Мембранные ткани

Мембранная ткань — это многослойный композитный текстильный материал, в состав которого входит тонкая полимерная плёнка (мембрана), обладающая избирательной проницаемостью. Основное свойство мембранных тканей — способность пропускать водяной пар (пот) изнутри наружу и одновременно препятствовать проникновению воды (дождя, снега) и ветра снаружи. Такие материалы широко используются при производстве верхней одежды, обуви и снаряжения для активного отдыха, спорта и работы в экстремальных погодных условиях.

История

Первые разработки мембранных материалов для защиты от воды начались в середине XX века. В 1969 году американские химики Боб Гор и Роу Гор запатентовали метод получения пористого политетрафторэтилена (ПТФЭ), растягивая его в определённых условиях. Полученный материал, известный под торговой маркой Gore‑Tex, стал первой коммерчески успешной мембраной. В 1976 году компания W. L. Gore & Associates выпустила первую одежду с этой мембраной.

В СССР разработки велись в рамках создания защитного снаряжения для армии и космонавтики. В 1980‑х годах появились отечественные аналоги, такие как ткань «Мембрана», но широкого распространения они не получили. Массовое внедрение мембранных тканей в гражданскую одежду в России началось в 1990‑х годах с приходом западных брендов.

В 2000‑х годах производители начали активно использовать полиуретановые (ПУ) мембраны, которые оказались дешевле ПТФЭ и более технологичны в производстве. Появились гибридные решения, а также мембраны с дополнительными функциями (антибактериальная обработка, углеродные покрытия).

Физический принцип работы

Мембрана работает за счёт разницы парциальных давлений водяного пара с внутренней и внешней стороны ткани. Внутри одежды (под курткой) парциальное давление выше из‑за выделения пота и тепла телом. Молекулы воды в виде пара проходят через мембрану в сторону меньшего давления (наружу). Капельная вода (дождь) из‑за большего размера молекул и поверхностного натяжения не проходит через поры или не смачивает гидрофобную поверхность плёнки.

По механизму пропускания пара различают два типа мембран:

• Поровые (микропористые) — содержат микроскопические отверстия (поры) диаметром 0,2–0,5 мкм. Размер пор меньше капли воды (около 100 мкм), но больше молекулы водяного пара (около 0,0004 мкм). Примеры: Gore‑Tex, eVent.
• Беспоровые (гидрофильные) — сплошная плёнка из полиуретана или другого полимера, в которой молекулы воды «проталкиваются» через аморфные участки полимера за счёт диффузии при контакте с гидрофильными группами. Вода в жидкой фазе не проникает из‑за отсутствия пор. Примеры: Sympatex, Porelle.
• Комбинированные — сочетают оба принципа для повышения эффективности.

Виды мембранных тканей

По типу нанесения мембраны

• Двухслойные (2L) — мембрана нанесена на лицевой слой ткани, а изнутри прикреплена свободная подкладка (сетка или трикотаж). Самый лёгкий и дешёвый вариант, часто используется в одежде для города.
• Трёхслойные (3L) — мембрана заламинирована между лицевой тканью и внутренней подкладкой. Все слои жёстко скреплены, что повышает износостойкость и защиту от механических повреждений. Используется в профессиональной и туристической одежде.
• Двух‑с‑полутораслойные (2,5L) — на внутреннюю сторону мембраны нанесён тонкий защитный слой (Print‑Liner), который заменяет подкладку. Обеспечивает лёгкость и компактность при упаковке.

По материалу мембраны

• Политетрафторэтиленовые (ПТФЭ) — наиболее дорогие и эффективные. Являются поровыми, обладают высокой паропроницаемостью и стойкостью к загрязнениям. Известные бренды: Gore‑Tex, eVent, Tetratex.
• Полиуретановые (ПУ) — более дешёвые, обычно беспоровые. Паропроницаемость ниже, но они дешевле и проще в производстве. Часто используются в повседневной и спортивной одежде эконом‑сегмента. Примеры: HyVent (The North Face), H2No (Patagonia).
• Полиэстеровые (ПЭТ) — редкий тип, обычно используется в технических тканях.

