Зміст:
Що таке мембрана, як її винайшли
Сучасні типи мембран: як вони працюють, з чого зроблені
Характеристики мембранного одягу:
- Що показують міліметри водяного стовпчика?
- Паропроникність
- Коефіцієнт опору проходженню водяного пару R.E.T.
- Зносостійке вологовідштовхувальне просочення DWR
- Кількість шарів мембрани
Порівняння деяких популярних виробників мембран
Невеликий повітряний прошарок між шкірою та одягом, можна визначити як «мікроклімат». Залежно від параметрів навколишнього середовища, температури і вологості, він може бути серйозно порушений. Іноді, це просто впливає на комфорт іноді суттєво впливає на досягнення певного результату, а іноді, від цього фактично залежить виживання.
Ця стаття має на меті висвітлити потенціал використання мембран у сучасній текстильній промисловості. Ми розглянемо як працює мембрана, які основні типи мембран існують, які їх характеристики й де їх використовують. Варто сказати, що вже досягнуто значного прогресу у вивченні та застосуванні властивостей «синтетичної шкіри». Вона широко використовується у виготовленні сучасного спортивного, альпіністського, туристичного і міського одягу, і має ряд виняткових властивостей. Забезпечує не лише надійний захист від екстремальних зовнішніх чинників (дожу, снігу та вітру), але і надає одягу властивості «дихання», або ж робить його паропроникним. Ознайомтесь з нашим асортиментом мембранних курток бренду Rab.
Що таке мембрана, як її винайшли
Мембрани - це напівпроникні субстрати, які виступають провідником для одних видів сполук, одночасно відокремлюючи інші. Сучасні мембрани виготовляють з таких полімерів як: поліуретан, поліакрил, поліефір та політетрафторетилен (тефлон). Вони є основними підкладками, що використовуються як внутрішній або середній шар, для багатошарового одягу.
Історія почалася в 1971 році, коли американський технолог Боб Гор, в результаті численних експериментів у своїй імпровізованій лабораторії, виявив унікальні можливості розширення політетрафторетилену (PTFE), при його нагріванні.
Розширений полімер (ePTFE) утворює мікропористий матеріал, що на 70 відсотків складається з повітря. Ці мікропори у тисячі разів менші за краплину води, але в декілька сотень разів більші за молекулу водяного пару. Це надає полімеру унікальні властивості - він затримує краплини води, при цьому пропускає пар, молекули якого є відокремленими одна від одної. Кожен сантиметр такої мембрани містить до 1,4 мільйонів мікроскопічних пор.
Сучасні типи мембран: як вони працюють, з чого зроблені
На сьогоднішній день, текстильні мембрани можна поділити на дві основні категорії:
- Гідрофільні суцільні мембрани
- Гідрофобні мікропористі мембрани
Гідрофільні мембрани не пропускають водяні опади з зовнішньої сторони, а процес виведення пари з тіла відбувається за рахунок поглинання та міграції молекул води, під впливом тепла та високої вологості зсередини. Існує ланцюжок хімічних груп, які притягують молекули водяної пари у певній послідовності. Вони використовують ці ланцюжки як сходинки, для міграції від внутрішньої сторони тканини назовні, у той самий час, не допускають вологу у зворотному порядку.
Гідрофільні мембрани, в основному, виготовляють з поліефіру етилену (ПЕ) та поліуретану (ПУ). Германська компанія Sympatex синтезує гідрофільні мембрани з поліестеру, такий тип мембран використовує всесвітньо відомий бренд спортивного одягу Puma. Японський гігант інноваційної текстильної промисловості Toyo Cloth виробляє мембрани з поліуретану (ПУ), яка має назву BION. Також, вартий уваги всесвітньо відомий британський виробник текстильних матеріалів Pertex, який випускає гідрофільну мембрану з поліуретану, яка має назву Shield. Компанія The North Face виготовляє мембрану DryVent, з аналогічних матеріалів.
У мікропористих гідрофобних мембранах процес «дихання» відбувається шляхом виведення випаровувань з тіла, у вигляді молекул водяної пари, через цілу систему з мікропор, це також відбувається під впливом тепла і високої вологості під курткою. У той самий час, краплини дощу, зумовлені ефектом поверхневого натягу, не здатні подолати гідрофобні властивості мембрани і будуть відштовхуватися від матеріалу.
Політетрафторетиленові (ПТФЕ) мікропористі мембрани синтезуються методом витягування полімеру, під впливом критичних температур. В результаті чого, утворюється система мікротріщин, яка надає тканині унікальні властивості. Найвідоміший у світі виробник мембран для одягу, американська компанія Gore-Tex, має лінійку одягу і мембран, виготовлених з ПТФЕ. Варті уваги і аналоги, американський виробник eVent, а також британський Porelle.
