Как выбрать штормовую куртку? Часть 1. Все что нужно знать про мембраны

1. Введение

Мембранные куртки не только стали одним из самых массовых и обсуждаемых предметов экипировки в outdoor, но и отчасти являются символом современной функциональной одежды вообще. Перестав быть только предметом походной экипировки, штормовки из "дышащих" тканей стали частью городского гардероба и даже нашли своё место на модных показах.
Такое разнообразие вариантов мембранных курток, однако же, имеет и минусы. В первую очередь, выбрать нужную модель из всего многообразия представленных на рынке может быть весьма непросто даже опытному пользователю, не говоря уже о новичке. Во вторую очередь, на рынке появилось большое количество мембранной одежды, которая в принципе не создавалась для полноценного использования в аутдоре.

Цель данной статьи - помочь разобраться в многообразии современной мембранной одежды и научиться выбирать наиболее подходящую. После её прочтения вы будете лучше понимать:

- что такое "дышащие" ткани и как вообще это работает
- как выбрать материал штормовки, подходящий для ваших потребностей
- что обозначают маркировки на мембранных куртках - 3L, 2.5L, MVTR, Ret и другие

Ответы на вопросы статьи постараемся дать, используя наш более чем двадцатилетний опыт в производстве мембранной одежды самого высокого уровня из материалов eVent, Dermizax, Gelanots, Pertex и многих других.

2. Что такое штормовка и зачем она нужна?

Как следует из названия, штормовка - это куртка для защиты от неблагоприятных погодных воздействий.
Одни из первых известных истории образцов делали северные народы из внутренностей тюленей. Позже штормовки делали из плотного брезента, капрона, авизента. По большей части, большинство этих курток были скорее ветрозащитными.
В семидесятых годах прошлого века компания W.L. Gore представила первые непромокаемые и паропроницаемые материалы Gore-Tex, создав по сути новый класс одежды, не существовавший до этого.
К нынешнему времени подавляющее большинство штормовой одежды производится из "дышащих" мембранных материалов.
Основное преимущество мембранной куртки перед курткой из брезента или непромокаемой ткани с пропиткой - это сочетание защиты от внешней влаги с возможностью выпускать наружу влагу, испаряемую телом. Достигается это благодаря применению ткани, на которую нанесена сплошная полимерная плёнка, материал которой не пропускает внутрь воду в жидкой форме, но выпускает наружу водяной пар.
Эта способность выпускать наружу влагу в форме пара называется "паропроницаемостью", и именно её обычно подразумевают, когда говорят, что мембранная одежда "дышит". Именно способность выпускать водяной пар наружу и обеспечивает более высокий уровень комфорта в носке мембранной одежды в сравнении с не "дышащими" влагозащитными костюмами.
Не стоит путать это с воздухопроницаемостью - способностью ткани пропускать воздух. Воздухопроницаемость также влияет на комфорт одежды в носке, частично влияет и на паропроницаемость тоже, но у мембранных материалов она всегда либо нулевая, либо очень близкая к нулю. Выход пара наружу в мембранных материалах обеспечивается другими механизмами, которые будут описаны ниже.

3. Технологии, используемые в штормовках

Материалы

Количество слоёв

Основой материала любой штормовки является сама мембрана. Мембрана - это тонкая (обычно доли миллиметра) плёнка, выполненная из полимера. Из-за своей толщины она очень нежная, и не может использоваться сама по себе. Мембрана всегда используется внутри многослойной конструкции, состоящей из внешней ткани, мембраны и внутреннего покрытия или внутренней ткани. Внешняя ткань и сама мембрана в ткани есть всегда, а вот по конструкции и наличию внутреннего слоя разные мембранные ткани отличаются.
Слойность мембранной ткани - это количество слоёв в составе готового материала. По этой характеристике мембранные материалы делятся на:

- трехслойные (3L) - ткани, в составе которых есть внешняя ткань, мембранная пленка и внутренняя ткань, склеенные в один материал.
- так называемые 2,5L - ткани, в составе которых нет отдельного внутреннего слоя ткани, но есть специальное покрытие на внутренней стороне мембраны
- двухслойные (2L) - ткани, где на внутренней стороне мембраны нет ни покрытия, ни слоя ткани

