Для чего нужна мембрана – Мембранные ткани. Часть 1. Принцип работы мембран. Физические явления, которые легли в основу изобретения.

Содержание

Что такое “мембрана” и для чего она нужна?

Мембраны и ткани на их основе: классификация и структура

07 марта 2014

Покупая одежду для активного отдыха и спорта, мы задумываемся о её свойствах и качестве. На сегодняшний день одна из наиболее популярных и практичных технологий – мембранная ткань, которая используется как в спортивной, так и в повседневной одежде.

Мембрана – это специальная пленка с особой структурой, которая наносится на внутреннюю поверхность ткани верхней одежды, чтобы наделить её дополнительными свойствами: воздухопроницаемостью, влагоотведением и водонепроницаемостью. Материя, в составе которой есть мембрана, называется мембранной тканью.

Существует общепринятая классификация, которая разделяет мембраны на поровые, беспоровые и комбинированные. В зависимости от типа мембраны меняются основные свойства ткани.

БЕСПОРОВАЯ ИЛИ ГИДРОФИЛЬНАЯ МЕМБРАНА

Как работает мембрана: эффективное отведение влаги от тела осуществляется только после наполнения толщи мембраны жидкостью. Это значит, что сначала испаренная с тела влага попадает на внутреннюю часть мембраны, затем начинается «переход» молекул воды на наружную сторону мембраны и только потом – испарение.

Особенность: мембрана будет плохо функционировать при высокой влажности воздуха, когда давление водяного пара внутри мембраны и снаружи совпадает, и хорошо – в сухую погоду, при разнице давлений.

Преимущества беспоровой мембраны: высокая износостойкость, водонепроницаемость, не требует специального ухода.

Недостатки беспоровой мембраны: остывшая (замерзшая) мембрана практически не транспортирует влагу и не «дышит». Поэтому в сильный мороз при низкой активности такая мембрана фактически теряет важную влагоотводящую функцию.

Использование: в дорогих изделиях, например, в гидрокостюмах и яхтенной экипировке, а также в

верхней одежде для активного отдыха и спорта.

ПОРОВАЯ МЕМБРАНА

Как работает мембрана: название говорит само за себя: здесь есть микроскопические поры, благодаря которым влага снаружи не может просочиться внутрь ткани. Таким образом, одежда не промокает. А в результате потоотделения, молекулы пара, попадающие на внутреннюю сторону мембраны, очень быстро испаряются благодаря мелким порам, оставляя ткань сухой изнутри – одежда «дышит».

Особенность: мембрана требует особого ухода и стирки специальными средствами, без отжима в стиральной машине.

Преимущества поровой мембраны: мембрана очень быстро начинает свою работу, испаряя капельки пота с поверхности одежды через поры. Высокое пароотведение и влагонепроницаемость.

Недостатки поровой мембраны: требуется особо бережный уход, иначе практически сводится к нулю функции пароотведения, одежда начинает промокать. Не рекомендуется стирать изделие порошком и отжимать в стиральной машинке, иначе забиваются и деформируются микропоры мембраны.

Использование: широко применяется в спортивной экипировке, верхней и повседневной одежде

Микроструктура различных видов мембранной ткани (справа – Gore-Tex)

КОМБИНИРОВАННАЯ МЕМБРАНА

Как работает мембрана: комбинированная мембрана вобрала в себя все полезные свойства вышеописанных мембран. Внутренняя часть ткани покрыта поровой мембраной, поверх которой нанесен слой полиуретановой беспоровой мембранной пленки.

Особенность: одновременное использование поровой и беспоровой мембран.

Преимущества комбинированной мембраны: поровая мембрана отлично испаряет молекулы воды и делает одежду «дышащей», а беспоровая мембрана защищает от влаги извне и повышает износостойкость. Таким образом, одежда с технологией комбинированной мембраны сочетает все преимущества поровых и беспоровых мембран и обладает исключительными достоинствами.

Недостаток комбинированной мембраны: одежда из ткани с комбинированной мембраной стоит очень дорого, поэтому редкие фирмы предлагают изделия с такой технологией.

Использование: одежда для спорта и активного отдыха премиум-класса.

Спортивная одежда на основе мембранной ткани (Gore-Tex)

По своей конструкции или структуре, мембранные ткани делятся на три вида: двухслойные, трехслойные и двух-с-половинойслойные мембраны. Наверняка, эта классификация известна не только горнолыжникам, сноубордистам и альпинистам, но и велосипедистам-всесезонщикам.

Двухслойная мембранная ткань (2L) – ткань, на поверхность которой, с внутренней стороны, наносится специальный слой мембраны (белый, прозрачный или цветной) с дополнительной подкладкой, которая защищает мембрану от механических повреждений и прочих нежелательных воздействий, например, засорения.

Трехслойная мембранная ткань (3L) – это «сэндвич», состоящий из ткани верха, мембранного слоя и специальной трикотажной сетки с изнаночной стороны изделия. Все части как бы «склеены» между собой благодаря технологии ламинирования. Отсутствие подкладки делает одежду из трехслойной мембранной ткани сверхлегкой, функциональной, удобной и, как следствие, дорогой.

Двух-с-половинойслойная мембранная ткань (2,5L) – фактически, это двухслойная мембранная ткань, однако вместо подкладки используется новая технология в виде равномерно нанесенных трикотажных пупырышек. Такая технология делает одежду значительно легче изделий с трехслойной мембранной тканью, а также защищает от засорений и повреждений мембраны.

Средства по уходу за вещами на основе мембранных тканей

Стоит также обратить внимание на два важнейших показателя, которыми определяются свойства мембраны: влагонепроницаемость и паропроницаемость.

Влагонепроницаемость мембраны измеряется в миллиметрах водного столба. Данный показатель означает давление воды, которое мембрана может выдержать без протечки. Например, если на этикете указано, что куртка «держит» 6000 мм, то в такой верхней одежде некоторое время можно находиться под дождем. В ливень можно работать и путешествовать с показателем не менее 8000 мм. Если одежда выдерживает 10000 мм, то она абсолютно непромокаема.

Паропроницаемость измеряется количеством пара, который проходит через мембрану за 24 часа. Соответственно, чем выше этот показатель, тем лучше мембрана «дышит». Например, 300 г/м²– это недостаточный показатель паропроницаемости, так как излишки влаги накапливаются в утеплителе. Мембрана начинает нормально «дышать» при значении не менее 400 г/м². Максимальная паропроницаемость и, как следствие, лучшее влагоотведение, достигаются при значении 1000 г/м² в сутки.

