Все о мембранах и даже больше. Виды, принципы работы, методики и т.д.
Все мы знаем, что 21 век - это век технологий и инноваций. Практически каждая отрасль получила активное развитие, рынок текстильной промышленности не исключение.
В 2022 году вы можете увидеть на рынке множество тканей из синтетический нитей, которые обладают защитными свойствами от огня, воды и прочих внешних факторов.
В рамках данной статьи мы познакомим вас с курточными мембранными тканями, а именно ответим на следующий ряд вопросов:
- Что такое мембрана?
- Разновидности мембран.
- Методы проверки пароотведения и водоупорности курточной мембранной ткани.
- Курточные мембранные ткани и их разновидности.
- Основные пункты, на которые стоит обратить внимание, при выборе куртки.
- Особенности пошива мембранных тканей – проклейка швов
Немного истории:
Человек всегда находил способы защитить себя от воды, использовал различные материалы и технологии. Но ни один из этих материалов не имел специальных свойств для отведения паров от тела до момента создания курточной мембранной ткани в конце 20 века.
В 1959 году американская супружеская пара Билл и Женевьева Гор запускают собственное небольшое домашнее производство под маркой «W. L. Gore & Associates». Основной упор делается на изучение свойств полимерного материала политетрафторэтилена (тефлон или сокращенно ПТФЭ), так как Биллу он кажется крайне интересным и перспективным.
Сын Билла и Женевьевы создаёт пористую тонкую, но прочную тефлоновую плёнку, получившую кодовое название ePTFE. Этот материал обладал высокими показателями износостойкости, эластичности и водонепроницаемости. С этих событий начинается активное развитие мембранных материалов, в частности мембранных тканей, которые на сегодняшний день пользуются большой популярностью не только в направлении Outdoor , но и активно используются в спецодежде.
Мембрана представляет собой тонкую пленку, которая наносится на ткань для придания защитных свойств от непогоды (дождь, ветер, снег) и пароотведения. Соответственно, функция мембраны – это защита здоровья и комфорт в плохих погодных условиях. Основные показатели, которые важны при выборе мембраны, это Водоупорность и паропроницаемость.
Потребители и производители уже давно знакомы с тем, что такое мембрана, но все же, не каждый понимает сложность и индивидуальность данного продукта.
Давайте рассмотрим типы мембран, которые известны на сегодняшний день:
Беспоровые (гидрофильные) мембраны – это мембраны, в полимер пленки которой встроены активные гидрофильные группы, притягивающие молекулы пара (испарения) и выводящие их по цепочке на внешнюю сторону за счет разности парциальных давлений изнутри и снаружи мембраны.
Особенность гидрофильной мембраны – она сначала Впитывает сконденсированный пар, поэтому, начинает работать не сразу. Чаще данный тип мембраны производится из PU или TPUполимеров.
Из очевидных плюсов - износоустойчивость.
Гидрофильные мембраны идеально подойдут для: детской одежды, для спецодежды, одежды для города. Может использоваться и для спорта, если показатели по паропроницаемости высокие.
Давайте рассмотрим основные качества гидрофильных мембран
Ключевые свойства гидрофильных мембран:- Самое удачное соотношение «цена-качество» из возможных вариантов мембран;
- Высокая водоупорность, гидрофильные мембраны могут обладать различным уровнем показателей. Это могут быть и низкие цифры 3к/3к так и достаточно высокие 20к/30к и выше, в зависимости от производителя мембраны и требований клиента;
- Ветронепроницаемость;
- Мягкость, бесшумность;
- Паропроницаемость может достигать до 80 000 г/м2/24ч. Очень часто, цифры, получаемые при проверке ткани зависят от метода ее проверки;
- Легкий уход без специальных средств (нет пор, мембрана не засоряется);
- Легкий вес: от 10 г/м²;
- Вирусоустойчивость, барьер от гемоконтактного патогена;
- Химическая инертность к нефтепродуктам, кислотам, алкалоидам;
- Прекрасная адгезия с лентой для проклеивания швов;
Адвентум Технолоджис использует не менее эффективные аналоги различных производителей, тщательно выбирая мембраны по показателям.
