Мембранная ткань это

Чтобы понимать что такое мембранная одежда, для чего она нужна и как работает, для начала определимся что из себя представляет сама мембрана.

Что такое мембрана

Мембрана — это инновационный материал, который обладает множеством уникальных свойств. Таких, как: водонепроницаемость, влагопроницаемость, а также хорошие ветрозащитные свойства. Благодаря способности обеспечивать комфорт при высокой физической активности в любую погоду, мембранный материал нашел широкое применение в производстве спортивной одежды для профессиональных спортсменов и тех, кто ведет активный образ жизни.

Определение мембраны

Мембрана в переводе с латинского - «перепонка, оболочка». Мембранный слой — это своего рода барьер, тонкая полиуретановая или политетрафторэтиленовая плёнка, которая пропускает молекулы пара, но не пропускает капли воды. В мембранной одежде при правильном использовании, во время высокой физической нагрузки, полностью отсутствует эффект парника, поэтому в ней максимально комфортно заниматься спортом.

Принцип работы мембраны

Одна из главных функций мембраны — отведение испарений, влаги и пота от тела наружу. Мембранный материал обладает избирательной проницаемостью. Мембрана пропускает маленькие молекулы через внешний слой на поверхность, но препятствует их попаданию внутрь. Таким образом мембранный материал решает сразу несколько задач: отводит влагу от тела, защищает от ветра и от промокания во время дождя и мокрого снега.

История появления и развития мембранных тканей

До того, как появилась мембрана для защиты от ветра и осадков в одежде использовали брезент, пропитанный на заводе и вощённый самостоятельно. Намокая, он становился очень тяжёлым и неудобным в носке, а многочисленные дождевики из полиэтилена хоть и не промокали снаружи, зато совершенно не дышали, создавая парниковый эффект внутри, что тоже не способствовало комфорту.

Когда появились первые мембраны

Мембрана появилась благодаря Биллу Гору и его компании W. L. Gore & Associates, созданной в 1958. Его сын Боб, инженер-химик, напрямую оказался связан с разработкой мембраны. В лаборатории компании он занимался экспериментами с политетрафторэтиленом — ПТФЭ (PTFE) известным нам как тефлон, который изобрели в 30-х годах прошлого века в одной из самых крупных промышленных компаний DuPont. Прочный, относительно лёгкий, негорючий, устойчивый к ультрафиолету, гниению и плохо проводящий электричество, тефлон использовали в качестве изоляции для кабелей, которые применяли в производстве первых компьютеров IBM и в космической лунной программе США.

Несмотря на все достоинства тефлона, он плохо поддавался растяжению, что было бы гораздо удобнее для работы с ним как с изоляционным материалом. Экспериментируя, Боб Гор практически случайно изобрел способ растяжения тефлона.

Полученный растянутый тефлон или ePTFE растягивался на 800% больше от первоначальных возможностей. В дальнейшем Боб Гор нашёл способ раскатать его в тончайшую плёнку. Нагревая тефлон его смогли растянуть до состояния плёнки толщиной 0,01 мм. От чего тефлон стал распадаться на отдельные волокна и его структура стала похожей на рыболовную сеть, образованную миллионами узелков полимера, соединённых и переплетённых между собой тончайшими волокнами. Так появилась мембрана - новый материал, способный пропускать водяной пар, но не пропускать воду и ветер: капли воды задерживались в структуре тончайшей тефлоновой плёнки, а молекулы пара беспрепятственно проходили через неё на поверхность.

Открытие мембраны позволило соединить в одном изделии водо- и ветрозащитные свойства и паропроницаемость, чего не удавалось сделать долгое время. Сегодня этот материал широко используется в производстве верхней одеждой, обуви, аксессуарах, спальных мешках и рюкзаках, а на рынке появилось огромное количество мембранных тканей от разных производителей. Совершенствуются технологии производства мембраны и расширяются сферы ее применения.

Ключевые производители мембран

Компания W. L. Gore, производящая материал Gore-Tex - первый и самый известный производитель мембранной одежды. Первые модели с Gore-Tex появились еще в 1975–1977 годах.

Вторая крупная компания - японский производитель Toray, который выпускает ткани с мембраной Entrant и Dermizax. Мембраны Dermizax используют многие известные бренды outdoor-одежды: Dainese, Descente, EA7 Emporio Armani, Toni Sailer, Ortovox. Компания eVent fabrics, созданная в 1999 году, является создателем поровой мембраны, которую можно использовать без защитного полиуретанового слоя, обработав волокна мембраны олеофобным покрытием, что позволяет сохранять поры открытыми, предотвращая их закупоривание частицами пота и жира.

