Alles over waterdichte membranen

Water- en winddichte kleding dat tegelijkertijd goed ademt. Het bestaat, maar hoe kan een jas nou waterdicht zijn en toch ademen? In deze wat meer technische blog gaan we kijken naar membranen in kleding en hoe deze precies werken.

Waterdicht, waterbestendig of waterafstotend?

Om te begrijpen hoe een membraan nu precies werkt, zullen we eerst enkele veel voorkomende termen moeten bespreken. Het kan best zijn dat je deze al heel vaak bent tegen gekomen, maar misschien weet je niet de exacte betekenis ervan. Om misverstanden te voorkomen gaan we deze daarom eerst even kort bij langs.

Waterbestendig: waterbestendige kleding biedt bescherming tegen een geringe hoeveelheid neerslag. Het is echter niet in staat om je tegen langdurige regen of een flinke bui te beschermen.

Waterdicht: waterdichte kleding is wel in staat om je langdurig te beschermen tegen hevige neerslag.

Waterafstotend: met waterafstotend bedoelen we het effect dat water tijdens een bui niet in je kleding absorbeert, maar dat er druppeltjes op de oppervlakte ontstaan die er vervolgens van afglijden. Het water wordt dan dus echt afgestoten.

Durable Water Repellent (DWR): dit waterafstotend effect wordt vaak veroorzaakt door een zogenaamde DWR coating. DWR staat voor "Durable Water Repellent", wat we kunnen vertalen naar “Duurzaam Waterafstotend”. Een DWR-coating zal echter bij langdurige neerslag toch wat water doorlaten. Het is dan vervolgens aan een eventueel membraan de taak om te voorkomen dat het doorgelaten water definitief door de stof penetreert. De aanwezigheid van zo'n membraan bepaalt dan ook of het kledingstuk uiteindelijk waterbestendig of waterdicht is.

De bouwstenen van een membraan

Tot zover enkele basiskennis. Nu gaan we echt de diepte in. Dus hou je vast. Bijna alle membranen voor kleding zijn gemaakt van ePTFE of nonporeuze materialen zoals polyester en polyurethaan.

ePTFE/microporeus

Geëxpandeerd polytetrafluorethyleen (ePTFE) is een materiaal dat is ontwikkeld door Bob Gore en in 1978 werd gebruikt om de eerste Gore-Tex stoffen te maken. Bob Gore ontdekte dat wanneer PTFE wordt “uitgerekt”, er een soort waterdicht web ontstaat met miljoenen microscopische poriën. Deze poriën zijn 20.000 keer kleiner dan een watermolecuul, maar 700 keer groter dan een waterdampmolecuul. Dit betekent dat vloeibaar water niet door het membraan kan, maar gasvormige waterdamp wel.

Een nadeel van ePTFE-membranen is dat ze schadelijke PFC's bevatten. Daarom wordt er voortdurend gezocht naar milieuvriendelijkere alternatieven. Inmiddels heeft Gore-Tex de ePE membraan op de markt gebracht. Deze wordt niet van geëxpandeerd polytetrafluorethyleen, maar van geëxpandeerd polyethyleen gemaakt. Dit type membraan is PFC-vrij.

Polyester en polyurethaan/nonporeus

Polyester en polyurethaan (PU) bevatten geen gaten of poriën (die dus ook niet verstopt kunnen raken) en noemen we daarom nonporeus. De materialen zijn tegelijkertijd ook hydrofiel, wat simpel gezegd betekent dat er kleine moleculen met een sterke affiniteit voor water in de materialen zitten die vocht naar buiten willen transporteren. Deze hydrofiele moleculen bewegen sneller door het materiaal bij hogere temperaturen, ongeacht of dat wordt veroorzaakt door de omgevingstemperatuur of je lichaamstemperatuur. Met andere woorden: als de vochtigheid en warmte aan de binnenkant van de jas toenemen, zorgt het verschil tussen de binnen- en buitentemperatuur ervoor dat de moleculen meer vocht naar buiten transporteren. Dit betekent ook dat dit type membraan het beste ademt wanneer jij warm bent en de buitentemperatuur aan de lage kant is. Membranen van polyester of polyurethaan zijn 100% recyclebaar.

Aantal lagen

Het membraan wordt doorgaans beschermd aan beide kanten. Aan de bovenkant (de kant die in contact is met de buitenwereld) wordt het membraan beschermd door een stof die wij de bovenstof noemen. Aan de binnenkant (de kant die in contact is met jouw huid of onderkleding) wordt er bescherming geboden door een soort voering. Deze constructie (bovenstof – membraan – voering) treffen we in drie verschillende varianten op de markt aan.

2-laags

Een 2-laagsconstructie bestaat uit het membraan gebonden aan de bovenstof. Dit tezamen noemen we een laminaat. Dit laminaat wordt beschermd door een voering die het directe contact van het membraan met de huid voorkomt. Dit is een “hangende” voering, wat inhoudt dat het niet aan het laminaat gebonden is. De voering beschermt het membraan aan de binnenkant en zorgt ook voor een hoger draagcomfort. De voering zorgt daarentegen ook voor extra gewicht.

Een 2-laagsconstructie vind je met name in het voordeligere segment van regenkleding en in waterdichte kleding met een isolerende vulling. In dit laatste geval bevindt de vulling zich tussen het laminaat en de voering.

