Skallbekledning: Slik måles «pusteevnen»

Membranplagg har evnen til å transportere vanndamp fra kroppen ut gjennom stoffet samtidig som regn ikke trenger inn fra utsiden. Transporten av vanndamp gjennom en membran er det som ofte refereres til som «pusteevne.» 

Drivkraften for denne mekanismen er forskjellen i damptrykk mellom innsiden og utsiden av bekledningen. Vanndamp vil overføres fra siden med høyt trykk til siden med lavt trykk. Prosessen vil være raskere jo større forskjellen i damptrykk er.

Membranen forstår ikke selv hva som er utside og innside, men normalt er damptrykket av vanndamp høyest på innsiden av klærne. Fuktighet transporteres derfor fra kroppen til utsiden av bekledningen. Det motsatte kan være tilfelle om du setter deg på ei våt tue. Da kan damtransporten gå motsatt vei og du ender opp med å bli våt.

På laben …

Hvor godt et materiale transporterer fuktighet kan testes i laboratoriet. Kopptesten er enklest å forstå: En spesiallaget kopp fylles med vann og dekkes med membranmaterialet. Vannet går ikke helt opp til membranen. Vekten registreres før koppen settes i et rom med 50 % luftfuktighet og temperatur på 23^oC. Etter en tid veies koppen igjen og man finner dermed ut hvor mye vanndamp som har diffundert gjennom membranen. Resultatet oppgis som gram pr. kvadratmeter pr. døgn. 

I omvendt kopptest snus koppen på hodet, slik at membranen er i direkte kontakt med vann og relativ luftfuktighet blir 100 %. Ellers er prosedyren og enheten for resultatet identisk med kopptesten. 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. Dette gir en osmotisk drivkraft for fuktighetstransport gjennom membranen. Også her får man et resultat i gram pr. kvadratmeter pr. døgn.

I en annen test passerer to luftstrømmer med ulik luftfuktighet på hver sin side av membranen før luftfuktigheten i de to strømmene blir målt på nytt. Resultatet får samme enhet som kopptestene. Her har de to luftstrømmene henholdsvis 95 % og 5 % relativ luftfuktighet og en temperatur på 20^oC

Disse testmetodene gir resultater som er enkle å forstå. Jo mer vanndamp som passerer gjennom membranen i løpet av et døgn, jo bedre puster den. 

Enkelt og greit! 

Eller kanskje ikke? 

Ett problem er at de ulike testmetodene gir svar av svært ulik størrelsesorden. Eksempler på dette er vist i tabell 1, hvor forsøksresultater fra en sammenligning av ulike målemetoder, utført av Kansas State University i 2003 er gjengitt. Man kan selvsagt innvende at disse resultatene er godt over 20 år gamle og at mye har skjedd med membranmaterialer etter det. Men det viktigste resultatet her er hvor stort utslag valg av målemetode kan ha.

Legg merke til at fuktighetstransporten kan variere med en faktor på nesten 30 for samme tekstil og ulike målemtoder. Om vi tenker praktisk bruk er det en enorm forskjell på om et tekstil slipper ut 8 dl eller 30 liter vanndamp per kvadratmeter i døgnet. 

Tabell 1: Fuktighetstransport gjennom ulike tekstiler ved ulike målemetoder. Alle resultater i g/m²·24t

	Testmetode
Materiale	ASTM E 96BKopp-test	ASTM E 96 BWOmv. kopp-test	JIS L 1099	Diffusjon mellom luftstrømmer
Dermizax®	700.0	6608.4	12357.6	2245.5
Triple Point Ceramic®	776.8	2972.0	5305.6	3094.2
eVentTM	984.8	7265.6	27825.6	6162.5
Gore-Tex® XCR	864.4	7513.2	21193.6	3193.3
Sympatex®	783.2	5876.0	11669.6	2960.1

Vel så viktig er det at også innbyrdes rangering av forskjellige materialer påvirkes av valgt målemetode. Vi ser at Dermizax og Triple Point Ceramic veksler på å komme best ut i «innbyrdes oppgjør,» avhengig av hvilken testmetode som brukes. Ulikhetene er dessuten store: Ved bruk av JIS L 1099 som målemetode virker Dermizax å ha over dobbelt så bra fuktighetstransport som Triple Point Ceramic. Brukes i stedet diffusjon mellom luftstrømmer er plutselig Triple Point Ceramic over dobbelt så bra som Dermizax. 

Forskjellige metoder gir altså ulike resulateter og det finnes ingen «omregningsfaktor» mellom de ulike testprosedyrene.

Motstand mot fuktighetstransport (RET)

Et alternativ til å måle fuktighetstransporten gjennom membranen er å måle motstanden mot fuktighetstransport. Dette gjøres ved hjelp av en «svettende kokeplate.» Testen er standarisert i ISO 11092.

