Технологии
    Основы

    Водоотталкивающие пропитки, или Что такое DWR

    Основные сведения и принцип действия

    Зачем нужны водоотталкивающие пропитки, на каких законах физики основано действие Durable Water Repellent, какими бывают современные DWR и как выбрать подходящую пропитку для защиты одежды и снаряжения от влаги

    dwr

    Обладатели современной туристической одежды или обуви часто сталкиваются с рекомендациями производителей периодически обрабатывать изделия водоотталкивающей пропиткой DWR. Это не вызывает возражений, когда речь идет, например, о флисе, но к чему пропитка мембранной одежде? Ведь наличие мембраны уже подразумевает, что изделие будет надежно защищать от дождя или мокрого снега.

    О том, как работает сама мембрана, мы писали в статье о принципах действия климатических мембран.  Но эффективность мембраны зависит от многих факторов и не в последнюю очередь от DWR.

    Для чего нужна водоотталкивающая пропитка

    Строго говоря, водоотталкивающая пропитка нужна не мембране, а лицевой стороне мембранного сэндвича. Именно наружный слой одежды или обуви в первую очередь подвергается воздействию влаги. К чему приводит намокание внешнего слоя?

    • Вода, впитанная волокнами, заполняет все воздушные промежутки в ткани и создает препятствия для свободного выхода испарений. Дышащая способность мембраны резко снижается — испарениям некуда деться и человек начинает потеть.

    • В результате замещения воздуха водой повышается общая теплопроводность слоя одежды — в ней становится холоднее.

    • Пропитанная водой наружная ткань тяжелеет.

    Для того чтобы избавиться от этих проблем, как раз и применяется пропитка DWR.

    Как работает водоотталкивающая пропитка DWR

    Durable Water Repellent (DWR) — долговременная защита от влаги. Чтобы понять принцип работы пропитки, необходимо вспомнить о некоторых физических свойствах жидкости, а именно об эффекте поверхностного натяжения и капиллярных явлениях, которые еще называют фитильным эффектом.

    О важных особенностях воды

    Силы поверхностного натяжения возникают из-за того, что молекулы воды притягиваются друг к другу. Взаимное притяжение молекул заставляет воду собираться в капли. Влажный конденсат на охлажденной поверхности, мелкий водяной бисер или барабанящий по зонту дождь — все это водяные капли различных размеров. Силы взаимного притяжения молекул невелики, и крупную каплю можно легко разрушить. Однако законы физики нарушить сложнее: большая капля разобьется на сотни мелких, но принцип их формирования останется таким же.

    Молекулы воды собираются в капли разных размеров

    Молекулы воды собираются в капли разных размеров

    Какой бы маленькой ни была капля, «сито» климатической мембраны не может пропустить ее сквозь себя — даже самые крошечные из капель слишком велики, чтобы проникнуть сквозь мембранные поры. Чем больший объем воды вбирает в себя капля, тем большая площадь на поверхности материала освобождается от водяной пленки. Это значит, что площадь, через которую испарения выводятся от тела, увеличивается. Можно сказать, что «упитанная» и ясно очерченная капля — залог успешной работы мембраны.

    Несмачиваемая поверхность

    Если притяжение между молекулами воды и молекулами твердого тела намного слабее, чем притяжение молекул воды друг к другу, то капля лежит на поверхности твердого тела и не смачивает его

    Но может ли что-то разрушить каплю, размазать ее до бесформенной пленки на поверхности материала? К сожалению, да. Дело в том, что молекулы воды притягиваются не только друг к другу. Между молекулой воды и молекулой любого другого вещества, с которым вода соприкасается, тоже возникает притяжение. В некоторых случаях оно настолько сильно, что молекулы воды буквально тянутся к молекулам иного материала, и если это притяжение сравнимо с силами поверхностного натяжения, капля растягивается, растекается по материалу. В таких случаях обычно говорят, что материал хорошо смачивается.

    Но если притяжение между молекулами твердого тела и молекулами воды слабое, то смачивания не произойдет.

