Как работают водонепроницаемые дышащие ткани Водонепроницаемые дышащие (ВД) ткани заняли главенствующее положение в outdoor-индустрии в 1978 году, когда публике была представлена одежда из мембраны Gore-Tex®. С тех пор успело появиться множество новых мембран (eVent®, Sympatex®, MemBrainStrata® и т.п.), но даже до сих пор в умах некоторых людей мембранная одежда связана исключительно со словом «Гортекс». Большинство людей, конечно, понимают, что не вся мембранная одежда – это «Гортекс», также как и не все модели ксероксов выпускаются фирмой «Xerox». Gore-Tex® из-за своего огромного влияния на рынок одежды стал просто-напросто очень влиятельным брендом. ВД ткани проектируются для выполнения 2-х целей: · Препятствовать проникновению внешней влаги на внутреннюю поверхность (для поддержания вас и вашей одежды сухими); · Обеспечивать выход влажного воздуха наружу куртки (для поддержания комфортных условий). За счёт чего это происходит? Секрет в обработке внутренней и внешней поверхности ткани. Внутри Внутренняя поверхность одежды, защищающей от дождя, становится водонепроницаемой и дышащей за счёт следующих технологий: Ламинаты (ламинатные мембраны, которые включают Gore-Tex® и eVent®) формируются, когда мембрана прикрепляется к изнаночной поверхности ткани. Похожим образом обои клеятся на стены – другими словами, мембрана (обои) + ткань (стена) = ламинатное покрытие.
Снаружи Внешняя поверхность одежды от дождя (лицевая ткань) обрабатывается специальной устойчивой водоотталкивающей финишной пропиткой (DWR, durable water repellent). Даже одежда, классифицируемая как защита от дождя (что включает в себя софтшелл) обрабатывается такой пропиткой. Приведем здесь несколько фактов о пропитке: · Пропитка влияет только на внешнюю поверхность одежды и никак не связана с ламинатами или покрытиями. · Её задачей является защита лицевой поверхности ткани от насыщения водой и, как следствие, провисание ткани и ощущение сырости. · За счёт пропитки вода собирается в капли на поверхности одежды и быстро скатывается с неё. · Пропитка не влияет на дышащие свойства ткани. · Грязь, жир и, в меньшей степени, стирка снижают эффективность пропитки. · Для того, чтобы пропитка не теряла свои свойства, одежду необходимо чистить, а проритку - периодически обновлять. Для этого используются специальные спреи и чистящие средства. Больше информации о пропитках будет приведено чуть ниже в статье. Ламинаты Основной компонент ламината – мембрана. Мембраны производят из: · Расширенного (т.е. растянутого) политетрафторэтилена, или ePTFE (иногда также называемого просто как PTFE). Многие знают этот материал под его маркой, производимой компанией DuPont: тефлон. · Полиуретановые плёнки (ПУ). · Плёнки из полиэстера. ePTFE Gore-Tex и eVent, два широко известных производителя, используют мембраны из ePTFE. Мембрана ePTFE имеет микроскопическую удивительно тонкую паутинообразную структуру – около 10 микрон толщиной. Wilbert Lee Gore, создатель гортекса, оценивает количество пор в 1,4 млрд на квадратный сантиметр. Из-за этих микроскопических пор ePTFE очень хорошо защищает от влаги (гидрофобен, выражаясь техническими терминами). Почему? Причина этого заключается в том, что поры ePTFE намного меньше, чем самая маленькая капля воды (в 20 тысяч раз меньше, по словам W.L. Gore), но всё ещё достаточно большие для того, чтобы молекулы воды из пара проходили через мембрану. До сих пор наиболее убедительной с научной точки зрения причиной водоотталкивающих свойств ePTFE являлся тот факт, что эта мембрана – сплошная. Она обладает свойством, которое учёные называют «низкой поверхностной энергией» или «поверхностным натяжением». В этом состоянии она не может смачиваться до тех пор, пока не контактирует с жидкостью c соответствующей низкой поверхностной энергией (например, изопропиловый спирт). Вода, однако, имеет высокую «поверхностную энергию». Это означает, что молекулы воды притягиваются друг к другу сильнее, чем к другим поверхностям. Так, молекулы воды всегда стремятся собраться в форму, которая занимает минимальный объём пространства на других поверхностях, например, в каплю в форме эллипсоида. Если вода (высокая поверхностная энергия) контактирует с ePTFE (низкая поверхностная энергия), она быстро собирается в маленькие сверкающие бусинки, которые быстро скатываются с поверхности одежды. Посмотрите на капельку воды на поверхности тефлоновой сковородки. Она не растечётся во все стороны из-за притяжения между молекулами, которое заставляет их собраться в единую объемную каплю. В то же время притяжение между водой и тефлоном (ePTFE) такое слабое, что почти никакая сила не притягивает их молекулы друг к другу. Таким образом, вода может проникнуть в ePTFE двумя путями: 1. Если вода давит на поверхность с огромной силой. Дождь с порывами ветра давит с силой порядка 15 кПа – этого явно недостаточно для того, чтобы тефлон прохудился. 