Гідрофобні мікропористі мембрани рідше виготовляють з поліуретану (ПУ), застосовуючи сучасний методом фазового розділення (інверсії) частин полімеру, або шляхом об’єднання декількох полімерів з подальшою їх штучною перфорацією.
Існує більш сучасний підвид гідрофобних мембран - нанопористі мембрани. Розмір їхніх пор має діаметр всього 1-2 нм, здебільше, виготовляються з поліетилентерефталату (ПЕТЕФ). Їх також використовують для фільтрації води і вони відрізняються порівняно невеликою вагою і кращими експлуатаційними характеристиками. Цей тим мембран вже активно використовується сьогодні в якості середнього захисного шару тканини, у багатьох спортивних виробах.
Нанопористі мембрани, виготовлені сучасною технологією електроспінінгу, доступні на ринку Crosstech, Tetratex, Porelle, Proline, Vapro, Sympatex, Action та Neoguard.
Окремо варто відзначити, що мембрана, незалежно від типу та матеріалу, захищає не тільки від опадів, але і має майже 100% вітронепродуваємість. Особливо актуальною ця інформація буде при використанні мембрани у похідних умовах, та альпінізмі.
Характеристики мембранного одягу
Мембранний виріб повинен мати певний набір характеристик, який обумовлює сфера застосування, і працювати у комплексі з іншим одягом, формуючи багатошарову захисну систему.
Окрім матеріалу і типу, до основних характеристик мембранного одягу відносяться:
- вологостійкість
- паропроникність
- коефіцієнт опору проходження водяного пару
- зносостійке вологовідштовхувальне просочення DWR
- кількість шарів мембранної тканини
Вологостійкість – це здатність матеріалу перешкоджати проходженню через себе певної кількості водяних опадів. Це найперший параметр, на який користувач звертає увагу, коли обирає одяг. Варто відзначити, що тканина вважається вологостійкою, або водонепроникною, лише до певних критичних показників тиску вологи. Тобто, ми розглядаємо не абсолютну гідроізоляцію, а лише показник стійкості, який буде відповідати експлуатації виробу при певних погодних умовах. В іншому випадку, неможливо стверджувати, що матеріал абсолютно водонепроникний і, при цьому, дихаючий.
В текстильній індустрії не існує єдиного методу, за яким би можна було визначати показники вологостійкості, бо це дуже залежить від умов експлуатації. Проте, існує міжнародний стандарт ISO 811:1981 для загального визначення стійкості текстильного матеріалу до проникнення води.
Це гідростатичний тест, який проводиться за допомогою «водяного стовпчика». Мембранна тканина розташовується горизонтально і натягується, зверху встановлюється квадратна трубка розміром 1×1 дюйм і заповнюється водою. Це збільшує водяний тиск на матеріал, поки вода не почне протікати через тканину. Вимірювання висоти води в міліметрах вказує на ступінь гідроізоляції. Саме тому на етикетках курток з мембраною майже завжди Ви можете побачити показник, який вимірюється в мм. Чим вище цей показник - тим краща вологостійкість. Цифри починаються від 5000 мм і сягають 20000+.
Як ми можемо орієнтуватися по показникам вологостійкості куртки, при її експлуатації, з вимірювань в мм водяного стовпчика, коли ми дивимось специфікації на етикетці?
0: це відсутність опору (футболка, сорочка).
< 5 000 мм: легкий дощ, сухий сніг тощо.
6 000 мм - 10 000 мм: легкий або помірний дощ, помірний сніг.
11 000 - 15 000 мм: помірний або сильний дощ, сильний сніг.
16 000-20 000 мм: сильний або дуже сильний дощ, сильні хуртовини.
Більш ніж 20 000 мм: найвищий захист при будь якій активності.
Таке описання показників можна застосувати саме до спортивного, туристичного і міського одягу з мембраною. Зважаючи на те, що дощ має показники +-2 500 мм навіщо обирати одяг, який буде в 10 разів перевищувати необхідний захист?
Це пов’язане з умовами експлуатації. ISO 811:1981 просто вимірює тиск води, яка міститься в трубці. Він не враховує додатковий вплив вітру, рухи тіла, тиск лямок важкого рюкзака на плечі. Якщо розглядати альпінізм – то це довгочасне перебування на відкритому повітрі, при екстремальних снігових і водяних опадах, тертя тіла і контакт його з камінням, глибами льоду, тощо. В реальних умовах, тиск зовнішніх факторів погоди на мембрану значно перевищує лабораторні показники вимірів.