    Смачиваемая поверхность

    Если притяжение между молекулами воды и молекулами твердого тела сильнее, чем притяжение молекул воды друг к другу, то капля растекается по поверхности твердого тела и впитывается в его поры — поверхность твердого тела смачивается

    Большая часть текстильных материалов соткана из нитей, а нити скручены из волокон. В их переплетениях множество воздушных полостей-капилляров, и если материал хорошо смачивается, то он втягивает воду во все эти полости. Этот втягивающий эффект и называется фитильным или капиллярным. Понятно, что пока материал пропитан водой, ни о какой транспортировке пара сквозь него не может идти и речи.

    Сквозь пропитанный водой материал испарения наружу не транспортируются

    Сквозь пропитанный водой материал испарения наружу не транспортируются

    Мы знаем, как ведет себя вода на поверхности, обработанной жиром, — она скатывается в капли, похожие на бисер, не растекается и легко стряхивается. Жир не притягивает воду. И мы помним, что происходит с футболкой, когда мы попали под дождь или вспотели, — молекулы воды притягиваются к молекулам материала, и по тончайшим капиллярам жидкость распределяется по ткани, смачивая ее волокна.

    Как избежать капиллярного эффекта? Как ослабить притяжение между молекулами воды и молекулами вещества, из которых состоят волокна ткани? Как предотвратить смачивание и сохранить каплю воды «упитанной», самостоятельной и независимой?

    Именно эту задачу и решает DWR.

    Фокус с подменой

    Законы физики изменить нельзя, но что мешает использовать их в своих интересах? Смачиваемость различных материалов зависит от многих факторов, прежде всего от свойств и структуры волокна, шероховатости поверхности, ее форм и размеров. Искусственные волокна, например полиэстер, имеют, как правило, низкую смачиваемость, натуральные — хлопок или шерсть — смачиваются намного лучше. Если материал, применяемый в наружном слое одежды, слишком хорошо смачивается, то, может быть, стоит заменить его на другой, менее дружелюбный по отношению к воде?

    Такое решение было бы идеальным, но, к сожалению, оно труднореализуемо. Дело в том, что материал для изделия подбирается по совокупности нескольких параметров, и характеристика смачиваемости — только один из них. Но если нельзя заменить материал, то, может быть, можно изменить его свойства? Например, нанести на смачиваемый материал тончайшую пленку несмачиваемого вещества и тем самым «обмануть» воду?

    Пропитка DWR работает именно так. Вещество, практически не притягивающее молекулы воды, наносится на лицевую ткань и покрывает ее нити. Вода перестает впитываться в материал и собирается в капли на его поверхности. Ткань становится гидрофобной, то есть она не смачивается и при этом пропускает сквозь себя пар.

    Вещества, снижающие смачиваемость

    Жирование и обработка воском — традиционные способы придания материалу гидрофобных свойств. Жир и воск издревле применяют для защиты обуви от промокания, они являются классической водоотталкивающей пропиткой. После нанесения воска между кожей ботинок и внешней влагой образуется дополнительная прослойка из вещества, молекулы которого не притягивают или очень слабо притягивают молекулы воды. В результате такой обработки на какое-то время ботинки будут защищены от намокания.

    Но для обработки высокотехнологичных мембранных материалов ни жир, ни воск не подходят. Относительно толстая пленка этих веществ создаст препятствие не только для атмосферной влаги, но и для пара, который мембрана должна выводить наружу.

    Современные химические водоотталкивающие пропитки — это растворы или эмульсии, которые при нанесении на ткань или другой материал пропитывают ее волокна, после чего растворитель испаряется, а на поверхности ткани остается тонкий гидрофобный слой водоотталкивающего вещества. Вода, попадая на этот защитный слой, не проникает в ткань, скатывается в капли, стекает и легко стряхивается.  

    Виды современных водоотталкивающих пропиток

    По своему назначению водоотталкивающие пропитки DWR можно условно разделить на несколько групп:

    • пропитки для водонепроницаемых дышащих тканей с мембраной;

    • пропитки для водонепроницаемых дышащих тканей без мембраны;

    • пропитки для изделий с утеплителем;

    • пропитки для тканей, где паропроницаемость не важна;

    • пропитки для обуви.

