Γράφει ο Βασίλης Καραβίδας

Gore-tex, Pertex, Dry Vent, eVent, MemBrain… ορισμένοι ίσως έχουμε ακούσει όλες αυτές τις ονομασίες, αν και μόνο το άκουσμα της λέξης Gore-tex αρκεί για να σχηματιστεί στο μυαλό μας το χαρακτηριστικό τζάκετ και τα χαρακτηριστικά ογκώδη άρβυλα. Η μεμβράνη αυτή έχει και άλλο ένα «προτέρημα», καθώς ειδικά στον ΕΣ είναι υπεύθυνη για τη δημιουργία των περισσότερων μύθων γύρω από τις ιδιότητες της.

Νεαρός Λοχίας ακόμη, άκουγα συναδέλφους άρτι αφιχθέντες από αποστολές στο εξωτερικό, να μιλούν για τα «μαγικά» άρβυλα Γκόρντεξ που όχι μόνο κρατούσαν το πόδι στεγνό, αλλά το ζέσταιναν κιόλας. Φυσικά η εταιρία W.L. Core, επίσημος κατασκευαστής της μεμβράνης Gore-tex, δεν κατασκευάζει η ίδια άρβυλα και ιματισμό, αλλά φροντίζει να εφοδιάζει μερικούς από τους καλύτερους κατασκευαστές στην πολιτική και στρατιωτική αγορά.

Στην αγορά υπάρχουν πολλές επιλογές σε ειδικό ιματισμό για προστασία από τη βροχή, αν και για το κομμάτι που μας απασχολεί (την τακτική χρήση) τα διατιθέμενα υλικά μετριούνται στα δάχτυλα του ενός χεριού και οι τιμές τους παρουσιάζουν μεγάλες διαφορές. Φυσικά δεν σκοπεύουμε να αναφερθούμε σε κατασκευαστές και τα υλικά τους, αλλά να αναλύσουμε τα βασικά, όπως : Τι ακριβώς είναι όλες αυτές οι μεμβράνες;

  • Τι ξεχωριστές ιδιότητες διαθέτουν;
  • Τι είναι ο αδιάβροχος ιματισμός 2 και 3 στρώσεων;
  • Υπάρχει αδιάβροχος ιματισμός που δεν απαιτεί τέτοιες μεμβράνες για να μας προστατέψει;
  • Πως μπορούμε να βελτιώσουμε την αδιαβροχοποίηση του ιματισμού μας;
  • Και τελικά, πόσο αδιάβροχος πρέπει να είναι ο ιματισμός που χρειαζόμαστε;

Ας προσπαθήσουμε να ρίξουμε λίγο φως στο θέμα. Όσοι δεν συμπαθούσατε τη φυσική και τη χημεία στο σχολείο και πιστεύατε πως δεν θα σας χρειαστούν ποτέ, ετοιμαστείτε να ξεσκονίσετε τις γνώσεις σας. Ο καλύτερος τρόπος για να ξεκινήσουμε, είναι η επεξήγηση μερικών ορισμών.

Διαπνευστικότητα (Breathability) : η ικανότητα ενός υφάσματος να αντιστέκεται στην κίνηση του αέρα διαμέσου αυτού. Εξαρτάται αποκλειστικά από την πυκνότητα ύφανσης (το μέγεθος και τον αριθμό των πόρων του υφάσματος). Κάθε πλεκτό ύφασμα, ακόμη και αν είναι κατασκευασμένο από ίνες ελαστικού αυτοκινήτων, θα επιτρέψει την κίνηση του αέρα, αν οι πόροι έχουν μεγάλη διάμετρο.

Αποστέγνωση (Wicking) : γνωστή και ως διαπνοή, είναι η ικανότητα μεταφοράς υγρών από τη μια πλευρά του υφάσματος στην άλλη. Εξαρτάται από την θερμοκρασία και την υγρασία. Για να δώσουμε ένα παράδειγμα, αν το «μικροκλίμα» μέσα από τα ρούχα σας είναι ζεστό και υγρό (περπατήσατε για ώρες και έχετε ιδρώσει) ενώ η θερμοκρασία και υγρασία περιβάλλοντος είναι μικρότερες, η υγρασία θα βγει στο εξωτερικό μέρος (θυμηθείτε και το δεύτερο νόμο της θερμοδυναμικής). Στα υφάσματα αυτή η διαδικασία μπορεί να επιταχυνθεί μέσω διαφορετικής πυκνότητας πλέξης στο εξωτερικό μέρος (πυκνότερη) από το εσωτερικό (πιο αραιή). Η αυξημένη επιφάνεια λόγω της πιο αραιής πλέξης, μέσω του φαινομένου της τριχοειδούς μεταφοράς, θα δώσει στην υγρασία μεγαλύτερη επιφάνεια για να απλωθεί και να εξαχνωθεί. Συνηθέστερο μέγεθος για να εκφραστεί αυτή η ικανότητα, είναι τα γραμμάρια ανά τετραγωνικό μέτρο ανά 24ωρο (g/m2/24h), ήτοι πόσα γραμμάρια υδρατμών θα διέλθουν μέσα από 1 τετραγωνικό μέτρο του υφάσματος στη διάρκεια ενός 24ωρου.

