Что такое мембрана

Готовы сразу перейти к покупкам?

• Мембранная туристическая одежда
• Мембранная горнолыжная одежда
• Мембранная одежда для сноуборда
• Мембранная городская обувь
• Мембранные туристические ботинки
• Мембранные кроссовки

Современный рынок outdoor-снаряжения предлагает множество вариаций экипировки с мембраной, от правильного выбора которой во многом зависят комфорт и безопасность путешествия, будь то горовосхождение или прогулка в лесу. Какие существуют виды мембран и как сориентироваться в многообразии мембранных характеристик, мы постараемся ответить в нашей статье.

Содержание

• Что такое мембрана
• История появления мембранных тканей
• Ключевые производители мембран
• Типы мембран
• Способы нанесения мембран
• Конструкция мембранных материалов
• Водостойкость и паропроницаемость мембран
• Уход за мембранной одеждой
• Заключение

Что такое мембрана

Настал долгожданный отпуск и многие путешественники отправляются в горы навстречу приключениям. Но погода переменчива и дождь может обрушиться на вас со всех сторон — сверху, сбоку и, кажется, снизу, подгоняемый усиливающимся ветром. Подобное ненастье может продолжаться по нескольку дней и без комплекта непромокаемой одежды поход станет проверкой на прочность тела и духа. Хорошо, что в современном мире есть мембранное снаряжение, способное выдерживать многочасовой дождь и эффективно противостоять ветру. Мембранная куртка на плечах, ботинки на ногах, накидка на рюкзаке, и готово — вы неуязвимы! Почему же мембрана способна противостоять влаге?

В переводе с латинского мембрана означает «перепонка, оболочка». В промышленности под мембраной подразумевают барьер из тонкой гибкой плёнки или пластины, которая пропускает через себя одни вещества и блокирует другие. В сфере производства одежды для спорта и активного отдыха используются мембраны, которые решают несколько задач:

1. Мембрана отводит влагу от тела.
2. Мембрана защищает от ветра.
3. Мембрана защищает от промокания во время дождя и мокрого снега.

Иногда в Сети можно встретить название «климатическая мембрана» — это способ отделить мембраны, используемые в одежде, от промышленных и строительных материалов.

Корректное действие мембраны — отведение испарений тела наружу — происходит при значительной разнице температуры и влажности внутри и снаружи. В абсолютном большинстве случаев в природных и городских условиях присутствуют нужные параметры для отвода влаги, исключения составляют экстремальный холод или жара.

История появления мембранных тканей

Первой использовать мембраны в производстве одежды стала американская компания W. L. Gore & Associates, созданная в 1958 году Биллом Гором. Его сын Боб, инженер-химик, проводил в лаборатории эксперименты с политетрафторэтиленом — сокращённо ПТФЭ (PTFE), также знакомый многим под названием «тефлон». Этот полимер изобрели в тридцатых годах прошлого века в одной из крупнейших промышленных американских компаний DuPont. Прочный, относительно лёгкий, негорючий, устойчивый к ультрафиолету и гниению, тефлон также плохо проводит электричество, и потому кабели с тефлоновой изоляцией под общим торговым названием Multi-Tet от компании W. L. Gore & Associates применяли в производстве первых компьютеров IBM и даже в космической лунной программе США.

Несмотря на солиднейший список достоинств, тефлон трудно поддавался растяжению, увеличиваясь в лучшем случае на 10% от первоначальной длины. Растянув тефлон, можно было бы повысить его гибкость, снизить вес и количество затрачиваемого материала. Всё это упростило бы работу с ним как с изоляционным материалом. Экспериментируя, Боб Гор почти случайно сумел изобрести способ растяжения этого материала.

