Мембранная одежда. Мембраны в одежде для активного отдыха

Туристическое снаряжение - Одежда и обувь

В связи с тем, что Российская и Украинская текстильные промышленности не занимается такими «мелочами» как водонепроницаемые мембраны в одежде, «нашим людям» приходится покупать куртки иностранного производства и довольствоваться тем, что написано латинскими буквами на рекламной этикетке - обычно какие-то тысячи мм водного столба. На вопрос, что такое мембрана и как она работает, продавцы в лучшем случае перескажут вам содержание той же этикетки. И не стоит их обвинять в некомпетентности – они правда больше ничего не знают.
Для тех, кто «не в курсе» - краткие определения для начала:

Дышащая способность - это способность ткани пропускать через себя пар. Номинально, чем она больше, тем быстрее водяной пар, образуемый телом, выводится на внешний слой одежды. Измеряется в г/м2 в течение 24 часов.

Сопротивление теплопередаче - показатель теплоизолирующих свойств одежды. Даже тонкий слой ткани обладает некоторой теплоизоляцией, которая может увеличивать степень комфорта или дискомфорта ее носителя.

Воздухопроницаемость - количество воздуха, которое может пройти через ткань при заданном давлении. Это важный фактор комфортности одежды при высокой физической нагрузке. Обычно воздухопроницаемость измеряется в кубических футах в минуту.

Гидрофобная микропористая мембрана

Водоотталкивающая мембрана со сквозными порами, которые позволяют воде в парообразной форме проникать сквозь мембрану. Степень водонепроницаемости мембраны зависит от водоотталкивающей способности материала мембраны, а не от размера пор. К микропористым мембранам относятся: eVENT, некоторые новые ткани с полиуретановым покрытием, 3M Propore, а также Gore-Tex “первого поколения” (который сейчас не применяется для тканей outdoor). В некоторых таблицах Gore-Tex “первого поколения” называют также “пористой мембраной из ПТФЭ (политетрафторэтилена или тефлона)” и используют в качестве эталона при испытаниях дышащей способности.

Гидрофильная монолитная мембрана

Монолитная водопоглощающая мембрана. В ней нет сквозных пор, через которые может проникать вода. Влага проходит сквозь мембрану в результате абсорбции внутрь мембраны с внутренней стороны, диффузии в твердом теле и, наконец, испарения с наружной стороны ткани. К гидрофильным монолитным мембранам относится большинство тканей с полиуретановым покрытием. В Gore-Tex “второго поколения” (тефлон с полиуретановым покрытием) также применяется гидрофильная монолитная мембрана.

Как в действительности работают водонепроницаемые дышащие мембраны (ВН/ДМ), используемые в одежде для активного отдыха?

Мембрана Gore-Tex “первого поколения”

Сначала рассмотрим Gore-Tex - стареющего “дедушку” всех водонепроницаемых дышащих мембран. Более 25 лет назад У.Л. Гор (W. L. Gore) создал тонкую мембрану из пористого политетрафторэтилена – ПТФЭ - (или тефлона), физическая структура которого похожа на многослойную паутину. Эта мембрана водонепроницаема, но пропускает воду в газообразной форме.

Как она действует? Широко распространенный миф гласит, что расстояния между нитями ПТФЭ достаточно большие, чтобы пропускать воду в виде газа, но достаточно маленькие, чтобы не пропускать воду в жидкой форме. Это не совсем точно. На самом деле между нитями ПТФЭ достаточно места для прохождения жидкости!

Правильнее сказать, что нити тефлона имеют высокие водоотталкивающие свойства. Вода в жидкой форме отталкивается настолько сильно, что требуется очень высокое давление, чтобы “протолкнуть” ее через мембрану. Давление капель сильного дождя не достигает таких значений. Но если гидрофобные свойства нитей тефлона снизятся, то вода начнет проникать между ними, и одежда промокнет. Водонепроницаемость ткани Gore-Tex “первого поколения” зависела только от гидрофобности материала мембраны.

Первая непромокаемая одежда из Gore-Tex великолепно работала … в течение короткого времени, потом она обязательно начинала протекать. Моющие средства, грязь и выделяемые телом жиры прилипали к мембране с внутренней стороны и понижали ее водоотталкивающие свойства, превращая в «промокашку» с капиллярами из загрязненных нитей тефлона.

Мембрана Gore-Tex “второго поколения”

Чтобы защитить мембрану из ПТФЭ от загрязнения, инженеры Gore решили закрыть ее другой мембраной, материалом для которой был выбран полиуретан (ПУ). В естественном состоянии его поры слишком малы для пропускания воды в любой ее форме. Удачное химическое модифицирование полиуретана привело к появлению у него свойства высокой смачиваемости (гидрофильности). Теперь молекулы воды, попадая на поверхность ПУ мембраны, стали ею поглощаться и, посредством диффузии, переноситься с внутренней на внешнюю сторону мембраны, откуда они имели возможность испариться. (Диффузия - от лат. diffusio - распространение - взаимное проникновение соприкасающихся веществ вследствие теплового движения частиц вещества. Диффузия происходит в направлении падения концентрации вещества. В нашем случае отдельные молекулы воды движутся через матрицу ПУ в направлении уменьшения концентрации с влажной внутренней поверхности на сухую внешнюю. Если направление градиента концентрации меняется, т.е. окружающий воздух оказывается более теплым и влажным, чем тело спортсмена, то мембрана начинает «засасывать» влагу из воздуха.) Так появился Gore-Tex “второго поколения” - гидрофобная микропористая ПТФЭ мембрана, покрытая изнутри гидрофильной монолитной ПУ мембраной. Эта базовая технология используется и в лучших современных мембранах Gore-Tex, таких как PacLite III и XCR.