Kort forklart foregår testen slik: Man legger membranen på toppen av en presist retulert varmeplate som har fordypninger hvor vann kan tilføres. Se for deg et oppgradert vaffeljern. I fordypningene genereres det damp som kun kan forsvinne gjennom membranen. Plata plasseres i et kammer med kontrollert damptrykk og en temperatur på 35^oC. Varmeplata reguleres også til samme temperatur. 

Når systemet har stabilisert seg leser man av effekten som varmeplata må tilføres for å holde likevekten. Kombinert med forskjellen i damptrykk over membranen gir dette et uttrykk for motstanden mot fuktighetstransport. Motstanden mot fuktighetstransport benevnes R_et – normalt skrevet RET – og har enheten m²·Pa/W. Eksempler på verdier for ulike materialer er gitt i Tabell 2.

Ulempen med denne målemetoden er klar nok: Den er vanskelig å forstå. Det samme gjelder enheten til svaret: m²·Pa/W er langt mindre håndgripelig enn g/m²·24t . Siden RET  er en motstand mot fuktighetstransport, har et materiale bedre «pusteevne» jo lavere RET-verdi det har.

En klar fordel med å forholde seg til RET  er at målinger kan legges sammen. Dersom to stoffer har motstand mot fuktighetstransport lik  RET-A og RET-B, vil de ha en motstand mot fuktighetstransport lik RET-A + RET-B om de legges oppå hverandre. 

Tabell 2: Motstand mot fuktighetstransport (R_et ) gjennom ulike tekstiler.

Materiale	Ret  (m2·Pa/W)
Dermizax®	11.4
Triple Point Ceramic®	13.3
eVentTM	5.9
Gore-Tex® XCR	4.9
Sympatex®	6.8

Erkjennelser

Vi har altså sett at fem målemetoder, hvorav fire er industrielle standarder, gir vidt forskjellige resultater både når det gjelder absolutt evne til fukttransport og rangering mellom ulike membranmaterialer. Hva betyr det? 

Enklest er det å starte med hva det ikke betyr. Det betyr ikke at én eller flere av testmetodene er gale, mens andre er riktige. Det betyr ganske enkelt at fuktighetstransporten gjennom en membran er svært avhenigig av forholdene. 

Utviklingen av membranmaterialer går fort, og disse målingene er som nevnt noen år gamle. Hovedpoenget med å vise dataene er heller ikke å vise hvilket tekstil som kommer best ut, men å demonstrere ulikheter i målemetodene. Likevel er det verd å merke seg at Gore-TexXCR og eVent tar de to første plassene – uansett målemetode og med tildels klar margin.

Siden ulike testmetoder rangerer fuktighetstransporten til membranene ulikt, kan vi i tillegg konkludere med at ulike membrantyper reagerer forskjellig på endrede betingelser. 

Temperatur og luftfuktighet

Når rangeringen av ulike membranenstoffers pusteevne er avhengig av valgt testmetode er dette med stor sannsynlighet et resultat av ulikheter mellom mikroporøse og hydrofile membraner. 

For begge membrantypene er forskjellen i damptrykket av vanndamp mellom innsiden og utsiden drifkraften 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.

Grunnen til dette er så vidt jeg har forstått at membranen sveller ved høyere damptrykk. En hydrofil membran kan også absorbere vann i væskeform, noe som vil øke fuktighetstransporten. Det rapporteres at en hydrofil membran i kontakt med vann kan transportere tre ganger så mye fuktighet som i tørr tilstand. Målinger utført av den amerikanske hæren, gjengitt i figuren under, viser dette tydelig. Her er fuktighetstransporten for ulike materialer målt gjennom metoden for diffusjon mellom gasstrømmer. Forskjellen i damptrykk mellom strømmene er konstant, mens absolutt fuktighet endres.

Vi ser at rene mikroporøse membraner som eVent og Triple Point Ceramic har tilnærmet konstant fuktighetstransport, selv om relativ luftfuktighet øker. 

Hydrofile membraner som Dermizax og Sympatex øker derimot sin fuktighetstransport når luftfuktigheten øker. Vi legger også merke til at Gore-Tex-membranene viser samme tendens, sansynligvis på grunn av en hydrofil membran som beskyttelse på innsiden av den mikroporøse membranen.

Denne forskjellen mellom hydrofile og mikroporøse membraner kan også bidra til å forklare ulihetene i tabell 1. Vi ser at mikroporøse Triple Point Ceramic er bedre enn hydrofile Dermizax i en vanlig kopptest, hvor membranen er i kontakt med vanndamp. Dette forholdet snur i den omvendte kopptesten – hvor membranene er i kontakt med vann i væskeform.

Gjenspeiler testene virkeligheten?

Når vi ser hvor avhengig fuktighetstransporten er av forholdene står vi igjen med et viktig spørsmål: Gjenspeiler testene virkeligheten? Er noen av dem en bedre representasjon av virkeligheten? Og i hvilken grad kan de si noe om hvordan et skallplagg fungerer i praktisk bruk? Det er et tema som krever en hel artikkel for et tilfredstillende svar.

Mer om bekledning