Hvordan måles pusteevnen i membraner?

Mikroporøse og hydrofile membraner

Det finnes to hovedtyper av slike membraner:

Mikroporøse membraner som Gore-Tex og Event har gjennomgående porer som er store nok til å slippe vannmolekyler i dampform ut, men som er for små til å slippe vanndråper inn.

Hydrofile membraner som Dermizax og Dri3 baserer seg på en mekanisme som er vanskeligere å forstå. Her transporteres vannmolekylene langs polymerkjedene i materialet. 

For begge typer membraner er det forskjellen i damptrykk mellom inn- og utsiden av membranen som er den drivende kraften. Jo fuktigere det er på innsiden, og jo tørrere det er på utsiden, jo raskere transporteres fuktigheten.

Membranene skiller ikke mellom inn- og utside. Setter du deg på fuktig underlag, blir du våt fordi damptrykket er høyere på utsiden enn på innsiden. 

Les også

Sømhuset: – Det er en trend

Har du klær som burde vært reparert? Else Holm driver Sømhuset, som fikser ødelagte turklær for både sportsbransjen og privatfolk.

Lab-tester 

Det finnes mange laboratorietester for å bestemme fuktighetstransport gjennom membraner. 

I kopptesten fylles en spesiallaget kopp med vann og dekkes med membran-materialet som skal studeres. Vannet går ikke helt opp til membranen. Koppen settes i et rom med kontrollert temperatur og veies før og etter forsøket. Da kan man beregne hvor mye vanndamp som har diffundert gjennom membranen. Resultatet oppgis som gram pr. kvadratmeter per døgn.  

I omvendt kopptest snus koppen på hodet, slik at membranen er i direkte kontakt med vann og relativ luftfuktighet blir 100 prosent. En variant av omvendt kopptest er japansk industriell standard (JIS 1999). Her er det rent vann på den ene siden av membranen og en løsning av kaliumnitrat på den andre siden, noe som gir ulikt vanndamptrykk. Også her får man et resultat i gram per kvadratmeter per døgn. 

I en annen test passerer to luftstrømmer med ulikt vanndamptrykk på hver sin side av membranen før damptrykket i de to strømmene blir målt på nytt. Resultatet får samme enhet som kopptestene. 

Svettende kokeplate 

Testen «den svettende kokeplata» bygger på et annet prinsipp.

Membranen dekker ei varmeplate med riller som fylles med vann.

Her måles effekten som trengs for å holde temperaturen til plata konstant.

Høyere effekt betyr mer fordampning og altså bedre pusteevne.

Resultatet har enheten kvadratmeter x Pa/Watt, og angir motstand mot fukttransport.

Lavere tall betyr bedre pusteevne.

Ulempen med denne testen er at den er langt mindre forståelig for de fleste. 

Forskjeller 

Alle disse testene gir resultater som i og for seg er riktige, men ulike tester gir svært ulike størrelser på fuktighetstransporten.

Noen materialer kan slippe ut 30 ganger så mye fuktighet om man bytter fra én testmetode til en annen.

Også innbyrdes rangering av pusteevne mellom materialer vil endre seg når man bytter testmetode. 

Det betyr ikke at én test er riktig og en annen er gal. Det betyr derimot at ulike testmetoder gi ulik størrelse på drivkreftene for fuktighetstransport og at de to hovedtypene av membraner reagerer ulikt på endringer i fuktighet på innsiden av membranen. 

Hydrofilt eller mikroporøst 

At valg av målemetode påvirker innbyrdes rangering av membran-materialer skyldes fortrinnsvis ulikheter i egenskaper mellom mikroporøse og hydrofile membraner.  

For begge membrantypene er det forskjellen i vanndamptrykket mellom innsiden og utsiden som er drivkraften for fuktighetstransport. For de hydrofile membranene øker i tillegg transportevnen når temperatur og fuktighet øker, selv om forskjellen i damptrykk over membranen er den samme.  

Det rapporteres at en hydrofil membran i kontakt med vann kan transportere tre ganger så mye fuktighet som i tørr tilstand. 

Vanskelig å gjenspeile virkeligheten

Det er flere aspekter ved testene som gjør at de i liten grad gjenspeiler virkeligheten.

For det første er forskjellen i vanndamptrykk mellom inn- og utsiden mye større i testene enn i typiske forhold hvor skallbekledning brukes.

Beregninger har vist at trykkforskjellen mellom utside og innside kan være 30 ganger så stor i lab-forsøkene som ved normale bruksforhold.

Siden fuktighetstransporten er direkte proporsjonal med denne trykkforskjellen vil vi få mye lavere fuktighetstransport i praktisk bruk enn i laboratoriet.

I testene er temperaturen mellom 20 og 35 varmegrader på utsiden av membranen, og det er liten eller ingen temperaturforskjell mellom innsiden og utsiden. I de fleste testene er også luftfuktigheten svært lav på utsiden av membanen. Det er lite realistisk. Hvor ofte bruker man egentlig skalljakke når det er mellom 20 og 35 varmegrader i lufta og lav luftfuktighet? 

Det er også vist at regn kan redusere membraners evne til fuktighetstransport kraftig. Dette gjelder spesielt de mikroporøse membranene og blir ekstra ille om man har slurvet med impregneringen av ytterstoffet.   

Brukbare klær?

Skallplagg kan fungere godt under mange forhold. Spesielt når det er relativt kaldt og aktivitetsnivået ikke er altfor høyt. Da kan evnen til fuktighetstransport være stor nok til å få ut det meste av svetten.  

Når været er varmt og fuktig er det derimot usannsynlig at en skalljakke og skallbukse klarer å transportere ut all fuktigheten fra svetten, siden du svetter mer samtidig som drivkreftene for fukttransport er mindre.  

Men uansett har membranplagg en fin kombinasjon av egenskaper:

• De er rimelig vanntette

• Helt vindtette

• De tørker fort om de blir våte