Υδροφοβικότητα (Hydrophobic) : η τάση του υλικού μια επιφάνειας, να συνενώνεται αποκλείοντας την εισροή νερού. Χαρακτηριστικό της γνώρισμα είναι η γωνία (Θc) στην οποία η διεπιφάνεια υγρού/αερίου συναντά τη στερεή επιφάνεια. Όσο μεγαλύτερη η γωνία αυτή, τόσο πιο υδρόφοβο το υλικό.

Αδιαβροχότητα (Water-proof) : η ικανότητα των πόρων ενός υφάσματος να αντιστέκονται στη ροή νερού διαμέσου αυτών. Σε οποιοδήποτε ύφασμα εκφράζεται ως αριθμητικό δεδομένο σε χιλιοστά (π.χ. 10000 mm). Στο παράδειγμα που αναφέραμε, αν σε ένα τεμάχιο υφάσματος, τοποθετήσουμε ένα γυάλινο σωλήνα τετράγωνης διατομής μίας ίντσας (2,54 εκ) και ύψους 10000 mm (10 μέτρα) γεμάτο με νερό και δεν διαπιστώσουμε διαρροή, η ικανότητα αδιαβροχότητας του υφάσματος είναι 10000 mm.

Δυνάμεις Βαν ντερ Βάαλ (Van der Waal) : είναι οι δυνάμεις που αναπτύσσονται μεταξύ των ατόμων που συγκροτούν ένα μόριο. Ουδέτερα άτομα και μόρια τα οποία δεν έχουν διαθέσιμα ηλεκτρόνια σθένους προς δημιουργία ιοντικού, ομοιοπολικού ή μεταλλικού δεσμού δείχνουν μια ασθενή έλξη το ένα για το άλλο όταν βρεθούν πολύ κοντά. Η ασθενής αυτή ελκτική δύναμη ονομάζεται δεσμός Van der Waals και οφείλεται σε «στιγμιαίες» μετατοπίσεις των ηλεκτρονίων και των πυρήνων σε αντίθετα άκρα των ατόμων, που έχουν ως αποτέλεσμα το σχηματισμό δίπολων. Το νερό που μας απασχολεί εδώ, έχει πολύ δυνατούς μοριακούς δεσμούς, γνωστούς και ως επιφανειακή τάση. Θεωρητικά λόγω αυτού του δυνατού δεσμού, δεν μπορεί να διαπεράσει επιφάνειες που παρουσιάζουν μικρό δεσμό Van der Waal. Θεωρητικά…

Μόνο μια απλή ανάγνωση των παραπάνω αρκεί για να κατανοήσουμε πως αυτό που αποκαλούμε αδιάβροχο, απέχει πάρα πολύ από τον ορισμό που έχουμε στο μυαλό μας. Ένα ρούχο που δεν επιτρέπει με κανένα τρόπο την εισροή νερού της βροχής, μπορεί να είναι κατάλληλο για στατικά καθήκοντα, αλλά αν τολμήσουμε να βαδίσουμε ο ιδρώτας που θα παραχθεί από το σώμα μας θα μας μουσκέψει σε χρόνο ρεκόρ, αν δεν μπορεί να απωθηθεί στην εξωτερική επιφάνεια. Ουσιαστικά αν θέλουμε να παραμείνουμε στεγνοί από τη βροχή και από την υγρασία του σώματος μας, το πιο κατάλληλο αδιάβροχο «ένδυμα» είναι η γνωστή μας ομπρέλα….

Τι είναι όμως οι αδιάβροχες και διαπνέουσες μεμβράνες; Πρόκειται για υφάσματα, τα οποία στην εξωτερική τους πλευρά έχουν μια μεμβράνη κατασκευασμένη από νάιλον ή πολυεστέρα και είναι ‘’κολλημένα’’ πάνω σε μια μεμβράνη κατασκευασμένη από πολύ-τετρά-φθωρό-αιθυλένιο (PTFU) ή πολυουρεθάνη (PU). Η εξωτερική μεμβράνη εξυπηρετεί καθαρά στυλιστικούς σκοπούς (για στρατιωτική χρήση είναι βαμμένη σε διάφορα διασπαστικά σχέδια παραλλαγής) ενώ η εσωτερική μεμβράνη διαθέτει πόρους οι οποίοι αποτρέπουν την είσοδο του νερού της βροχής, ενώ παράλληλα επιτρέπουν την έξοδο των ατμών του ιδρώτα.

