DWR на людину і природу.
Просочення на водній основі вважаються більш екологічними, вони не містять отруйних розчинників і не мають такого сильного запаху. Їх можна наносити і на сухі, і на мокрі речі. У складі таких DWR міститься силікон, що притягає молекули води не набагато сильніше, ніж політетрафторетилен.
За способом нанесення DWR бувають у вигляді рідин в невеликих ємностях або в вигляді спреїв. Рідкі DWR застосовуються або відразу після прання - виріб опускають на час в воду з розчином, - або завдають поролоновою губкою, видавлюючи розчин з туби. Спреями зручно користуватися в похідних умовах.
Основне правило обробки будь просоченням - річ не повинна бути брудною.
Найбільш відомими виробниками сучасних водовідштовхувальних просочень на українському ринку є Granger`s, Nikwax, Storm Waterproofing, Woly Sport, Holmenkol, Toko, Salamander, Kongur, Collonil.
Водовідштовхувальне просочення Durable Water Repellent (DWR) - це засіб обробки зовнішнього боку одягу, взуття або спорядження для додання їм гідрофобних властивостей.
Просочення DWR забезпечують ефективну роботу мембрани під час дощу або в умовах високої вологості.
Тертя, тривалий вплив вологи, ультрафіолетових променів, забруднення і часті прання руйнують водовідштовхувальне покриття, тому просочення слід час від часу оновлювати.
Просочення DWR розрізняються за своїм призначенням. Вони використовуються як для мембранної, так і будь-який інший водовідштовхувальним воздухопроницаемой одягу, а також для одягу з утеплювачем і взуття.