Одной из наиболее важных функций современной экипировки для таких видов досуга, как альпинизм или спортивный туризм, является защита человека от пониженных температур. Стоит отметить, что в рамках занятий этими видами активного отдыха  возникают достаточно жесткие ограничения на вес и транспортировочный объем одежды и бивачного снаряжения.

Непрерывное совершенствование подобной экипировки, а также извечная борьба цены с качеством привели к появлению в продаже огромного множества изделий, сделанных на основе самых разных утепляющих материалов. Интересно, что в этом многообразии новейшие синтетические утеплители, подлинный продукт высоких технологий, соседствуют с натуральными, применяемыми  человечеством в течение уже нескольких тысячелетий.

Большинство производителей не афишируют теплоизоляционные и иные характеристики применяемых утеплителей, что мешает потребителю составить свое собственное мнение и сделать осознанный выбор. В настоящее время ощущается дефицит достаточно объективных русскоязычных обзорных статей, посвященных описанию используемых в outdoor утеплителей, их реальных свойств и особенностей строения. Дело осложняется тем, что значительное количество производителей выпускает снаряжение с “собственными” патентованными утеплителями.

Не претендуя на охват всех нюансов в рамках одной небольшой статьи, попробую дать некоторое представление о предмете обсуждения на основе открытых англоязычных данных.

Сивера Волин, пух 800+ 


Терминология

Одной из важнейших характеристик утеплителя является его термическое сопротивление.
R-value – величина термического сопротивления утепляющего слоя, в настоящее время часто используется, например, в оценке теплоизоляции кариматов. Размерность этой величины в системе Си: m²·K/W, а в английской системе: ft²·°F·h/Btu. Данная характеристика широко используется в строительной индустрии. К примеру, R=1 в английской системе примерно соответствует теплоизоляции сухой осиновой доски толщиной 1 дюйм.

Для оценки теплоизоляции одежды, а также для оценки термического сопротивления того или иного утеплителя чаще применяют коэффициент Clo. По определению 1 Clo - это степень теплоизоляции одежды, обеспечивающей полный комфорт для среднего человека в состоянии покоя при температуре 21 градус Цельсия в отсутствие ветра.
В подавляющем большинстве случаев величина Clo указывается в размерности,    соответствующей английской системе измерения. При желании Clo можно легко перевести в R: 1 Clo = 0.155 RSI и 0.88 R в английской системе.

Наиболее важной характеристикой для оценки функциональных свойств утеплителя является величина термического сопротивления на единицу веса утеплителя – чем она выше, тем более легким можно сделать готовое изделие без потери его функциональных свойств. Наиболее часто данная величина выражается в термическом сопротивлении (Clo) 100 граммов утеплителя, распределенных по площади в один метр. Альтернативная система оценки использует величину термического сопротивления одной унции утеплителя, распределенной на квадратный ярд площади.

Некоторое значение имеет также термическое сопротивление на единицу толщины. Утеплители с высоким значением этой величины позволяют изготавливать менее объемные вещи с высокими теплоизолирующими свойствами.

Величина показателя Fill Power (F.P.) характеризует способность утеплителя расправляться после сжатия до определенного объема. Обычно применяется в качестве характеристики натурального пуха (чем больше F.P., тем лучше). Фактически, величина Fill Power является своеобразным видом оценки плотности утеплителя – чем выше величина, тем ниже плотность.

Еще одним важным фактором, влияющим на теплоизолирующие свойства, является  минимизация конвекции воздуха внутри утеплителя. Тут преимущества имеют утеплители с меньшей воздухопроницаемостью  и более однородной структурой.
Denier (d) – характеристика, в данном случае применяемая к волокнам синтетических утеплителей. Чем она меньше, тем волокно тоньше. Характеристика «денье» показывает, сколько в граммах весит нить длиной 9 км.