Одежда с применением мембранной ткани хороша для активного отдыха и просто незаменима при занятиях спортом, сноубордингом, горными лыжами, велосипедом.

www.100sporta.ru

состав, свойства, достоинства и недостатки

Мембранная ткань – это инновационный материал с избирательной проницаемостью. Обладает повышенными защитными свойствами. Используется для производства детской, спортивной одежды, экипировки приверженцев активного зимнего отдыха, представителей экстремальных профессий.

Зачем нужны мембранные ткани?

Мембранные ткани: образцы

Слово «мембрана» имеет древнее происхождение и означает «перепонка». В давние времена оно применялось в обыденном и биологическом смыслах. По мере развития науки термин обрел физическое, химическое, техническое значение. Сейчас мембранные технологии используются в легкой промышленности для производства одежды.

Одна из главных функций одежды – защитная. Раньше для защиты от дождя применяли резиновую обувь, полиэтиленовые плащи, накидки из других непромокаемых тканей. От дождя, снега, ветра эти материалы некоторый период времени защищали хорошо. Долго в непромокаемых изделиях, изготовленных по старым технологиям, находиться невозможно.

Тело человека в среднем за сутки выделяет более полулитра влаги, которая накапливается на одежде изнутри, если нет выхода наружу. При активных движениях объем выделяющегося пота может достигать полутора литров.

Введение мембран в состав защитных тканей позволяет выводить пары воды, не допуская при этом попадание внутрь влаги, ветра, дождя, снега.

Строение и механизм действия мембран

Простейшим примером мембранного изделия является целлофановый пакет (не путать с полиэтиленовым). Если в целлофановый пакет налить, например, пересоленный раствор белка и подвесить его в емкость с чистой водой, то через некоторое время соль проникнет через поры целлофана в воду. Целлофан избирательно пропускает маленькие молекулы наружу, большие задерживает внутри, молекулы воды извне в пакет не просачиваются.

Принцип действия мембранной ткани

Подобным образом работает мембранный слой в тканях. Он пропускает маленькие молекулы наружу, не запуская ничего внутрь.

Мембраны, применяемые в легкой промышленности, принято делить на поровые (содержащие поры) и беспоровые (якобы не содержащие поры). Деление это условно, но широко распространено. Целесообразно его использовать.

Мембраны с порами – это полимерные тонкие прослойки с очень маленькими отверстиями, через которые молекулы газообразной воды (пара) изнутри просочиться могут, а капли туда не помещаются. Напомним курс школы: в капле молекулы воды «слипаются» — находятся в виде ассоциированных групп. В парообразном состоянии молекулы воды одиноки, расстояние между ними не позволяет объединиться. Американская компания Gore-TeX делает из тефлона мембранные ткани, на 1 см² которых имеется около полутора миллиардов микроотверстий – пор.
Мембраны без пор действуют иначе. Они также содержат множество микроячеек со сложной, извилистой формой, напоминающей структуру губки. Пар от кожи всасывается в ячейки, напитывает мембрану, превращается в конденсированную влагу и за счет разницы парциального давления (это понятие тоже из школьных курсов) выделяется наружу. Такой принцип выделения возможен потому, что внутри паров больше, чем снаружи. Если гипотетически владелец одежды попадет в ней в сауну или другое помещение с очень высокой влажностью, влага таким же образом поступит внутрь.

В некоторых материалах разные мембраны сочетают, снаружи укладывают слой без пор, внутри – с порами. Ткань эффективная, но дорогая.

Сравнение условий пользования

Все мембранные ткани выводят пары из области повышенного давления в зону пониженного давления (как говорят специалисты по градиенту значений).
При высокой влажности лучше выводят пары наружу мембраны с порами, особенно при наличии на одежде вентиляции. Мембраны без пор эффективны при относительно сухом воздушном окружении. Если влажность высока или открыта вентиляция, такая мембрана будет работать плохо.
При низких температурах лучше работает мембрана с порами. При отрицательных температурах материала беспоровые мембраны просто замерзают.
Мембрана с порами может засориться при неправильном уходе или ношении. Беспоровые мембранные ткани прочны, служат долго.

Основные характеристики

Мембранные ткани предназначены для защиты от непогоды и создания чувства комфорта носителям. Функции обосновывают важность основных показателей.

Водонепроницаемость. При больших давлениях столба воды протекать начнет любая ткань. Для успешной эксплуатации важны значения максимально переносимых воздействий. Одежда, предназначенная для жестких условий, должна выдерживать давление от 20 000 мм водяного столба и выше. Значение в 10000 мм приемлемо для обычных условий дождливой погоды.
Паропроницаемость характеризует массу пара в граммах, которую может вывести 1 м² материала в заданную единицу времени (обычно 24 часа). Часто встречающийся минимум паропроницаемости составляет 3000 г/м², максимум – от 10000 г/м². Иногда это свойство оценивают по способности сопротивляться транспортировке пара (RET). Если этот показатель равен 0, ткань полностью пропускает весь пар, при значении 30 – пропускание пара практически исключено.

Мембрана не выполняет утепляющие функции. Она сберегает от дождя, ветра, снега, обеспечивает «дыхание» телу, способствует обеспечению тепловых комфортных ощущений.

Структура тканей

Конструктивно мембранные ткани отличаются по исполнению.

В двухслойных тканях мембрана зафиксирована с внутренней стороны полотна. Дополнительно она закрыта подкладкой, предохраняющей от повреждений, засорений.
В трехслойных тканях воедино склеены: наружный слой, мембрана, внутренняя сетка. Необходимость в подкладочном слое отпадает. Материал очень удобный, стоит дороже.
В некоторых модификациях на внутреннюю поверхность двухслойной ткани напылением нанесено специальное защитное покрытие.
Существуют виды мембранных тканей с водоотталкивающим слоем (DWR), нанесенным сверху. Покрытие со временем может смываться. Оно легко восстанавливается специальными средствами.

Ведущие производители

Мембранная ткань в одежде

Самой авторитетной, исторически первой компанией-производителем мембранных тканей является Gore-TeX. Она делала одежду для астронавтов. Затем было предложено несколько видов продукции горнолыжникам, альпинистам, горным туристам.

