Нейлон водонепроницаем? Объяснение водостойкости, впитываемости и использования на открытом воздухе
Вы можете положить свой дождевик в рюкзак, организовать прокладку кабелей на улице или задаться вопросом, смогут ли нейлоновые стяжки, поддерживающие ваши уличные светильники, удержаться. Вопрос “Является ли нейлон водонепроницаемым?” хотя и простой, но ответ более сложный; на самом деле, нейлон не является водонепроницаемым, а только водоотталкивающим и имеет способность впитывать влагу. Более того, нейлон бывает различных форм и видов; следовательно, различные продукты из нейлона, такие как куртки, веревки и стяжки, будут по-разному реагировать на воздействие воды.
Кратко говоря, ответ на вопрос отрицательный: нейлон не обладает свойством водонепроницаемости, а скорее водоотталкивающим. Хотя нейлон как полиамид действительно впитывает воду до 8% влаги по весу в зависимости от сорта; например, для нейлона полиамида 66 это около 2.5-3.5% влаги в состоянии равновесия. Хотя нейлон не растворим и не повреждается в короткий срок, его не следует оставлять в воде на долгое время из-за ослабления. Более того, если он не защищен от УФ-излучения, он будет разрушаться под воздействием солнечных лучей. Нейлон получит статус водонепроницаемости только если он покрыт, ламинирован или обработан каким-либо образом. Нейлоновые стяжки для уличного использования должны быть черными и УФ-стабилизированными (солнце гораздо хуже, чем дождь).
Краткий ответ: Водоотталкивающий, не водонепроницаемый
Если вы поместите нейлон в воду, первое, что вы заметите, это то, что он становится влажным. Он впитает немного воды в волокна нейлона, и если он не был специально обработан, через некоторое время вода будет проходить через нейлон. Это называется водоотталкивающим, что означает, что он будет сопротивляться воде в течение определенного времени, но не предотвратит ее полного прохождения.
Водонепроницаемость буквально означает, что вода не может проходить через материал, что подразумевает использование либо не впитывающего материала, такого как резина или ПВХ, либо нанесение водонепроницаемого покрытия или мембраны на впитывающий материал. Нейлоновая куртка сама по себе водоотталкивающая, но если нейлоновая куртка имеет водонепроницаемое покрытие, такое как PU или мембрана Gore-Tex, она становится водонепроницаемой благодаря покрытию и не зависит от нейлона.
Таким образом, в ответ на вопрос “является ли нейлон водонепроницаемым?”, мы можем сказать, что нейлон не является водонепроницаемым как таковой, но нейлон может стать водонепроницаемым, если его обработать.
Почему нейлон впитывает воду: химия
Причина, по которой нейлон (полиамид) впитывает влагу, связана с его химической структурой. Нейлон состоит из повторяющихся единиц, называемых амидными группами, которые позволяют молекулам нейлона устанавливать водородные связи (такого же типа, как связывают молекулы воды друг с другом). Когда нейлон попадает в воду, молекулы воды могут проникать в полимерную матрицу и создавать водородные связи с амидными группами, тем самым застревая между цепочками полимера.
Следовательно, причина, по которой нейлон ведет себя иначе, чем обычные пластики, такие как полипропилен (PP) или полиэтилен (PE), заключается в том, что они состоят из простых углеводородов, не способных образовывать связи с водой и обладающих высокой гидрофобностью (водоотталкивающие). В отличие от других типов пластиков, нейлон является гигроскопичным, что на самом деле означает, что он любит влагу.
Сколько воды может впитать нейлон?
Количество варьируется в зависимости от сорта нейлона и окружающей среды. Стандартные цифры, которые вы увидите в технических паспортах:
| Сорт нейлона | Водопоглощение (погружение на 24 часа) | Водопоглощение (насыщение/равновесие) |
|---|---|---|
| Нейлон 6 (PA6) | ~1.5-1.9% | ~8-9.5% |
| Нейлон 6/6 (PA66) | ~1.2-1.5% | ~5.5-8.5% |
| Нейлон 12 (PA12) | ~0.25% | ~1.5-2.5% |
| Нейлон с наполнителем из стекловолокна PA66 | ~1.0% | ~4-5% |
Здесь есть два практических аспекта: во-первых, процесс поглощения действительно происходит, но он медленный – нейлон не может впитать более 1-2% после примерно дня погружения в воду, и максимальная скорость поглощения будет достигнута только через несколько недель. Во-вторых, различные типы нейлона поглощают разное количество воды – нейлон 12 предпочтителен для топливных шлангов и некоторых морских приложений, так как он впитывает гораздо меньше воды, в то время как нейлон 6/6 можно считать стандартным типом.