Следующий тип мембран, который мы с вами рассмотрим - это мембраны поровые (Микропоровые), в чем же их преимущества, и чем они отличаются от гидрофильных мембран.
Основной принцип работы микропоровых (поровых) мембран заключается в различных свойствах водяного пара и жидкой воды: в водяном паре расстояния между отдельными молекулами воды велики и каждая из молекул существует «сама по себе»; в жидкой воде расстояния между молекулами значительно меньше — здесь начинают превалировать силы поверхностного натяжения. Именно они удерживают жидкую воду в виде отдельных капель.
В пленке есть микроскопические поры, размер которых в тысячи раз меньше капли воды, но больше молекулы воды. Таким образом, водяные пары свободно проходят через поры, а капли воды нет. Материал мембраны гидрофобный, т.е. отталкивающий влагу, поэтому влага не задерживается в пленке, а быстро выходит наружу в среду с меньшим парциальным давлением.
Поровые мембраны чаще всего использует в таких направлениях как:
- Outdoor;
- Спецподразделения;
- Детская одежда;
- Обувные пакеты и т.д.
Несомненным плюсом поровых мембран является устойчивость к низким температурам.
Бессменным лидером на рынке поровых мембранных тканей является Gore-Tex. Однако существуют качественные и эффективные аналоги. Адвентум Технолоджис в своем ассортименте использует поровую мембрану STORM английского производителя Porelle, которая обладает следующими свойствами:
- Высокая водоупорность;
- Ветронепроницаемость;
- Начинают работать сразу, без конденсирования пара;
- Паропроницаемость до 25 000 г/м²/24 часа. По методу JIS L 1099 А2;
- Прекрасно работают при пониженных температурах;
- Вирусоустойчивость, барьер от гемоконтактного патогена;
- Химическая инертность к нефтепродуктам, кислотам, алкалоидам;
- Прекрасная адгезия с лентой для проклеивания швов.
При выборе материалов и изделий с поровой мембраной, следует учитывать, что они требуют особого к себе отношения. Склонны к загрязнению, необходимо использовать специальные средства для стирки, чтобы поры не забивались. Поровые мембраны деликатны и их всегда необходимо закрывать/защищать. Также цена поровой мембраны в несколько раз выше, чем беспоровой (гидрофильной). Однако они более эффективны в зимних условиях, особенно при экстремально низких температурах: поры продолжают работать при морозах, в то время как гидрофильный принцип отведения испарений испытывает затруднения (необходимость сначала увлажнить слой мембраны и отрицательная температура - сочетаются менее эффективно).
Следующий тип мембран, который является одним из самых интересных и дорогих продуктов это - бикомпонентная мембрана (комбинированная).
Уникальность данной мембраны в том, что она соединяет в себе преимущества двух вышеперечисленных мембран.
Бикомпонентная (комбинированная) мембрана – комбинация гидрофобной микропористой мембраны, поверх которой (со стороны изнанки изделия) нанесен тонкий слой гидрофильной мембраны для предотвращения загрязнения пористого слоя. Пар вначале конденсируется и передается вверх по гидрофильной части, затем в виде отдельных молекул выходит через микропористую часть на поверхность. Принцип действия: адсорбция - диффузия - десорбция.
Различие в концентрациях движет положительно заряженными молекулами воды от одной гидрофильной полиуретановой молекулы к следующей. Добравшись до другой стороны PU плёнки, молекулы испаряются и выходят через мембрану PTFE уже в виде пара. Этот последний шаг называется десорбцией.
Такая мембрана обладает всеми преимуществами гидрофобной (не требует концентрации влаги для начала работы, а начинает работать сразу), при этом защищена от загрязнения тончайшим слоем гидрофильного покрытия.
Технология производства этой мембраны невероятно сложная и дорогостоящая, поэтому единственным ее «недостатком» является цена, которая полностью оправдана.