Сравнима по качеству одежда с мембранами Triple-Point, Sympatex, ULTREX. Материал добротный, выпускается в нескольких модификациях. Цена высокая, соответствует свойствам изделий.

Доступную цену имеет продукция с мембранами Ceplex, Fine-Tex. Она рассчитана максимум на 2 сезона активного ношения, после истечения которых материал может начать немного пропускать воду.

Покупая одежду из мембранных тканей, обратите внимание на информацию о проклейке швов. В некоторых разновидностях проклеены абсолютно все швы, в других – только основные. Для ношения в городе достаточно проклеивания основных швов. Для занятий активными видами спорта, возможно, лучше выбрать изделия со всеми укрепленными швами. Выбор за потенциальным владельцем одежды.

Правила ухода за мембранными тканями

Материал специфичен по составу и структуре. Обычные приемы стирки к данной группе изделий применять не следует.

Стирать ткань с мембранным слоем можно в машине, используя щадящий режим и мягкие специальные средства.
Отжимать в машине нельзя.
Сдавать в химчистку нельзя.
Гладить нет необходимости, делать это не нужно.
При желании можно стирать вручную.
Можно оставить вещь в произвольном расправленном состоянии, чтобы с нее стекала вода.
Ткань очень мало пачкается. После ношения, высыхания ее можно слегка почистить обычной щеткой.

Ткани с мембранными материалами позволяют чувствовать себя защищенным в любую непогоду при максимально активных видах деятельности.

textile.life

Мембранная водонепроницаемая ткань: свойства, характеристики непромокаемости

Развитие технологий производства тканей позволило получить новое поколение многофункциональных материалов. Одним из них является мембрана — полупроницаемая плёнка с особой структурой. Мембранная ткань — это многослойные полотно, включающее такую плёнку. В готовых изделиях умные водоотталкивающие ткани не пропускают воду снаружи, но позволяют испаряться влаге, которая образуется внутри. Нижний слой мягкий, верхний — защитный, износостойкий. Средний — это защитный материал и мембрана.

Первая мембрана была произведена в 1969 году Уилбертом Гором и его сыном Робертом (Wilbert L. Gore и Robert W. Gore). Она была предназначена для использования в космосе, название было запатентовано как Gore-Tex (гортэкс). Производится она из фторопласта (тефлона). После истечения срока действия патента появились другие похожие водонепроницаемые материалы для одежды, которые используются для производства спецодежды и обуви. Например, синтетическая ткань «алова», которая состоит из 100 % трикотажного полиэстера снаружи и мембраны с внутренней стороны.

Преимущества

Основными свойствами ткани являются:

водонепроницаемость. Выражается в числовом эквиваленте. Он обозначает давление воды, которое выдержит ткань. Существуют различные показатели, на которые следует обращать внимание при покупке таких изделий: цифра 3.000 значит, что ткань способна выдержать мелкий дождь и несильный снег, 10.000 — сильный дождь, 20.000 — ткань не промокнет в сильную непогоду и в штормовых условиях;
паровыводимость. Также выражается в числовом эквиваленте — количество пара в граммах на квадратный метр ткани, который она выводит за сутки. Чем выше показатель, тем ткань лучше;
защита от ветра.

Виды

Производится мембрана из органических и неорганических материалов. Существует несколько типов:
поровая (тефлоновая). Имеет микропоры на поверхности внешнего слоя, которые не пропускают воду, но позволяют свободно испаряться влаге (диффузия молекул), собирающейся внутри. Недостатком является то, что поры могут забиваться, и тогда система испарения нарушается;
беспоровая (полиуретановая). Не имеет пор на поверхности, не пропускает воду. Влага, которая образуется внутри изделия, сначала скапливается на внутренней поверхности внешнего слоя, затем постепенно испаряется. Недостатком можно считать то, что влага испаряется не сразу, и может появляться ощущение, что изделие мокрое;
полиуретановая мембрана
комбинированная. Внутри такого материала находится поровая мембрана, а сверху неё ещё один защитный слой, который защищает поры от забивания. Этот вид ткани сочетает в себе преимущества двух первых.
Строение
По структуре мембранные ткани делятся на:
двухслойные. В такой ткани соединены мембрана и внешняя поверхность, подкладка не закреплена. Она хорошо «дышит», гибкая и относительно недорогая;
трёхслойные. Верхний слой склеен с мембраной и подкладкой (сеткой). Такой материал получается более лёгким, меньше пропускает воздух, его называют ламинированной тканью. Цена на него самая высокая;
мембрана в 2,5 слоя. Вместо подкладки или сетки используется вспененное пупырчатое нанесение, защищающее мембрану.

Применение
Сейчас этот материал используют для производства одежды и обуви для людей, ведущих активных образ жизни. Из неё шьют куртки, брюки, комбинезоны, спортивные костюмы и обувь. Это незаменимый материал для альпинистов, спортсменов, туристов, людей, занимающихся экстремальными видами спорта. В последние годы из него шьют и детскую верхнюю одежду.
Так как сама мембрана не защищает от холода, одежда из неё бывает демисезонной и с утеплителем (флис).
Куртки и комбинезоны из мембранной ткани могут окрашиваться в самые разнообразные оттенки, большой популярностью пользуются и камуфляжные расцветки.
Польза
Помимо отличных гигиенических и защитных свойств, одежда с мембраной ценится за:
лёгкость;
прочность;
удобство;
яркие расцветки.
Недостатком такой одежды может быть высокая стоимость, а также недолговечность при несоблюдении правил по уходу.
Как носить
Основным правилом ношения одежды с мембраной является многослойность. Нужно надевать нижний слой (бельё), средний (свитер) и мембрану. При этом, лучше, если внутренняя одежда будет содержать определённый объём синтетики, чтобы пропускать через себя испарения.
Как ухаживать
Мембранную одежду нельзя стирать обычными порошками, так как они могут повредить структуру, забить поры.
Нужно использовать специальные средства для стирки, хозяйственное или жидкое мыло. Отжимать в стиральной машине запрещается. При ручной стирке нельзя сильно скручивать изделие. Если имеются сильные загрязнения, их можно удалить при помощи мягкой щётки.
После стирки воде нужно дать стечь, затем повесить вещь на открытом воздухе или в комнате вдали от отопительных приборов и не допускать попадания солнечных лучей.
При производстве одежды на её поверхность наносится специальное покрытие DWR (Durable Water Repellence), которое обеспечивает ей дополнительную защиту от влаги. После многократных стирок это покрытие исчезает, поэтому рекомендуется восстанавливать его каждый раз после стирки при помощи специального спрея. Распыляется такое покрытие именно на сухую чистую поверхность.
Гладить мембранную одежду нельзя, так при контакте с нагретым утюгом повредится её структура.
Обувь
Мембрана располагается в обуви в виде носка, обычно не доходит до самого верха. Её расположение также зависит и от самой конструкции обуви, наличия молнии или языка. В ботинке создаётся особый микроклимат, испарения от человеческого тела проходят через мембрану и выходят наружу благодаря разнице внутреннего и внешнего давления. Сверху обувь обычно защищена водонепроницаемой и износостойкой тканью.
На заметку
Так же как и с верхней одеждой, здесь работает принцип многослойности — под мембранную обувь необходимо надевать носки. Они должны быть не 100 % хлопковые или шерстяные, а содержать минимум 10% синтетики. Тогда пар будет отводиться.
Если вода попадёт через верхний слой, то мембрана его не пропустит, но вода останется в обуви. Поэтому очень важно хорошо её просушивать.
Уход за обувью
Нельзя допускать налипания грязи на поверхность, так как поры должны быть открытыми.
Чистить мембранную обувь нужно сухой щёткой или губкой, смоченной в мыльной воде.
Сушить вдали от батарей и других источников тепла, можно положить внутрь газету.
Каждый раз после чистки обуви желательно обрабатывать её водоотталкивающими спреями.
Промышленность
При производстве различных машинных приборов, насосов, карбюраторов и т.д. применяют прорезиненную мембрану. Это техническая ткань, вулканизированная с двух сторон.
Из синтетической аловы шьют защитные чехлы и обивку для мебели.
Высокотехнологичные мембраны для одежды  рушат все старые представления о тёплом непромокаемом изделии: оно не тяжелое, в нем комфортно и взрослым, и детям, обладает отличными эстетическими качествами. А при правильной эксплуатации и надлежащем уходе изделия из мембранной ткани прослужат очень долго.

© 2018 textiletrend.ru
textiletrend.ru
Мембранные ткани. Часть 1. Принцип работы мембран. Физические явления, которые легли в основу изобретения.
Часто научные открытия находят свое применение в совершенно непредсказуемых областях. Так, явление осмоса, открытое еще в 18 веке, до сих пор преподносится производителями одежды и экипировки как «инновация».
Мембрана – это ткань (или покрытие на ткани) с особыми свойствами: паропропускание (Breathable) и водонепроницаемость (Waterproof). Водонепроницаемость характеризуется миллиметрами водяного столба, который способна выдержать ткань.
1. Беспоровые или гидрофильные мембраны изготовляются нанесением полиуретоновой пропитки на ткань. Работают по принципу диффузного обмена с субстратом (то есть самим материалом мембраны – полиуретаном). Пары воды скапливаются вблизи поверхности мембраны (адсорбция), затем за счет слабых межмолекулярных взаимодействий «втягиваются» между молекулами субстрата (диффузия) и «выталкиваются» наружу (десорбция) благодаря разнице парциальных давлений водяного пара снаружи и внутри.
Парциальное давление водяного пара в воздухе прямо пропорционально более понятной характеристике для обычного человека — влажностью. То есть, чем больше влажность воздуха, тем больше парциальное давление водяного пара.
А теперь самым простым языком. Мембрана отводит влагу только в том случае, если снаружи концентрация водяного пара (или влажность) ниже, чем внутри. Если снаружи более влажно, или даже мокро – испарение невозможно физически. Так же количественное испарение зависит от температурного режима эксплуатации.
Поэтому не нужно ждать, что, если вы вспотеете в условиях высокой влажности, ваша дорогущая мембранная куртка вытолкает весь пот наружу. Особое внимание заслуживает мембранная обувь, в которой иллюзия работы по отведению влаги изображается красочными картинками со стрелочками, где весь пар снаружи выходит, а вода через наружный слой совсем не проникает. На самом деле все намного сложнее.
Наиболее значимые марки семейства беспоровых мембран: Toray Dermizax NХ 3L, Saleva PowerTex Ultimate 3L, Sivera Shell-Ter Pro 3L.
2. Самые распространенные: поровые (гидрофобные) тефлоновые мембраны.
Такая мембрана представляет собой биструктурный микропористый материал (тефлон) нанесенный по специальной технологии на ткань. Принципиально процесс нанесения – это коагуляция рабочего вещества из раствора на покрываемую поверхность. Слой имеет пористую структуру: микропоры, полученные в процессе имеют размер порядка 2-7 микрон. Механизм простой – вода в жидком состоянии сквозь поры не проходит, но пары воды вместе с воздухом просачиваются. Производители могут рисовать сколько угодно красивых картинок, где стрелочками показано как вода снаружи отталкивается, а изнутри испаряется. Но, так же, как и в случае с беспоровыми мембранами – изделия отводят влагу от тела только в том случае, если снаружи концентрация водяного пара (или влажность) ниже, чем внутри.
Чтобы защитить такую мембрану, изделия часто покрываются различными олеофобными (жироотталкивающими) покрытиями.
Тем не менее поровые мембраны легко испортить. Например, огромные молекулы ПАВ, которые содержатся в стиральном порошке забивают поры и превращают вашу дорогущую мембранную одежду в обычную с водоотталкивающей пропиткой. Подробнее о том, как быстро «убить мембрану» в следующих статьях. 🙂
Так же есть комбинированные мембраны, которые сочетают эти слои в различной последовательности. Примером такой мембраны является знаменитый Gore-Tex от производителя «W. L. Gore & Associates». В Гортекс поровая тефлоновая мембрана прикрепляется к сверхтонкой защитной полиуретановой плёнке. Получается «двухкомпонентный ламинат». Беспоровая полиуретановая плёнка защищает от жиров (потовых выделений) тела и остальных загрязнителей, а особое строение молекул полиуретана и толщина слоя позволяет отводить влагу по описанному выше явлению диффузии.
При всем многообразии мембран – принцип из работы практически одинаков и заключается в том, что мембранная паропроницаемость обеспечивается только тогда, когда снаружи воздух более сухой, чем внутри. Водонепроницаемость обеспечивается наружным (кожа, плотная ткань, водоотталкивающие пропитки) слоем, а также свойствами самой мембраны, которая у разных производителей и типов разная. Мембрану легко испортить, к тому же дешевые мембраны сами по себе быстро отшелушиваются с поверхности и разрушаются.
Вывод.
Стоит ли мембрана своих денег?
– Да, стоит, если это качественная мембрана, так как она действительно работает. Покупать дешевую одежду или обувь и ожидать wow-эффекта от дешевой мембраны тоже не стоит, скорее всего вы вообще не почувствуете, что она там есть. При покупке нужно быть готовым к тому, что такая одежда требует трепетного ухода (о котором напишем позже). Одна случайная стирка в стиральной машинке даже со специальным средством может испортить чувствительное покрытие, так как на внутренних частях машинки скапливаются частицы обычного порошка.
Читайте дальше:
Часть 2: Правильный уход, эксплуатация и хранение. Как стирать одежду из мембранных тканей?

   NinaDiz
   gore-tex, мембрана
Обзоры Технологии
yeti.today
Климатическая мембрана
Выбор современной влагозащитной одежды станет простой и приятной процедурой, если разобраться в особенностях высокотехнологичных материалов, которые применяют для ее производства. К таким материалам, в частности, относятся климатические мембраны. Эта статья расскажет о том, зачем нужны климатические мембраны и как они работают
В какой одежде теплее? Кто-то скажет в пуховой, а кто-то станет рассуждать о толщине и количестве слоев. Один свяжет «сугрев» с алкоголем, а второй, напротив, сообщит, что «надо меньше пить» и больше двигаться. Каждый будет по-своему прав, но никто не будет спорить, что какой бы ни была одежда, она должна быть сухой. В промокшей насквозь одежде тепло не будет.

Не допустить промокания одежды, обеспечить комфорт при любых видах активности в различных климатических условиях помогают современные мембранные технологии.

Термин «мембрана» имеет множество значений и широко используется в науке и технике. Специальные материалы с таким названием применяются и в одежде — их часто называют климатическими мембранами.

В промокшей насквозь одежде тепло не будет

Одной из главных задач мембранной одежды является защита человека от внешней влаги — дождя, мокрого снега, водяных брызг. В процессе развития технологий эта задача решалась путем использования различных непромокаемых материалов — от шкур животных до резины и полиэтилена. Всем известно, что в резиновых сапогах можно стоять в воде без риска промочить ноги, а тонкая полиэтиленовая накидка спасет от любого дождя, не пропустив сквозь себя ни одной его капли.

Так работает полностью непромокаемый материал: вода не попадает внутрь, а пар не выходит наружу

Однако опытные туристы, да и просто наблюдательные люди, заметили, что под одеждой, не пропускающей влагу, быстро становится мокро, даже если снаружи светит яркое солнце. Почему так происходит? Откуда берется эта влага, да еще в таких количествах, которое не всякий дождь обеспечит?

Ответ на этот вопрос дает физиология. Незаметно для себя каждый из нас выдыхает за сутки в виде пара около 400 мл воды — это почти два стакана. Примерно столько же — около 600 мл воды в сутки — так же незаметно выделяется через кожные покровы в виде испарений. И если водонепроницаемая одежда препятствует их рассеиванию в окружающем воздухе, то влага накапливается, конденсируется и увлажняет одежду изнутри.

Значительно большее количество влаги выделяется человеком, если он занимается активной деятельностью — физической работой или спортом. Объем влаги, точнее, самого настоящего пота, который выделяет организм человека в жаркую погоду или при физической нагрузке, составляет около 1,5 литров в час. В этом случае одежда промокает намного быстрее, за считанные минуты. А при использовании в качестве влагозащиты резиновых покрытий или полиэтилена блокировка испарений настолько эффективна, что под одеждой очень скоро становится мокро, даже если человек неподвижен.

Сравнительные объемы различных видов испарений влаги человеком

Как же избавиться от лишних испарений под одеждой? Самый простой вариант — вовремя раздеться. Но тогда придется мокнуть под дождем. «Вода, вода, кругом вода» — поется в песне, и эта песня, оказывается, не только про пароходы.

Как не пропустить к телу влагу снаружи и в то же время отвести от тела его собственные испарения? Каким должно быть препятствие для влаги, которому одновременно предъявляются два взаимоисключающих требования? Иными словами, какой должна быть одежда, которая пропускала бы влагу только в одну сторону — наружу?

Ответ на этот вопрос и дает климатическая мембрана — тонкая пленка, обладающая «волшебным» свойством пропускать влагу избирательно.

Существует два основных типа мембран, отличающихся друг от друга принципом действия, — поровые и беспоровые. Рассмотрим их особенности подробнее.

Поровая мембрана

Избирательная транспортировка влаги поровой мембраной происходит благодаря структурным особенностям воды.

Мы знаем, что вода может находиться в трех агрегатных состояниях: газообразном, жидком и твердом. Поровая мембрана работает с двумя из них: газообразным и жидким, то есть с паром и водой. Пар требуется отвести от тела человека в окружающую среду, а воду снаружи, наоборот, не пустить к телу.

Известно, что молекула воды остается неизменной во всех агрегатных состояниях. Чем же тогда отличаются друг от друга эти состояния? Основное отличие заключается в разном расстоянии между молекулами. В водяном паре молекулы воды находятся на очень большом расстоянии друг от друга и поэтому почти не взаимодействуют. В воде эти молекулы расположены намного теснее — на расстояниях, где уже действуют силы взаимного притяжения и поверхностного натяжения, не дающие им отрываться друг от друга.

Строение молекулы воды и водяной капли

Большие объемы воды легко могут быть разделены на довольно мелкие «фрагменты», которые мы называем каплями. Из таких капель и состоит дождь. Но в каждой капле все равно много молекул. Молекулы расположены близко друг к другу, и, чтобы разорвать эти связи и превратить капли в пар, требуется значительная энергия. С такой задачей, например, отлично справляется чайник. Турист, к сожалению, тоже иногда напоминает устройство для кипячения воды, причем неотключаемое.

Итак, назначение мембраны — не пропускать под одежду воду в виде капель и одновременно «дышать», то есть пропускать водяной пар — отдельные свободные молекулы той же воды. Решение такой задачи не выглядит сложным: достаточно снабдить непроницаемую пленку отверстиями нужного размера — и мембрана готова. Но несмотря на простоту идеи, ее техническая реализация требует серьезных научных и технологических усилий. Отверстия «молекулярного» размера не насверлить дрелью. Поэтому не спешите в мастерскую и пожалейте ваши тапочки — мембранной обуви из них все равно уже не выйдет.

«А мы пойдем другим путем». Ну, или похромаем

Производители мембран обладают иным инструментарием. Они используют полимеры и ученых, которые знают, что такое полимеры и с помощью каких физико-химических манипуляций из них получаются мембраны. Ну, или, по крайней мере, делают вид, что знают.

По информации одного из лидеров этой отрасли — американской компании W. L. Gore & Associates, — поровая мембрана GORE-TEX®, полученная при особом растяжении полимера политетрафторэтилена, имеет миллиарды микроскопических отверстий, каждое из которых примерно в 700 раз больше молекулы воды, но в 20 000 раз меньше капли. Эти отверстия и есть поры. Отсюда и название поровых мембран.

Молекулы пара свободно проникают через поры мембраны, но для капли воды эти поры слишком малы

Такая мембрана напоминает решето, но оно, в отличие от обычного деревенского решета, в котором «воду не носят», создано специально для воды.

Итак, поровая мембрана — это тонкая пленка с мельчайшими порами, то есть отверстиями такого размера, через которые свободно проходят молекулы пара, но не могут пройти капли воды.

Беспоровая мембрана

Этот тип мембраны, который еще называют гидрофильным, то есть «любящим воду», не имеет пор, что и отражено в названии. Транспортировка влаги через такую мембрану осуществляется методом диффузии.

Беспоровая мембрана больше напоминает не решето, а губку, только с очень мелкой структурой. Она, в отличие от поровой мембраны, транспортирует через себя не пар, а воду, которая просачивается сквозь губчатую структуру мембраны с одной ее поверхности на другую, условно — с изнаночной стороны на лицевую.

Транспортировка влаги беспоровой мембраной: 1. Испарение. 2. Конденсация влаги на внутренней поверхности мембраны. 3. Мембрана. Зона транспортировки влаги. 4. Испарение влаги в окружающую среду

Испарения от человеческого тела (1) сначала достигают внутренней (изнаночной) поверхности беспоровой мембраны, оседают на ней в виде водяного конденсата (2) и пропитывают мембрану насквозь. Только после этого беспоровая мембрана начинает работать, то есть транспортировать влагу (3). Влага с изнаночной стороны просачивается сквозь беспоровую мембрану и испаряется с наружной поверхности ткани в окружающую среду (4).

Необходимые условия для правильной работы мембран

Из описания принципов работы мембран можно сделать вывод, что поровая мембрана одинаково хорошо транспортирует пар как наружу, так и внутрь, а беспоровая так же поступает с водой. В чем же тогда польза от мембран? Что заставляет их транспортировать влагу в нужном направлении?

1. Разница парциальных давлений

Главным и непременным условием работы обоих типов мембран является разница парциальных давлений водяных паров с разных сторон мембраны. К счастью, для понимания работы мембран не требуется объяснения термина «парциальный», поэтому скажем проще: транспортировка влаги всегда осуществляется в ту сторону, где давление пара меньше.

Направление транспортировки влаги зависит от разницы давления пара внутри и снаружи мембраны

Из этого следует, что если, по каким-то причинам, давление водяного пара снаружи окажется больше, чем давление пара внутри, то мембрана будет транспортировать влагу в обратном направлении, то есть к телу человека. Такое может произойти, например, в сауне, если зайти туда в мембранной одежде. Не ходите.

Транспортировка влаги мембраной всегда осуществляется в сторону с меньшим давлением пара

2. Влажность окружающего воздуха

В условиях высокой влажности значительно лучше работают поровые мембраны. Такие мембраны также нормально функционируют, если на одежде открыта вентиляция.

Беспоровые мембраны хорошо работают при большой разнице давлений паров, то есть если внутри куртки достаточно влажно, а воздух снаружи относительно сухой. Однако при открытой вентиляции эти мембраны резко снижают свою эффективность.

3. Температура окружающего воздуха

Беспоровая мембрана не любит низких температур. Если ее собственная температура падает ниже нуля градусов, то вода, пропитывающая мембрану, замерзает, и транспортировка влаги практически прекращается. Поровая мембрана, которая транспортирует не воду, а пар, в условиях низких температур имеет преимущество перед беспоровой.

4. Механическая и структурная целостность мембраны

Беспоровая мембрана прочнее и долговечнее поровой. Поровая мембрана довольно быстро теряет свою эффективность из-за засорения пор, связанного с неправильной эксплуатацией и уходом.

Однако сколь угодно высокие технические характеристики мембраны могут оказаться бесполезными, если при изготовлении одежды были допущены технологические просчеты. В конечном счете эффективность мембранной одежды зависит не только от мембраны, но и от множества других факторов: качества обработки и проклейки швов, использования специальных водоотталкивающих (гидрофобных) покрытий, правильного ухода и т. д.

Основные эксплуатационные характеристики мембран

Итак, главная задача мембран — обеспечить комфортный уровень влажности под одеждой. Исходя из этого характеристики мембран определяются по двум основным параметрам:

Водонепроницаемость — способность мембраны не пропускать воду. Эта величина указывается в миллиметрах и характеризует высоту водяного столба, давление которого мембрана выдерживает без протечки. То есть протечь может любая мембрана, абсолютной водонепроницаемости не существует, поэтому вопрос лишь в том, при каких условиях мембрана «потечет». Приемлемая величина водонепроницаемости начинается со значения 10 000 мм высоты водяного столба, но для одежды, к которой предъявляются серьезные требования, эта величина должна быть не менее 20 000 мм.

Паропроницаемость — g/m2 или г/м2 — количество влаги, которое мембрана способна отводить в окружающую среду за единицу времени. Иногда эта характеристика называется скоростью транспортировки парообразной влаги (англ. MVTR; moisture vapor transfer rate), что для беспоровой мембраны не совсем точно, так как она транспортирует не пар, а воду, но сути это не меняет. Величина паропроницаемости указывается как количество влаги в граммах, которое транспортирует сквозь себя один квадратный метр мембраны за 24 часа. Чем выше это значение, тем лучше мембрана отводит пар и тем выше уровень комфорта. Обычно оно находится в диапазоне от 3000 до 10 000 грамм на квадратный метр за 24 часа.
Также для оценки паропроницаемости мембраны применяется ее тестирование на сопротивление транспортировке пара. Этот тест называется RET (resistance to evaporative transfer) и оценивает паропроницаемость в баллах. Нулевое значение RET говорит об отсутствии сопротивления, а значение в 30 баллов — о полной паронепроницаемости. Для наглядности можно представить, что RET 0 — это свободное испарение пара с кожи человека, а RET 30 сравнимо с сопротивлением испарению, создаваемым пластиковым мешком.

