Kalvo

• ohut polymeerimateriaalikerros

• kalvon paksuus on luokkaa muutamia mikrometrejä

• sen tehtävänä on estää veden pääsy ulkopuolelta sisään, mutta sallia vesihöyryn poistuminen ulospäin

• estää tuulen tunkeutumisen sisään

Jaottelu rakenteen mukaan:
kalvon liittäminen pintamateriaaliin tai vuorikankaaseen – kalvo on laminoitu vain ulkokankaaseen ja sisäpuolelta se on yleensä suojattu irrallisella vuorilla, kalvoa ei voi irrottaa
kalvo vapaasti sijoitettuna ulkomateriaalin ja vuorin väliin – kalvo on vain vapaasti asetettu vuorin ja pintamateriaalin väliin, laminointia ei käytetä ja kalvo on irrotettavissa

Jaottelu kosteuden siirtoteknologian mukaan:
mikrohuokoiset kalvot toimivat huokoskoon ja veden sekä vesihöyryn molekyylikoon välisen suhteen periaatteella. Huokoset päästävät läpi vesihöyryn molekyylit, mutta ovat liian pieniä vesipisaroille, esim. Gore-Tex
hydrofiiliset (huokosettomat) kalvot eivät sisällä huokosia. Kalvon sisäpinnalle tiivistyvä vesi (hiki) johdetaan materiaalin sisään ja kuljetetaan kemiallisesti ulospäin, esim. Sympatex

Vedenpitävyyttä mitataan vesipatsasarvolla – moottoripyörävaatteissa noin 5 000–30 000 mm
Hengittävyys tarkoittaa kykyä siirtää kehon tuottama vesihöyry ympäristöön – moottoripyörävaatteissa noin 2 000–10 000 g/m²/24 h

Kalvomateriaalit eli kalvot
Kalvomateriaalit syntyvät yhdistämällä kalvo kantavaan kankaaseen. Kalvolla tarkoitetaan ohutta polymeerimateriaalikerrosta, jonka paksuus on mikrometrien luokkaa. Kalvomateriaaleja kutsutaan usein myös laminaateiksi, koska kalvon ja kantavan kankaan liittäminen tapahtuu yleensä laminoimalla (alla mainittua poikkeusta lukuun ottamatta). Kalvon tehtävänä on estää veden tunkeutuminen ulkopuolelta ja samalla sallia vesihöyryn läpäisy. Kalvomateriaalina käytetään yleisimmin polytetrafluorieteeniä (PTFE), polyesteriä (PES) tai polyuretaania (PU). Kalvomateriaalit jaotellaan edelleen sen mukaan, miten kalvo on yhdistetty ulko- tai vuorimateriaaliin, tai onko kalvo sijoitettu vapaasti niiden väliin. Jaottelu on seuraava:

a) Kaksikerroksiset laminaatit
Kalvo on laminoitu vain ulkokankaaseen ja sisäpuolelta se on yleensä suojattu irrallisella vuorilla. Vuori estää kalvon vaurioitumisen ja estää samalla kehon suoran kosketuksen kalvoon. Laminointi heikentää jonkin verran kalvon alkuperäisiä vedenpitävyys- ja hengittävyysarvoja, mutta parantaa kestävyyttä ulkokankaan ominaisuuksien ansiosta. Tuloksena on yleensä miellyttävä, mukava ja joustava materiaali.

Kaksikerroksinen laminaatti    Kolmikerroksinen laminaatti

b) Vapaasti sijoitettu kalvo eli Z-liner
Laminointia ei käytetä lainkaan, joten kyseessä ei ole laminaatti. Kalvo on vain vapaasti sijoitettu vuorin ja ulkomateriaalin väliin. Tämä on mielenkiintoinen tapa säilyttää kalvon ominaisuudet, erityisesti hengittävyys. Kalvon takaa ulospäin suuntautuvaa hengittävyyttä rajoittaa tällöin ulkokangas. Tämä rakenne mahdollistaa monenlaiset leikkausratkaisut myös materiaaleissa, joita olisi vaikea laminoida tai joissa saumojen teippaus olisi ongelmallista. Tätä rakennetta käytetään usein muotivaatteissa sekä myös käsineissä ja kengissä. Kalvot voivat perustua kahteen eri kosteuden siirtoperiaatteeseen, jotka voivat myös täydentää toisiaan.

Z-liner

Kalvojen jako pääasiallisen toimintaperiaatteen mukaan:

Mikrohuokoiset kalvot toimivat huokoskoon ja veden sekä vesihöyryn molekyylikoon suhteeseen perustuen. Yleisesti mainitaan, että kalvon huokoset ovat noin 20 000 kertaa pienempiä kuin vesipisara, mutta jopa 700 kertaa suurempia kuin vesihöyrymolekyylit. Vesihöyry pääsee siis kulkemaan kalvon läpi, mutta vesipisarat eivät. Huokoskoko on kymmenesosien mikrometrien luokkaa. Mikrohuokoiset kalvot saavuttavat erittäin korkeat hengittävyysarvot (yli 20 000 g/m²/24 h) ja vesipatsasarvot (jopa yli 30 m). Haittapuolena on huokosten tukkeutuminen epäpuhtauksista, rasvapartikkeleista ja suoloista käytön aikana. Valmistajat käyttävät erilaisia pintakäsittelyjä tämän estämiseksi. Myös oikea huolto on tärkeää, ja pesussa on käytettävä aineita, jotka eivät jätä jäämiä materiaaliin. Tunnetuin mikrohuokoinen kalvo on Gore-Tex.

