Подобрать современную влагозащитную одежду легко, если понимать тонкости работы материалов, используемых для ее пошива. Уникальными тканями с широкой сферой использования являются климатические мембраны. Как работают мембраны и какие виды бывают, рассмотрим в данной статье.
Какая одежда самая теплая? Кто-то ответит, что только та, что на пуху. Другим теплыми кажутся вещи, состоящие из нескольких слоев. Третьи свяжут температурный комфорт с принятием пищи или высокой физической активностью. Все это правильно, но бесспорно, что какими бы функциональными не были вещи, важно, чтобы они были сухими: в промокшей одежде будет холодно и некомфортно.
Что такое мембрана в одежде
Мембранная технология, не так давно вошедшая в производство одежды, обеспечивает комфорт при разных погодных условиях и любых видах активности, защищая от промокания и поддерживая оптимальный микроклимат. Слово «мембрана» применяется в разных сферах. Особые материалы с аналогичным названием используются в пошиве одежды и называются климатическими мембранами. Основная задача мембранных вещей - защита от воды и влажной среды: тумана, снега, дождя.
По мере развития технологий получение влагозащиты решалось разными способами: применялись непромокаемые материалы, от натуральной кожи до каучука и полиэтилена. Еще с детства мы помним, что в резиновых сапожках можно бегать по воде без страха намочить ноги, невесомый дождевик спасет даже от сильного дождя, не пропустив ни капельки.
Это все хорошо, но абсолютно непромокаемые ткани имеют и свои минусы: вода не проникает внутрь, а пар не испаряется наружу. Путешественники подтвердят, что под водонепроницаемой одеждой становится влажно, даже если погода благоприятная и солнечная. Откуда тогда берется влага в столь впечатляющих объемах? Ответ на вопрос раскрывает физиология: каждый человек за 24 ч. выдыхает порядка 400 мл воды в форме пара, такой же объем выделяется нашей кожей виде испарений.
Непромокаемые изделия блокируют испарение влаги, поэтому последняя собирается, концентрируется, увлажняя тело и вещи изнутри. Когда человек активен, например, во время спорта или работы, то объем влаги значительно возрастает. В жаркую погоду и во время тяжелого физического труда выделяется порядка полутора литров пота за 60 минут: в данном случае одежда намокнет намного быстрее, буквально за несколько десятков секунд. Если вместо влагозащитного материала используется резина либо полиэтилен, испарения будут блокироваться настолько сильно, одежда намокнет очень быстро, даже если человек находится в неподвижном состоянии.
Каким образом можно избавиться от излишка испарений под слоями одежды? Очевидный вариант: снять с себя вещи. Но тогда неминуемо промокание под струями дождя. Чтобы капли воды не проникали под одежду снаружи, а испарения, наоборот, активно отводились, используется мембрана: тонкая материя, пропускающая влагу с избирательностью.
Виды мембраны для одежды
Существуют два вида мембран, принципиально отличающиеся по действию: поровые и беспоровые. Познакомимся с каждым видом.
Поровая мембрана
Свойства: пар от тела отводится в окружающий воздух, а вода не проникает внутрь.
Материал отводит влагу в разных направлениях благодаря особенностям строения воды, которая может пребывать в трех состояниях – в виде воды, пара и льда. Еще с физики мы знаем, что молекулы воды сохраняют структурную форму в любом агрегатном состоянии. Различия же агрегатных состояний только в разных расстояниях между молекулами воды.
В парообразном виде молекулы находятся на значительном расстоянии одна от одной и практически не соприкасаются. В обычной воде молекулы близки друг к другу, где уже работают энергия взаимного притяжения и сила поверхностного натяжения, исключающие отрыв молекул одна от одной.
Большой объем воды быстро разделяется на мелкие части, известные нам как капли. Каждая капля представлена множеством молекул воды, расположенных близко. Для разрыва межмолекулярных связей и превращения капель в пар потребуется много энергии. Эту задачу прекрасно выполняет электрочайник.
Функция мембраны - исключение проникновения капелек воды под одежду и обеспечение дыхания: т.е. проведение водяного пара, который представляет собой молекулы этой же воды, наружу. Решение этого вопроса очевидно: остается сделать на непроницаемой пленке поры требуемого диаметра, и мембрана будет готова. При видимой простоте воплощение идеи в жизнь нуждается в значительных финансовых вложениях и научных усилиях, поскольку отверстия молекулярного диаметра не получится просверлить шилом.
У компаний, выпускающих мембраны, имеются совершенно другие инструменты. В производстве используются полимеры, превращающиеся в мембраны с помощью определенных химических и физических реакций. К примеру, поровая мембрана, выполненная методом растяжения полимера, получается с миллионами микроотверстий, которые имеют размеры в 700 раз больше размеров молекулы воды и в 20 тысяч раз меньше размера капли. Данные отверстия являются порами, откуда и произошло название ткани. Материал схож по строению с решетом, однако в нем мы не можем переносить воду, тогда как мембрана как раз и предназначена для воды.