Что вода делает с нейлоном со временем
Нейлон не подвержен воздействию воды, и кратковременное воздействие влаги не является проблемой. Однако длительное увлажнение имеет последствия:
- Потеря прочности (временная): из-за поглощения влаги нейлон ведет себя больше как пластик и становится немного мягче, гибче и слабее. Влажный нейлон 6/6 может потерять 10-20% модуль прочности на растяжение по сравнению с сухим материалом. Это изменится, как только материал высохнет.
- Изменение размера: нейлон впитывает воду, что вызывает набухание (0.2-1% в зависимости от типа нейлона), что важно при изготовлении прецизионных деталей, но не так важно в кабельных стяжках.
- Гидролиз (долгосрочный процесс, связанный с нагреванием и увлажнением): при высоких температурах с водой амидные связи нейлона могут медленно гидролизоваться, что приводит к необратимому разрушению материала. На практике это имеет значение для применения в горячей воде, но не для обычного использования на улице.
- Поверхностная плесень: сам нейлон не разлагается, как натуральные волокна, однако грязь и влажность накапливаются на поверхности и могут привести к росту плесени.
Нейлоновые ткани против нейлоновых изделий: важное различие
Когда люди спрашивают, является ли нейлон водонепроницаемым, они часто имеют в виду классическую ткань (например, куртки, рюкзаки, палатки) — тем не менее, ответ отличается для ткани и твердых нейлоновых изделий.
| Продукт | Поведение воды | Обработка для водонепроницаемости |
|---|---|---|
| Ткань нейлоновой куртки | Вода образует капли, затем проникает через тканый нейлон | PU/PVC покрытие или мембрана (например, Gore-Tex) делает его водонепроницаемым; DWR покрытие делает его водоотталкивающим |
| Нейлоновые стропы/ремни | Впитывает воду, медленно сохнет | Обычно без обработки — только водоотталкивающий |
| Нейлоновая веревка | Впитывает воду, увеличивает вес, теряет немного прочности при намокании | Без обработки; морские сорта используются как есть |
| Нейлоновые кабельные стяжки | Впитывают немного влаги; функционально не затрагиваются дождем | Обработка для воды не требуется; УФ-стабилизация для солнечного света |
| Нейлоновые детали, напечатанные/формованные на 3D-принтере | Впитывают влагу, небольшое набухание | Иногда герметизируются для прецизионного использования |
“Водонепроницаемое нейлоновое покрытие” остается таковым благодаря своему покрытию, в отличие от нейлонового стяжки, который является водоотталкивающим благодаря своим врожденным характеристикам, где вода на самом деле не является проблемой для стяжки, но солнечный свет действительно является.
Водонепроницаемый против Водоотталкивающий против Водостойкий
Эти три термина используются в маркетинге продуктов довольно свободно, но они имеют разные значения:
| Термин | Значение | Пример нейлона |
|---|---|---|
| Водоотталкивающий | Замедляет проникновение воды, но в конечном итоге пропускает ее. | Простой нейлоновый материал, большинство нейлоновых изделий |
| Водоотталкивающий | Сопротивляется воде благодаря обработке поверхности (покрытие DWR) | Нейлоновая куртка с долговечным водоотталкивающим покрытием |
| Водонепроницаемый | Полностью блокирует воду (покрытие/мембрана или непроницаемый материал) | Нейлон с покрытием PU/PVC, с подкладкой Gore-Tex, тенты с покрытием PVC |
Когда в техническом паспорте говорится, что нейлоновый продукт “водонепроницаемый”, ищите как — покрытие или мембрана выполняет работу, а не сам нейлон.
Нейлон на открытом воздухе: УФ-излучение — настоящий враг
Большинство людей часто упускают из виду несколько удивительный факт. Хотя большинство считает, что дождь может нанести вред нейлону, на самом деле солнечный свет наносит наибольший ущерб нейлону. Ультрафиолетовые (УФ) лучи разрушают полимерные цепи в нейлоне (явление, называемое фотодеградацией):
- Ненадлежащий нейлоновый предмет может стать хрупким, подвергнуться обесцвечиванию (потемнеть или выцвести) и потерять свою прочность после 1-3 лет постоянного солнечного воздействия.