Следует помнить, что никакая мембрана сама по себе никого не согреет. Ее использование приводит лишь к снижению влажности под одеждой. Кроме этого, многие мембраны неплохо защищают от ветра. Естественно, все это приводит к увеличению теплового комфорта, но применять саму мембрану в качестве теплой одежды не стоит — замерзнете во цвете лет.

Примерная динамика зависимости теплового комфорта от влажности одежды

Резюме

Главные задачи мембраны — не пропустить воду к телу человека извне и отвести испарения тела наружу.

Поровая мембрана, благодаря микроотверстиям в своей структуре, пропускает отдельные молекулы воды (пар), но не пропускает капли воды. Пар проникает сквозь мембрану в направлении от большей концентрации к меньшей.

Беспоровая мембрана также пропускает влагу в направлении меньшей концентрации пара, но делает это не с его отдельными молекулами, а с водой, которая просачивается сквозь мембранный слой как сквозь губку.

Поровая мембрана начинает работать практически сразу даже при небольшой разнице концентраций паров внутри одежды и снаружи. Беспоровая заработает только после того, как пропитается конденсатом — влагой, образовавшейся от испарений с поверхности кожи.

Поровая мембрана сохраняет работоспособность при отрицательных температурах, так как транспортирует пар. Беспоровая прекращает работу при замерзании воды в ее структуре.

Беспоровая мембрана надежна, долговечна и не так требовательна к уходу, как поровая. Также она, как правило, дешевле. Поровая мембрана чувствительна к загрязнениям, требует применения специальных методов стирки и довольно быстро теряет свои качества при неправильном уходе.

Две важнейшие характеристики любой мембраны — способность отводить от тела пар и препятствовать обратному проникновению влаги — обычно содержатся в описании мембранной одежды. Водонепроницаемость мембраны указывается в миллиметрах, и чем выше этот показатель, тем надежнее мембрана защищает от воды. Дышащая способность мембраны — паропроницаемость — указывается в граммах на квадратный метр. И здесь так же — чем больше число, тем лучше. Однако улучшение влагозащитных характеристик обычно сопровождается ухудшением дышащих, и наоборот.

Мембрана не является утеплителем, но способствует увеличению теплового комфорта.

membra.ru
Виды климатических мембран
Современные климатические мембраны — это сложные многослойные материалы, которые отличаются как по своим характеристикам, так и по назначению. О конструктивных особенностях и специфических различиях мембран — в этом материале
В статье «Чудеса в решете, или Что такое климатическая мембрана» мы рассказали о двух базовых типах мембран — поровом и беспоровом. На практике любая климатическая мембрана в одежде является либо поровой, либо беспоровой, либо комбинированной, то есть включающей в свою конструкцию оба базовых типа.

Конструкции мембран в одежде*

Принципиальная схема любой мембраны в одежде выглядит просто: между наружным и внутренним слоями ткани, каждый из которых является водо- и паропроницаемым, помещается мембранный материал, который препятствует проникновению воды под одежду, но позволяет выходить наружу пару.

Принципиальная схема мембранного слоя в одежде

Однако реальные мембраны в одежде обычно имеют более сложное строение. Их производители стараются учесть специфические требования самых разных групп потребителей — от профессиональных спортсменов до тех, кто ограничивается лишь утренними пробежками. Результатом такого подхода является многообразие мембран, каждая из которых позиционируется как едва ли не самая лучшая из представленных на рынке.

Мы не будем спорить с производителями, а просто попытаемся классифицировать их продукцию, определив ключевые особенности и свойства различных типов мембранных конструкций.

Мембраны-ламинаты и мембраны-покрытия

Ламинаты (laminated) являются самостоятельным пленочным материалом. Сами по себе они не обладают достаточной механической прочностью, поэтому для достижения стабильности характеристик и долговечности их приклеивают к другим материалам, входящим в конструкцию одежды, — внешним и внутренним тканевым слоям и специальным подкладкам.

Покрытия (coating) наносятся на слой ткани в жидком виде. После высыхания они образуют с тканевой основой единый композитный слой, обладающий необходимыми мембранными свойствами.

С потребительской точки зрения принадлежность мембраны к группе ламинатов или покрытий особого значения не имеет, поэтому требовать у продавца детальную информацию на эту тему вряд ли стоит.

Количество слоев в мембранном «бутерброде»

Мембраны могут быть двух- и трехслойными или иметь промежуточную конструкцию — 2,5-слоя. Также, в зависимости от назначения мембранной одежды, применяются разные способы интеграции мембраны в изделие.

Двухслойная мембрана — это такая конструкция, в которой слой мембранного материала соединен со слоем ткани. Обычно этот слой ткани в одежде является наружным, а мембранная пленка приклеена к нему изнутри. Так выглядят большинство простых двухслойных мембран. Мембранный слой в них может быть как поровым или беспоровым, так и комбинированным.

Двухслойные мембранные конструкции

В двухслойной конструкции мембранный слой механически защищен тканью только с «уличной» стороны, поэтому с внутренней стороны часто используется защитная подкладка, сетка или специальное покрытие, которые предохраняют мембрану от повреждений изнутри. Двухслойную мембрану с дополнительным защитным покрытием иногда называют 2,5-слойной.

Двухслойные мембранные конструкции с защитой

Двухслойная мембрана без дополнительной защиты также используется в одежде с утеплителем, слой которого выполняет защитные функции, предохраняя мембрану от механических воздействий изнутри. В таких случаях мембранное покрытие сначала соединяется со слоем легкой ткани и уже затем эта двухслойная конструкция свободно размещается между наружным и внутренними слоями одежды.

Трехслойная мембрана отличается от двухслойной тем, что мембранный слой прикреплен не к одному слою, а вклеен между двумя слоями ткани — наружным и подкладочным, образуя с ними одно целое. Такая трехслойная конструкция прочнее и надежнее, так как в ней мембрана защищена с обеих сторон.

Трехслойные мембранные конструкции

Поскольку оба вида мембран, и поровые, и беспоровые, имеют свои достоинства и недостатки, производители часто объединяют их в одной конструкции для улучшения характеристик. Так получаются комбинированные мембраны.