В арсенале Адвентум Технолоджис используется мембрана bi PTFE Smart, английского производителя Porelle.
Ключевые свойства бикомпонентных - комбинированных мембран:
- Высокая водоупорность (до 20 000 мм вод.ст);
- Ветронепроницаемость;
- Начинают работать сразу без конденсирования пара;
- Паропроницаемость (дышимость) до 30 000 г/м²/24 часа;
- Возможность высокотемпературных стирок (автоклавирование);
- Вирусоустойчивость, барьер от гемоконтактного патогена;
- Химическая инертность к нефтепродуктам, кислотам, алкалоидам;
- Прекрасная адгезия с лентой для проклеивания швов.
Стоит так же упомянуть мембрану eVent, которая является поровым типом мембран на основе политетрафторэтилена (ПТФЭ), однако вопрос защиты пор решен путем встроенной олеофобной (анти-масло) обработки структуры пор, что позволяет отталкивать не только воду, но и масла, поступающие от кожи человека и забивающие поры. Мембрана оснащена также собственным изобретением - технологией Direct Venting - прямой вентиляцией, что повышает свойства паропроницаемости.
На рынке мембранных технологий существуют различные способы производства мембран, один из наиболее интересных – электроспининговый способ создания мембраны. Это материал на основе нано волокон.
Процесс создания мембраны заключается в вытягивании нитей из раствора полимера в электростатическом поле. Ранее это было невозможным, так как Тефлон не вытягивается в нити. Но теперь в цепочку синтеза было включено дополнительное звено – поливиниловый спирт (PVA) . Порошок Тефлона смешивается с PVA , далее раствор помещается в специальную установку для электроспининга, и затем происходит вытягивание тонких волокон. Из них далее прядется пористое волокно, которое и является мембраной. Получившееся волокно помещается в печь и обжигается при температуре 400°.
В России производителем спиннинговых мембран является компания Trivent.
Высокотехнологичное производство мембранных тканей Адвентум Технолоджис, входящее в ГК Текстайм, способно благодаря новейшему оборудованию поточечно ламинировать, соединять любые типы и виды мембран с любыми материалами. Оборудование позволяет полностью сохранять все свойства мембран, включая паропроницаемость и эластичность.
На сегодняшний день в Адвентум Технолоджис подобран оптимальный, с точки зрения цена/свойства, набор мембран, с которыми ведется работа. Поровая и Бикомпонентная мембрана, как уже упоминалось, используется от одного из лидеров мирового рынка – Английской компании PIL Membranes с брендом Porelle. Имеются также высокотехнологичные аналоги гидрофильных мембран из ЮВА.
Так же на предприятии установлено оборудование для нанесения покрытий. Суть данной технологической формы соединения мембраны и ткани в том, что гидрофильная «пленка-мембрана» на ткани создается путем нанесения полужидкого полимера, который в дальнейшем застывает на ткани, проходя через полимеризационные камеры, что обеспечивает высокую прочность соединения слоев без дополнительных клеевых элементов. В то время как ламинационный метод осуществляется путём точечного соединения слоев с помощью специального горячего расплава (клея) и здесь мембрана выступает одним из таких отдельных слоев.
Мы познакомили Вас с большим разнообразием мембран существующих на рынке. Разобрали их свойства, структуру и принцип работы. Далее мы с Вами изучим детально такие показатели как паропроницаемость и водоупорность, рассмотрим методики и принципы проведения испытаний.
Паропроницаемость - это способность ткани пропускать водяные пары (пот, испарения) из пододёжного пространства в окружающую среду. Измеряется в граммах на м2 за 24 часа (г/м2/24ч.). Параметр показывает, сколько граммов пара (воды) может пропустить через себя мембрана площадью 1 метр квадратный за сутки. То есть, если на мембранной куртке написано «паропроницаемость 5 000 г/м2/24ч» - это означает, что 1 квадратный метр этой ткани может пропустить 5 литров влаги в сутки.