- Если нейлон стабилизирован от УФ-излучения (черные или УФ-рейтинговые сорта), он может выдерживать условия на открытом воздухе в течение многих лет (5-10), в зависимости от множества факторов.
- Вода действует вместе с солнцем в прибрежных и тропических климатах, где тепло, влажность и УФ-лучи способствуют деградации:
Вот почему наружные изделия (кабельные стяжки, тенты, стропы и т. д.) изготавливаются из черного или УФ-стабилизированного нейлона: пигменты предотвращают проникновение солнечного света внутрь изделия. Если вы хотите использовать свой нейлоновый предмет на улице, убедитесь, что он стабилизирован от УФ-излучения, прежде чем беспокоиться о его водонепроницаемости.
Нейлоновые кабельные стяжки и вода: что вам нужно знать
Когда мы возвращаемся к вопросам о самом важном продукте для этого конкретного сайта, нейлоновые кабельные стяжки прекрасно выдерживают воду. Что касается дождя, воздействия воды и влажности, ничто не повредит обычной нейлоновой стяжке 6/6. Давайте рассмотрим основные факты по этому поводу:
- Дождь и погружение. Если нейлоновая стяжка попадает под воду, она может немного намокнуть (около 1-1.5% в течение 24 часов), что приведет к небольшому снижению жесткости. Но способность зажима стяжки для обычной упаковки не потеряется.
- Температура и вода. Для горячих водяных зон (таких как паровые линии, горячие промывки) необходимо использовать термостабилизированные нейлоновые стяжки, так как там происходят процессы гидролиза и термического старения.
- Солнечный свет под вопросом. Для такого типа управления кабелями на открытом воздухе, как садовые огни, проводка кондиционеров и рекламные знаки, лучшим выбором будут черные нейлоновые стяжки с УФ-защитой, а не натуральные (белые или прозрачные). Натуральный нейлон станет хрупким через один-два года воздействия на открытом воздухе.
- Морская/соленая водная среда. На самом деле, нейлон обладает отличной стойкостью к соленой воде (он может использоваться в морском оборудовании), но лучшим решением будут стяжки из нержавеющей стали, так как они актуальны, когда важны как устойчивость к УФ-излучению, так и коррозионная стойкость.
Как долго прослужит нейлон на открытом воздухе?
Реалистичные ожидания для наружного нейлона:
| Нейлоновый продукт | Срок службы в помещении | Срок службы на открытом воздухе (натуральный/белый) | Срок службы на открытом воздухе (УФ-стабилизированный черный) |
|---|---|---|---|
| Кабельные стяжки (PA66) | Годы до десятилетий | ~1-3 года до хрупкости | ~5-10 лет типично |
| Ленты/ремни | Годы | ~1-2 года | ~3-5 лет |
| Ткань (без покрытия) | Годы | Выцветает и ослабевает за 1-2 сезона | Дольше, если обработана |
| Веревка | Годы | ~1-2 года на солнце | ~3-6 лет |
Эти цифры являются лишь приблизительными — местная интенсивность УФ-излучения, высота и температура все их изменяют. Тем не менее, здесь мы можем увидеть ту же закономерность: черный УФ-стабилизированный нейлон увеличивает срок службы на открытом воздухе в 2-4 раза.
Нейлон против полиэстера в влажных условиях
Основным конкурентом нейлона на рынке тканей (и продуктов) является полиэстер — вот как два материала сравниваются в условиях влажности:
| Фактор | Нейлон | Полиэстер |
|---|---|---|
| Водопоглощение | Выше (поглощает 2-8%) | Ниже (поглощает ~0.4%) |
| Потеря прочности при намокании | Теряет ~10-20% модуль при намокании | Теряет очень мало |
| Устойчивость к UV | Плохая, если не стабилизирована | Лучше, чем нестабилизированный нейлон |
| Устойчивость к абразивному износу | Более высокий (более прочное волокно) | Хороший |
| Скорость высыхания | Медленнее (удерживает больше воды) | Быстрее |
| Ощущение/прочность | Мягче, прочнее | Чище |
С точки зрения чистой производительности при намокании, полиэстер технически “более водонепроницаем” (так как он поглощает меньше и лучше сохраняет свою прочность, чем нейлон) — однако, нейлон в целом более долговечен и прочен из двух, поэтому высококачественные изделия для улицы часто комбинируют оба материала — используя нейлон там, где действительно важна прочность, и полиэстер там, где критически важны низкое поглощение и устойчивость к УФ-излучению.