Паропроникність - це показник, який надає мембрані унікальних «дихаючих» властивостей, і принципово відрізняє її від звичайної поліетиленової плівки. Мембрана здатна не лише перешкоджати проникненню водяних опадів ззовні, вона також виводить назовні випаровування і вологу з тіла.
В Європі є загальний метод отримання числового показника паропроникності B-1 L 1099 - «перегорнута чаша». В лабораторних умовах, в ємність розміщують поглинач вологи, хлорид кальцію. Його щільно накривають мембраною, з іншої сторони тканину занурюють у воду, сталої температури і тиску. В кінці експерименту, зваживши поглинач вологи, можна визначити показник MVTR (швидкість проходження пари води) – фактично, скільки грамів води мембранна тканини змогла пропустити через себе за певний проміжок часу.
Саме цей показник Ви найчастіше можете побачити на етикетках різних виробників мембранного одягу. Одиниця виміру g/m2/day, чим цей показник вищий – тим тканина має вищі характеристики паропроникності.
Для якісних туристичних курток, з мембраною рівня Gore-Tex Products чи Pertex Shield показники паропроникності сягають 20 000 і більше. Спеціалізований спортивний одяг з мембраною Gote-Tex Active або NanoPro, для над високої активності, можуть мати показник MVTR більше 40 000.
Показник паропроникності, в реальному житті, зумовлений зовнішніми факторами: відносна вологість, атмосферний тиск, різниця між внутрішньою та зовнішньою температурами, активність людини, тому також не може вважатися абсолютним. Проте, дає розуміння властивостей одягу і умов його використання.
Коефіцієнт опору проходженню водяного пару R.E.T. - ще один європейський стандарт ISO 11092, який також діє в Україні – визначає показник опору тканини проходженню водяної пари у момент часу. Цей параметр рідше вказують виробники мембранних тканин на етикетці, проте, чим він нижчий – тим швидше мембрана здатна виводить вологу з тіла, у короткий проміжок часу.
Градації показника опору R.E.T. наступна:
< 6: матеріал надзвичайно дихаючий, здатен забезпечити комфорт під час найінтенсивніших фізичних навантажень.
6 - 12: матеріал дуже дихаючий, більшість виробників якісного мембранного одягу мають саме цей показник r.e.t, доволі широкий спектр використання як в якісних моделях туристичних, так і гірськолижних мембранах
12 - 20: тканина помірно пропускає пар, часто зустрічається у мембранах міського призначення
> 20: матеріал погано пропускає повітря
> 40: тканина вважається паронепроникною
Зносостійке вологовідштовхувальне просочення DWR - це спеціалізоване просочення, яким обробляють майже всі сучасні зовнішні тканини, що використовуються для пошиву курток, штанів і інших елементів одягу (як з мембраною, так і без). Ця технологія дозволяє створити зовнішній гідрофобний шар, який перешкоджає всоченню води в тканину. Тобто, під час дощу, візуально одяг залишатиметься сухим, а краплини будуть відскакувати від поверхні або кататися по ній.
Навіть при наявності мембрани, у середньому шарі тканини, якщо зовнішній матеріал намокає - це суттєво погіршує загальні характеристики виробу. Як мінімум, мембранка стає важчою. Також, волога на зовнішньому шарі тканини блокує частину пор мембрани, які пропускають водяну пару. Вода ззовні не потрапить в середину, але показники паропроникності суттєво знизяться.
На етикетках одягу іноді можна знайти показник DWR в наступному вигляді: 80/n – де 80% просочення гарантовано залишиться на виробі після n-циклів прання (потраплянь під опади).
Аналізуючи показник вище, стає зрозуміло, просочення DWR вимивається з часом. Воно першим контактує з опадами, тоді як мембрана знаходиться у внутрішньому, або середньому шарі тканини. Особливо це стає помітно, коли зовнішній шар виробу починає локально намокати.
Гарна новина полягає у тому, що сучасні засоби по догляду за одягом дозволяють Вам самостійно оновлювати вологовідштовхувальний шар дороговартісного елементу екіпування. Ви можете використовувати рідкий гель для прання і просочення мембранного одягу, або спреї для взуття. З власного досвіду, раджу звернути увагу на британського виробника Grangers, а саме Wash And Repel - для прання мембранного одягу, Down Wash And Repel – для прання і просочення пухових виробів, Footwear Repel – спрей для взуття. Як аналог, чудове рішення це NikWax.
Кількість шарів мембрани - у деяких виробників є частиною назви, наприклад Gore-Tex Pro 3L. Існують різні варіанти виконання мембрани: «2 шарова», «3 шарова» і навіть «2,5 шарова».
