Je leest:

Van kunstnier tot ademende kleding

Van kunstnier tot ademende kleding

Auteur: | 1 oktober 2001

De doorlaatbaarheid voor vloeibaar water is betrekkelijk, de doorlaatbaarheid voor waterdamp is hoog. Deze op het eerste gezicht vreemde combinatie van eigenschappen leidde in de jaren tachtig tot SympaTex, een polyester dat zeer geschikt is voor ‘ademende’ vrijetijds- en beroepskleding.

Iedere wandelaar of fietser kent het wel. Je trekt een goedkoop regenpak aan maar na een half uur ben je toch doornat. Niet van de regen maar van het zweet. Dat komt omdat veel kleding niet in staat is de bij het zweten geproduceerde waterdamp door te laten. ‘Ademende’ kleding kan dat wel. Die is in staat om zowel waterdamp van binnenuit door te laten als regendruppels van buiten tegen te houden.

Vrijetijdskleding

SympaTex®, ontwikkeld door de toenmalige Akzo (thans Akzo Nobel), is er een voorbeeld van. Het wordt toegepast in vrijetijdskleding zoals voor wandelen, bergbeklimmen, skiën, fietsen en motorrijden. Ook in beroepskleding voor brandweer, politie en postbodes wordt het gebruikt. Tenslotte zit het in sommige (hand)schoenen.

Tussen de stof en de voering bevindt zich een dun membraan (eenhonderste millimeter dik), gemaakt van een hydrofiele (wateropnemende) polyester. Dit membraan geeft de kleding de gewenste eigenschappen en is aan de bovenstof of aan de voering vastgelijmd. Daarbij is het belangrijk dat de lijm puntsgewijs aanwezig is. Bij volledige bedekking door de lijm zou het effect veel minder zijn.

Vanuit industrieel oogpunt was de ontwikkeling van SympaTex® opmerkelijk. Het uiteindelijke resultaat was immers niet te danken aan doelgericht onderzoek. In de jaren zeventig deed de vezeldivisie van Akzo een studie naar de mogelijkheid om uit hydrofiele polyesters een product voor kunstnieren te vervaardigen. Die producten moesten doorlaatbaar voor water en ureum (uit het bloed) zijn. Gedurende het onderzoek ontstond het idee om ook de doorlaatbaarheid van waterdamp te bepalen. Die was onverwacht hoog, terwijl de doorlaatbaarheid voor vloeibaar water betrekkelijk gering was. Deze combinatie leidde in de jaren tachtig tot SympaTex®, tegenwoordig geproduceerd door SympaTex Technologies GmbH in Wuppertal.

Bijzondere structuur

Chemisch gezien is SympaTex® bijzonder. Het membraan heeft een dichte structuur en bevat (in tegenstelling tot het concurrerende product GoreTex) geen poriën waardoor waterdampmoleculen kunnen passeren. Door het waterminnende, hydrofiele karakter van het materiaal is het echter toch in staat waterdampmoleculen door te laten (‘oplossen’ en diffusie). De richting waarin de moleculen zich bewegen wordt bepaald door het concentratieverschil tussen de binnen- en buitenkant van het materiaal. In de meeste gevallen bewegen de waterdampmoleculen zich naar de buitenkant ten gevolge van de lagere temperatuur en vochtigheid.

Figuur 2. De algemene chemische structuur van hydrofiele polyesters.

Hydrofiele polyesters zijn opgebouwd uit waterminnende en waterafstotende ( hydrofobe) stukken. Polybutyleentereftalaat (PBT, het ‘harde’ segment) is hydrofoob en kristallijn, polyethyleenoxide (PEO, het ‘zachte’ segment) is hydrofiel. Ze zijn verbonden via esterbindingen. Het harde PBT bepaalt de sterkte van het materiaal, het zachte PEO de wateropname en soepelheid.

Variatie

De samenstelling van hydrofiele polyesters kan tussen brede grenzen gevarieerd worden. Hoe hoger het gehalte aan het hydrofiele segment des te hoger de doorlaatbaarheid voor waterdamp maar des te lager de sterkte. Bij te veel PEO wordt de doorlaatbaarheid van vloeibaar water te hoog om de wandelaar voldoende te beschermen tijdens een regenbui.

Voor toepassing in ademende kleding moet een compromis gezocht worden tussen een zo hoog mogelijke doorlaatbaarheid voor waterdamp bij een minimale doorlaatbaarheid voor vloeibaar water. Het optimale PEO-gehalte blijkt tussen de twintig en vijftig gewichtsprocent te liggen.

Figuur 3. De belangrijkste eigenschappen van SympaTex®: het laat waterdamp door, maar houdt water tegen en is winddicht. Bron: C.M.F. Vrouenraets

De bereiding van hydrofiele polyesters vindt plaats door de grondstoffen dimethyltereftalaat, 1,4-butaandiol en _polyethyleenoxide_samen met een katalysator geleidelijk tot 250 °C te verhitten onder een steeds dieper wordend vacuüm. Hierbij vindt omestering plaats en ontwijkt methanol. De samenstelling van de polyester wordt bepaald door de gewichtsverhouding van de uitgangsstoffen. Het membraan zelf wordt verkregen door het gesmolten polymeer op een zodanige wijze door een spleet te persen dat de uiteindelijke dikte eenhonderste millimeter wordt.

Dijken
KNAW

Dit artikel is afkomstig uit het boek Chemie achter de dijken, een gezamenlijke uitgave van de Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen (KNAW) en de Koninklijke Nederlandse Chemische Vereniging (KNCV). Het werd in 2001 uitgegeven ter herdenking van het feit dat de Nederlander Jacobus Henricus Van ‘t Hoff honderd jaar eerder in 1901 de allereerste Nobelprijs voor de scheikunde won. Chemie achter de dijken belicht Nederlandse uitvindingen en ontdekkingen op chemisch gebied sinds 1901. In zo’n zeventig bijdragen (voor het overgrote deel opgenomen in Kennislink) wordt de betekenis van de Nederlandse chemie duidelijk voor ontwikkelingen op het gebied van de gezondheidszorg (bijvoorbeeld de kunstnier), de voedingsmiddelenindustrie (onder andere zoetstoffen), de kledingindustrie (bijvoorbeeld ademende regenkleding) of de elektronica (zoals herschrijfbare CD’s).

Dit artikel is een publicatie van KNAW/KNCV.
© KNAW/KNCV, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 01 oktober 2001

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.