В мире существует множество разных методов измерения паропроницаемости различных мембранных тканей. Каждый из методов имеет совершенно разные правила проверки, которые в итоге дают нам информацию о возможности пароотведения ткани, но соотносить показатели, полученные с разных методов почти бессмысленно, так как условия проверки так же являются различными.
Сегодня познакомимся с несколькими из них.
Одним из самых известных и достоверных методов (приближенных к реальному использованию) является японская методика JIS L 1099.
A1 – вертикальная чаша
Чаша представляет собой сосуд в виде цилиндра с открытым верхом, внутри которого находится сухой раствор кальция хлорида (влагопоглотитель). Исследуемый образец помещается сверху, мембраной наружу. Далее чашу помещают в специальную камеру с температурой 40° и с влажностью воздуха 90% . Внутри камеры поддерживается постоянный поток воздуха скоростью 0,5 м/с. Спустя час после начала теста необходимо взвесить сосуды и повторить данное действие еще через час.
После измерения веса чаш и анализа этих изменений определяют паропроницаемость материалов.
Данный метод показывает поведение мембраны при низких физических нагрузках с низким потоотделением.
Чем выше паропроницаемость по методу A1, тем ниже абсолютная влажность кожи в условиях низкой физической активности при средних и высоких температурах (+10°С и выше).
А2 - вертикальная чаша
В этом методе испытания сосуд содержит в себе обычную дистиллированную воду 40°. Испытываемый образец помещается мембраной к сосуду. Также помешается в специальную камеру с температурой 40° и относительной влажностью 50%
Внутри камеры поддерживается постоянный поток воздуха скоростью 0,5 м/с. Спустя час после начала теста необходимо взвесить сосуды и повторить данное действие еще через час.
После измерения веса чаш и анализа этих изменений определяют паропроницаемость материалов.
B1- перевернутая чаша
Чаша наполняется раствором ацетата натрия. В Данном методе раствор выполняет задачу влагопоглотителя. После того как в чашу поместят раствор, сверху цилиндра надевают тонкую пленку мембраны ePTFE. Из тестируемого материала вырезают 3 квадратных образца и закрепляют лицевой стороной к влагопоглотителю. Далее чаши помешаются в специальную камеру. Необходимо, чтобы перевернутые чаши плавали в воде с температурой 30°.
Через некоторое время чаши снова взвешиваются и вычисляется паропроницаемость материала.
Методика B2 от методики В1 отличается тем, что при проведении теста по В2 исследуемый образец накрывается еще одним слоем ePTFE для того, чтобы избежать полное соприкосновение с водой.
Методики А1,2 и B1,2 нельзя сопоставлять друг с другом. Каждая методика проверяется специальной формулой, и соответственно, у каждой методики своя формула для проверки
Это только малая часть методов, которые существуют в мире для проверки паропроницаемости мембранных тканей. Существуют также методики Американский тест ASTM E, Европейский Ret, методика по Российскому ГОСТ 22900-78 метод 1.1 и т.д.
Водоупорность - свойство ткани сопротивляться прониканию воды сквозь нее, измеряется в миллиметрах водяного столба, а именно это давление водяного столба, которое может выдержать мембрана (ткань с мембраной) за определенное время.
Метод проверки по ГОСТ 3816
В специальный прибор наливают дистиллированную воду до границы, сверху помещают тестируемый образец , помещают лицом к воде, далее покрывают кольцом и зажимают крышкой-зажимом при помощи ключа. Если в течение установленного периода испытания на поверхности элементарной пробы не выступает ни одной капли, то считают, что элементарная проба выдержала испытание. Если происходит образование последовательных капель в одной и той же точке элементарной пробы, а также проникновение воды в область зажима, то испытание повторяют на новой элементарной пробе. Максимальный столб воды, выдерживаемый элементарной пробой, определяют ступенчато, начиная от уровня, соответствующего норме.
Мы с вами изучили принцип работы мембран, но помимо свойств самой мембраны есть еще нюансы соединения мембраны с различными материалами.