Необхідно розуміти, сам мембранний матеріал, фактично, це внутрішній елемент, товщина якого не перевищує 0,01 мм. Щоб використовувати його, необхідно його заламінувати до якоїсь основи. Простими словами, виробник сплавляє зовнішній і внутрішній захисний текстильний шар з мембраною посередині, так утворюється суцільний багатошаровий матеріал.
Двошарова мембрана - зовнішній захисний шар і мембрана інтегровані разом. Щоб уникнути пошкодження мембрани, внутрішня частина має сітчасту підкладку.
Двох з половиною шарова мембрана - це два шари, але замість сітчастої підкладки, на внутрішній стороні, мають рельєфний малюнок або інше суцільне покриття. Це дозволяє мінімізувати тертя та зношування мембрани від контакту з іншим одягом. Найпопулярніший тип мембран.
Тришарова мембрана – для пошиву найбільш технічного спортивного, туристичного та альпіністського одягу використовують саме такий тип мембрани. У якості внутрішньої підкладки використовують ламінований армований волокнистий матеріал. Це значно підвищує характеристики зносостійкості виробу, особливо при жорстких умовах експлуатації.
Порівняння деяких популярних виробників мембран
Мембрана від виробника eVent особливо добре відмітилася в одягу, де необхідно забезпечити високий коефіцієнт паропроникності. Іноді, бренди середнього і високого класу використовують її замість більш дороговартісного Gore-Tex Active. По суті, це та ж мікропориста мембрана, як і Gore-Tex, але замість суцільного поліуретанового ламінату, для захисту мембрани, окремо покривається кожне волокно тканини.
У компанії The North Face є власна розробка - мембрана DryVent, яку вони використовують в деяких видах одягу середнього класу (в речах топового спортивного сегменту завжди використовують Gore-Tex). Але, DryVent перевірена роками і має якості близькі до високого рівня.
Patagonia використовує Gore-Tex у більшості своїх першокласних виробів, але, також використовує мембрану власного виробництва H2No® в деяких продуктах середнього класу. Як і в попередньому випадку, вона має дуже хороші показники для мембрани такого типу.
Британський виробник Rab, для речей міського і туристичного призначення, обрав оптимальне рішення, по співвідношенню ціни та якості. Це виробник тканин Pertex - відрекомендував себе як один з найкращих у текстильній промисловості. На бікрах більшості брендів туристичного одягу топового сегменту можна побачити зовнішній матеріал від цього виробника. Pertex Shield – це їх власна сучасна розробка, яка дозволила зробити якісні речі більш доступними. Раджу звернути увагу на декілька моделей курток з мембраною від цього виробника. Зважаючи на свої характеристики, мають одну з найкращих цін в Україні.
З такою кількістю доступних на ринку варіантів мембран і їх форматів важливо підібрати одяг, який найкраще зможе адаптуватися до діяльності, якою Ви плануєте займатися. Необхідно віднайти оптимальний баланс між водонепроникністю, повітропроникністю, довговічністю, комфортом і, що важливо, ціною.
Якщо Ви збираєтеся пройти складний альпіністський маршрут, вірогідно, Ви зупинитеся на варіанті потужної тришарової мембрани від виробника Gore-Tex Pro 3L. Якщо ж Вас чекає складний трейлрановий марафон під дощем, необхідно звернути увагу на показники паропроникності, і тут найкращий варіант буде Gore-Tex Active або eVent. В свою чергу, для міста, я раджу розглянути Pertex Shield.
Також, не варто нехтувати елементарними правилами по догляду за мембранними речами. Якщо Ви користуєтеся хімчисткою, необхідно казати про те, що у речах є мембрана. Ви також можете самостійно прати мембранні речі, але для цього необхідно використовувати рідкі засоби для прання мембранних речей. Я вже рекомендував перевірений засіб від виробника Granger’s або NikWax. Такі речі варто прати окремо від основних, при температурі 30-40 градусів. Можна вручну. Оберти віджиму у пральній машинці мінімальні, також не можна сушити у сушарках, на батареях та біля відкритого вогню. Загалом, ця інформація завжди міститься на бірках, раджу звертати увагу на це.
Щож, сподіваюся, ця невеличка дослідницька робота допоможе Вам глибше зрозуміти природу мембранного одягу, як він працює і з чого складається. Впевнений, Ви неодмінно зможете застосувати ці знання під час вибору екіпування для своїх подорожей. Бажаю Вам завжди залишатися в доброму гуморі, теплі, сухості та бути активними, незалежно від погодних умов.