Мембрана Gore-Tex “второго поколения” очень нежная. Для ее защиты используют либо свободно висящую нейлоновую подкладку, либо ламинируют к внутренней поверхности одежды слой трикотажа из полиэстера. Последняя конструкция применяется в так называемом “3-слойном” гортексе. Получается, как правило, объемная, тяжелая и плохо сжимаемая ткань. 2,5-слойный Gore-Tex PacLite III частично решает эти проблемы путем использования текстурованного рельефа на внутренней поверхности мембраны вместо трикотажного слоя.

Полиуретановые мембраны (гидрофильные монолитные)

Может показаться, что теперь можно обойтись и без ПТФЭ мембраны, так как ее дышащие свойства все равно перечеркиваются свойствами ПУ мембраны. Это почти верно. За исключением того факта, что волокнистая структура тефлона позволяет ламинировать на нее очень тонкую мембрану ПУ. И, если вы попробуете ламинировать ПУ мембрану на любую другую поверхность, нейлон например, ее толщина окажется примерно в три раза больше. А толщина мембраны имеет здесь принципиальное значение, потому что процесс диффузии относительно медленный и его скорость обратно пропорциональна толщине мембранного слоя. Чем тоньше мембрана, тем быстрее просачивается через него вода. Gore-Tex с его очень тонкой ПУ мембраной имеет дышащие свойства лучше, чем толстая ПУ мембрана, ламинированная прямо на нейлон. Большинство первых гидрофильных монолитных ПУ мембран не могли сравниться по дышащей способности с мембраной Gore-Tex второго поколения. Однако с годами, благодаря непрерывной работе технологов, этот разрыв был сокращен и сегодня некоторые ПУ мембраны работают даже лучше Gore-Tex второго поколения. Правда, преобладающее большинство их, несмотря на близость показателей, все-таки уступают лучшим мембранам Gore-Tex, таким как PacLite III и XCR. Исключением является ПУ мембрана фирмы Toray - Entrant G2-XT. Она выводит влагу лучше, чем лучшая из современных мембран Gore-Tex, но хуже, чем мембрана eVENT, о которой будет сказано ниже.

Одним из достоинств ПУ мембран является их большая прочность по сравнению с ПУ-ПТФЭ – они не нуждаются в дополнительном защитном слое трикотажа. В связи с этим одежда с ПУ мембраной легче и мягче одежды с мембраной Gore-Tex. Самая легкая куртка с ПУ мембраной (с проклеенными швами, капюшоном и полной молнией) фирмы Montane - «SuperFly» – весит 225 г. Для сравнения легчайшая куртка с Gore-Tex – 2.5 слойный PacLite III – весит 340 г (GoLite Phantom).

Кроме того, одежда с ПУ мембранами дешевле, так как не несет на себе дополнительной тяжести огромного рекламного бюджета Gore-Tex.

К достоинствам полиуретановых мембран надо отнести и их эластичность без потери функциональности и прочности, что позволяет некоторым производителям использовать ПУ мембраны даже в носках, перчатках, галстуках и стрейч-вставках.

Мембрана eVENT

ПУ мембрана, защитив ПТФЭ мембрану от загрязнений, значительно уменьшила ее дышащие свойства. Институт BHA Technologies, Inc. решил не закрывать тефлон дополнительными слоями модифицированного полиуретана, а научить его защищаться от загрязнений. Так была придумана и создана олеофобная (отталкивающая масла) ПТФЭ мембрана - eVENT. Она похожа на мембрану первого поколения Gore-Tex, но, в отличие от нее, отталкивает выделяемые телом жиры, большинство моющих средств и грязь. Ее дышащие свойства превышают аналогичные свойства мембран Gore-Tex на 30-200%, в зависимости от степени влажности. Второе и важнейшее достоинство – eVENT одинаково хорошо выводит влагу, как при низкой, так и при высокой степени влажности. При 70% влажности eVENT дышит на 30% лучше, чем Gore-Tex XCR, а при 30% влажности на 200% лучше него. Иными словами, в отличие от других мембран, eVENT начинает выводить влагу сразу, как только человек начинает потеть (независимо от внешней влажности).

К немаловажным достоинствам мембраны eVENT следует отнести и легкость ее обслуживания. Одежду с eVENT можно стирать теми же моющими средствами, что и обычные вещи.