2,5-laags

Een 2,5-laagsconstructie lijkt heel erg op die van een 2-laags constructie. Het verschil zit hem in de voering. Deze wordt namelijk in de 2,5-laags variant vervangen met een flinterdunne “opgespoten” laag (de 0,5 laag) rechtstreeks op de onderkant van het laminaat. Deze laag is een stuk lichter en compacter dan de hangende voering van de 2-laagsconstructie. Ook is het ademend vermogen van de 2,5-laags variant vaak beter. Tegelijkertijd voelt de voering wel minder prettig aan op de huid.

Door het lichte gewicht en de compacte eigenschappen vind je deze 2,5-laagsconstructie met name in waterdichte jassen die je eigenlijk alleen aan hebt als het daadwerkelijk regent. Zodra het is gestopt met regenen, berg je de jas gemakkelijk op in je rugzak zonder dat dit al te veel ruimte in beslag neemt.

3-laags

Ook bij een 3-laagsconstructie wordt het membraan gebonden aan de bovenstof. Dit laminaat wordt vervolgens met de membraankant aan een derde beschermende laag (ook wel backer genoemd) gebonden. Deze 3-laagsconstructie biedt doorgaans de allerbeste bescherming tegen wind en water, ademt over het algemeen beter dan een 2-laagsconstructie en gaat langer mee dan de 2,5-laags variant.

De 3-laags variant is normaal gesproken ook de meest slijtvaste en stevige van de drie constructies. We treffen deze constructie daarom ook het meest aan in kleding voor activiteiten waarbij de verschillende lagen wat meer op hun donder kunnen krijgen. Denk dan bijvoorbeeld aan trekking, klimmen en skiën buiten de piste.

Alternatieven

Op de constructie "bovenstof – membraan – een soort voering" zijn er ook alternatieven. Zo heeft het ShakeDry membraan van Gore-Tex geen beschermende bovenstof. Het membraan is dus de bovenste laag. Voor bepaalde activiteiten kan dit geen bezwaar zijn. Denk dan bijvoorbeeld aan hardlopen, trailrunnen of fietsen (allen zonder rugtas).

DWR impregnering

Vele – maar niet alle – kleding met membranen zijn voorzien van een DWR coating (de ShakeDry van Gore-Tex is een voorbeeld van een uitzondering). Deze coating heeft een belangrijke rol bij het functioneren van het membraan. Die rol wordt duidelijk zodra je DWR coating begint te slijten. Het kledingstuk wordt dan minder waterafstotend en zal dus meer water absorberen. Uiteindelijk raakt het laminaat overspoelt met water. Het kledingstuk behoudt dan nog wel steeds zijn waterdichte eigenschappen, maar het ademend vermogen zal voor een groot deel verloren gaan.

Het is vrij gebruikelijk dat een DWR coating in de loop der tijd en bij regelmatig gebruik slijt. Hier kun je niet echt iets tegen doen. Het is gelukkig wel mogelijk om met speciale onderhoudsmiddelen de DWR van je kleding weer te herstellen. Hierover meer aandacht in een toekomstige blog.

Waarop letten bij je keuze?

Het is begrijpelijk als al deze informatie wat overdonderend is. Waar moet je nou precies opletten als je bijvoorbeeld een goede en sterke waterdichte jas voor een trektocht wilt kopen? Gelukkig zijn er een aantal specificaties die je kunnen helpen.

Waterkolom

De waterdichtheid van een kledingstuk wordt bepaald door de fabrikant van het kledingstuk of de producent van de stof. De tests kunnen zowel door henzelf als onafhankelijke laboratoria worden uitgevoerd. Er zijn verschillende testprotocollen in gebruik, maar de meeste bestaan uit het plaatsen van een buis van circa 2,5x2,5 cm op de stof. De hoogte (in millimeters) van het water in de buis voordat de stof begint te lekken, wordt de waterkolom genoemd. Sommige fabrikanten voegen extra druk toe om de effecten van wind te simuleren.

De verschillende tests en methoden zullen uiteraard verschillende resultaten opleveren. Dit is dan ook al meteen een goede reden om je absoluut niet blind te staren op de opgegeven waterkolom van een product.

Ademend vermogen (MVTR & RET)

Voor het ademend vermogen van een kledingstuk of stof bestaat geen industriestandaard. Er bestaan verschillende tests die verschillende resultaten kunnen opleveren. Fabrikanten hebben vanzelfsprekend de neiging om de test te gebruiken die hun stof in het gunstigste daglicht stelt.

Met het bovenstaande in ons achterhoofd bekijken we nu de twee meest gebruikte testprotocollen: de “MVTR” (Engels: moisture vapor transmission rate) en het “RET” (Engels: resistance to evaporative heat transfer).

De MVTR vertelt je hoeveel gram vocht door een vierkante meter van de stof in 24 uur gaat. Een hogere waarde betekent een beter ademende stof. Een MVTR van 10.000 g/m²/24h is redelijk ademend en goed voor statische activiteiten en een MVTR vanaf 20.000 g/m²/24h of hoger is goed voor dynamische activiteiten en is dus zeer ademend.

De RET vertelt je de weerstand van de stof tot vocht gemeten. Bij RET betekent een lagere waarde juist een beter ademende stof. Een RET waarde tot 6 is goed ademend en vanaf 20 of hoger is de stof vrijwel niet ademend.