    Пропитки для тканей с мембраной являются специализированными. Их разрабатывают таким образом, чтобы обеспечить гидрофобность лицевой ткани и в то же время не помешать работе мембраны.

    Пропитки для дышащих тканей без мембраны не должны препятствовать транспортировке испарений изнутри.

    Пропитки для изделий, где паропроницаемость не важна, подойдут для большинства изделий, не относящихся к одежде, например палаток или рюкзаков.

    Средства обработки для обуви могут быть и универсальными, и предназначенными для конкретных видов материалов, например кожи или текстиля.

    Поэтому при выборе пропитки следует всегда точно придерживаться назначения данной DWR и инструкции по ее применению.

    Долговременное воздействие влаги и ультрафиолетовых лучей, перепады температуры, трение, грязь и стирка постепенно удаляют водоотталкивающее вещество с поверхности и из пор обработанной ткани, поэтому пропитку рекомендуют время от времени обновлять, чтобы восстановить защитные функции одежды и снаряжения.

    Состав пропиток

    Всякая пропитка состоит из двух основных компонентов — действующего вещества и растворителя. Современные DWR могут быть на углеводородных растворителях или на водной основе.

    Углеводородные DWR содержат фторкарбоновые смолы, где действующим веществом чаще всего является политетрафторэтилен (фторопласт, тефлон). Молекулы политетрафторэтилена примерно в четыре раза «слабее» молекул воды. По притягивающей способности политетрафторэтилен уступает многим веществам, поэтому поверхность, покрытая им, на ощупь кажется скользкой и даже жирной.

    Однако такие пропитки считаются не только прочными, но и вредными. Они имеют сильный химический запах растворителя, их следует наносить только на сухие вещи, а обработка должна происходить на открытом воздухе. Однако наибольшие экологические проблемы возникают еще на стадии производства, когда использование вредных веществ осуществляется в промышленных масштабах. Недаром в последние годы в индустрии outdoor все чаще возникают дискуссии о негативном влиянии перфторированных соединений на экологию. Появился запрос на поиск решений, минимизирующих вредное воздействие DWR на человека и природу.

    Пропитки на водной основе считаются более экологичными, они не содержат ядовитых растворителей и не имеют такого сильного запаха. Их можно наносить и на сухие, и на мокрые вещи. В составе таких DWR содержится силикон, притягивающий молекулы воды не намного сильнее, чем политетрафторэтилен.    

    По способу нанесения DWR бывают в виде жидкостей в небольших емкостях или в виде спреев. Жидкие DWR применяются или сразу после стирки — изделие опускают на время в воду с раствором, — или наносят поролоновой губкой, выдавливая раствор из тубы. Спреями удобно пользоваться в походных условиях.

    Основное правило обработки любой пропиткой — вещь не должна быть грязной.

    Наиболее известными производителями современных водоотталкивающих пропиток на российском рынке являются Granger`s, Nikwax, Storm Waterproofing, Woly Sport, Holmenkol, Toko, Salamander, Kongur, Collonil.

    Резюме

    • Водоотталкивающая пропитка Durable Water Repellent (DWR) — это средство обработки внешней стороны одежды, обуви или снаряжения для придания им гидрофобных свойств.

    • Пропитки DWR обеспечивают эффективную работу мембраны во время дождя или в условиях высокой влажности.

    • Трение, длительное воздействие влаги, ультрафиолетовых лучей, загрязнение и частые стирки разрушают водоотталкивающее покрытие, поэтому пропитку следует время от времени обновлять.

    • Пропитки DWR различаются по своему назначению. Они используются как для мембранной, так и любой другой водоотталкивающей воздухопроницаемой одежды, а также для одежды с утеплителем и обуви.

    • При выборе DWR следует всегда придерживаться назначения данной пропитки и точно следовать инструкции по ее применению.
    Поделиться: