الوظيفة الأساسية لـفيلم البولي يوريثين الحراري (TPU)تكمن الميزة الاستثنائية التي تتمتع بها في قدرتها على مقاومة الماء والرطوبة - حيث يمكنها منع الماء السائل من النفاذ مع السماح لجزيئات بخار الماء (العرق) بالمرور.
1. مؤشرات ومعايير الأداء
- مقاومة الماء (مقاومة الضغط الهيدروستاتيكي):
- المؤشر: يقيس قدرة الغشاء على مقاومة ضغط الماء الخارجي، مُقاسًا بالكيلوباسكال (kPa) أو مليمتر عمود الماء (mmH₂O). تشير القيمة الأعلى إلى أداء أقوى لمقاومة الماء. على سبيل المثال، قد تتطلب الملابس الخارجية العادية ضغطًا أعلى من 13 كيلوباسكال، بينما قد تتطلب المعدات الاحترافية ضغطًا أعلى من 50 كيلوباسكال.
- معيار الاختبار: يُختبر عادةً باستخدام معيار ISO 811 أو ASTM D751 (طريقة مقاومة الانفجار). يتضمن ذلك زيادة ضغط الماء باستمرار على أحد جانبي الفيلم حتى تظهر قطرات الماء على الجانب الآخر، مع تسجيل قيمة الضغط عند تلك النقطة.
- نفاذية الرطوبة (انتقال البخار):
- المؤشر: يقيس كتلة بخار الماء المار عبر وحدة مساحة من الغشاء لكل وحدة زمنية، ويُعبَّر عنها بالغرام لكل متر مربع لكل ٢٤ ساعة (جم/م²/٢٤ ساعة). تشير القيمة الأعلى إلى نفاذية هواء أفضل وقدر أكبر من تبديد العرق. عادةً، تُعتبر القيمة التي تتجاوز ٥٠٠٠ جم/م²/٢٤ ساعة ذات نفاذية هواء عالية.
- معيار الاختبار: هناك طريقتان رئيسيتان:
- طريقة الكوب العمودي (طريقة المجفف): على سبيل المثال، ASTM E96 BW. يُوضع المجفف في كوب، ويُغلَق بغشاء، وتُقاس كمية بخار الماء الممتصة في ظروف درجة حرارة ورطوبة محددة. النتائج أقرب إلى ظروف التآكل الفعلية.
- طريقة الكوب المقلوب (طريقة الماء): مثال: ISO 15496. يُوضع الماء في كوب مقلوب ومُغلَّف بغشاء، وتُقاس كمية بخار الماء المتبخر عبر الغشاء. هذه الطريقة أسرع وتُستخدم غالبًا لمراقبة الجودة.
2. مبدأ العمل
خصائص مقاومة الماء ونفاذية الرطوبةفيلم TPUلا يتم تحقيقها من خلال المسام الفيزيائية ولكنها تعتمد على العمل على المستوى الجزيئي لأجزاء السلسلة المحبة للماء:
- مقاوم للماء: الفيلم نفسه كثيف وخالٍ من المسام؛ ولا يمكن للماء السائل أن يمر من خلاله بسبب التوتر السطحي والبنية الجزيئية للفيلم.
- نفاذ الرطوبة: يحتوي البوليمر على مجموعات محبة للماء (مثل -NHCO-). تلتقط هذه المجموعات جزيئات بخار الماء المتبخرة من داخل الجلد. ثم، من خلال حركة أجزاء سلاسل البوليمر، تنتقل جزيئات الماء تدريجيًا من الداخل إلى البيئة الخارجية.
3. طرق الاختبار
- جهاز اختبار الضغط الهيدروستاتيكي: يستخدم لقياس ضغط حد مقاومة الماء للفيلم أو القماش بدقة.
- كأس نفاذية الرطوبة: يستخدم داخل غرفة ذات درجة حرارة ورطوبة ثابتة لقياس معدل انتقال بخار الرطوبة (MVTR) باستخدام طريقة الكأس المستقيمة أو المقلوبة.
4. التطبيقات
الاستفادة من هذه الخصائص،فيلم TPUهو الخيار المفضل للعديد من التطبيقات المتطورة:
- الملابس الخارجية: مكون أساسي في السترات الصلبة وملابس التزلج وسراويل المشي لمسافات طويلة، مما يضمن الجفاف والراحة لمحبي الأنشطة الخارجية في الرياح والأمطار.
- الحماية الطبية: تستخدم في العباءات الجراحية والملابس الواقية لمنع الدم والسوائل الجسمية (مقاومة للماء) مع السماح للعرق الناتج عن الطاقم الطبي بالخروج، مما يقلل من الإجهاد الحراري.
- ملابس مكافحة الحرائق والتدريب العسكري: توفر الحماية في البيئات القاسية، وتتطلب مقاومة للحريق والماء والمواد الكيميائية، إلى جانب القدرة العالية على التنفس للحفاظ على القدرة على الحركة والأداء.
- مواد الأحذية: تستخدم كبطانات جوارب مقاومة للماء (أحذية طويلة) للحفاظ على جفاف القدمين في الظروف الممطرة مع منع تراكم الحرارة والرطوبة الداخلية.
باختصار، من خلال تركيبته الفيزيائية والكيميائية الفريدة، يوازن فيلم TPU بمهارة بين الاحتياجات المتناقضة ظاهريًا بين "مقاومة الماء" و"التنفس"، مما يجعله مادة أساسية لا غنى عنها في مجال المنسوجات عالية الأداء.
وقت النشر: ٢٢ سبتمبر ٢٠٢٥