Μπορούμε να διακρίνουμε τρεις βασικές κατηγορίες μεμβρανών : τις πολύ-στρωματικές με βάση την μεμβράνη e-PTFE, τις πολύ-στρωματικές με βάση την μεμβράνη πολυουρεθάνης και τις επικαλύψεις πολυουρεθάνης. Οι δυο πρώτες κατηγορίες θα αναλυθούν πιο κάτω, αλλά προς το παρόν θα σταθούμε στην τρίτη κατηγορία, μιας και σχεδόν το σύνολο των αδιάβροχων ενδυμάτων για τακτική χρήση που κυκλοφορούν στην Ελληνική αγορά, υπάγονται εδώ.

Όταν λέμε επικάλυψη πολυουρεθάνης φυσικά δεν εννοούμε το ψεκασμό του υφάσματος με το υλικό σε υγρή μορφή. Και σε αυτή την κατηγορία έχουμε ένα πολύ-στρωματικό σύνολο, αλλά πιο απλής μορφής. Ουσιαστικά ένα νάιλον εξωτερικό περίβλημα που προσφέρει αντοχή και μπορεί να βαφτεί σε ποικίλα διασπαστικά σχέδια παραλλαγής, με την προσθήκη εσωτερικά μιας σχετικά χοντρής μεμβράνης (για τα δεδομένα των άλλων κατηγοριών) πολυουρεθάνης. Η τεχνολογία πίσω από την κατασκευή τους είναι σχετικά απλή και το παραγόμενο αποτέλεσμα είναι αρκούντως ικανοποιητικό. Η δε τιμή τους συνήθως κυμαίνεται σε ανεκτά για το πορτοφόλι μας επίπεδα.

Για την καλύτερη αδιαβροχοποίηση του εξωτερικού, τα ενδύματα αυτά δέχονται επεξεργασία με φθορό-πολυμερή υλικά, μια διαδικασία που αποκαλείται DWR – Durable Water Repellant. Μολονότι η πολυουρεθάνη φαντάζει κακός αγωγός των υδρατμών, μπορεί να απορροφήσει τον ιδρώτα του σώματος και να τον αποβάλει στην εξωτερική επιφάνεια (περισσότερα για αυτό παρακάτω). Ίσως αν χρησιμοποιείται τέτοια ενδύματα να έχετε προσέξει πως μετά από αρκετή έκθεση στη βροχή, το ύφασμα μοιάζει βρεγμένο. Αυτό είναι αποτέλεσμα κακής εφαρμογής και σταδιακής φθοράς της επίστρωσης DWR (μια φυσιολογική διαδικασία) η οποία σε κανονικές συνθήκες θα έκανε το νερό της βροχής να δημιουργεί μεγάλες σταγόνες στην εξωτερική επιφάνεια και να κυλάει. Έτσι, διατηρώντας στεγνό το εξωτερικό κέλυφος, επιτρέπει την αποβολή των υδρατμών από την εσωτερική μεμβράνη πολυουρεθάνης. Στην πραγματικότητα, το ποσοστό αδιαβροχοποίησης ενός ενδύματος, δεν εξαρτάται από το είδος της συνθετικής μεμβράνης που διαθέτει εσωτερικά, αλλά από το πόσο καλή επεξεργασία DWR έχει υποστεί. Σε πρακτικό επίπεδο, μια καλή επεξεργασία DWR μπορεί να αντέξει μέχρι 20 κύκλους πλύσης (φυσικά στα επίπεδα που συνιστά ο κατασκευαστής). Στο εμπόριο κυκλοφορούν αρκετά σπρέι και υγρά πλύσης, προκειμένου να περιποιηθούμε κατάλληλα το ρούχο μας. Συνίσταται μετά το πέρας της χειμερινής περιόδου, το ένδυμα να πλυθεί σύμφωνα με τις οδηγίες, να ψεκαστεί με προιόν DWR και αφού αναδιπλωθεί στο εσωτερικό (το μέσα – έξω) να αποθηκευθεί.

Το γνωστό Goretex που αναφέραμε και στην αρχή ή μάλλον η μεμβράνη Goretex, είναι ένα συνθετικό ύφασμα, που ανακαλύφθηκε τυχαία.