Характеристики

Основные показатели мембранных тканей:

• Водонепроницаемость — измеряется в миллиметрах водяного столба (мм в. ст.). Показывает, какое давление воды выдерживает материал до начала протекания. Для городской одежды достаточно 5000–10000 мм в. ст., для альпинизма и тяжёлой непогоды — 20000–30000 мм в. ст.
• Паропроницаемость (дышащая способность) — измеряется в граммах водяного пара на квадратный метр за 24 часа (г/м²/24ч). Чем выше показатель, тем быстрее испаряется пот. Для активных видов спорта требуется 10000–20000 г/м²/24ч и выше.
• Ветрозащита — мембрана блокирует прохождение ветра, что критически важно для сохранения тепла. Ветрозащита часто оценивается по шкале от 0 (полная защита) до 6 (полная проницаемость).
• Гидрофобная обработка (DWR) — дополнительное водоотталкивающее покрытие на лицевой ткани, предотвращающее смачивание и быстрое высыхание. Со временем DWR теряет свойства.

Применение

Мембранные ткани используются в:

• Верхняя одежда — куртки, брюки, комбинезоны для туризма, альпинизма, лыж, сноуборда, бега, велоспорта и повседневной носки.
• Обувь — ботинки и кроссовки с мембранным слоем (Gore‑Tex, Sympatex) для защиты от воды и сохранения сухости ног.
• Спальные мешки — мембранные чехлы защищают от конденсата и влаги.
• Технические ткани — тенты, палатки, рюкзаки, чехлы для техники.

Преимущества и недостатки

Преимущества

• Защита от дождя, снега и ветра при сохранении способности отводить пар.
• Сохранение тепла за счёт блокировки ветра.
• Лёгкость и компактность по сравнению с традиционными водонепроницаемыми материалами (резина, ПВХ).

Недостатки

• Высокая стоимость качественных мембран (Gore‑Tex, eVent).
• Снижение паропроницаемости при загрязнении или намокании лицевого слоя.
• Требовательность к уходу — стирка только специальными средствами, запрет на кондиционеры, отжим и глажку.
• Ограниченный срок службы DWR-обработки (1–2 сезона активного использования), требующееся периодическое восстановление.
• При низких температурах (ниже –20°C) паропроницаемость многих мембран значительно падает.

Производители

На мировом рынке доминируют несколько ключевых брендов:

• Gore‑Tex (США) — наиболее известная мембрана. Выпускается в различных модификациях (Gore‑Tex Pro для экстремальных условий, Gore‑Tex Active для спорта, Gore‑Tex Paclite для лёгких походов).
• Sympatex (Германия) — гидрофильная мембрана, часто используется в детской одежде.
• eVent (США) — поровая мембрана с технологией Direct Venting, обеспечивающая высокую воздухопроницаемость.
• Polartec NeoShell (США) — мембрана на основе ПТФЭ с акцентом на максимальную паропроницаемость.
• Membrain (Япония) — бюджетный аналог от компании Toray.
• Российские производители: «Снаряжение», «АльпИндустрия» (бренд Red Fox), «Тренд» — в основном используют полиуретановые мембраны китайского или корейского производства.

Критика

Основная критика мембранных тканей связана с:

• Экологичностью — традиционные ПТФЭ-мембраны содержат перфторуглероды (PFC), которые устойчивы в окружающей среде и накапливаются в организмах. Некоторые производители (Patagonia, The North Face) переходят на PFC-свободные составы.
• Переоценкой эффективности — в реальных условиях при высокой влажности (тропики) мембрана не успевает отводить пот из‑за отсутствия разницы парциальных давлений. В таких ситуациях предпочтительнее дышащие не мембранные ткани (например, нейлон с сеткой).
• Ценой — одежда высокого класса (3L Gore‑Tex) может стоить в несколько раз дороже аналогов из софтшелла или обычной куртки с DWR-обработкой.

Источники

• ГОСТ 28420–89 «Материалы текстильные. Метод определения паро- и водопроницаемости».
• Справочник «Текстильные материалы для одежды специального назначения» — под ред. В. Г. Борисова, 2015.
• Научные статьи: «Structure and properties of expanded PTFE membranes» (Journal of Membrane Science, 2010).
• Каталоги и техническая документация компаний W. L. Gore & Associates, Sympatex Technologies, Patagonia, The North Face.
• Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии РФ — регламенты по одежде для защиты от атмосферных осадков.