Долговечность – в данном случае способность сохранять высокие теплоизоляционные характеристики на протяжении длительного периода использования. Известно, что по ходу эксплуатации изделия с течением времени подавляющее большинство утеплителей начинает слеживаться или сваливаться, увеличивая свою плотность и уменьшая количество связанного воздуха, что приводит к понижению его теплоизолирующих свойств.
На долговечность утеплителя помимо его химического состава, структуры, адгезивных свойств и некоторых других характеристик очень большое влияние оказывают интенсивность эксплуатации и условия хранения, а также частота стирок.

Способность к компрессии – еще один достаточно важный показатель, влияющий на объем транспортировки. Стоит отметить, что частая или продолжительная компрессия в той или иной степени вредит практически любому утеплителю.

Классификация

Натуральные утеплители

К натуральным утеплителям относятся шерсть и пух. В настоящее время шерсть все реже используется в качестве сырья для производства outdoor экипировки (не считая термобелья, но это отдельная тема), что связано, в основном,  с относительно низкой теплоизоляцией на единицу веса. В то же время, полноценной замены пуху в ближайшее время не предвидится.

Про пух написано несколько очень достойных статей, чтобы не повторяться, остановлюсь только на самых общих вещах. Наиболее часто в производстве одежды и бивачного снаряжения используется утиный и гусиный пух. Особняком стоит гагачий пух, использование которого в серийных изделиях затрудненно из-за его крайне высокой цены. Утиный пух уступает гусиному по долговечности, а также по Fill Power, но отличается меньшей ценой. Большинство производителей высокого уровня используют в своих изделиях именно гусиный пух, высокой степени очистки.

На качество пуха и его теплоизоляцию на единицу веса влияют такие факторы, как отношение пух/перо (чем меньше пера, тем лучше теплоизоляция, но, как правило, тем больше время расправления); возраст птицы (пух взрослого гуся лучше, чем пух молодого); цвет (пух белых гусей традиционно ценится больше, чем серых); а также дополнительная обработка пуха, направленная на очистку его от примесей, обеззараживание и сохранение упругих свойств. Пух, полученный методом ощипа гусей в период линьки, обладает более высокими характеристиками, чем пух, полученный от убитых птиц. Белый гусиный пух высшего качества по своим теплоизолирующим свойствам почти не уступает гагачьему, а по стоимости превосходит дешевый китайский гусиный пух практически на порядок.

Одной из важнейших характеристик пуха является Fill Power. Стоит отметить, что тестирование по американскому стандарту дает несколько другую величину (разница составляет от 50 до 100 единиц) этого параметра, чем тестирование по европейскому, и часть производителей, работающих и на тот и на другой рынок (например Rab) указывают оба значения (к примеру,  750 F.P. Euro, 850 F.P. USA). В экипировке высокого класса, как правило, применяется пух со значением Fill Power не менее 600 по европейскому стандарту. В продукции высшего уровня этот показатель доходит до 850-900 единиц по американскому стандарту и до 800-850 по европейскому.

Пух такого качества может быть получен только от гусей, живущих в условиях достаточно холодного климата. Поэтому наиболее ценится пух птиц, проживающих в Канаде, на севере России и в восточной Европе. В настоящее время в мире ощущается дефицит качественного пуха – в этих условиях все больше производителей закупает сырье для своей продукции в России.

Стоит отметить, что пух в готовых изделиях расправлен не полностью – при заполнении пуховых пакетов его слегка перебивают, для того, чтобы расправление изделия занимало относительно немного времени.

Резюмируя, попробую указать важнейшие достоинства и недостатки качественного гусиного пуха. Главным достоинством пуха является чрезвычайно высокая теплоизоляция на единицу веса. По этому показателю высококачественный пух примерно вдвое превосходит лучшие синтетические аналоги.  При грамотной эксплуатации пух демонстрирует также удивительную долговечность – ни один синтетический аналог не служит дольше. Пух отлично компрессируется и хорошо переносит компрессию.

В то же самое время, пух весьма уязвим к влаге: намокает относительно легко, при намокании начинает сильно терять теплоизолирующие свойства, сохнет довольно долго, более того, при хранении пухового изделия в намокшем состоянии пух может довольно быстро испортиться. Кроме того, пух склонен к миграции как через ткань и швы изделия, так и между пуховыми пакетами, а также внутри самих пакетов. Для борьбы с миграцией используются специальные пуходержащие каландрированные или мембранные ткани, большое внимание уделяется конструкции пухового пакета, и шовному процессу. Последнее время стали появляться изделия с бесшовной сборкой, что делает миграцию пуха на поверхность практически невозможной.

