L’ultimo strato di un prodotto assorbente
In un prodotto costruito a più strati, lo strato esterno traspirante è quello che sta all’esterno di tutti gli altri e che tocca gli indumenti. Nel lessico tecnico dei prodotti assorbenti si chiama backsheet, e la sua descrizione ricorrente lo definisce impermeabile ai liquidi e traspirante insieme.
Le due proprietà sembrano contraddirsi e non lo sono, perché riguardano due stati diversi della stessa sostanza. L’acqua liquida è tenuta insieme dalla tensione superficiale e si muove in massa; il vapore acqueo è fatto di molecole isolate che si muovono una per una. Un materiale può fermare la prima e lasciare passare le seconde, e l’intera classe dei materiali traspiranti vive su questa differenza.
Il vapore che passa: come si misura uno strato traspirante
La traspirabilità non è un aggettivo ma una grandezza misurabile: la trasmissione di vapore acqueo, cioè la massa di vapore che attraversa una superficie unitaria nell’unità di tempo. L’unità corrente è il grammo per metro quadro ogni ventiquattro ore.
Un numero da solo però non dice niente, perché il flusso dipende da quanto vapore c’è dalle due parti del materiale. Vanno indicate insieme al valore la temperatura e l’umidità relativa della prova, e il metodo con cui è stato ottenuto. Nella letteratura brevettuale sui prodotti assorbenti si trovano requisiti di almeno mille grammi per metro quadro ogni ventiquattro ore, e di preferenza almeno tremila, riferiti al metodo NWSP 070.4.R0 (15), una procedura delle Nonwovens Standard Procedures pubblicate insieme dalle due associazioni internazionali del tessuto non tessuto, che misura l’umidità relativa in una cella secca e copre valori fra cinquecento e centomila grammi al metro quadro al giorno. Altri documenti riportano valori riferiti a 37,8 gradi e 100 per cento di umidità relativa. Esiste poi la via gravimetrica delle prove a coppa, di cui la ASTM E96 è il riferimento più citato. Due numeri ottenuti con metodi e condizioni diverse non sono confrontabili fra loro.
Film microporosi: carbonato di calcio e stiro
Il primo dei due meccanismi apre dei fori, e li apre in modo indiretto. Si estrude un film di poliolefina, polietilene o polipropilene, caricato con una polvere minerale, di regola carbonato di calcio: le percentuali citate in brevetto stanno fra il trenta e il settanta per cento in massa, con particelle fra mezzo micrometro e cinque micrometri circa.
Il film così ottenuto è ancora chiuso. Diventa poroso quando viene stirato: sotto trazione il polimero si stacca dalla superficie di ogni granello, e attorno a ciascuno si apre un vuoto; i vuoti si collegano fra loro e formano una rete di canali che attraversa lo spessore. I fori che ne risultano sono enormi rispetto a una molecola d’acqua e minuscoli rispetto a una goccia, e la superficie della poliolefina è idrorepellente, quindi l’acqua liquida non entra nei canali per capillarità mentre il vapore li percorre. I valori dichiarati in brevetto per questi film vanno da circa mille fino a circa diecimila grammi per metro quadro ogni ventiquattro ore, misurati a 37,8 gradi e 100 per cento di umidità relativa. Il carbonato che resta in superficie cambia anche la mano del film, che al tatto somiglia meno a un foglio di plastica.
Membrane idrofile: passare senza un foro
Il secondo meccanismo non apre niente. Il film è un copolimero a blocchi con segmenti idrofili, tipicamente di natura polieterea, ed è pieno da parte a parte.
Il vapore lo attraversa in tre tempi. Sul lato umido le molecole d’acqua si sciolgono nel polimero, cioè si legano ai segmenti idrofili; dentro il solido diffondono lungo il gradiente di concentrazione, saltando da un sito all’altro della catena; sul lato asciutto lasciano il polimero ed evaporano. È un passaggio chimico e non geometrico, ed è il motivo per cui una membrana continua può essere permeabile pur non avendo un solo foro. Ne discende una differenza pratica: un film microporoso deve la propria tenuta ai liquidi alla repellenza della superficie dei canali, quindi dipende da quanto quella superficie resta tale, mentre una membrana piena non ha canali da bagnare.
Traspirante non vuol dire permeabile all’aria
La confusione più comune mette insieme due proprietà distinte. La permeabilità all’aria è il volume d’aria che attraversa una superficie unitaria nell’unità di tempo sotto una differenza di pressione dichiarata, e si misura con un’altra prova.
Le due grandezze viaggiano separate. Una membrana idrofila piena ha permeabilità all’aria praticamente nulla e trasmissione di vapore elevata: non passa un soffio e passa l’umidità. All’opposto, un tessuto non tessuto molto aperto lascia passare l’aria in abbondanza e non è affatto una barriera ai liquidi. Nel parlato commerciale traspirante viene usato per entrambi i casi, ed è la ragione per cui un materiale descritto come traspirante va sempre riportato al numero e al metodo.
Dove sta lo strato esterno e che cosa c’è sotto
In un prodotto assorbente la pila si legge dalla cute verso l’esterno. Il primo velo è un non tessuto idrofobo che lascia scendere il liquido verso il basso e resta relativamente asciutto sul lato della pelle; segue uno strato di acquisizione e distribuzione, che smista il liquido invece di lasciarlo fermo dov’è arrivato; poi il nucleo assorbente, fatto di fibra di cellulosa sfibrata e di polimero superassorbente; infine lo strato esterno.
Su pannoloni e traverse quest’ultimo è spesso accoppiato a un non tessuto morbido, così la superficie che tocca gli indumenti ha l’aspetto e il suono di un tessuto e non di un foglio. Lo stesso schema, con un materiale che ferma il liquido e lascia uscire il vapore, ritorna del tutto identico nell’abbigliamento protettivo a più strati, dove la membrana viene accoppiata a un tessuto portante: cambiano i numeri richiesti e il modo di verificarli, non il principio.