Указания по уходу и использованию в условиях влажности
- Сушите нейлон перед хранением: оставленный во влажном состоянии нейлон в сумке может заплесневеть; повесьте или используйте снаряжение и стяжки перед их укладкой.
- Выбирайте черный цвет для улицы: любимый вариант для уличного нейлона — УФ-стабилизированный черный; используйте только черное снаряжение, стяжки или ремни.
- Периодически проверяйте стяжки на улице: даже УФ-стабилизированные стяжки стареют; проверяйте уличные стяжки ежегодно и заменяйте любые, которые стали хрупкими или треснули — и при выборе размера и прочности для уличной работы, стандартным размерам стяжек справка поможет вам сопоставить длину, ширину и прочностную характеристику с пакетом.
- Выбирайте правильный класс для окружающей среды: для морской или жаркой среды используйте стяжки из нержавеющей стали или нейлон морского класса; используйте термостабилизированные для жаркой и влажной среды.
- Избегайте чрезмерного натяжения холодных влажных стяжек: нейлон становится жестче на холоде; убедитесь, что вы применяете правильное натяжение, чтобы он не треснул на зубцах.
Часто задаваемые вопросы
Как долго прослужит нейлон на улице?
Неподвержденный (натуральный/белый) нейлон имеет срок службы на улице около 1-3 лет из-за УФ-лучей, которые делают его хрупким. УФ-стабилизированный черный нейлон может прослужить 5-10 лет, в зависимости от климата и уровня солнечной интенсивности. Общее правило: черный УФ-стабилизированный нейлон — лучший вариант, если продукт будет использоваться на улице.
Можно ли носить нейлон под дождем?
Абсолютно, нейлоновая ткань — хороший вариант для ношения в дождливых условиях, но нейлоновая ткань в конечном итоге позволяет воде просачиваться. Нейлон может намокнуть, потому что вода может проникнуть в ткань после того, как внешний слой насыщен. Поэтому, выбирая куртку на дождливый день, ищите куртку из нейлона, которая является водонепроницаемой, либо благодаря водонепроницаемому покрытию, либо водонепроницаемой мембране.
Какая ткань 100% водонепроницаема?
Никакая ткань не может называться “100% водонепроницаемой” сама по себе, если она не обработана водонепроницаемыми покрытиями или мембранами: PU (полиуретановые) покрытия, ПВХ покрытия, резиновое покрытие или дышащие мембраны, такие как Gore-Tex и eVent. Примеры действительно водонепроницаемых предметов могут включать ПВХ тенты, резиновые куртки и ламинированную или покрытую верхнюю одежду. В противном случае, без покрытий, обычный тканый нейлон или полиэстер или хлопковая ткань будут только водоотталкивающими, а не водонепроницаемыми.
Что более водонепроницаемо, нейлон или полиэстер?
Полиэстер превосходит нейлон по водоотталкивающим свойствам, так как он поглощает примерно 0.4% воды, в то время как нейлон поглощает от 2 до 8% воды. Более того, когда они мокрые, полиэстер не теряет свою прочность, и, следовательно, быстро сохнет. Нейлон прочнее по сравнению с полиэстером, но поглощает больше влаги. Таким образом, с точки зрения водоотталкивающих свойств, полиэстер лучше, в то время как нейлон превосходит по прочности и жесткости.
Ссылки
- DuPont — Нейлон 6/6 (Zytel) Технические данные: Водопоглощение и механические свойства
- ASTM D570 — Стандартный метод испытания на водопоглощение пластиков
- ISO 62 — Пластики: Определение водопоглощения
- Полиэстер против нейлона — Сравнение свойств волокон
- REI Экспертные советы — Водонепроницаемая и водоотталкивающая дождевка
- Нейлон — Руководство по свойствам и применениям материала
Заключение
Является ли нейлон водонепроницаемым? Хотя он водоотталкивающий, он не является водонепроницаемым. Это означает, что он поглощает влагу до 2-8% в зависимости от ткани, теряет часть своей прочности и жесткости, когда мокрый, и становится полностью непроницаемым только после того, как он был покрыт или ламинирован. Но для большинства практических целей — и особенно для таких продуктов как нейлоновые кабельные зажимы — вода не является проблемой: дождь не повредит их, и даже погружение едва ли влияет на их прочность удержания.