Боб Гор демонстрирует знаменательный эксперимент с растягиванием тефлонового прутка

Полученный ePTFE (приставка «e» означает expanded — растянутый) отличался по свойствам от обычного: он растягивался на 800% от первоначальной длины! Используя новое свойство нагретого тефлона, в дальнейшем Боб Гор нашёл способ раскатать/растянуть его в тончайшую плёнку. Нагретую заготовку из тефлона растягивали до состояния плёнки толщиной 0,01 мм. От быстрого растяжения тефлон начинает распадаться на отдельные волокна и его структура становится похожей на рыболовную сеть, образованную миллионами узелков полимера, соединённых и переплетённых между собой тончайшими волокнами. Оказалось, новый материал способен пропускать водяной пар, оставаясь при этом непроницаемым для жидкой воды и ветра: капли воды задерживаются в структуре тончайшей тефлоновой плёнки, а молекулы пара беспрепятственно проходят сквозь неё.

Открытие мембраны стало важным моментом в истории outdoor, ведь до этого времени не удавалось соединить в одном изделии водо- и ветрозащитные свойства и паропроницаемость. Изделия из промасленного брезента, резины, полиэтилена и других тканей либо хорошо «держали» воду, но не «дышали» и были изготовлены из довольно тяжёлых материалов, либо вентилировались — и неизбежно промокали.

Сегодня сфера применения мембран не ограничивается верхней одеждой: её используют в обуви, аксессуарах, спальных мешках и даже некоторых рюкзаках. О мембранах Gore-Tex в обуви вы можете прочитать в нашей статье.

Ключевые производители мембран

Самым известным производителем мембран для одежды остаётся W. L. Gore с семейством тканей Gore-Tex. Компания работает на рынке дольше всех остальных брендов: первые коллекции одежды с Gore-Tex появились в 1975–1977 годах.

Второй крупный игрок — компания Toray, которая выпускает различные технологичные ткани, в том числе мембраны Entrant и Dermizax. Это крупный промышленный концерн родом из Японии, входящий в состав группы компаний Mitsui. Toray работает с различными полимерами и постоянно ищет новые способы их применения. В 1920-е годы компания Toyo Rayon начала свою деятельность с изготовления и продажи вискозы. Активно наращивая производственные мощности в послевоенное время, в 1960-е годы Toyo Rayon вошла в тройку мировых лидеров по производству синтетических волокон — следом за уже знакомой нам компанией DuPont. В 1970 году название компании изменилось на Toray, в 1979-м была выпущена первая мембрана — Entrant, а самый известный продукт — мембранные материалы Dermizax вышли на рынок в 1995 году. С тех пор мембраны Dermizax используют многие именитые бренды outdoor-экипировки: Dainese, Descente, EA7 Emporio Armani, Toni Sailer, Ortovox и не только.

Компания eVent fabrics появилась в 1999 году с амбициозной целью отбить большую часть рынка у Gore-Tex. Их целью было создать исключительно поровую мембрану без дополнительного защитного слоя. К этому времени W. L. Gore практически захватила рынок, став монополистом и выпускала исключительно комбинированные мембраны — о типах мембран и их особенностях мы расскажем ниже. eVent решила создать чисто поровую мембрану, которую можно будет использовать без защитного полиуретанового слоя, обработав волокна мембраны олеофобным покрытием. Это решение позволило сохранять поры открытыми, предотвращая их закупоривание потожировыми частицами.

Среди собственных торговых марок мембран самой заметной является The North Face FutureLight. Это современные электроспиннинговые мембраны с очень высокой паропроницаемостью. На сегодняшний день это первый пример массового использования мембран такого типа в коллекциях outdoor-одежды. До The North Face такие мембраны применяли ограниченно, одна-две модели в коллекции. Технологов бренда подкупила возможность создавать мембранный материал с разными зонами плотности — по аналогии с уже имеющейся фирменной технологией The North Face FuseForm. Благодаря ей осуществляется бесшовный переход от более плотной и прочной ткани к более тонкой и лёгкой. У FutureLight также есть многообещающие перспективы развития.

Наряду с крупными игроками многие известные outdoor-бренды используют мембранные материалы с достойными характеристиками влагостойкости и паропроницаемости под собственной торговой маркой. В магазинах «Кант» вы можете встретить одежду Salewa с мембраной Powertex Pro, куртки и брюки Ternua с мембраной Schoeller Aerobrane, экипировку бренда Lomer с мембраной Mertex, Aqua Thermo Tex (Viking), 3L Porelle (Versta), Volcom V-Science, а также мембранную одежду других известных представителей аутдор-индустрии.

Типы мембран

По принципу транспортировки влаги мембраны делятся на поровые, беспоровые и комбинированные материалы.

Принцип работы поровой мембраны состоит в разнице свойств капель воды и молекул водяного пара. Расстояние между молекулами воды в газообразном состоянии достаточное, чтобы они проникали сквозь мембранные поры наружу. Молекулярные связи воды в жидком состоянии сильнее, что не позволяет ей распадаться на более мелкие капли, а тефлон гидрофобен и очень плохо смачивается водой из-за высокого поверхностного натяжения, поэтому вода не может проникнуть сквозь мембрану снаружи. Таким образом мембрана защищает вас от промокания снаружи и даёт испарениям от тела проходить наружу. Наиболее известные примеры поровых мембран — Gore-Tex и eVent.

Поровая мембрана под микроскопом похожа на рыболовную сеть

Разновидностью поровых являются так называемые электроспиннинговые мембраны, например Schoeller Aerobrane, Polartec Neoshell или Dermizax BZ. Обычные поровые мембраны создают путём растягивания или раскатывания полимера до состояния очень тонкой плёнки. Электроспиннинговые мембраны создают, распыляя тончайшие полиуретановые волокна внутри электромагнитного поля. Такая технология позволяет контролировать плотность укладки волокон, а следовательно, и паропроницаемость мембраны. К тому же все электроспиннинговые мембраны обладают частичной воздухопроницаемостью, что не сказывается на ощущениях, но улучшает паропроницаемость.

Микроволокна электроспиннинговой мембраны Schoeller Aerobrane

Беспоровые мембраны — это плёнка из гидрофильного материала без пор, как правило изготовленная из полиуретана или полиэстера. Выведение влаги происходит за счёт диффузии: молекулы воды впитываются и передаются сквозь волокно из-за разницы давления от одной гидрофильной молекулы к другой, затем выводятся на внешнюю поверхность, где влага испаряется. Чем интенсивнее происходит потоотделение и выработка тепла, тем интенсивнее гидрофильная мембрана работает на отвод влаги. Снаружи материал остаётся непроницаемым для воды в жидкой форме.

Самый известный пример беспоровых мембран — линейка Dermizax японской компании Toray. Наибольшей популярностью в сфере outdoor пользуются беспоровые мембраны Dermizax EV и NX, как наиболее универсальные и износостойкие в линейке материалов Dermizax. Dermizax NX появился в ассортименте бренда в 2011 году, и с тех пор одежда с использованием мембраны Dermizax NX пять раз получала золотую медаль на ISPO. Экипировка с этими мембранами рассчитана на широкий круг активностей в условиях вплоть до экстремальных. Одним из преимуществ полиуретановых мембран является относительно невысокая стоимость их производства и высокая эластичность: Dermizax NX способен растягиваться на 200% от своей длины в базовом состоянии, что актуально в видах спорта с интенсивным движением — катании на лыжах или беге. Они также не шуршат и не «хрустят» при низких температурах. Так как в их структуре нет пор, они дольше не теряют своих рабочих свойств.

С 1975 года бренд развивает производство мембранных материалов, постоянно совершенствуя ассортимент и применяя новые технологические методы. Одной из новейших разработок компании стала коллекция супердышащих мембран. В неё входит, например, электроспиннинговая мембрана Dermizax BZ для интенсивного движения — велоспорта, трейлраннинга и бега.

Чтобы гидрофильная мембрана начала отводить влагу от тела на внешнюю поверхность, влажность на внутренней поверхности мембраны должна сильно превышать влажность воздуха снаружи. Это может создать некомфортные ощущения сырости внутри, а при тёплой и влажной погоде паропроницаемые свойства гидрофильных мембран ослабевают.

Схема строения беспоровой и комбинированной мембран Dermizax

Каждый тип мембран обладает преимуществами и особенностями применения. Например, поровые мембраны со временем загрязняются частицами пота и грязи, теряя свойства пароотведения. С этой проблемой научились справляться двумя путями. Первый — комбинировать гидрофобную мембрану с тонким слоем гидрофильной полиуретановой мембраны, которая защитит от загрязнения изнутри, о чём мы расскажем ниже. Второй вариант — обработка мембраны олеофобной (жироотталкивающей) пропиткой. Примером второго метода служит мембрана eVent — поровая мембрана с гидрофобными и олеофобными свойствами без дополнительного защитного полиуретанового слоя. Обработка волокон мембраны позволяет сохранять поры открытыми постоянно.

Комбинированные мембраны решают основную проблему поровых мембран на основе тефлона — загрязнение пор частицами грязи, потовыми выделениями тела, которое снижает рабочие качества поровых мембран. Первое поколение мембран Gore теряло влагозащитные свойства после некоторого времени эксплуатации. Поэтому поровую мембрану из ПТФЭ стали закрывать изнутри тонким слоем гидрофильного полиуретана. Тефлоновая мембрана защищает от проникновения влаги снаружи, а полиуретановая мембрана предохраняет от загрязнения изнутри. Решение увеличивает срок службы мембраны, но ограничивает дышащие свойства подобной комбинации. Пример таких мембран — современные мембранные материалы Gore-Tex Active и Dermizax Hybrid.

Сопоставить напрямую влагозащитные свойства и паропроницаемость мембран иногда представляется сложной задачей, потому что производители используют разные методы оценки. О сравнении мембран Gore-Tex и Dermizax в нашем блоге есть отдельный материал.

Способы нанесения мембран

Климатическая мембрана выглядит как тончайший слой вещества — толщиной от 0,01 мм. При такой толщине невозможно использовать мембрану в «чистом виде», поскольку уровень её прочности очень мал. Поэтому важно выбрать прочную внешнюю ткань, задача которой будет осуществлять барьерную функцию: с одной стороны, защитить мембрану от внешнего абразивного воздействия и с другой — пропустить к ней как можно меньшее количество воды. Для этого материал должен обладать водоотталкивающим эффектом, который дополнительно усиливают с помощью стойких водоотталкивающих пропиток DWR (Durable water repellent).

При производстве экипировки мембрана соединяется с дополнительными слоями ткани двумя основными способами: нанесением жидкого раствора либо ламинированием.

Первый способ — покрытие, или coating, при котором жидкий раствор наносят на внутреннюю поверхность ткани. Это простой и выгодный для производителя метод получения мембран. Мембранные материалы, изготовленные способом покрытия, зачастую меньше весят, так как не нуждаются во внутреннем защитном слое-подкладке. Вместо него изнутри наносится тонкий слой полимерного защитного покрытия.

Второй способ — ламинирование, при котором цельный слой мембранной плёнки приклеивается изнутри к внешней ткани. Ламинаты обладают высокой прочностью и долговечностью в сравнении с мембранными покрытиями. Для использования в сложных погодных условиях чаще используют именно мембранные ламинаты.

Одежда с мембраной в магазине «Кант»

Конструкция мембранных материалов

Говоря о ламинатах, мы подразумеваем многокомпонентные технологические конструкции, которые могут включать 2, 2,5 или 3 слоя.

Первая конструкция — двухслойный ламинат, или 2L. Это классическая конструкция, которая появилась в 1970-х годах и до сих пор используется в производстве. Она представляет собой внешнюю ткань, на которую изнутри ламинирована мембрана. Для защиты мембраны с внутренней стороны её закрывают сплошной или сетчатой тканью. При этом подкладка не скреплена плотно с двухслойным ламинатом и свободно висит, оберегая тонкую мембрану от истирания и загрязнения потожировыми частицами.

Несмотря на простоту исполнения, неутеплённые куртки из двухслойных мембранных материалов обладают большим весом и объёмом изделия в упакованном виде по сравнению с остальными типами конструкции. В зимней одежде и аксессуарах двухслойная конструкция широко применяется как основная: с внутренней стороны расположен слой утеплителя, а затем подкладка.

Следующий тип называется 2.5L. Это двухслойная конструкция, где вместо тканевой или сетчатой подкладки на внутренний слой мембраны наносится дополнительное защитное покрытие, точечно или в виде геометрического узора. Одежда из мембранного ламината 2.5L получается очень компактной в сложенном виде и занимает мало места в рюкзаке или при хранении. Обратная сторона низкого веса — меньшая по сравнению с трёхслойными ламинатами износостойкость и долговечность изделий.

Мембранный ламинат 2.5L используют при производстве одежды и аксессуаров для бега, велоспорта и других активностей, где не требуется супервыносливости материала, а важны минимальные цифры на весах и небольшой объём в упакованном виде.

В трёхслойной конструкции мембрана склеивается и с внешним, и с внутренним слоем ткани в единое целое. Из мембраны 3L изготавливают наиболее прочную экипировку для использования в суровых погодных условиях, туристических походах и сложных альпинистских восхождениях. Трёхслойные мембранные ламинаты обладают меньшей гибкостью в сравнении с остальными типами конструкции, однако отличие не существенное, а прочность материала определяет более суровые условия эксплуатации, где меньшая гибкость не является решающим фактором.

Конструкции мембран

Чаще всего в производстве мембранной экипировки используют три вышеописанные конструкции, однако индустрия неуклонно развивается, и периодически производители предлагают новые вариации соединения слоёв. Например, в мембранной ткани Gore-Tex Shakedry технологи Gore отказались от верхнего тканевого слоя, ламинировав мембрану на очень тонкую подкладку. Это значительно снизило вес и упаковочный объём изделия и увеличило воздухопроницаемость ткани. Куртка из такого материала не годится для туризма с рюкзаком, зато подойдёт для велоспорта и бега, где нет выраженного абразивного воздействия.

От того, на какую ткань ламинирована мембрана, зависят конечные свойства мембранного ламината. Одна и та же мембрана может быть накатана на нейлон плотностью 150D, который гарантированно не порвётся о скалы, либо тонкий нейлон 15D, удел которого большую часть времени оставаться в рюкзаке и использоваться во время дождя или при прохождении ветреного перевала.

Несмотря на то, что мембранная одежда и обувь противостоят намоканию, повысить и обновить их водоотталкивающие качества могут специальные пропитки. Мы подготовили отдельные материалы о том, как правильно использовать водоотталкивающие пропитки и как правильно стирать спортивную одежду.

Водостойкость и паропроницаемость мембран

Водостойкость и паропроницаемость — основные параметры, которыми принято руководствоваться при выборе мембранной одежды. Их указывают на этикетке и в описании каждой конкретной модели, например: 10 000 / 15 000, где первое число — водостойкость, второе — паропроницаемость. При взгляде на этикетку числовые показатели сильно озадачивают. И чем больше число, тем сильнее слюноотделение. Но не всё так однозначно.

Иллюстрация высокой паропроницаемости мембраны

Как измеряют паропроницаемость мембраны

Чаще всего паропроницаемость указывают в г/м²/24 ч или MVTR — сколько водяного пара пройдёт через квадратный метр тестируемого образца за одни сутки. Чем выше показатель, тем лучше дышит ткань. Есть несколько методик тестирования в этих единицах измерения, но большинство производителей публикуют данные, полученные путём теста «перевёрнутой чашки» — JIS L 1099 B1.

Для простых спокойных прогулок в парке или городского использования подойдёт экипировка с показателями от 5 000–10 000 г/м²/24 ч. Для интенсивной двигательной активности — бега, лыж, велоспорта — нужна одежда с более высокими дышащими свойствами: 15 000 г/м²/24 ч и выше. В настоящее время золотым стандартом индустрии можно считать показатели 20 000 г/м²/24 ч и выше.

В W. L. Gore для определения паропроницаемости существует собственный тест по стандарту ISO-11092, или RET. Эта аббревиатура означает степень сопротивления текстильного материала транспорту водяного пара (Resistance of Evaporation of a Textile). Чем ниже значение RET, тем лучше мембрана дышит. По этой методике изделия с 0–6 RET являются максимально паропроницаемыми, 6–13 RET — хорошо дышащими, 13–20 — просто дышащими, а экипировка с 20–30 RET пропускает пар с большим трудом либо не пропускает вовсе, как полиэтиленовый пакет.

Аппарат W. L. Gore для осуществления RET-тестирования

Все виды тестирования условно моделируют работу мембраны в «полевых» условиях, не учитывая плотность и тип тканей, на которые ламинирована мембрана, уровень потоотделения, температурные и погодные условия, скорость ветра, количество слоёв одежды. Именно поэтому стоит воспринимать числовые показатели паропроницаемости как примерный диапазон, определяющий основные свойства мембраны.

Как измеряют водостойкость мембраны

Для определения водостойкости материала наиболее распространён «гидростатический тест», который обозначается как JIS 1092 метод A, и тест AATCC метод 127. В ходе теста образцы ткани стараются приблизить к реальным условиям эксплуатации и для этого стирают 10 раз. Далее с помощью специального аппарата на площади в 1 см² постепенно создают давление, эквивалентное давлению водяного столба, высота которого измеряется в миллиметрах. Давление, при котором сквозь ткань проступит вода, является критической точкой, а предшествующий этому замер становится показателем влагостойкости.

В европейской системе измерений альтернативной единицей измерения является psi — давление в фунтах на квадратный дюйм площади (1 psi = 704 мм водяного столба). Изделие считается водостойким, если выдерживает в лабораторных условиях минимум 1500 мм водяного столба. В экипировке используют мембранные материалы с показателем от 5000 мм, поскольку в местах заломов и изгибов куртки и штанов, при движении и под давлением лямок и спинки рюкзака нагрузка на мембранную ткань значительно усиливается, а значит, нужен запас водостойкости:

• 5 000–10 000 мм — городское использование и непродолжительные прогулки;
• 10 000–20 000 мм — для широкого спектра outdoor-активностей;
• 20 000 мм и выше — сложный горный туризм, альпинистские восхождения, яхтинг, фрирайд и другие экстремальные виды спорта.

Важный момент: мембранная одежда работает как нужно в сочетании с технологичной одеждой, поэтому стоит экипироваться правильно. О том, как одеваться для похода, в нашем блоге есть специальный материал.

Мембрана, подходящая для погодных условий и outdoor-активности, станет спасением от сильного дождя

Уход за мембранной одеждой

При правильном уходе мембранная экипировка долго сохраняет функциональность. Важно внимательно ознакомиться с рекомендациями на этикетке и следовать им.

Напомним общие правила ухода за мембранными вещами:

• стирка мембранных вещей в машине в щадящем режиме при температуре не выше 30–40 °С со специальными средствами для ухода за мембранными тканями;
• полоскание в чистой воде без добавок;
• отжим вручную без сильного скручивания;
• сушка при комнатной температуре в расправленном виде вдали от отопительных приборов и прямых солнечных лучей;
• глажение (при необходимости) при температуре утюга не более 100 °С;
• регулярное восстановление водоотталкивающего покрытия с помощью DWR (Durable water repellent) — стойких гидрофобных пропиток.

Ярлыки подскажут правила ухода за мембранной одеждой

Несложные правила продлят жизнь мембранных вещей и помогут сохранить полезные качества, что позволит по максимуму получать удовольствие при занятиях любимыми видами спорта, ощущая комфорт и защищённость.

Заключение

Мембранная одежда прочно вошла в гардероб каждого любителя приключений и уверенно осваивает городские улицы. Практичные вещи подходят для широкой сферы применения: от категорийного горного похода до вылазки за продуктами в ближайший супермаркет в дождливую погоду.

В магазинах «Кант» представлена экипировка из разных мембранных материалов производителей мирового уровня. Ждём вас в гости — эксперты «Канта» помогут выбрать мембранную одежду и снаряжение и ответят на вопросы!

Автор статьи:
Екатерина Денисова — gearfreak со стажем, с 2012 года работает в сфере outdoor. Всё свободное время отдаёт походам, авто и вело путешествиям по Горному Алтаю.

Читать статьи по теме:

• Dermizax vs Gore-Tex
• Как выбрать треккинговые ботинки
• Как выбрать палатку
• Как выбрать спальник
• Как выбрать коврик