Однако не все так прекрасно. Тонкая мембрана eVENT так же, как и Gore-Tex, нуждается в дополнительном защитном слое трикотажа, что сразу увеличивает вес ткани. Самая легкая на сегодня куртка с eVENT - Montane’s «SuperFly» – весит тем не менее от 425 до 600 г, в зависимости от размера. Для сравнения, та же куртка с ПУ мембраной весит 245 г.

Кроме того, компания BHA Technologies пока что выдала лицензии на производство изделий с мембраной eVENT только небольшому количеству производителей, что приводит к определенной сложности поиска этой одежды в магазинах.

Высокая дышащая способность мембраны eVENT часто вводит конструкторов в искушение уменьшить вес (и цену) изделий за счет удаления из них вентиляционных молний и дополнительных отверстий. Эта тенденция объясняется просто: покупатели требуют максимально легкую одежду, а производители стараются удержаться в рамках приемлемой цены изделия.

Как и Gore-Tex, eVENT – дорогая мембрана. Приготовьтесь заплатить от $200 до $350+ за куртку с eVENT.

Вентиляция в одежде

Любые рассуждения о дышащих свойствах одежды должны обязательно учитывать вентиляцию, которая обеспечивает охлаждение тела и быстрейший вывод влаги.

Она может присутствовать в одежде благодаря воздухопроницаемости ткани или специальным вентиляционным отверстиям, предусмотренным конструкцией, или и тому и другому.

Большинство тканей с водонепроницаемыми и дышащими мембранами являются воздухонепроницаемыми. При средних и высоких физических нагрузках, когда скорость и объем потения очень высоки, емкость даже самой лучшей мембраны может быть переполнена, и ближайший к телу слой одежды спортсмена окажется абсолютно мокрым. Чтобы этого не случилось, в куртках с мембранами предусматривают специальные вентиляционные отверстия на молниях подмышками, вентилируемые карманы с подкладкой из сетки, двусторонние передние молнии.

Резюме

Следует с пониманием относиться к числовым показателям дышащей способности тканей, приводимым изготовителями на этикетках. Они основываются на результатах лабораторных испытаний кусочка ткани, а не одежды.

Ткани с ПУ мембраной, а также ткани с двухслойной мембраной из ПУ/ПТФЭ, лучше “дышат” при высоких уровнях влажности, т.е. когда под вашей одеждой жарко и сыро.

Существует новый класс тканей с гидрофобными микропористыми мембранами, например, eVENT, Propore и Entrant G2 XT, которые имеют более высокую дышащую способность, чем лучшие типы Gore-Tex. В отличие от Gore-Tex, эти новые ткани хорошо “дышат” даже при низких уровнях влажности. По мнению некоторых исследователей, благодаря повышенной дышащей способности, эти ткани могут быть более комфортными, чем ткани с мембраной из ПУ или из ПУ/ПТФЭ.

Важную роль в комфортности одежды при высоких физических нагрузках играет воздухопроницаемость ткани. Большинство мембранных тканей являются воздухоНЕпроницаемыми. Для них возрастает важность наличия в конструкции одежды специальных элементов, улучшающих вентиляцию.

Одежда из воздухопроницаемой ткани, например, ветровки, «флиски» и полартековые куртки обеспечивают более высокую дышащую способность и степень регулирования температуры, чем полностью водонепроницаемая одежда. Используйте такую одежду в условиях, когда вам не требуется полная водонепроницаемость.

Рекомендации по выбору высокотехнологичной куртки от дождя

Перед выбором технологичной верхней одежды следует понять в каких условиях она будет носиться: температурный диапазон, влажность, ветер, осадки и уровень вашей физической активности.

Вот несколько общих рекомендаций:

Тонкая ветрозащитная куртка из нейлона и полиэстера, «флиски», трикотажные и вязаные куртки – это лучший выбор для большинства условий, которые вам могут встретиться, даже в случае слабых осадков. Такие куртки обладают высокой дышащей способностью и воздухопроницаемостью, обеспечивают более широкий диапазон терморегулирования и, вообще говоря, лучше подходят для высокой физической нагрузки в условиях плохой погоды, но без проливных или затяжных дождей.

Если вы решите, что вам требуется прочная надежная водонепроницаемая куртка с хорошей вентиляционной системой, причем стоимость не имеет значения, то потратьте деньги на новую дышащую ткань с высокими характеристиками, например, Gore-Tex PacLite III, Gore-Tex XCR, eVENT или Entrant G2 X2.

Если средства ограничены, следует выбрать одежду из недорогой ткани с ПУ мембраной и хорошо спроектированной вентиляцией!
Выбрав подходящую куртку, надо разумно ее использовать. Если вам становится слишком жарко и сыро, отрегулируйте вентиляционные отверстия, снимите утепляющие слои или уменьшите скорость передвижения. Даже небольшого снижения скорости ходьбы, как правило, достаточно для того, чтобы не потеть и чувствовать себя комфортно. Это надо делать быстро, пока маленькая проблема не превратилась в большую. Во время остановки быстро наденьте более теплый слой, чтобы избежать чрезмерного охлаждения от испарения.