Например, в производственной компании Адвентум Технолоджис - ГК Текстайм, благодаря собственному новейшему оборудованию, каждый день происходит процесс ламинации мембранных материалов для разных направлений, таких как, ткани для спецодежды, outdoor, обувные пакеты, огнестойкие материалы.
Принцип работы конструктора Адвентум Технолоджис позволяет создавать материалы 2L, 3L, 4L.
2L – конструкция подразумевает под собой ламинацию 2 слоев.
1 слой – ткань верха, которая может обладать любыми свойствами (прочностью, эластичностью, водоотталкивающими свойствами, антистатическими, и даже огнестойкими и т.д)
2 слой – мембрана.
Данный вид конструкции мембранного материала идеально подойдет для утепленной одежды.
Требует подшива подкладки, так как мембрану необходимо защитить от механических воздействий.
3L- конструкция:
1 слой – ткань верха, которая может обладать любыми свойствами (прочностью, эластичностью, водоотталкивающими свойствами и т.д)
2 слой – мембрана.
3 слой - внутренний слой. Это может быть :
- Трикотажная сетка – подойдет для ветровок и легких демисезонных курток
- Флис - чаше всего используется при создании такого материала как Softshell. Благодаря своей структуре флис способствует ускорению процесса пароотведения.
4L – конструкция – обувные пакеты и технические материалы.
Также каждый производитель должен понимать, что, если ему необходимо, чтобы конечное изделие не пропускало воду, необходимо проклеивать швы.
Проклеенные швы – современная технология в пошиве одежды, позволяющая избежать проникновения влаги внутрь изделия, обеспечивая тем самым влагозащитные свойства. Швы герметизируются с помощью специальной ленты, которая разогревается потоком горячего воздуха и прижимается роликом ко шву, свариваясь с покрытием ткани.
Использование ленты для герметизации швов позволяет исключить попадание влаги внутрь влагостойкого изделия через дырочки, образовавшиеся от прокола ткани иглой при стачивании швов.
На рынке мы можем видеть большой выбор различных проклеечных лент для герметизации швов, но в зависимости от структуры ткани и содержании слоев необходимо правильно подобрать ленту.
Текстайм проработал вопрос проклейки (герметизации) швов всех своих тканей с компанией Спорттекс - узким специалистом по герметизации швов, обладающим высокой экспертностью и технологиями настроек, лент, процессов.
Не забываем, что каждый производитель самостоятельно решает какие материалы использовать для пошива изделий, но для того, чтобы сделать правильный выбор, ему необходимо знать технологии и конструкции материалов.
А мы с вами пропишем несколько ключевых моментов, на которые должен обратить внимание потребитель при выборе правильной мембранной куртки.
Как и говорилось ранее, основные характеристики мембраны это ее водоупорность и паропроницаемость, данные свойства важно учитывать, подбирая для себя то или иное изделие.
Вы должны понимать, будете ли заниматься активным спортом?
Или будете работать под проливным дождем?
Может вы работаете на территории , где температура воздуха составляет -40 - 60 градусов?
Или же вам нужна куртка для прогулок с детьми?
А может у вас маленький активный ребенок, который любит бегать и прыгать по лужам в любую погоду?
Мы для вас составили удобную графику, где легко понять, какую ткань на какое изделия и для каких целей использовать в определенных погодных условиях:
Определив точную сферу пользования, вы сможете сделать правильный и оптимальный выбор.
Будьте внимательны при выборе изделий из бюджетных китайских материалов. Как показывает практика, чаще всего данные по мембранам, бывают прописаны неверно, а все имеющиеся отделки пропадают после первых стирок.
Помните, что правильная верхняя одежда – это ваше здоровье, поэтому выбираете поверенных производителей материалов и готовых изделий.
ТД Текстайм совместно с производственной компанией Адвентум Технолоджис гарантирует европейское качество своих продуктов, доказывая это изо дня в день отзывами клиентов и выпуском высокотехнологичных тканей , которые соответствуют всем необходимым стандартам.
Автор статьи: Джавадова Элена
Продакт-менеджер по курточным и мембранным тканям ГК "Текстайм"
