О мембранах



“Помогают ли нам мембраны дышать ?”

Для чего всё же применяются мембранные ткани?
Основная цель – изготовление влагозащитной и, одновременно, паропроницаемой одежды?
Почему не подходят прорезиненные ткани или материалы типа плёнок ПВХ, ведь они предоставляют действительно стопроцентную влагозащиту?
С целью терморегуляции (способностью человека поддерживать температуру тела, прежде всего мозга и других внутренних органов, в узких определённых границах, несмотря на значительные колебания температуры внешней среды и собственной теплопродукции) с поверхности кожи происходит испарение влаги через поры. При повышенных физических нагрузках увеличивается теплопродукция и, соответственно, потоотделение и теплоотдача. Если одежда не справляется с выводом испарений, человек перегревается и в результате промокает насквозь в собственном поту. Поэтому одежда, через которую испарения не способны пройти некомфортна. Применение в тканях паропроницаемых мембран помогает минимизировать этот недостаток. Полностью его устранить мембрана не в состоянии, так как по паропроницаемости она занимает промежуточное положение между простыми тканями и полностью непроницаемыми для влаги материалами, то есть, образно говоря, дышит мембранная ткань лучше, чем полиэтилен, но хуже брезента. Таким образом получаем достаточно высокую влагозащиту в ущерб паропроницаемости (дышимости). Обратной стороной медали мембранных тканей является то, что благодаря способности пропускать пар, не обеспечивается абсолютная влагозащита, то есть при определённых условиях мембрана может промокнуть (протечь). В этой связи рассматриваются два основных показателя мембран, а именно паропроницаемость (способность пропускать через себя водяные пары) и водостойкость (способность не пропускать воду). С водостойкостью в целом всё понятно, это высота водяного столба в миллиметрах, давление которого мембранная ткань выдерживает не промокая. Чем выше водостойкость мембраны, тем более интенсивные осадки в виде дождя она способна выдержать не протекая.  С паропроницаемостью ситуация несколько более сложная. Наиболее распространённый показатель – паропроницаемость MVTR - Moisture Vapour Transfer Rate  (количество водяных паров, которое способна пропустить мембрана), обычно указывается в граммах на квадратный метр за 24 часа (g/m2/24h). Чем выше эта величина, тем комфортнее одежда, но этот показатель не совсем адекватно отражает поведение мембраны в реальных условиях, так как измерения проводятся в некоторых идеальных условиях. Считается, что более адекватно отражает уровень комфорта другой показатель – сопротивление мембраны проникновению паров RET - Resistance Evaporative Thermique. Чем ниже этот показатель, тем лучше.
Для производства мембран чаще всего используют полиуретан PU и политетрафторэтилен PTFE. Существует два принципиально разных типа мембран - микропористая и беспористая (гидрофильная).
Гидрофильная мембрана представляет собой монолитную тонкую PU плёнку, молекулы которой вступают в химические связи с молекулами воды, обеспечивая их транспортировку сквозь толщу плёнки. Такие мембраны имеют неоспоримое достоинство, выражающееся в том, что они не критичны к загрязнениям, но и не лишены существенных недостатков. Первый – мембрана должна сначала намокнуть, для того чтобы начала выводить влагу. Второй – процесс транспортировки молекул достаточно медленный. Третий – химические связи не однонаправленные, соответственно транспортировка молекул воды может происходить в обоих направлениях. В случае, когда абсолютная влажность снаружи мембраны выше, чем внутри, градиент парциального давления будет направлен внутрь и движение молекул воды, соответственно, будет происходить также внутрь.
Микропористая мембрана по структуре похожа на многослойную паутину,
 

 

размеры отверстий которой и высокие водоотталкивающие свойства политетрафторэтилена PTFE позволяют мембране выдержать достаточно высокое давление воды, не пропуская её сквозь структуру. В то же время молекулы водяного пара свободно проникают через поры мембраны. Такую мембрану около 30 лет назад создал W. L. Gore, но очень скоро выяснилось, что жировые выделения тела, моющие средства и грязь, накапливаясь в структуре мембраны (оседая на волокнах) весьма сильно понижали её водоотталкивающие и дышащие свойства. Чтобы защитить PTFE мембрану от загрязнений, инженеры Gore решили закрыть её другой мембраной – гидрофильной. Структура PTFE мембраны такова, что позволяет ламинировать очень тонкую PU мембрану, толщиной в несколько раз меньше такой же мембраны, нанесённой непосредственно на ткань (как это делается в обычных гидрофильных мембранных тканях), а толщина здесь имеет принципиальное значение, потому что, как было отмечено выше, процесс транспортировки молекул достаточно медленный и его скорость напрямую зависит от толщины мембранного слоя. В результате дышащие свойства мембраны Gore-Tex заметно ухудшились, но всё равно оставались гораздо лучше большинства других мембран до изобретения eVent®. eVent® - является усовершенствованной расширенной политетрафторэтиленовой (PTFE) мембраной, которая образует водонепроницаемый барьер с сохранением высоких свойств паропроницаемости. Данный материал был создан компанией ВНА Technologies, США. Основное отличие между eVent® и другими мембранами, в том, что в производстве eVent® используются технологии Direct Venting (прямая вентиляция) и Dry System, в связи с чем отпадает необходимость нанесения дополнительного полиуретанового покрытия для защиты мембраны от выделений тела. Все волокна обрабатываются специальной субстанцией (на масляной основе), которая позволяет создать структуру постоянно открытых пор, для увеличения прямой проводимости и испарения выделений тела, вместо первоначального попадания на защитный полиуретановый слой. Технология прямой вентиляции eVent® (eVent Direct Venting™ technology) работает при любой температуре и относительной влажности внутри. Просто выводит испарения наружу напрямую и немедленно.
 

 

Результаты тестирования тканей eVent® в лаборатории:
дышащие свойства RET – 3-5 метод измерения сопротивления ткани испарению ISO 11092:1993 коэффициент сопротивления проникновению паров; дышащие свойства MVTR – 15000-25000 g/m2/24h, метод перевёрнутой чаши JIS L 1099 B2 коэффициент испарения влаги.
Сравнительные испытания дышащих свойств мембран Gore-Tex и eVent® были проведены в Университете штата Канзас, результаты на диаграмме:
 

Динамическое проникновение влаги: тесты проведены в Университете штата Канзас (ASTM F2298). XCR® является зарегистрированной торговой маркой компании W.L. Gore & Assoc.
Дышащие свойства мембраны eVent® превышают аналогичные свойства мембран Gore-Tex на 30-200%, в зависимости от степени влажности. 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.
Известный Швейцарский институт «EMPA» провел независимые лабораторные тесты и официально заявил, что на сегодняшний день мембрана eVent является самой «дышащей» из всех представленных на рынке.
К вышеперечисленным особенностям мембраны eVent® следует добавить ещё одну – состав субстанции, которой обрабатываются волокна, позволяет подвергать изделия многократным стиркам с применением обычных моющих средств без снижения водозащитных и дышащих свойств мембраны. Более того, инженеры BHA Technologies рекомендуют стирать изделия из мембранных тканей eVent® чаще для поддержания высоких показателей паропроницаемости.
В России на данный момент компанией ВНА Technologies выдана лицензия на производство одежды из мембранных тканей eVent® только компании «Пять звёзд», выпускающей одежду для активного отдыха, туризма и экстремальных видов спорта под товарной маркой Sivera, с правом пошива  на собственных производственных мощностях.

Штормовая  альпинистская куртка модель Азъ Торок - шквал, порыв ветра (стар.слав.) 

Константин Тихонов.                                                                                26.09.2009