Также среди известных производителей можно выделить The North Face FutureLight, которая выпускает современные электро спиннинговые мембраны с очень высокой паропроницаемостью.

Виды и типы мембран

Существуют разные виды мембран, которые различаются своим молекулярным строением, количеством слоёв, и способом нанесения на внешнее полотно. Но независимо от особенностей каждого вида, основная функция мембраны всегда остается неизменной — защитить человека от дождя и ветра и обеспечить комфортный микроклимат.

Классификация мембран по типу

От молекулярного строения мембраны зависит принцип её работы и условия, в которых мембрана будет работать корректно, максимально выполняя свои функции.

• Гидрофильные мембраны

Беспоровая, или гидрофильная мембрана — это сплошная плёнка, изготовленная, как правило, из гидрофильного полиуретана. Отведение влаги и пара здесь происходит благодаря диффузии: молекулы воды впитываются и передаются через волокна от одной гидрофильной молекулы к другой за счет разницы давления, затем выводятся на поверхность и испаряются. Чем активнее осуществляется потоотделение и выработка тепла, тем лучше гидрофильная мембрана выводит влагу. В том время как снаружи материал остаётся непроницаемым и защищает от попадания влаги внутрь. Для того, чтобы гидрофильная мембрана хорошо отводила влагу от тела наружу, влажность на внутренней поверхности мембраны должна быть намного больше влажности воздуха снаружи. Поэтому при влажной погоде паропроницаемые свойства гидрофильных мембран могут ослабевать.

•    Гидрофобные мембраны

Поровая, или гидрофобная мембрана - это тончайшая пористая плёнка из растянутого политетрафторэтилена или ePTFE/ПТФЭ. Политетрафторэтилен отталкивает воду, а мелкопористая структура мембраны не пропускают связанные между собой в капли молекулы воды. На 1 см мембраны приходится почти 1,5 млн микроскопических пор. Поры таких мембран в 20 тысяч раз меньше капли воды и в 700 раз больше молекулы водяного пара, за счет чего мембрана отлично дышит и при этом не пропускает воду внутрь. Поровые мембраны отлично работают при высокой влажности и низкой температуре. Однако мембрана в процессе эксплуатации может забиваться солями и сальными выделениями, выделяемые кожей человека. человеческая кожа. Кроме того, мембранная плёнка очень тонкая и больше подвержена механическому разрушению. Существуют также разновидности поровых мембран - электроспиннинговые, которые в отличие от обычных поровых мембран создают, способом распыления тончайших полиуретановых волокон внутри электромагнитного поля. Такая технология позволяет улучшить свойства паропроницаемости мембраны.

Классификация мембранных тканей по составу слоев

Сама по себе мембрана представляет собой очень тонкое полотно и нуждается в защитной поверхности, поэтому мембрана всегда крепится к тканевой основе и бывает однослойной, двухслойной и трехслойной. Однослойная состоит исключительно из мембраны, поэтому практически не используется для пошива одежды.

Двухслойные мембранные ткани

Мембранная ткань в 2 слоя (2-layer, 2L) — это классический вид мембран. Она включает в себя непосредственно мембрану и защитный внешний слой. Как правило она используется для пошива утепленной одежды, где совмещается вместе с подкладом и утеплителем. В таком варианте мембранная плёнка наносится или приклеивается на внутреннюю сторону защитной ткани.

Трехслойные мембранные ткани

Трехслойная мембрана (3-layer, 3L) считается самой прочной и долговечной. Здесь мембрана располагается между внешним и внутренним слоями, склеенными между собой. Внешний слой выступает как защита, а внутренний — предотвращает контакт с телом. Мембранная куртка, состоящая из 3-х слоев подойдет для самых неблагоприятных погодных условий и активных видов спорта и туризма.

Свойства и показатели мембран

Основные показатели мембраны - это водостойкость и паропроницаемость. По ним можно определить для каких погодных условий подойдет то или иное изделие. Их указывают на этикетке в виде двух цифр, например: 10 / 10 или 5000/10000, где первая — водостойкость, которая измеряется в миллиметрах водяного столба вторая — паропроницаемость, указываемая в граммах на кв. метр в 24 часа.