Синтетические утеплители

Данная группа утеплителей включает в себя две подгруппы: флисовые утеплители (не требующие наличия тканевой оболочки в готовом изделии) и волоконные утеплители.

Millet Grizzly, Termal Pro High Loft


Флисовые утеплители      

Это семейство включает в себя группу синтетических материалов с более или менее выраженным ворсом. В основном эти материалы применяются в утепляющем слое в качестве высокотехнологичной замены традиционной шерсти.

Наиболее широко распространены  флисы на основе полых полиэстеровых волокон,  от компании Polartec (бывшая Malden Mils). Несомненно, продукция фирмы не исчерпывается только утепляющими материалами, но это предмет обсуждения для другой статьи.

Компанией Polartec предлагается большое количество разнообразных материалов, применимых для утепляющего слоя одежды. Изначально по плотности материала на единицу площади они были поделены на условные группы Polartec 100, Polartec 200 и Polartec 300. Дальнейшая эволюция привела к созданию несколько более износоустойчивых артикулов получивших наименование Termal Pro.

Одновременно, в рамках стремления получить более универсальные материалы, были получены Windblock и WindPro, способные обеспечить защиту от ветра и при отсутствии штормовой куртки.  К сожалению, для этого в структуру Windblock пришлось внедрить беспоровую мембрану, что резко негативно сказалось на паропроницаемости данного материала по сравнению с классическим поларом.

Windpro обеспечивает лишь частичную защиту от ветра, но при этом практически без потери паропроницаемости.

Стоит отметить, что Polartec не останавливается на достигнутом, и продолжает заниматься совершенствованием собственных продуктов. Последняя группа продуктов получила наименование Termal Pro High Loft и характеризуется значительно более высокой (примерно на 50%) теплоизоляцией на единицу веса по сравнению с классическим поларом 200 и  хорошо отличим от него за счет особенно длинного ворса, напоминающего искусственный мех. Bi High Loft полары с длинным двусторонним ворсом, впрочем, вероятно, могут достигать и более высоких показателей теплоизоляции на единицу веса. Достоинства утеплителей семейства polartec, а также их аналогов, хорошо известны. Прежде всего, они не требуют дополнительной тканевой оболочки; относительно быстро сохнут; хорошо передают влагу в следующий слой и достаточно неприхотливы в эксплуатации. В тоже время, нельзя не заметить, что флисовые утеплители имеют низкую теплоизоляцию на единицу веса и занимают довольно большой объем при транспортировке.

Современные синтетические волоконные утеплители

С момента появления первых представителей (вроде хорошо знакомого многим синтепона) данное семейство утепляющих материалов развивалось достаточно интенсивно и  к настоящему времени достигло чрезвычайного разнообразия.

В настоящее время наиболее распространены утеплители на основе полиэстера, однако встречаются и утеплители на полиамидной основе. Современные утеплители могут состоять из одного или сразу нескольких типов волокон. Обладая знаниями о структуре волокон в составе утеплителя, мы в значительной степени можем предсказать его потребительские свойства.

Однако стоит отметить, что весьма большое значение имеет и качество изготовления утеплителя, зависящее от чистоты исходного сырья, а также от степени контроля над процессом производства. Поэтому очень часто утеплитель от известного производителя по своим реальным характеристикам существенно превосходит аналоги с практически идентичной структурой.

Эволюция утеплителей данного класса привела к возникновению волокон с разнообразными свойствами.

   Классические полые волокна – волокна с продольно расположенным одним (Hollofill) или несколькими воздушными каналами. За счет дополнительной воздушной прослойки обеспечивают несколько большую теплоизоляцию. В настоящее время используются в бюджетных утеплителях, а также в качестве компонента некоторых сложносоставных утеплителей.

   Полые спиралевидные волокна – за счет своей макроструктуры способны занимать несколько больший объем, чем их предшественники, как правило, отличаются большим сроком службы.

   Непрерывные полые волокна (continios filaments) – отличаются чрезвычайно высокой длинной волокна, по сравнению с обычными полыми волокнами обладают максимальной долговечностью и при этом, как правило, более высокой теплоизоляцией.  Утеплители этого класса имеют очень низкую плотность. Стоит отметить, что относительно недавно научились получать утеплители этого класса и с очень высокими теплоизоляционными характеристиками на единицу веса. Интересно, что, в связи с не совсем линейной зависимостью термического сопротивления от толщины утеплителя, в сверхтеплых изделиях реальное термическое сопротивление на единицу веса утеплителей этого класса зачастую оказывается выше, чем у лучших сложносоставных и микроволоконных утеплителей.
  
   Микроволокна - возможно наиболее интересная группа. За счет минимальных диаметров волокна утеплители этого типа имеют значительно меньший уровень конвекции, и как следствие, превосходят все аналоги по теплоизоляции на единицу толщины. Как результат, становится возможным получение относительно тонких, но при этом теплых изделий.
Более того, у большинства представителей этого семейства крайне высока и теплоизоляция на единицу веса. Еще одним немаловажным достоинством можно считать пониженную уязвимость данного типа волокон к воде – даже намокнув, они поглощают меньше влаги, чем остальные. В заключение стоит отметить, что микроволокна уменьшают транспортировочный объем изделия. Однако есть и недостатки. Прежде всего, чисто микроволоконные утеплители, как правило, менее долговечны, чем аналоги - микроволокна более склонны к сваливанию, чем волокна большего диаметра. Кроме того, стоит отметить, что микроволокна способны мигрировать через рыхлую ткань, что требует применения оболочки из специальных тканей (так называемее ткани категории fiber proof), родственных или идентичных пуходержащим.
  
   Связующие волокна (binding filaments) – встречаются только в качестве вспомогательного компонента сложносоставных утеплителей, как правило, используются для фиксации других типов волокон друг к другу с целью сохранения гомогенности пласта и увеличения срока службы утеплителя.
  
   Сложносоставные утеплители – имеют в своем составе несколько типов волокон, например, микроволокна для уменьшения конвективных потерь и спиралевидные волокна для расправления утеплителя.
Данная группа утеплителей имеет близкие к микроволокнам параметры теплоизоляции на единицу веса, и, уступая по показателю теплоизоляции на единицу толщины, в большинстве случаев имеет большее время службы.

Современные волоконные утеплители от различных производителей

В данном разделе хотелось бы перечислить основных производителей с указанием некоторых наиболее известных утеплителей среднего и высокого класса.

Ferrino HL Micro, Thermolite Extreme


Утеплители компании Dupont (в настоящее время выпускаются подразделением Invista) – семейство Thermolite.

Thermolite Extra – утеплитель состоящий из полых спиралевидных волокон. Обладает неплохой теплоизоляцией на единицу веса и достаточно долговечен. Как правило, используется в производстве спальных мешков.  Изделия из Termolite Extra имеют достаточно большой транспортировочный объем.

Thermolite Micro – микроволоконный утеплитель. Имеет хорошие показатели теплоизоляции на единицу веса и на единицу толщины. Termolite micro хорошо компрессируется, к сожалению, срок эффективной службы утеплителя  довольно мал.

Thermolite Extreme – сложносоставной трехкомпонентный утеплитель.
Содержит в своем составе классические микроволокна, связующие волокна, а также спиралевидные полые волокна. Thermolite Extreme наиболее теплый и долговечный представитель семейства thermolite. Используется, в основном, в производстве качественных спальных мешков, а также, рядом европейских производителей, в качестве утеплителя для верхней одежды. Из недостатков можно отметить не слишком маленький транспортировочный объем.

Утеплители компании 3M, семейство Thinsulate

Thinsulate C – микроволоконный утеплитель. Один из наиболее старых представителей семейства Thinsulate. Обладает очень высокими показателями термического сопротивления на единицу толщины. Классический пример реально работающего лозунга – warmth without bulk – тепло без громоздкости. Но имеет весьма скромные характеристики теплоизоляции на единицу веса. Долговечность утеплителя довольно низкая, из-за микроволоконной структуры.

Thinsulate Lite Loft – сложносоставной утеплитель. Состоит из микроволокон, удерживающих воздух, и волокон большего диаметра, увеличивающих объем утеплителя. Вероятно, вершина эволюции семейства Thinsulate, один из самых теплых волоконных утеплителей на единицу веса (уступает только Primaloft One, да и то - незначительно). Достаточно активно использовался в одежде для экстремального отдыха, ограничено применялся при изготовлении спальных мешков. Транспортировочный объем небольшой. Долговечность утеплителя несколько меньше чем у Primaloft One.

Thinsulate Z – по всей видимости микроволоконный утеплитель. Последнее поколение утеплителей семейства Thinsulate, заметно более дешевый, чем Lite Loft но с худшими показателями термического сопротивления на единицу веса. Позиционируется как утеплитель более долговечный, чем его предшественники.

Deuter Sphere 1050, Polarguard Delta


Утеплители компании The Lessinger Group (в настоящее время владелец Invista) – семейство Polarguard

Polarguard 3d - утеплитель на основе непрерывных полых волокон. По мнению многих опытных пользователей, а также ряда экспертов наиболее долговечный волоконный синтетический утеплитель, отличается неплохой теплоизоляцией на единицу веса. Меньше теряет теплоизоляционные свойства при намокании по сравнению с обычными утеплителями, транспортировочный объем средний. Использовался преимущественно в производстве спальных мешков. В настоящее время не производится.

Polarguard delta - утеплитель на основе непрерывных полых волокон. В отличие от Polarguard 3d использует волокна несколько меньшего диаметра, кроме того изменена форма внутреннего воздушного канала. Как следствие, несколько возросло термическое сопротивление на единицу веса, и незначительно снизилась долговечность. Транспортировочный объем средний. Стоит отметить, что по совокупности показателей Polarguard delta – один из лучших утеплителей для зимних спальных мешков. В настоящее время производство, к сожалению прекращено.

The North Face Orion, Climashield Neo


Утеплители компании Harvest Consumer Insulation – семейство Climashield

Climashield XP - утеплитель на основе непрерывных полых волокон. Лидер по теплоизоляции на единицу веса из всех материалов на основе непрерывных полых волокон. Достоверных данных пока нет, однако, можно предположить, что по долговечности данный материал будет несколько уступать утеплителям семейства Polarguard. В настоящее время используется только парой фирм в производстве спальных мешков высокого уровня. По всей видимости, Climashield XP будет в ближайшее время заменен на еще более теплый Climashield Apex.

Climashield Neo - утеплитель на основе непрерывных полых волокон. Утеплитель, изготовленный по заказу компании The North Face. При его создании акцент делался на эффективной работе во влажном состоянии и повышенном сроке службы, по информации от The North Face, это наиболее долговечный материал из всех опробованных TNF. Термическое сопротивление на единицу веса, на основании косвенных данных находится, где-то между Polarguard delta и Primaloft Sport.

Утеплители компании Albany International Сorp – семейство Primaloft

Primaloft One – микроволоконный утеплитель с силиконизацией волокон. По большинству данных обладает наилучшей теплоизоляцией на единицу веса из всех волоконных синтетических утеплителей, а также превосходным термическим сопротивлением на единицу толщины. За счет микроволоконной структуры не впитывает влагу, а за счет силиконизации практически не смачивается водой. За счет пониженной адгезии между волокнами Primaloft One является наиболее долговечным микроволоконным утеплителем. В настоящее время утеплитель широко используется в производстве сверхлегкой утепленной одежды, а также, облегченной экипировки для применения в экстремальных условиях.

Primaloft Sport сложносоставной двухкомпонентный утеплитель с силиконизацией волокон. Объединяет в своей структуре микроволокна с волокнами большего диаметра. По термическому сопротивлению на единицу веса несколько уступает Primaloft One. Primaloft Sport применяется в производстве outdoor экипировки в качестве более долговечной альтернативы Primaloft One, как правило, в изделиях рассчитанных на более интенсивную эксплуатацию. Primaloft Sport отлично показал себя в качестве утеплителя для дорогих спальных мешков, рассчитанных на длительное применение во влажных условиях. Фактически долговечность данного утеплителя соответствует долговечности Thermolite Extreme, но Primaloft Sport имеет несколько более высокую теплоизоляцию на единицу веса и меньше боится воды.

Primaloft Infinity утеплитель на основе непрерывных полых волокон. Infinity – новый материал, который появился в рамках стремления компании Albani проявить себя в нише относительно бюджетных и долговечных утеплителей. Пока еще рано говорить о степени долговечности этого вида Primaloft, однако, исходя из его структуры можно предположить, что по сроку службы он сопоставим с семейством Polarguard. Primaloft Infinity, значительно дешевле прочих утеплителей от Albany. К сожалению, Infinity имеет и очень серьезный недостаток – низкую теплоизоляцию на единицу веса – фактически на уровне такого устаревшего утеплителя как Hollofill ll.

Собственные утеплители ряда производителей outdoor снаряжения.

Некоторые производители предлагают изделия, изготовленные с применением своих собственных фирменных утепляющих материалов. Часть таких фирм просто заказывают утеплитель у известного производителя под своим собственным названием, часть имеют свои собственные заводы по их производству. Некоторое представление о реальных свойствах таких материалов можно получить на основе анализа данных о структуре утеплителя, а также данных тестирования изделий выполненных из того или иного утеплителя. Большая часть таких утепляющих материалов заметно уступают наиболее известным брендовым утеплителям по своим функциональным свойствам, однако встречаются и исключения, например, Termic Micro от компании Mountain Hardware или  ThermaTek от Arc’terix.

Вместо заключения

Думаю, всем, дочитавшим до этого места, уже очевидно, что не существует утепляющего материала, превосходящего все остальные по всем важным параметрам сравнения. Выбор изделия с тем или иным утепляющим материалом должен зависеть от типа изделия и планируемых условий его эксплуатации.

Несмотря на невысокие теплоизоляционные характеристики флисов, альтернативы им в качестве утепляющего слоя для очень активного движения до сих пор нет. Это связанно с великолепной паропроницаемостью подавляющего большинства флисовых материалов - все остальные утеплители требуют дополнительной тканевой оболочки, существенно уменьшающей влагоотводящие свойства изделия. 

Для теплых “бивачных” или страховочных курток, а также для спальных мешков рассчитанных на применение в условиях низкой влажности, пожалуй, наилучшим вариантом является использование гусиного пуха.

Качественный пух – лучший вариант и по долговечности и по теплоизоляции и по транспортировочному объему, практически единственный, но очень существенный недостаток, не считая цены, это уязвимость к намоканию.

В настоящее время использование мембранных материалов позволяет существенно расширить диапазон применения пуховых изделий, однако для длительной эксплуатации в условиях повышенной влажности лучше подойдут синтетические утеплители.

Для по-настоящему влажных условий при плюсовых и близких к нулю температурах наилучший результат демонстрируют изделия из Primaloft One или Primaloft Sport, применение которых, например, в легкой технологичной одежде в настоящее время является хорошим тоном для производителей высокого уровня.

В теплом бивачном снаряжении, рассчитанном на очень низкие минусовые температуры при высокой влажности (арктические экспедиции), ситуация несколько меняется. Что связано с нелинейной зависимостью термического сопротивления утеплителя от его толщины – здесь лидерство захватывают материалы на основе непрерывных полых  волокон – например, представители семейства Climashield.

Вполне вероятно, что в ближайшее время до массового производства доберутся и изделия с принципиально новыми для outdoor теплоизолирующими материалами – к примеру, полностью утепленные аэрогелем, на основе которого пока, у нескольких серийных моделей, изготавливаются только отдельные вставки небольшой суммарной площади.