Hydrofiiliset (huokosettomat) kalvot toimivat eri periaatteella. Kalvo on täysin huokoseton ja homogeeninen. Kosteuden siirto perustuu kemiallis-fysikaaliseen prosessiin, jossa vesi sitoutuu hetkellisesti kalvon materiaaliin. Tämä muistuttaa aineenvaihduntaa solukalvojen läpi elävissä organismeissa. Kalvon sisäpinnalle tiivistyvä vesi (hiki) johdetaan kalvon materiaaliin ja kuljetetaan kemiallisesti ulospäin. Etuina ovat vähäinen likaantuminen, parempi elastisuus, kyky siirtää myös nestemäistä vettä sekä erittäin korkeat vesipatsasarvot (yli 30 m). Haittapuolena on käytännössä olematon kaasujen läpäisy. Hydrofiilisiä kalvoja kutsutaan usein ”älykkäiksi”. Mitä voimakkaampi liike ja hikoilu, sitä enemmän kehon lämpötila nousee. Korkeamman lämpötilan vaikutuksesta kalvon molekyylit liikkuvat nopeammin, niiden väliset etäisyydet kasvavat ja vesihöyryn läpäisy lisääntyy. Hydrofiiliset kalvot sijoitetaan yleensä ulko- ja sisäkankaan väliin, jolloin kyseessä on tyypillisesti kolmikerroslaminaatti. Huolto on helppoa ja tavallinen pesu 30 °C:ssa riittää yleensä. Tunnetuin hydrofiilinen huokoseton kalvo on Sympatex, joka on valmistettu modifioidusta polyesteristä (PES).

Vedenkestävyys
Vedenpitäviksi materiaaleiksi katsotaan ne, joiden vesipatsasarvo ylittää 1,3 m, mutta käytännössä arvot ovat huomattavasti korkeampia. Täydellinen vedenpitävyys varmistetaan saumojen teippauksella tai uudemmilla materiaalien liitosteknologioilla (modernit saumattomat ratkaisut).

Vedenpitävyys
Vedenpitävyydellä tarkoitetaan kykyä vastustaa veden tunkeutumista ulkopuolelta. Se ilmoitetaan vesipatsaan korkeutena, jossa kangas alkaa päästää läpi ensimmäiset vesipisarat. Mitä korkeampi vesipatsasarvo, sitä parempi vedenpitävyys. Mittaus tehdään yleisimmin staattisella ISO 811 -testillä ja tulos ilmoitetaan metreinä vesipatsasta (m v.s.). On tärkeää muistaa, että arvo koskee itse materiaalia, ei valmista tuotetta. Käytännössä vedenpitävyyteen vaikuttavat myös vaatteen rakenneratkaisut, kuten saumat, vetoketjut ja huput. Lisäksi testi on staattinen eikä simuloi todellista dynaamista rasitusta. Yleisesti vedenpitävänä pidetään jo 1,3 m v.s. materiaalia, mutta moottoripyörävaatteissa käytännön arvot ovat useimmiten 5–20 m v.s., koska vaatteet altistuvat käytössä huomattavasti suuremmille paineille.

Hengittävyys
Hengittävyys tarkoittaa kykyä siirtää kehon tuottamaa vesihöyryä ympäristöön. Sitä kutsutaan joskus materiaalin ”hengittävyydeksi”, mikä on epätarkkaa, koska vain osa kosteutta siirtävistä materiaaleista läpäisee myös kaasuja (ks. hydrofiiliset kalvot). Hengittävyyden kuvaaminen ja mittaaminen on yksi haastavimmista alueista, ja ilmoitetut arvot soveltuvat lähinnä tuotteiden keskinäiseen vertailuun, usein vain saman valmistajan sisällä. Hengittävyys riippuu voimakkaasti ympäristöolosuhteista ja monista muista tekijöistä.

Hengittävyys mitataan MVTR-menetelmällä (Moisture Vapor Transmission Rate) ja ilmoitetaan yksiköissä g/m²/24 h. Arvo kertoo, kuinka monta grammaa vesihöyryä voi haihtua neliömetrin kankaan läpi vuorokaudessa. Havainnollistamiseksi: kävellessä keho tuottaa jopa 10 000 g/m²/24 h vesihöyryä, juostessa jopa 25 000 g/m²/24 h ja äärimmäisessä fyysisessä rasituksessa jopa 35 000 g/m²/24 h.

Käytännössä on hyväksyttävä, että fysiikan lait asettavat rajat. Kosteus voi poistua vaatteesta vain, jos olosuhteet sen sallivat. Jos kosteustaso on sama vaatteen sisällä ja ulkopuolella, kosteuden siirtymistä ei tapahdu, eikä edes paras materiaali auta. Sama koskee hikoilun ja hengittävyyden suhdetta: hengittävä materiaali auttaa kosteutta poistumaan, mutta ei vähennä itse hien muodostumista. Hengittävyyttä parantaa merkittävästi ilmanvaihto, minkä vuoksi myös huippuluokan ajotakeissa käytetään erillisiä tuuletusaukkoja.