Комбинированная мембрана — это конструкция, в которой мембранный слой объединяет в себе поровую и беспоровую мембраны. При производстве комбинированной мембраны к ткани сначала прикрепляется поровый слой, а затем на него наносится беспоровый. Комбинированная мембрана, так же как одиночные поровая или беспоровая, может применяться в составе двух- или трехслойной мембранной конструкции.

Комбинированные мембраны

Если предполагается использование мембраны в качестве самостоятельного слоя, то такая одежда обычно имеет в своем названии английский термин “shell”, что переводится как оболочка, скорлупа, раковина. Также можно услышать термин “hardshell”, применяемый к верхним слоям outdoor-одежды, если речь идет, например, о штормовках.

К важным особенностям некоторых видов мембран относится также их способность растягиваться. Это позволяет использовать такие мембраны в одежде со стрейчевыми свойствами.

Характеристики любой мембраны, применяемой в одежде, зависят не только от ее конструкции, но и от множества других факторов, среди которых толщина мембранного слоя и его однородность, тип материала и структура тканевой основы мембраны, качество ламинации и многие другие. Наиболее продвинутыми и сбалансированными характеристиками обладают, как правило, трехслойные комбинированные мембраны. Правда, они при этом несколько тяжелее и обычно дороже.

Выбирая мембранную одежду, следует помнить, что ее эффективность будет в первую очередь зависеть от конкретных условий эксплуатации. Экстремальная штормовка hardshell вряд ли подойдет для оздоровительного бега, а легкая мембранная курточка для велопрогулок не поможет вам во время восхождения. Учитывайте назначение мембранной одежды — и тогда ее достоинства не превратятся в недостатки.

Классификация по сырью для производства мембран

Для понимания принципа действия мембран и выбора мембранной одежды название и химическая формула используемого для производства мембраны материала значения не имеют. Тем не менее отметим, что для производства мембран применяются:

полиуретан (PU)

политетрафторэтилен(PTFE). Известен также как тефлон, или фторопласт-4

Полиуретановыми могут быть как поровые, так и беспоровые мембраны, а PTFE используется только для производства поровых. В комбинированных трехслойных мембранах поровый ламинат из PTFE может быть защищен беспоровым слоем полиуретана.

Резюме

Производители постоянно совершенствуют мембраны и технологии их производства, предлагая продукцию для самых разных групп потребителей outdoor-одежды.

Лучшей мембраной является та, которая применяется по назначению, то есть соответствует климатическим условиям и виду активности.

__________________________________

* Мы не можем гарантировать, что все термины, используемые в данной статье, соответствуют терминологии производителей или продавцов изделий с климатическими мембранами.

membra.ru
Все о Мембране
Мембрана – это очень тонкая полимерная пленка, имеющая микроскопические отверстия – поры. Именно эти поры и обеспечивают мембране те свойства, которые создали ей такую популярность. Форма пор такова, что обеспечивает материалу одностороннюю водопроницаемость: То есть влага, находящаяся с одной стороны мембраны, проходит насквозь, в то время как другая сторона имеет проницаемость гораздо меньшую (но не нулевую, о чем разговор пойдет дальше).

Основные характеристики наших мембранных тканей приведены ниже:
Водонепроницаемость 5 000мм вод. ст.
Паропроницаемость 5 000гр/м2/24ч
Дышит, не промокает, и не продувается ветром!
Применение мембранных тканей в детской одежде решает две важных проблемы, с которыми сталкивается любой ребенок, практикующий физическую активность на свежем воздухе:
При активном движении ребенок потеет, и эта влага не должна задерживаться под одеждой, т.е. одежда должна «дышать», выпуская испарения тела наружу. Это не только обеспечивает комфорт, но и предохраняет от перегрева при высокой активности и переохлаждения при ее прекращении. Все знают, что очень легко простудиться, оказавшись «мокрым» и распаренным на холоде. Поры мембраны обращены к телу, что позволяет отводить влажность из-под одежды в окружающую среду. Соответственно, наружный материал также «дышит», пропуская влагу через себя.
Если вы попали под дождь или просто находитесь в условиях очень высокой, то влага снаружи не может попасть внутрь! Это и есть односторонняя проницаемость мембраны.
К двум основным свойствам мембранной ткани можно добавить ещё одно — они обеспечивают отличную защиту от ветра.
При низких температурах и/или сильном ветре использование мембранных тканей в разы снижает потери тепла из-под одежды.

Рекомендации по уходу:
Стирка. Для верхней одежды, пошитой из мембранных тканей, необходимо приобретать специальные моющие средства. Использование неспециализированного порошка, кондиционеров, отбеливателей приводит к засорению ячеек мембраны, в результате чего она не выполняет свои функции по воздухопроницаемости. Порошки с хлором и его производными также не рекомендуются для стирки мембранных тканей.
Негативно влияет на свойства мембранных тканей предварительное замачивание, сильный отжим. Мембранные ткани не нуждаются в замачивании, все загрязнения запросто устраняются во время стирки руками. Оптимальная температура воды для стирки 30 — 40 градусов. Помните, что лучше всего стирать специальными моющими жидкими средствами. Постирав вещи, нужно очень аккуратно отжать руками, не скручивая ткань. Оставшуюся воду можно промокнуть хлопковой, хорошо впитывающей тканью.
После стирки переходим к следующему этапу ухода — сушке. Одежда из мембранных тканей должна развешиваться горизонтально. Её надо хорошо расправить. Помещение должно проветриваться и соблюдать комнатный температурный режим. Ни в коем случае нельзя сушить мембранные вещи возле батареи или вблизи других нагревательных приборов. Чтобы вещи не выгорали, надо избегать попадания солнечных лучей на поверхность ткани.
К специальному уходу можно отнести запрет на глажку мембранных изделий, поскольку под воздействием высокой температуры разрушается тканевая структура. При помощи спрея, содержащего фтор, можно вернуть водоотталкивающую способность внешнего слоя мембранной одежды. Фтор образует плёнку, которая не пропускает влагу, позволяет циркулировать воздуху, препятствует загрязнению материала, придаст устойчивость к влиянию ультрафиолетового излучения.
Придерживаясь простых рекомендаций по уходу за мембранными вещами, вы сможете надолго сохранить любимую одежду в идеальном состоянии.
uki-kids.ru