Το 1938 ο χημικός Ρόι Πλάνκετ που εργαζόταν για την εταιρία Kinetic Chemicals (θυγατρική της πασίγνωστης εταιρίας DuPont) προσπαθούσε να δημιουργήσει έναν νέας μορφής χλωροφθοράνθρακα, ως υλικό απαγωγής θερμότητας για οικιακά ψυγεία. Σε μια δοκιμή του, το υλικό που χρησιμοποιούσε αντέδρασε με το αλουμίνιο του δοχείου μεταφοράς κάτω από πίεση και δημιούργησε μια λιπαρή ουσία Το νέο φθοριούχο πλαστικό ονομάστηκε Τεφλόν (ο χημικός τύπος είναι το Πολύτετραφθωροαιθυλένιο που γράψαμε πριν) και σχεδόν όλοι το έχουμε στα σπίτια μας ως αντικολλητική επίστρωση σε μαγειρικά σκεύη.

Μερικές δεκαετίες αργότερα, ο χημικός Bob Gore (γόνος της οικογένειας Gore, εξ ου και Gore-tex) πειραματιζόταν με ίνες Τεφλόν για να δημιουργήσει μια εύκαμπτη ταινία που θα στεγάνωνε υδραυλικές εγκαταστάσεις (λίγο-πολύ όλοι μας έχουμε δει την λευκή ταινία που χρησιμοποιούν οι υδραυλικοί…). Ο Gore διαπίστωσε πως τεντώνοντας το αρχικό υλικό, αυτό μπορούσε να αποκτήσει μεγάλο μήκος ενώ ταυτόχρονα η μοριακή του δομή δημιουργούσε ένα ευαίσθητο αλλά αρκετά σταθερό πλέγμα μικροσκοπικών πόρων. Το νέο υλικό ονομάστηκε εκτεταμένο πολυτετραφθωροαιθυλένιο (extended – PTFE) και το 1971 κατέκλυσε την αγορά υλικών στεγάνωσης.

Την περίοδο εκείνη τα πιο συνηθισμένα αδιάβροχα κατασκευάζονταν από νάιλον ύφασμα με επικάλυψη πολύ-ουρεθάνης. Αν και ήταν αδιάβροχα, δεν μπορούσαν να αποβάλουν γρήγορα την υγρασία του ιδρώτα. Ο Gore όμως τύγχανε να είναι και ενθουσιώδης άνθρωπος της φύσης. Αντιλαμβανόμενος το κενό στην αγορά αποφάσισε να κατασκευάσει μια αδιάβροχη και διαπνέουσα μεμβράνη. Το 1976 κυκλοφόρησε το πρώτο ένδυμα της εταιρίας, ένα ‘’σάντουιτς’’ από μια πολύ λεπτή μεμβράνη e-PTFE και μια εξωτερική επιφάνεια από νάιλον ύφασμα. Η συνθετική μεμβράνη παρουσίαζε εξαίρετα υδρόφοβα χαρακτηριστικά απωθώντας όλο το νερό που έπεφτε στην επιφάνεια της, ενώ παράλληλα οι μικροσκοπικοί της πόροι απωθούσαν την υγρασία του σώματος σε εξωτερικό μέρος. Σε λίγο χρονικό διάστημα όμως, οι πελάτες που χρησιμοποιούσαν το νέο ρούχο άρχισαν να διαμαρτύρονται, καθώς παρατηρούσαν διαρροές στο ύφασμα.

Και εδώ ξεκινάμε τη Φυσική. Το φθοριούχο κέλυφος της μεμβράνης e-PTFE είναι αρνητικά φορτισμένο, παρουσιάζοντας μικρές δυνάμεις Van der Waal, μιας και τα μόρια του είναι πολύ κοντά και δημιουργούν ένα πλέγμα αρνητικών δίπολων. Οι σταγόνες του νερού όμως παρουσιάζουν μεγάλη επιφανειακή τάση λόγω των τεράστιων ενδο-μοριακών δυνάμεων που αναπτύσσουν. Ο μοναδικός τρόπος να περάσει το νερό από τη μεμβράνη είναι μέσω ισχυρής πίεσης, φαινόμενο που δεν υπάρχει πιθανότητα να εκδηλωθεί, ακόμη και στην πιο δυνατή βροχή. Το πρόβλημα της διαρροής ήταν η συγκέντρωση σωματιδίων βρωμιάς στη μεμβράνη, καθώς δεν διαχωριζόταν από το εξωτερικό κέλυφος. Με την πάροδο του χρόνου ιόντα από τον ιδρώτα του χρήστη αλλά και από το νερό της βροχής, επικάθονταν στη μεμβράνη δημιουργώντας πιο ισχυρούς δεσμούς Van der Waal και επιτρέποντας στο νερό να διέρχεται πιο εύκολα.