Водостойкость мембран

Водонепроницаемость или водостойкость — способность ткани не пропускать воду, однако, стоит учитывать, что под сильным давлением вода может проникнуть сквозь любой материал. Изделие присваивается статус водостойкости, если оно выдерживает в лабораторных условиях минимум 1500 мм водяного столба. Для различных условий разработаны ткани с определенным уровнем водостойкости:

5 000–10 000 мм — одежда с такой водонепроницаемостью подойдет для использования в условиях города, например во время прогулок;

10 000–20 000 мм — подойдет для широкого применения, частности для занятий спортом и активных физических нагрузок;

20 000 мм и выше — для профессионального туризма, альпинистских восхождений, яхтинга и другие экстремальных видов спорта.

Паропроницаемость мембран

Паропроницаемость — способность материала пропускать молекулы водяного пара, сохраняя тело человека сухим. Показатель паропроницаемости MVTR (moisture vapor transmission rate) указывается в г/м²/24 часа. По нему можно определить какое количество водяного пара пройдёт через квадратный метр материала за сутки. Чем больше этот показатель, тем лучше. Одежда с параметром паропроницаемости 5–10 тысяч г/м²/24 ч. подойдет для использования в городе и невысокой физической активности, например прогулок по парку. Ткани 10–15 тысяч г/м2 считаются уже достаточно паропроницаемым и используются для пошива одежды, предназначенной для нагрузок средней интенсивности. Для бега, лыж, велоспорта подойдет одежда с более высокими дышащими свойствами: 15 000 г/м²/24 ч и выше.

Технологии производства мембранных тканей

Мембрана представляет собой тончайший слой вещества толщиной от 0,01 мм. Учитывая ее невысокую прочность, мембрану не используют в чистом виде, а только в сочетании с прочной внешней тканью, которая защищает мембрану от механического повреждения и внешнего воздействия, в т.ч. от попадания воды. Наносят мембрану на внешний защитный слой различными способами.

Способы нанесения мембран

При производстве одежды мембрану соединяют с другими слоями ткани двумя способами: нанесением жидкого раствора либо ламинированием.

Первый способ — покрытие, или coating, когда жидкий раствор наносят на внутреннюю поверхность материала. Такие мембранные материалы, как правило легче, так как не нуждаются во внутреннем защитном слое, вместо которого внутри наносят тонкий слой полимерного защитного покрытия.

Второй способ — ламинирование. Цельный слой мембранной плёнки приклеивается изнутри к внешней ткани. Ламинированные мембранные материалы отличаются прочностью и долговечностью и используются для пошива экипировки для суровых погодных условий.

Конструкция мембранных материалов

Чаще всего в производстве мембранной экипировки используют три конструкции: двухслойный мембранный ламинат, или 2L, мембранный ламинат 2.5L и трехслойная мембрана 3L .

Двухслойный ламинат, или 2L - это классическая конструкция, которая представляет собой внешний защитный слой, на который изнутри нанесена ламинированная мембрана, защищенная с внутренней стороны сплошной или сетчатой тканью. При этом подклад не прилегает плотно к мембране, защищая ее тем самым от истирания и загрязнения частицами пота и жира. Двухслойная конструкция широко применяется в зимней одежде.

В двухслойной конструкции 2.5L вместо тканевой или сетчатой подкладки на внутренний слой мембраны наносится дополнительное защитное покрытие. Куртка такой конструкции получается компактной в сложенном виде и занимает мало места в рюкзаке. Однако по сравнению с трёхслойными ламинатами она менее износостойкая и долговечная.

Мембранный ламинат 2.5L используют для пошива одежды для бега, велоспорта и других активностей, где в первую очередь важен минимальный вес и небольшой объём в упакованном виде.

В трёхслойной конструкции мембрану склеивают с внешним и внутренним слоем ткани в единое целое. Из нее отшивают профессиональную экипировку, которая отлично подходит для суровых погодных условий.

Применение мембранных тканей

Сегодня из мембраны изготавливают не только верхнюю одежду, но и обувь, перчатки, головные уборы и носки.

Мембранная одежда

Мембранная одежда обладает водонепроницаемыми свойствами и предназначена для широкого спектра активностей, подходит для повседневной жизни и занятий спортом.

• Когда стоит выбрать одежду с мембраной

При выборе мембранной одежды, в первую очередь нужно, определиться с тем, в каких погодных условиях планируется её носить. Чувствовать себя комфортно в городе в условиях умеренной физической нагрузки позволит одежда с показателями водостойкости 10 000 мм, высокой паропроницаемости в таких условиях тоже не потребуется и будет достаточно 5–10 тысяч г/м2. Для аэробных нагрузок в относительно тёплых условиях лучше выбрать лёгкую более дышащую мембранную одежду. Однако стоит учитывать, что тонкие мембранные куртки менее износостойкие. Для занятия альпинизмом, горным туризмом, сноубордингом и горными лыжами, лучше подойдет экипировка, изготовленная на основе трёхслойных ламинатов с показателями воздухопроницаемости и водонепроницаемости 20000 на 20000 и выше.

•    Когда НЕ нужно использовать одежду с мембраной

Для прогулок по парку или в лес за грибами или для рыбалки необязательно покупать мембранные вещи, т.к. при низкой физической активности нет необходимости отводить лишнюю влагу от тела. Также, если вы планируете сидеть у костра, то мембранная одежда не подойдет, т.к. она боится инфракрасного и теплового излучения и легко прожигается искрами.

Другие сферы применения мембран

Изначально мембрана использовалась в космической сфере для производства костюмов для астронавтов, так как она выдерживает низкие и высокие температуры, сохраняя свои свойства. Затем из нее стали делать туристические палатки. Сегодня мембрана широко применяется в разных областях. Например, в строительстве в качестве гидроизоляции и ветрозащиты в конструкциях скатных кровель и вентфасадов, а также в медицине - при хирургических стоматологических вмешательствах. 

Как выбрать подходящую мембрану

Делать выбор следует в зависимости от планируемых задач и условий использования, т.к. одежда из мембранных тканей отличается довольно узкой специализацией. Условно ее можно разделить на четыре категории в зависимости от её назначения:

• мембранная одежда для альпинизма;
• мембранная одежда для зимних видов спорта;
• мембранная одежда для туризма и носки в условиях города;
• мембранная одежда для видов спорта с интенсивной кардио нагрузкой — бега и велоспорта.

Уход за мембранными тканями

Чтобы одежда из мембранных тканей не утратила своих функций и прослужила как можно дольше важен правильный уход.

Правила ухода за мембранной одеждой

• стирать в машинке на деликатном режиме без отжима при температуре не выше 30–40 °С со специальными средствами для ухода за мембранными тканями;
• полоскать в чистой воде без добавок;
• отжимать вручную, не сильно скручивая;
• сушить при комнатной температуре в расправленном виде вдали от отопительных приборов и прямых солнечных лучей;
• если инструкция по уходу за изделием предполагает глажение, то делать это следует при температуре утюга не более 100 °С;
• регулярно использовать стойкие гидрофобные пропитки для восстановления водоотталкивающего покрытия.

Распространенные ошибки при уходе за мембранами

Ткани с мембраной нельзя стирать порошком, т.к. он забивают пористую структуру и мембрана теряет свою паропроницаемость.

• Запрещено использовать моющие средства, не предназначенные для стирки мембран, т.к. они растворяют водоотталкивающую пропитку.
• Мембрану нельзя подвергать воздействию высоких температур, т.к. это может привести к повреждению тканей, потере цвета, склеиванию пор и изделие придет в непригодность.
• Нельзя использовать моющие средства, в состав которых входит хлор, а также кислородные отбеливатели. Они оказывают на мембрану перфорирующее действие и мембрана будет промокать.
• Не использовать ополаскиватели и кондиционеры, т.к. они забивают поры и мембрана теряет свойства паропроницаемости.
• Мембрану нельзя сильно отжимать, потому что это может привести к растяжению и разрывам.

Заключение: что нужно знать о мембранах

Мембранная одежда прочно вошла в гардероб современного человека. Мембранные материалы используют для пошива практичной одежды, которая подходит для широкой сферы применения: от профессиональных занятий спортом до прогулок по городу. Мембранная экипировка способна защитить владельца от осадков, ветра и прочих неблагоприятных погодных условий.

Ключевые свойства и преимущества мембран

Мембрана — инновационный, дышащий материал, который обладает множеством уникальных свойств: водонепроницаемость, влагопроницаемость, а также хорошие ветрозащитные свойства. Благодаря способности обеспечивать комфорт при высокой физической активности в любую погоду, одежда из мембранной ткани отлично подходит для профессиональных спортсменов и тех, кто ведет активный образ жизни.

Перспективы развития мембранных технологий

Мембранные технологии на сегодня считаются одними из самых востребованных. Об этом говорит их широкий спектр применения в самых разных областях жизнедеятельности человека, таких как опреснение и очистка воды, энергетика, медицина, химическая и нефтегазовая промышленность и др., что, в свою очередь, дает импульс к разработке мембран нового поколения.