Подведем итоги: поровая мембрана - это тончайшая пленка, на которой имеются микропоры - отверстия определенного диаметра, пропускающие пар, но не проводящие воду.
Беспоровая мембрана
Представляет собой гидрофильный материал, который лишен пор. Транспортирование влаги через подобные мембраны выполняется посредством диффузии. По структуре материал похож на мелкоячеистую губку. Материал пропускает воду, которая проходит сквозь мембрану с одной стороны на другую. Таким образом, испарения тела сначала попадают на внутреннюю или изнаночную сторону мембраны, осаждаются в виде конденсата и пропитывают мембрану насквозь. Затем материал включается в работу и начинает проводить влагу наружу. С изнанки влага проходит через мембрану и только потом испаряется.
Что нужно для работы мембранных материалов
Зная особенности работы двух видов мембран, можно прийти к выводу, что поровый материал одинаково эффективно проводит пар внутрь и наружу, а беспоровая мембрана аналогичным образом поступает с водой. Что отличает материалы и заставляет их работать в требуемом направлении?
Основным условием работы двух разновидностей материалов выступает разница парциальных давлений пара, существующая с двух сторон мембраны. Говоря простым языком, отведение влаги происходит в сторону с меньшим давлением. Если вдруг по ряду причин давление водяного пара снаружи станет больше, нежели внутри, то материал начнет забирать влагу из окружающей среды и проводить к телу. Такие условия создаются в сауне или бане.
При повышенной влажности эффективнее работают поровые мембран. Также такой материал идеально проявляет себя на одежде с вентиляцией. Беспоровая мембрана идеально выполняет свои функции при значительной разнице давления паров, когда воздух сухой снаружи, а внутри изделия влажно.
Беспоровая мембрана плохо проявляет себя при минусовых температурах: когда t ткани снижается ниже нуля, вода, которая пропитывает мембрану, замерзает, и транспортирование влаги останавливается. Поровая мембрана, проводящая пар, а не воду, в данном случае лучше беспоровой.
Беспоровая мембрана долговечнее и прочнее, нежели поровая, которая теряет свою эффективность из-за загрязнения пор. Такая ситуация возможна вследствие неправильного ухода или эксплуатации. Если при пошиве вещей допущена технологическая ошибка, свойства мембран оказываются бесполезными. Эффективность мембранных курток зависит не только от качества ткани, но и от надежности и степени проклейки швов, применения водонепроницаемых пропиток, грамотного ухода. А так выглядит мембранная ткань:
Эксплуатационные свойства мембран
Основная функция мембранного материала - создание комфортного уровня влажности под слоями одежды. Ключевые свойства мембран определяют по двум ключевым параметрам:
паропроницаемость. Измеряется в граммах на 1 м2 и подразумевает под собой количество влаги, способное отвестись наружу за единицу времени. Чем данный показатель выше, тем эффективнее мембрана отводит испарения. Нормальный диапазон паропроницаемости - от 3 до 10000 гр. на 1 м2 за 24 ч. Паропроницаемость определяют тестированием на сопротивление проведению пара (RET);
водонепроницаемость: характеристика материала не пропускать влагу. Обозначается в миллиметрах и обозначает высоту водяного столба, давление которого материал способен выдержать без проведения воды. Абсолютно водонепроницаемых материалов нет. Вопрос заключается в условиях, при которых мембрана промокнет. Приемлемый показатель - от 10000 миллиметров высоты водяного столба, а оптимальный не менее 20000 миллиметров.
Важно понимать, что мембрана самостоятельно не согревает, а лишь уменьшает влажность под слоями одежды. Некоторые мембраны обеспечивают ветрозащиту. Поэтому использование мембраны как теплой одежды нецелесообразно.
Подведем итоги
Ключевая задача мембраны – исключать попадание воды из окружающей среды на тело и проводить испарения наружу.
Поровая мембрана проводит пар, но непроницаема для капель воды. Пар проходит через мембрану, двигаясь к меньшей концентрации.
Беспоровая ткань проводит влагу в область, где концентрация пара меньше. Поровый материал аналогично поступает с водой: последняя проходит сквозь слой ткани как через губку.
Поровая мембрана эффективна при малой разности концентраций пара снаружи и внутри изделий. Беспоровая мембрана начинает проводить влагу только тогда, когда напитается конденсатом.
Поровая мембрана функциональна и при минусовых температурах, поскольку транспортирует пар. Беспоровый материал не работает на морозе при замерзании жидкости внутри материала.
Беспоровая мембрана более износоустойчива и проще в уходе, нежели поровая. Кроме того, беспоровый материал более доступен. Поровая мембрана загрязняется быстрее, поэтому нуждается в особой стирке, а при несоблюдении правил ухода снижается функциональность.
Важнейшие показатели мембранных материалов - паропроницаемость и водонепроницаемость -обозначаются в описании одежды, но следует понимать, что улучшение влагозащитных характеристик приводит к ухудшению дышащих свойств и наоборот. Мембрана - это не утеплитель, не теплоизолятор и не теплая ткань, тем не менее, материал способствует увеличению температурного комфорта и помогает избежать многослойности в одежде.