Η λύση που έδωσε ο Gore ήταν σχετικά απλή. Επικάλυψε τη μεμβράνη με ένα πολύ λεπτό στρώμα Πολυουρεθάνης. Όπως όμως είπαμε, η πολυουρεθάνη είναι μεν αδιάβροχη, αλλά δεν επιτρέπει στην υγρασία να περνάει γρήγορα μέσα από τους πόρους.

Ξανά Φυσική… η μεμβράνη πολυουρεθάνης είναι υδρόφιλη, που σημαίνει πως το νερό έλκεται στην επιφάνεια της. Αν έχει πολύ μικρό πάχος, το νερό μπορεί να διέλθει μέσα από τους πόρους της δια της διάχυσης στερεού-υγρού, ήτοι τα μεμονωμένα μόρια του νερού προσκολλούνται στην επιφάνεια και διέρχονται στην αντίθετη πλευρά. Το πρόβλημα εδώ είναι ο μηχανισμός δύναμης που επιτρέπει την εκδήλωση του φαινομένου και η κατεύθυνση αυτού (προς πια πλευρά θα πάει το νερό). Αν με άλλα λόγια το νερό μπορεί να βγει προς τα έξω, τι το εμποδίζει να κάνει και την αντίθετη διαδρομή. Ο μηχανισμός δύναμης εδώ είναι η συγκέντρωση υδρατμών στις δύο πλευρές της μεμβράνης, πόσο μεγαλύτερη θα είναι η συγκέντρωση υδρατμών στη μια πλευρά, ώστε να έχουμε φυσική ροή τους. Και αυτό επιτυγχάνεται γιατί από τη μια πλευρά έχουμε τη μεμβράνη Goretex που απωθεί την υγρασία, ενώ η επεξεργασία DWR επιτρέπει στο εξωτερικό μέρος της μεμβράνης πολυουρεθάνης να παραμένει σχετικά στεγνή.

(Συνεχίζεται….)

About The Author

Παρατηρητής και ιστογράφος θεμάτων αμυντικής τεχνολογίας. Δεσμευμένος με τις Ελληνικές Ένοπλες Δυνάμεις και παθιασμένος με οτιδήποτε στρατιωτικό.

2 Σχόλια

  1. Mich

    Εξαιρετική η αναλυτική περιγραφή των φυσικο-χημικών ιδιοτήτων των μεμβρανών και των υλικών.
    Μια παρατήρηση σχετικά με την χρήση του αντίστοιχου ιματισμού σε στρατιωτικές εφαρμογές. Όπως λέει και το άρθρο ο μεγαλύτερος εχθρός των πάσης φύσεως μεμβρανών είναι η βρωμιά (λάσπη, χώμα, ιδρώτας κτλ) και η σκληρή και συνεχής χρήση που συνεπάγεται τριβή, άρα φθορά. Ακριβώς οι συνθήκες που χαρακτηρίζουν τις στρατιωτικές επιχειρήσεις δηλαδή, ιδίως τον αγώνα πεζικού και Ειδ. Δυνάμεων. Δεδομένης, λοιπόν της ανάγκης προσεκτικής περιποίησης και του αναλογικά ψηλού κόστους τέτοιων ρούχων, η χρήση τους προφανώς δεν μπορεί να είναι γενικευμένη, ιδιαίτερα σε στρατούς κληρωτών, όπως ο δικός μας. Φυσικά, οι ειδικές συνθήκες απαιτούν και ειδικό εξοπλισμό ,οπότε πάντα θα υπάρχει χώρος για χρήση ιματισμού και κυρίως υπόδησης «τύπου Gore-tex».

    Απάντηση

ΔΕΝ επιτρέπονται απαξιωτικοί και υβριστικοί χαρακτηρισμοί εναντίον στελεχών των Ενόπλων Δυνάμεων και των Σωμάτων Ασφαλείας. Υποβάλλοντας το σχόλιο σου επιβεβαιώνεις ότι έχεις διαβάσει και αποδεχθεί τους όρους χρήσης και σχολιασμού του ιστοτόπου. Η ευθύνη των σχολίων (αστική και ποινική) βαρύνει τους σχολιαστές. Οι απόψεις που εκφράζονται δεν αντιπροσωπεύουν εκείνες της "Προέλασης" και δεν πρέπει να εκλαμβάνονται ως τέτοιες.

Σχολιάστε

Αρέσει σε %d bloggers: