Хардшелы. Разбираем мембранные ткани

Изделия из мембранных тканей активно используют туристы, спортсмены, военные и простые обыватели

Категории: Статьи
30.06.2015
Изделия из мембранных тканей активно используют туристы, спортсмены, военные и простые обыватели. Насколько широк круг пользователей, настолько многообразен народный фольклор, приписывающий мембранам чудодейственные свойства: «Купил бундес-мембрану за полторы штуки, ношу круглый год, постоянно сухо и комфортно», «Стоял по пояс в море, только колени чуть влажные», «Хожу зимой в мембране на тонкий термик и не мерзну». Подобными высказываниями пестрят страницы различных форумов, внося сумятицу в головы читателей. Производители снаряжения, со своей стороны, довольно свободно обращаются с результатами тестов, удивляя потребителей невиданными показателями. Все это усложняет выбор качественной экипировки, от которой зачастую зависит здоровье, а порой и жизнь потребителя. Хотелось бы внести некоторую ясность в данный вопрос. На всякий случай: все сказанное далее является исключительно субъективной точкой зрения автора и не претендует на полную научность. 



Ключевые понятия

Прежде чем начать «разбор полетов», следует остановиться на терминологии, используемой специалистами по созданию и тестированию мембранных (и не только мембранных) тканей. Начнем с паропроницаемости.

Паропроницаемость (water vapor transmission rate, или WVTR, что дословно переводится как скорость перемещения водяного пара) означает способность материала обеспечивать перемещение молекул водяного пара через свою структуру. Единица измерения – г/м2/сут. Проще говоря, чем выше паропроницаемость, тем быстрее водяной пар будет выводиться наружу и тем меньше влага будет накапливаться под одеждой во время физических нагрузок. 

Воздухопроницаемость (air permeability) означает способность материала пропускать воздух при определенном давлении. Единицаизмерения –фут3/м2/мин (cubic feet per square foot per minute, CFM, 1 CFM = 4 л/м2/мин). Очень важный показатель, особенно актуальный при высоких физических нагрузках. Чем ниже значение данного показателя, тем больше материал защищает от ветра. В мембранной одежде этот показатель очень низкий, что является дополнительной причиной накопления влаги внутри одежды, особенно в сравнении с софтшелами.

Водонепроницаемость означает способность материала задерживать воду на внешней поверхности. Измеряется в миллиметрах водяного столба. Чем выше показатель, тем более водостоек материал. В качестве примера, показатель водонепроницаемости для Gore-Tex PacLite составляет в среднем 20000 мм.

Теплоизоляция. В общих чертах, теплоизолирующие свойства материала означают его способность препятствовать потере тепловой энергии. При испытаниях и производстве одежды теплоизолирующие свойства материалов измеряют в единицах clo. В принципе любая одежда обладает этими свойствами, у мембранных же тканей они довольно низкие.



Мембранные ткани

Необходимым условием для работы мембраны по выводу влаги, является более высокое давление пара внутри, чем снаружи. В свою очередь давление пара зависит от влажности и температуры. Таким образом, идеальными условиями для работы мембраны будут низкая температура и влажность окружающего воздуха и интенсивная работа пользователя. Но так как главная задача мембранных тканей защита от сильного дождя, то и характеристики работоспособности в подобных условиях будут хуже.

Все мембранные ткани можно разделить на два четко различающихся по функциональности типа. Это водоотталкивающие ГИДРОФОБНЫЕ МИКРОПОРИСТЫЕ МЕМБРАНЫ с открытыми порами, позволяющими воде проходить через нее преимущественно в газообразном состоянии, т.е. в виде пара. Водопроницаемость зависит от водоотталкивающих свойств материала мембраны и капиллярного давления в порах, а не от их размера. Характеризуются высокой паропроницаемостью. Другой тип - водопоглащающие беспоровые ГИДРОФИЛЬНЫЕ МОНОЛИТНЫЕ МЕМБРАНЫ из тонких слоев полимерных тканей. Принцип отвода влаги основан на поглощении воды с внутренней стороны, последующей диффузии через материал мембраны и испарении с внешней поверхности. 



Основные образцы мембранных тканей

Gore-Tex. Родоначальником всех мембран принято считать изобретение компании Gore 1978 года. Полимер политетрафторэтилен (тефлон, или ePTFE) механическим способом растягивался до состояния микропористой мембраны. Наличие пор препятствовало прохождению воды, но позволяло проникать сквозь них пару. 

Маркетинговый миф гласит, что размер пор не позволяет каплям воды проникать внутрь, но свободно пропускает молекулы водяного пара наружу. Это не совсем так. Расстояния между волокнами ПТФЭ вполне достаточно для проникновения воды. Водонепроницаемость же обуславливается двумя факторами – гидрофобностью самого материала ПТФЭ и высоким капиллярным давлением воды в порах. Как правило, давления воды даже во время сильного дождя недостаточно для преодоления этого силового барьера. Но с другой стороны, если вода продавится через поры под дополнительной нагрузкой, например, под лямками рюкзака, то ее уже ничто не остановит, и мембрана начнет активно протекать из-за капиллярного затекания. Аналогичная проблема возникнет, если полностью погрузить мембрану в воду, например, при преодолении водной преграды. Это я веду речь о первом поколении мембранных тканей Gore-Tex. При их эксплуатации выявились существенные недостатки. Жировая составляющая пота, грязь, моющие средства приводили к загрязнению мембраны, что в свою очередь снижало водоотталкивающие свойства и паропроницаемость. Для защиты мембраны ПТФЭ специалисты компании Gore стали покрывать ее другой мембраной из полиуретана (ПУ). Но изначально полиуретан не имеет пор достаточного размера для пропускания через себя воды даже в виде пара. Поэтому ПУ был химически модифицирован для возможности пропускать воду. Вода в жидком или газообразном состоянии поглощается внутренним слоем ПУ мембраны, затем отдельные молекулы воды за счет диффузии перемещаются на внешнюю поверхность. В свою очередь вода с внешней поверхности ПУ мембраны может испариться наружу через мембрану ПТФЭ.

Казалось бы, вопрос решен – мембрана ПТФЭ надежно защищена от загрязнений! Но дала себя знать другая проблема. Скорость передачи влаги в ПУ мембране значительно меньше, чем в ПТФЭ, что негативно сказывается на паропроницаемости ткани. Для получения приемлемых характеристик мембраны делаются как можно тоньше, что в свою очередь снижает их механическую прочность. Пакет из двух мембран ПУ-ПТФЭ часто называют вторым поколением мембран Gore-Tex.

Для защиты довольно нежных мембран ПУ и ПТФЭ применяются дополнительные текстильные слои. Компания Gore производит ткани из 2, 3 и 2,5 слоев. Основное их отличие в наличии защитного внутреннего слоя в виде сетки у трехслойной мембраны или текстурированного покрытия ткани из 2,5 слоев. В разное время «топовыми» мембранными тканями компании Gore были XCR, Paclite и ProShell. Так же стоит отметить, что мембранные ткани Gore-Tex требовательны к уходу. Стирать изделия из них рекомендуется только с применением специальных довольно дорогих моющих средств. Хотя наиболее современные образцы тканей, по заявлению производителя, уже лишены этого недостатка.

eVENT. Если кратко, то мембрана eVENT – это Gore-Tex без недостатков. Это практически оригинальная ПТФЭ мембрана без ухудшающего паропроницаемость слоя ПУ и при этом олеофобная, т.е. способная отталкивать жиросодержащие соединения. По паропроницаемости мембрана eVENT приближается к тканям софтшел. Однако по воздухопроницаемости eVENT, как впрочем, и любая другая мембрана, безнадежно проигрывает софтшелам, хотя с показателем в 0.5 CFM лидирует по сравнению с конкурентами. Еще одним положительным отличием eVENT является способность проводить влагу независимо от уровня влажности окружающей среды, превосходя Gore-Tex XCR на 30-200%. 

Основным преимуществом мембраны eVENT является скорость отвода влаги от тела, что особенно важно в условиях низких температур. Она с одинаковой эффективностью работает независимо от степени вашей физической нагрузки, в отличие от мембран ПУ, для которых разница во внешней и внутренней влажности являются важным моментом. Еще одним преимуществом изделий из eVENT является простота ухода за ними. Их можно стирать в стиральной машине при 40 градусах с жидким моющим средством без заметных ухудшений характеристик.

К недостаткам eVENT следует отнести деликатность мембраны, требующей наличия дополнительных защитных слоев аналогичных Gore-Tex, высокую стоимость изделий и относительно небольшую распространенность. 

Полиуретановые мембраны. Наравне с Gore-Tex происходило развитие полиуретановых (ПУ) мембран. На начальном этапе основной проблемой было то, что для покрытия мембраны ПТФЭ требуется мембрана ПУ в три раза более тонкая, чем для ламинирования текстильных тканей, например, нейлона. А так как паропроницаемость ПУ мембран напрямую зависит от ее толщины, ткани Gore-Tex были вне конкуренции. Но прогресс не стоит на месте, и в настоящее время ткани с ПУ мембраной значительно улучшили свои характеристики. Достойна внимания одна из последних разработок японской фирмы Toray – микропористые полиуретановые мембраны и ткани на их основе. Наличие в мембране пор позволяет увеличить влагостойкость и паропроницаемость до уровня некоторых образцов Gore-Tex. А при различных уровнях влажности внешней среды ткань Entrant G2 от Toray, ведет себя скорее как eVENT, чем как гидрофильная мембрана.

К преимуществам ПУ мембран перед ПТФЭ можно отнести следующее. ПУ мембраны более прочные и могут использоваться без дополнительной подкладки, что сказывается на весе и компактности изделий из них. Технология производства дешевле, чем у Gore-Tex и eVENT, что в несколько раз снижает цену на конечный продукт. И последнее, из-за эластичности ПУ мембраны ее можно использовать в производстве тянущихся вещей, чего лишены изделия из Gore-Tex и eVENT. 

На рынке существуют и другие интересные решения, например, 3M Propore по паропроницаемости близок к eVENT, а по цене ниже в несколько раз, но пока эта ткань не получила широкого распространения.

Что хотелось бы сказать в заключение. Чудес не бывает, и у всех, в том числе и у самых раскрученных брендов, существуют не только одни плюсы, но хватает и минусов. Тем не менее, прогресс на месте не стоит, и тому, что еще вчера казалось удобным, надежным и передовым, сегодня приходит на смену все более удобное, надежное и передовое. И ориентироваться при выборе аутдор-одежды следует не столько на рекламу и проплаченные рекламодателями «тесты», сколько на информацию от практиков.
Автор статьи: Сергей Мишин
Фото: Фото из архива редакции
Поиск по тегам: вышка | охота | рюкзак | снаряжение