2. Если низкая поверхностная энергия ePTFE меняется из-за загрязнения. Загрязнение (вызванное твёрдыми частицами, жиром, кремом от загара, репеллентом или другим инородным веществом) было невидимым врагом для первых мембран, произведенных компанией Gore-Tex® (придуманного ещё в 70х годах). Эти ранние ламинаты были сделаны с «чистыми» ePTFE мембранами, незащищенными от загрязнения. Мембраны прекрасно работали до тех пор, пока не набирали в себя грязь и жир, которые обладают высокой поверхностной энергией. Каждый раз, когда вода контактирует с грязным и жирным тефлоном, его поверхность начинает хорошо смачиваться. Как следствие - печальный результат: одежда начинает протекать. Один из способов защиты тефлона от загрязнения – сделать его олеофобным, т.е. устойчивым к жирам. В существующих ламинатах Gore-Tex и eVent по-разному подходят к решению этой задачи:
Водонепроницаемые дышащие мембраны под электронным микроскопом (увеличение 5000Х) 1. Полиуретановая плёнка (внутренняя поверхность, отделка мембраны гортекс) 2. ePTFE (внешняя поверхность мембраны гортекс) 3. ePTFE с олеофобным покрытием
Gore-Tex
Гортекс использует «чистую» (незащищенную) мембрану ePTFE и прикрепляет её к сверхтонкой защитной полиуретановой плёнке, создавая то, что называют в производстве непромокаемой одежды двухкомпонентным ламинатом. Слой PU (полиуретановой плёнки) – сплошной (выражаясь технически, единый, интегральный) и защищает ePTFE от жиров тела и остальных загрязнителей. Но если мы наносим слой плёнки на мембрану, то как такая конструкция будет дышать? Или, говоря техническим языком, обеспечивать транспорт водяного пара через мембрану? В Gore-Tex придумали решение: PU плёнка делается гидрофильной (водолюбивой). Обычно это происходит за счёт включения в состав функциональных химических групп наподобие воды или комбинированием PU с другими материалами, которые естественным образом являются гидрофильными (часто это оксид полиэтилена). Когда человек в такой одежде потеет, то молекулы водяного пара «хватаются» за внутренний слой, водолюбивую PU плёнку. Этот процесс называется адсорбцией. Молекулы пара постепенно проникают через твёрдую PU плёнку посредством процесса диффузии. Что же ими движет? Причина – в различной концентрации молекул водяного пара (также это можно назвать градиентом или перепадом давления) по обеим сторонам плёнки. В природе всё стремится к равновесию. Горячий воздух «стремится» в более холодные области (примечание редактора: движение газов происходит под действием перепадов давления, а не температур. В невесомости, например, конвективные потоки отсутствуют), водяной пар стремится туда, где суше. Таким образом, пар с большей температурой или более насыщенный пар (например, от человека, который занимается интенсивными упражнениями) будет двигаться в область с меньшей концентрацией или более низкой температурой (снаружи куртки). (прим. редактора: корректнее говорить об осмотическом давлении, приведен перевод оригинальной статьи) Различие в концентрациях движет положительно заряженными молекулами воды от одной гидрофильной полиуретановой молекулы к следующей. Такое поведение подобно ребенку, который прыгает на спортивной лесенке от одной перекладины к другой. Добравшись до другой стороны PU плёнки, молекулы испаряются и выходят через мембрану ePTFE уже в виде пара. Этот последний шаг называется десорбцией. Этот трёхстадийный процесс адсорбции-диффузии-десорбции и есть ключ к разгадке дышащих свойств мембранной одежды. Техническим языком этот процесс характеризуют термином «эффективность транспортировки водяного пара» ("water vapor transfer rate," WVTR) или «эффективность транспортировки влаги» ("moisture vapor transfer rate," MTVR). Но насколько эффективен этот процесс по сравнению с незащищенной мембраной? К сожалению, он происходит медленнее. В некоторых случаях влага может собираться и конденсироваться на внутренней поверхности PU плёнки, создавая ощущение сырости внутри одежды, даже когда она и не протекает.
eVent Созданная компанией BHA Technologies (в настоящее время ей владеет General Electric), мембрана eVent была изначально предназначена для использования в промышленных воздушных фильтрах, и только через некоторое время ей нашли применение в водостойких дышащих материалах. Хотя, подобно гортексу, мембрана eVent и создана из ePTFE, но она защищена от загрязнений без использования PU плёнки. На языке технологов, Gore-Tex использует гидрофильную единую мембрану (сплошную и притягивающую воду); eVent использует гидрофобную микропоровую мембрану (водооталкивающую, с мельчайшими порами). Так каким же образом eVent защищает ePTFE от загрязнения? Этот процесс – коммерческая тайна. Один из учёных, специалистов по тканям, описал это как «олеофобное покрытие, нанесенное при критических параметрах в жидком состоянии». Стив Нагоде, член лаборатории проверки качества REI и большой фанат одежды с мембраной eVent от дождя, объясняет это более наглядно – разработчики eVent, по его словам, нашли способ каким-то чудесным образом «намазывать» отдельные волокна ePTFE специальным защитным «секретным соусом», причём без засорения крайне малого объёма вокруг наноразмерных нитей ePTFE. Доктор Альфред Ло, инженер в команде разработчиков eVent, объясняет это другими словами: «Это происходит за счёт молекулярного покрытия поверхности индивидуальных фибрилл, которые представляют собой структуру с открытыми порами из ePTFE». Также он добавляет, что без использования PU плёнки водяной пар, образуемый внутри куртки, будет выветриваться напрямую наружу, без намокания внутренней поверхности.
eVent и Gore-Tex
Некоторые преимущества eVent: · Мембрана eVent имитирует работу «чистой», непокрытой мембраны ePTFE. Такой одностадийный процесс переноса пара происходит быстрее, чем 3х стадийный процесс адсорбции-диффузии-десорбции, требуемый для комбинации PU-ePTFE. В то время как не существует общепринятых лабораторных тестов для измерения «дышимости» ткани (этот вопрос будет обсуждаться далее в статье), по заверениям СМИ, а также судя по отзывам потребителей на REI.com, eVent обладает превосходными дышащими свойствами. · eVent работает с одинаковой эффективностью, как с низкими, так и с высокими уровнями влажности; гортекс же предпочитает влажную окружающую среду и работает лучше после того, как его PU плёнка набрала немного влаги. Во время полевых испытаний REI в холодную сухую погоду некоторые спортсмены в куртке eVent обнаруживали себя в облаке пара из-за количества испаряемой через ткань влаги. · Стив Нагоде из лаборатории качества REI даёт совет для любителей носить мембрану eVent в холодную погоду: «Из-за того, что ламинат eVent транспортирует пар быстрее, чем другие мембраны, активные люди, использующие eVent, обнаружили, что их мембрана испаряет пот быстрее. Таким образом, в такой одежде человек может в первое время замерзнуть с непривычки. Решение – носите под слоем одежды eVent дополнительный слой одежды или более плотный слой с мембраной eVent.» · Ни одна дышащая водостойкая ткань не способна поддерживать полностью сухим её владельца, активно занимающегося спортом, однако высокая эффективность транспорта пара означает то, что с мембраной eVent менее вероятно собрать воду внутри одежды, чем с использованием других технологий мембранной одежды.
Некоторые преимущества гортекса: · Двухкомпонентное сочетание ePTFE-PU (гидрофобное-гидрофильное) использовалось и дорабатывалось в течение 30 с лишним лет. Её свойство противостоять загрязнениям и надежность в использовании хорошо доказано годами. Тем временем, надежность мембраны eVent в долгосрочной перспективе всё ещё изучается. · Доктор Ло, член команды разработчиков eVent, заявляет, что свойства мембраны не будут портиться, если её будут регулярно чистить. Доктор Ло рекомендует чистить одежду с мембраной eVent с «разумной частотой» для предотвращаения попадания грязи и жира в поровую структуру тефлона eVent’а. Время от времени грязь может забивать поры, влияя таким образом на дышащие свойства мембраны. · Производители гортекса также рекомендуют регулярно чистить одежду из их ламинатных мембран. · DEET, ингредиент, использующийся во многих репелленах, - это раствор, который может понизить поверхностную энергию ePTFE. Избегайте попадания репелленов на любую защищающую от дождя одежду. · Gore-TexProShell, последняя новинка от компании Gore-Tex (и обычно встречающаяся в куртках Arc'teryx), также собирает бесчисленные похвалы в свой адрес со стороны потребителей в отзывах на REI.com. · Gore-Tex широко представлен в самых различных вариантах дизайна от широкого ряда производителей, eVent же остаётся относительно новым игроком на рынке с умеренным ассортиментом одежды. Ассортимент Gore-Tex Линейка продукции гортекса постоянно меняется. Оригинальный гортекс (с незащищенной мембраной) долгое время не появлялся в моделях. Версия, названная Gore-Tex XCR в настоящее время используется только в ботинках. Последние мембраны основной линейки гортекса используют комбинированные ламинаты на основе ePTFE самых различных типов, и все из них выпускаются под маркой с лозунгом «гарантировано оставляет вас сухими» ("Guaranteed to Keep You Dry"):
Gore-Tex Pro Shell: передовая линейка продукции компании Гортекс. Наилучший выбор для активного, интенсивного использования требовательным покупателем. Выпускается в 2 версиях: 3х- и 2х-слойная; трёхслойная версия немного легче и чуть лучше дышит.
Gore-Tex Paclite Shell: 2,5 слойная мембрана, нацеленная на покупателей-путешественников, требовательных к весу своей одежды. Мембрана ePTFE закрыта изнутри очень тонким слоем, который Gore-Tex описывает как «вещество, которое ненавидит жир».
Gore-Tex Performance Shell: Используется в одежде, которая предназначена для более низкой активности, от обычного отдыха до путешествий. Доступна в 2- и 3-слойных версиях. Отличная защита от дождя, но уже не такие выдающиеся дышащие свойства.
Краткий наглядный итог: eVent и Gore-Tex
ламинат Gore-Tex
ламинат eVent
Мембранный материал
ePTFE плюс защитный PU слой
Покрытые волокна ePTFE
Техническое название
Гидрофильный монолитный
Гидрофобный микропоровый
Пояснение:
Водолюбивый и сплошной твёрдый
Водоотталкивающий с небольшими отверстиями
Субъективные параметры
Ламинат Gore-Tex
Ламинат eVent
Защита от воды
Отлично
Отлично
Дышимость
Очень хорошо
Отлично
Долговечность
Отлично
Полагают, что очень хорошо
Вес
Зависит от одежды
Зависит от одежды
Цена
Высокая
Высокая
Полиуретановые плёнки Множество ламинатов использует мембраны, сделанные из сверхтонкой полиуретановой плёнки. Это то же самый гидрофильный единый материал, использующийся в гортексе для формирования защитной «стенки», прикрепленной к ePTFE мембране в её ламинате. Сама по себе PU плёнка выполняет те же самые функции защиты от дождя и обеспечения дышащих свойств, такие же, как и при комбинировании с ePTFE – движение влаги по трёхстадийному процессу адсорбции-диффузии-десорбции (описанному ранее). Но если PU плёнка может сама по себе выполнять такие же функции, как и ePTFE (тефлон), то какая же роль отводится последнему в ламинатной мембране гортекса? ePTFE, из-за микроскопического строения нитей ткани, прилипает к PU плёнке таким образом, что она становится очень тонкой, намного тоньше, чем сама по себе, без подложки в ламинате. Разница в толщине измеряется в микронах, но даже такие небольшие различия могут иметь существенное влияние на спецификации тканей и ощущения от ношения одежды. Новейшие PU ламинаты всё сокращают разрыв в «производительности» с комбинированными ламинатами. Так, MemBrainStrata компании Мармот (представленная впервые на рынке в 2009 году), например, заявляет о себе как о продукте, полностью меняющем ситуацию в своей области, продвигая свой принцип «20/20» (защита от дождя/дышимость). Что означают эти цифры – будет описано далее в этой статье в разделе «Дышащие свойства». Не весь полиуретан одинаков. «Полиуретаном» можно назвать очень широкую линейку продуктов, от пористой плёнки до покрытий для мебели. Те «волшебники», которые создают полиуретановые покрытия, сконцентрированы географически в основном в Азии (преимущественно это Япония), и гонка за созданием совершенной PU-плёнки никогда не закончится.
Дополнительно от редактора: последняя новинка от компании Polartec произвела фурор в outdoor-индустрии. Ткань Neoshell имеет гидрофобную микропоровую PU мембрану со сложной структурой: она состоит из многих переплетенных друг с другом субмикронных волокон из полиуретана с тщательно контролируемым размером пор. Капли воды не проходят через микроскопические поры, но пар отлично проходит между волокнами. Такая конструкция по дышимости превосходит даже eVent. Так, Polartec рекламирует свою ткань как вершину эволюции в индустрии непромокаемой одежды:
Одежду из неошелла выпускает и компания НПФ Баск: /catalog/rainwear/stormjackets/graphite_neoshell_extrem2 Более подробно о неошелле написано в статье /info/stati/technology/polartec_neoshell.html Кроме марки Neoshell на рынке представлены также и такие «классические» PU мембраны, как, например, Dermizax от компании Toray. Выбранная для штормовой одежды в НПФ Баск ткань Dermizax 3L имеет трёхламинатную структуру. Популярностью пользуется куртка Typhoon /catalog/rainwear/stormjackets/typhoon/
Плёнки из полиэстера Мембраны на основе полиэстера постепенно появляются на рынке мембранной ветро- и влаго- защищающей одежды, хотя до сих пор и не были широко распространены. Наиболее известный пример – Sympatex, который объединяет в себе полиэстер (гидрофобный) и полиэфер (гидрофильный), для создания беспоровой плёнки. Эта плёнка будет транспортировать пар по трёхстадийному процессу адсорбции-диффузии-десорбции, который используется в PU покрытиях. Sympatex заявляет, что их плёнка особо тонкая, почти 5 микрон, и поэтому способна проводить водяной пар довольно быстро. Её создатель также утверждает, что она способна растягиваться сильнее обычного, что делает её сравнимой с PU плёнками. (Ламинаты, использующие ePTFE мембрану, почти не растягиваются) В терминах «производительности», общепринятым в промышленном производстве тканей мнением является то, что полиэстровые плёнки слегка отстают от лучших PU ламинатов по дышащим свойствам. Однако, они имеют свои преимущества: такая одежда в конце срока эксплуатации может быть переработана в исходный полиэстер, т.е. проблем с утилизацией у таких плёнок меньше. PU плёнки и ePTFE Преимущества полиуретановых плёнок: · Одежда из них получается обычно легче и занимает меньше места. · Могут «терпеть» растяжения в конструкции одежды; ePTFE ламинаты растяжение переносят плохо. Неотъемлемые свойства растягиваться у полиуретановой плёнки могут помочь им лучше справляться со «стрессовыми ситуациями» (такие как падение на скалу или лёд). · Более низкая цена, в то время как самые новые версии сравнимы по «дышимости» с 2х- и даже 3х-слойными ламинатами ePTFE. Преимущества ePTFE: · Мембрана сама по себе лучше подходит к более грубому использованию. · Лучшие дышащие свойства, чем у других ламинатов или покрытий (хотя всё-таки по дышимости разрыв между ePTFE и PU плёнками становится всё меньше). · Меньше риск конденсации влаги на внутренней части одежды (особенно для тефлона в мембране eVent, в которой отсутствует PU слой, используемый в ламинатах гортекса). Покрытия В одежде от дождя с покрытием используется слой полиуретана для внутренней части одежды, механически нанесенный, как краска на стену, или как масло на хлеб. Их главный лозунг – средние потребительские свойства по минимальной цене. Покрытия могут быть использованы, чтобы полностью «закрыть» ткань, сделав её защищающей от дождя, но при этом не дышащей. Однако, в категории влаго- и ветро- защиты полиуретановые покрытия представлены в 2 видах: Микропоровые покрытия: включают сеть очень малых по размеру каналов – слишком маленьких, чтобы вода смогла проникнуть сквозь них, но всё ещё довольно больших, через которые ещё может проходить водяной пар. Большая часть ветро- влагозащитной одежды использует монолитный, гидрофильный «подход». Каким образом покрытие, подобное краске, делают поровыми? При производстве может быть добавлен реагент, вспенивающий основное вещество. Пузырьки газа будут формироваться и расширяться внутри покрытия, создавая постоянные взаимосвязанные пустые области внутри покрытия во время его затвердевания. Другой метод: твёрдые частицы в покрытии смешиваются в раствор покрытия, вызывая образование небольших трещин непосредственно около этих частиц по мере застывания покрытия. Таким образом и получаются сверхмалые каналы, позволяющие пару выйти наружу. Монолитное покрытие: сплошной, гидрофильный (водолюбивый) слой, который транспортирует влагу посредством трёхстадийного процесса адсорбции-диффузии-десорбции, описанного ранее в этой статье. Пока производитель не скажет, какое покрытие использовалось, покупатель визуально не сможет их отличить. Какое же из них работает лучше? Та же ситуация – различий почти нет. (А некоторая одежда, например, очень популярная куртка MarmotPreCip, объединяет в себе 2 различные технологии покрытий). Одежда с покрытиями – наименее сложная и, следовательно, наименее дорогая в категории влагозащитной дышащей одежды. Низкая цена делает её популярной среди: · Путешественников, которые любят неспешные прогулки. · Людей, которые довольно редко выбираются за город в дождливую погоду. · Для всех, кто хочет минимизировать вес своего снаряжения либо сэкономить на нём. Длительная популярность курток с двумя технологиями покрытий, например, куртки Marmot PreCip и REI UltraLight, свидетельствует о привлекательности одежды от дождя, которая сочетает в себе низкую цену, низкий вес и характеристики, которые чуть выше среднего уровня по рынку. Одежда с покрытиями вряд ли будет привлекательной для спортсменов, которые регулярно и интенсивно тренируются, и быстро изнашивают одежду. Но для обычных путешественников (для тех, кто выбирается из дому не так уж и часто) эта одежда с её низкой стоимостью вполне имеет смысл. Преимущества одежды от дождя с покрытиями: · В категории 2,5-слойной одежды от дождя её вес получается меньше, чем у 2- и 3- слойных ламинатов, да и пакуется она в меньший объём, т.к. подобно 2,5-слойным ламинатам они не облицовываются (не наносится подкладка), а только покрываются защитным слоем, обычно текстурированным линиями или точками для сохранения некоего барьера между кожей человека и тканью, т.е. чтобы прикосновение кожей к ткани было сухим. · Менее дорогая, чем одежда, в которой используются ламинаты, иногда разница составляет четырехзначные цифры. Недостатки одежды с покрытиями (по сравнению с ламинатами): · Хуже дышит. · Часто немного тяжелее, чем одежда с ламинатным покрытием. При нанесении на ткань полиуретан должен заполнить неровности ткани, делая её довольно толстой в некоторых точках (хотя и всего лишь на несколько микрон). В итоге одежда с покрытием может иногда ощущаться жесткой. · Немного хуже выдерживают усилие на разрыв. · При стирке с помощью обычных чистящих средств микропоровые покрытия стремятся собрать некоторые поверхностно-активные вещества (добавки в очиститель), которые могут уменьшить поверхностное натяжение покрытия, что подвергает его риску прохудиться. Существует 2 способа решения этой проблемы: используйте по крайней мере 2 цикла промывки при стирке одежды (для удаления остатков очистителя); используйте специальные чистящие средства именно для данного покрытия. Сравнение по дышащим свойствам Цель достижения дышащих свойств мембраны, которые были бы сравнимы с открытой кожей, бросала вызов озадаченным потребителям и дизайнерам не одно десятилетие. Главным препятствием являлось то, что через мембранную одежду может проходить очень мало воздуха – выражаясь техническим языком, у ткани отсутствует воздухопроницаемость (попробуйте продуть воздух через кусок мембранной ткани на куртке). (Примечание: Polartec NeoShell воздухопроницаема - по тесту Фразера - 0.5 cfm. Удивительно, но это можно проверить ртом – куртка из Polartec NeoShell продувается!) Во время активности человека его тело создаёт мокрый, влажный микроклимат внутри одежды, и ему очень не хватает испарения наружу, охлаждения и вентиляции. При высоких нагрузках влага от пота может начать собираться внутри одежды, повышая спортсмену шанс перегреться или, наоборот, замерзнуть в момент передышки. Неудивительно, что покупатели часто обращаются в REI с вопросом подсказать им «лучшую куртку» или «наиболее дышащую» среди всей влагозащитной одежды. Существует ли ответ на этот вопрос? Тестирование Существует огромное множество тестов для измерения «эффективности транспортировки водяного пара» (water vapor transfer rate, WVTR). Многие тесты носят такие названия, над которыми призадумаешься (тест с перевернутой чашкой, тест с чашкой сверху, потеющая нагретая пластина). К сожалению, ни один из тестов так и не стал общепризнанным среди производителей одежды от дождя, с помощью которого универсально оценивали бы значение дышимости. Так, сбитые с толку навороченными результатами экспериментов, покупатели, в конце концов, осознают, что общепринятых методов измерения дышащих свойств не существует. Так что же предлагают покупателю? Его «ведут за нос», по мнению доктора Liz McCullough, долгое время занимавшейся тестированием тканей для текстильной промышленности и являющейся директором института исследования окружающей среды при Университете штата Канзас. По её мнению, лабораторным тестам тяжело моделировать изменяющиеся условия естественной среды, и производители пользуются этим, выбирая и продвигая только те результаты, которые основаны на определенных условиях, выгодных для данной ткани. McCullough говорит, что «на самом деле никогда не настанет тот день, в который покупатель сможет зайти на веб-сайт или посмотреть на бирку, и сказать: хорошо, MVTR («эффективности транспортировки водяного пара») у той куртки 604, а у этой – 3004, значит, эта куртка лучше. Это может быть всего лишь тот случай, когда производитель выбирает метод испытаний, который позволяет получить ткани высокие оценки. Поэтому вы, наверное, сможете помочь покупателям лишь просвещением их насчёт того, что оценки и цифры ничего не значат до тех пор, пока вы не видели протокола испытаний каждого метода и не имеете возможность это испытание сравнить с другим.» В 2003 году McCullough исследовала ткань используя 5 различных методов тестирования и описала различие в результатах в технической статье в журнале Measurement Science and Technology (A Comparison of Standard Methods for Measuring Water Vapor Permeability of Fabrics, Vol. 14, No. 8, 2003, pp. 1402-1408). Она обнаружила минимальное соответствие между тестами. Лучший совет покупателям от неё - не обращать абсолютно никакого внимания на цифры напротив слова «дышимость» на бирке одежды при покупке. Это всё равно что яблоки и апельсины – слишком тяжело объяснить покупателям, что они значат. Тестовые образцы Доктор Фил Гибсон также десятилетиями выполнял независимые испытания для производителей одежды (включая REI). Гибсон – нанятый правительством Штатов ученый, который с 1989 года работает в военной исследовательской лаборатории Natick Soldier Systems Center. Он служит в Центре Молекулярных Исследований и Разработок, который преимущественно сконцентрирован на разработке новых материалов, особенно тех, которые связаны с химически стойкими покрытиями. Сам по себе Гибсон – путешественник, поэтому его профессиональный интерес совпадает с его увлечением. Его лаборатория принимает ткани для коммерческих тестов на измерение дышащих свойств. Он использует несколько тестов на дышимость и не беспокоится по поводу отсутствия общепринятых стандартов. Гибсон говорит: «Я не уверен, что это настолько важно. Я заметил, что за последние 15 лет материалы стали намного лучше. Сейчас очень трудно встретить по-настоящему плохой материал в тестах или готовых изделиях. В прошлом же это встречалось довольно часто: материалы, которые вовсе не дышали, продавались под маркой «дышащих». Сейчас такого не встретишь». Часто цитируемые выражения Хотя и не существует универсальных общепринятых стандартов, производители одежды продолжают управлять покупателями, публикуя громкие результаты тестовых испытаний в своих рекламных материалах. Следующее пояснение может вызвать ощущение избыточной информации, но мы уверены, что некоторая интерпретация цифр крайне необходима. К настоящему времени наиболее распространено использование таких терминов: Защита от воды (water resistance): значение водяного давления (в мм), которое может выдержать образец ткани без протечки. Например, для одежды из ламинатной мембраны Мармота «MemBrainStrata» это значение составляет 20 000 мм. Дышимость: количество водяного пара (в граммах), которое может пройти через квадратный метр ткани в течение суток. Используя условное обозначение инженеров фирмы Marmot, MemBrainStrata заявляет о цифре 20,000 г/м2 в день. Защита от ветра: Максимальная сила ветра, которую может блокировать ткань. Не все производители публикуют эти цифры, но многие производители ими делятся. Вспоминая выражение доктора McCullough, производители могут просто использовать эти цифры для своей же выгоды, представляя товар в «хорошем свете». И множество из этих продуктов действительно хороши. Возможности тестов становятся бессильно тогда, когда вы пытаетесь сравнить цифры от разных производителей. Таким образом, сравнивая цифры от 2 разных брендов, помните, что не все результаты могу коррелировать между собой. К тому же, лабораторные результаты не принимают во внимание множество мелочей, которые создают ощущение комфорта – персональный обмен веществ, тип одежды слоем ниже защиты от дождя, интенсивность упражнений, температуру, влажность, силу ветра и т.п. Таким образом, любые цифры, с которыми вы столкнетесь, дадут вам примерную оценку того, как определенная одежда будет себя вести в естественных условиях. Эти измерения могут быть максимально полезны в рамках одного выбранного бренда, когда, наиболее вероятно, что используются одинаковые методы и условия тестирования для различных изделий.
Водонепроницаемость (защита от воды) · Измерение водяного давления показывается в миллиметрах (мм) или фунтах на квадратный дюйм (psi, зарубежная единица): 704 мм = 1 psi. · Инженеры определяют водонепроницаемость ткани с помощью водяного столба или теста на гидростатическое давление (JIS 1092 method A; AATCC test method 127). Образцы ткани стираются 10 раз, для того чтобы приблизиться к естественным условиям эксплуатации. · Какой уровень водонепроницаемости можно брать за расчётный? Общепринятых стандартов определения водонепроницаемости для тканей не существует. Основываясь на своих собственных тестах, в лаборатории качества REI считают, что одежда от дождя достигает входного порога в класс «водонепроницаемой», если она не допускает протечек при 3 psi (2112 мм). · 3 psi намного превышает силу обычного дождя. Некоторые сравнительные цифры: o Дождь с ветром – приблизительно 2 psi (1408 мм) o Дождь с ветром ураганной силы: 10 psi. o Пожарный шланг: 100 psi o Гидравлическая мойка 1000-10000 psi. Замечание: никакая ткань не является по-настоящему «водонепроницаемой». Даже листовой металл можно резать с помощью специальных водяных пушек. · Какое количество водяного давления действует при 3 psi (2112 мм)? o Представьте себе колонну, поставленную на ткань, с квадратным основанием со стороной в 1 см. o Наполним колонну водой. o Для достижения 3 psi колонна должна быть высотой около 2 метров (2112 мм). Опять же, как и с тестами на дышимость ткани, общепринятых стандартов определения водонепроницаемости не существует, даже у военных. Так, Гибсон говорит: «Похоже, в армии существует несколько определений для «водонепроницаемости», в зависимости от того, чем является тестируемый объект – одеждой, палаткой, или рюкзаком. Даже для одежды существует несколько определений и цифр, используемых различными военными подразделениями, и они все не согласуются – хотя я часто видел цифру 16700 мм (25 psi) в спецификациях». Но что если посидеть на мокрой скале, опереться коленом на мокрый мох или нести тяжелый рюкзак поверх куртки во время ливня? Должна ли ткань иметь очень высокие значения водонепроницаемости для этих случаев? Существует разные мнения на этот счёт. Один из производителей одежды от дождя оценивает, что человек весом 75 кг действует с силой примерно 16 psi, когда опирается на колено, и 8 psi, когда сидит. Соответственно, этот производитель использует ткань с минимальным числом – 20 psi. Нагодэ из компании REI утверждает (и Гибсон его поддерживает), что эти цифры никогда не были подтверждены испытаниями на гидростатическое давление. В вышеописанных ситуациях оказываемое давление просто-напросто вытеснит воду с ткани. «Воду необходимо сдерживать, ограничивать в объёме для создания давления» - говорит Нагоде. Тем временем, все соглашаются, что 3 psi – это более чем достаточно для защиты от дождика. Примечание пер.: ткань Neoshell от Polartec в настоящее время составляет конкуренцию классическому гортексу и eVent’у. Так, Polartec приводит следующий сравнительный график по параметру водонепроницаемости для своих изделий:
Подведём итог для водонепроницаемости: · REI считает любую ткань одежды с числом 3 psi (2112 мм) или выше водонепроницаемой, даже если она находится под дождём с ветром. · Множество тканей отмечены производителями числами 5000 мм, 10000 мм, 20000 мм и выше. Между тем, REI не видит существенного толка от увеличения рейтинга.
Дышимость Существует 5 основных лабораторных тестов для измерения дышимости. Результаты 4 тестов экстраполируются и переводятся в г/м2 за сутки: · г=граммы проходящего через ткань водяного пара · м2=квадратный метр ткани · сутки=за 24 часа Эти числа (г/м2 за сутки), которые сообщает производитель покупателю, могут быть получены с помощью 4 методов (перевернутая чашка, чашка сверху, осушающая перевернутая чашка, ячейка динамического проникания пара). Являясь в определенной степени полезными, результаты тестов всё же трудно сравнивать между собой из-за следующих недостатков: · Не все методы взаимосвязаны (поэтому результат может быть подобен сравнению апельсинов и яблок) · Большинство методов использует только какое-то одно состояние атмосферы, а не целый ряд состояний, в которых может оказаться человек в реальных условиях. · В одном тесте ткань может себя показать лучше, в следующем – хуже. · Рекламируемые цифры обычно берут из теста, который, по мнению производителя, даёт самые впечатляющие результаты. Другая характеристика, называемая RET (сопротивление мембраны прохождению излучаемого телом тепла, или тепловые потери: resistance to evaporative heat transfer), измеряется с использованием испаряющей пар нагретой пластины. Во время теста поровая металлическая пластина нагревается, а ткань в это время подвешена прямо над ней. Чтобы симулировать процесс потоотделения, в пластину поступает вода. Метод носит за рубежом название «Выделяющая пот защищенная горячая пластина».
Кардиналистский и ординалистский подходы Кардиналистский (количественный подход) к анализу полезности основан на представлении о возможности измерения различных благ в условных единицах полезности...
Обзор компонентов Multisim Компоненты – это основа любой схемы, это все элементы, из которых она состоит. Multisim оперирует с двумя категориями...
Гидравлический расчёт трубопроводов Пример 3.4. Вентиляционная труба d=0,1м (100 мм) имеет длину l=100 м. Определить давление, которое должен развивать вентилятор,
если расход воздуха, подаваемый по трубе, . Давление на выходе . Местных сопротивлений по пути не имеется. Температура...
Огоньки» в основной период В основной период смены могут проводиться три вида «огоньков»: «огонек-анализ», тематический «огонек» и «конфликтный» огонек...
Упражнение Джеффа. Это список вопросов или утверждений, отвечая на которые участник может раскрыть свой внутренний мир перед другими участниками и узнать о других участниках больше...