Пример конструкции двухслойной беспоровой мембраны

Пример конструкции трехслойной поровой мембраны

Основная внешняя ткань обеспечивает механическую прочность всего материала и защиту мембранной плёнки от внешних воздействий и загрязнения.
Мембрана обеспечивает водонепроницаемость и паропроницаемость - основные свойства мембранной ткани.
Внутренняя ткань или внутреннее покрытие обеспечивает защиту мембраны от повреждений и загрязнения изнутри.
Вместе все эти слои соединяются огромным количеством микроскопических капель клея, равномерно распределённых по поверхности. Такое соединение нужно потому, что клей не обладает свойствами пропускать наружу водяной пар, и если сделать его слой сплошным, то такая ткань ничем не будет отличаться от обычной ткани со сплошной пропиткой. Получается, что "дышащие" свойства мембранной ткани зависят не только от характеристик самой мембранной плёнки, но и от количества и размера капель клея в её составе. Чем меньше будет общая площадь капель клея, тем лучше ткань будет пропускать пар, но при этом будет ниже прочность соединения материалов между собой.
Процесс соединения нескольких слоёв в один готовый материал называется ламинацией или ламинированием, а готовый материал, получившийся в результате, часто называют ламинатом. Также встречается использование слова "бондирование", которое имеет тот же смысл.
Верхние ткани в мембранном ламинате чаще всего бывают плотного плетения из нейлона или полиэстера.

Тип мембраны

Не менее важным, чем количество слоёв, параметром для мембранного ламината является тип мембраны, которая там используется.

По типу мембраны материалы делятся на

- материалы с поровыми мембранами (их ещё называют гидрофобными)
- материалы с беспоровыми мембранами (их ещё называют гидрофильными)
- материалы, где используются оба типа мембран (их называют комбинированными)

Ключевым отличием между типами мембран, которое влияет на то, как они работают в реальных условиях, является их принципы работы:

- поровые мембраны пропускают пар через множество физических микроскопических отверстий в пленке. Размер этих пор настолько мал, что вода в жидкой форме не может просочиться через них даже под очень большим давлением из-за того, что края поры отталкивают каплю воды от себя. Из-за этого такие мембраны и называют гидрофобными - они работают за счёт гидрофобности материала. Можно представить себе этот процесс на микроскопическом уровне в виде желе, которое нельзя продавить через мелкое сито, легко пропускающее воздух.
- беспоровые мембраны пропускают наружу пар за счёт притяжения между молекулами воды и молекулами самой мембраны. Молекулы мембраны имеют незанятые связи, на которые цепляются молекулу воды и передают её по цепочке таких же связей дальше наружу. Поэтому такой тип мембран называется гидрофильным. Можно представить себе этот процесс как огромную груду кирпичей на стройке, и рядом строителей, которые выхватывают единичные кирпичи и передают по цепочке дальше.

Вид поровой волоконной мембраны под микроскопом

Плюсы и минусы разных типов мембран

Основные плюсы и минусы каждого из типов мембран вытекают из принципа их работы:

- поровая мембрана работает за счёт физического наличия большого количества микроскопических отверстий в мембране. Благодаря этому, её паропроницаемость слабо зависит от условий среды - пар может выходить наружу при любой температуре, влажности, такая мембрана может работать даже под водой. Но влагостойкость мембраны обеспечивают гидрофобные свойства мембраны - и если они нарушаются, например из-за загрязнения, то влагостойкость мембраны падает. Помимо этого, ажурную структуру мембраны с тысячами отверстий легко повредить механически.
- беспоровая мембрана работает за счет сил притяжения между молекулами мембраны и воды. Из-за этого в ней отсутствуют отверстия, это сплошная плёнка. С одной стороны это делает мембрану более прочной и неприхотливой, но с другой - сила притяжения между молекулами падает при падении температуры, и это является главным недостатком беспоровой мембраны. При падении температуры самой мембраны до нуля градусов, её паропроницаемость падает в десять и более раз относительно измеренного в лаборатории значения.

Для того, чтобы совместить в себе плюсы обоих типов и компенсировать их недостатки, были созданы комбинированные мембраны. Такая мембрана состоит из внешнего слоя поровой мембраны и внутреннего слоя очень тонкой беспоровой, склеенных вместе. Внешний слой обеспечивает основную защиту от воды, а внутренний слой защищает беспоровую мембрану от загрязнений и повреждений, снижающих водонепроницаемость. Беспоровая мембрана в таком сендвиче имеет минимальную толщину (заметно тоньше, чем обычная беспоровая мембрана). Это положительно влияет на её паропроницаемость, в том числе и в минусовые температуры.
По всем характеристикам комбинированные мембраны находятся между поровыми и беспоровыми.

Что означают цифры в описании мембранных тканей?

Основные две цифры, которые вы чаще всего видите в описании к материалу куртки это показатель водонепроницаемости и паропроницаемости.

Водонепроницаемость

чаще всего указана первой. Это показатель того, какое давление воды способна выдержать ткань без протекания воды внутрь. В англоязычных описаниях обычно используется слово waterproofness и аббревиатура WP.
Измеряется этот параметр в миллиметрах водного столба (мм.вод.ст.). Крайне редко встречается использование паскалей (Па). 1000 миллиметров водного столба означают, что ткань не промокает под давлением, эквивалентным давлению одного метра воды.

Типичный показатель водонепроницаемости для приличной штормовки - от 20 000 мм.вод.ст. (0,2 мПа). Это очень большой показатель, если сравнивать его, например, с показателями тентов палаток, где чаще всего встречаются показатели в районе 5000 мм.вод.ст., а иногда бывает указано и 1500-2000 мм.вод.ст.
Может возникнуть вопрос, действительно ли нужны такие высокие показатели для куртки? На самом деле, нельзя сравнивать показатели для куртки и палатки, потому что условия, в которых находится материал, разные.
В палатке материал тента хорошо натянут и не соприкасается ни с другими элементами снаряжения. Вода по нему легко стекает, и даже если где-то просочится через ткань внутрь, то просто стечет ниже. Многие десятилетия в аутдоре использовались палатки из брезента, которые по нынешним меркам вообще сложно считать водонепроницаемыми.
Материал куртки же, напротив, находится близко к телу, сверху часто прижат рюкзаком (который часто тоже мокрый), поэтому во-первых давление воды снаружи выше, и во-вторых любая негерметичность сразу почувствуется пользователем.
Помимо этого, материал куртки сильнее изнашивается из-за постоянного контакта с другой одеждой и элементами снаряжения. Поэтому для материала куртки уровень водонепроницаемости намного более критичен, чем для материала палатки. На штормовках среднего и выше класса часто можно увидеть показатели 30 000 мм.вод.ст и даже больше. Помимо этого, для курток очень важна долговечность защитных свойств. Уровень водонепроницаемости понемногу падает во время эксплуатации из-за износа от носки, от загрязнения, от многократных стирок. Чем выше показатели новой мембраны, тем дольше она сможет сохранить свои водонепроницаемые свойства на приемлемом для использования уровне.

Паропроницаемость

это второй показатель, встречающийся в описании мембранных материалов. Эта цифра показывает то, какое количество водяного пара способен пропустить через себя материал штормовки за определенное время. На английском этот показатель обычно называют breathability или moisture vapor transmission rate (аббревиатура MVTR).
Измеряется паропроницаемость чаще всего в граммах на квадратный метр за 24 часа (г/м²/24ч). То есть цифра, которую вы видите в описании, показывает какое количество влаги в граммах способно испариться через один квадратный метр материала за сутки.

Про разнообразие способов измерить этот параметр у нас есть отдельная большая статья, поэтому подробно все описывать здесь не будем. Чаще всего производители штормовок используют (в порядке убывания частоты использования) показатели, измеренные по стандартам JIS L 1099 B1, ASTM F 1868 (паропроницаемость указывается в Ret) и JIS L 1099 A1. Самый популярный из этих стандартов с большим отрывом первый - JIS L 1099 B1. Подавляющее большинство производителей мембранных тканей и готовой мембранной одежды используют именно его. Второй стандарт - ASTM F 1868 популяризировала в первую очередь компания W.L. Gore, также из известных производителей его любит Decathlon. Третий стандарт - JIS L 1099 A1 вообще можно встретить крайне редко.

Насколько высокий показатель паропроницаемости нужен для куртки? В целом, ответ на этот вопрос простой - чем больше показатель, тем комфортнее вам будет в штормовке. Современные модели верхнего класса с показателями выше 50000 г/м²/24ч по тесту JIS L 1099 B1 могут обеспечить высокий уровень комфорта во многих ситуациях, в том числе и при довольно активном движении, в определённых условиях вполне сравнимый с ветровкой без мембраны вообще.
Многие знают, что максимально количество влаги, которое тело человека способно выделить за сутки, намного меньше этого значения. Тогда почему требуется настолько высокий показатель? Ответ, на самом деле, не самый простой и будет состоять из нескольких частей:

1. В реальных условиях мембрана работает хуже, чем в лабораторных условиях теста. Низкая температура, высокая влажность воздуха, пропитавшаяся водой внешняя ткань куртки - всё это снижает реальную паропроницаемость до значений, которые могут быть в несколько раз ниже полученных в лаборатории.
2. Разные типы тестов по-разному описывают работу мембран. Наиболее часто применяемый в индустрии JIS L 1099 B1 дает самые большие цифры, близкие к максимально возможной физически паропроницаемости мембраны. Собственно именно за это его и любят производители штормовок - показатели, измеренные по этому стандарту, выглядят наиболее внушительно. Однако, работу мембраны в реальных условиях этот тест описывает не очень хорошо. Более того, показатель паропроницаемости, измеренный по другому тесту, например JIS L 1099 A1, может быть в несколько раз ниже. Например 10 000 г/м²/24ч для того же материала, у которого по JIS L 1099 B1 можно намерить 40 000 г/м²/24ч.
3. Разные типы мембран, как уже упоминалось выше, работают благодаря разным физическим принципам. Из-за этого, разные типы тестов могут хорошо описывать поведение одного типа мембран, и плохо описывать поведение другого. Например, даже у хороших поровых мембран обычно не самые высокие показатели по JIS L 1099 B1 тесту, при этом в реальных условиях такая мембрана может работать лучше, чем беспоровая с более высоким показателем, полученным по JIS L 1099 B1 тесту.
4. Не вся поверхность куртки участвует в транспорте водяного пара. Проклеенные швы, вклеенные молнии, ламинированные карманы и логотипы - все клеевые элементы куртки уменьшают рабочую площадь мембраны. По этой причине нормальные современные производители мембранной одежды стараются минимизировать обработки - использовать более узкие ленты для проклейки, мешковины карманов делать из сетки, уменьшать количество мест, где используется несколько слоёв ткани.
Процесс подбора мембранного материала с самыми лучшими показателями сложный и длительный даже для производителя одежды. Часто, чтобы полностью понять как работает тот или иной мембранный материал, приходится делать дополнительные тесты в разных лабораториях и проводить длительные полевые тесты.

Попробую описать основные аспекты выбора подходящей паропроницаемости в кратких тезисах:

- если в описании не указано, по какому именно стандарту измерена паропроницаемость, то стоит считать, что это JIS L 1099 B1 тест, дающий наибольшие цифры
- для показателей паропроницаемости, измеренных по JIS L 1099 B1, нижней границей приличной современной штормовки стоит считать 20 000 г/м²/24ч, материалы с более низкими показателями, скорее всего, не смогут обеспечить приемлемый комфорт даже при низкой активности
- куртки с показателями от 20 000 до 40 000 г/м²/24ч это уже хороший верхний класс современных штормовок, такая куртка сможет обеспечить приемлемый комфорт в большинстве условий
- куртки с показателями от 50 000 до 80 000 г/м²/24ч это самый верхний класс из существующих на данный момент; таких показателей достигают только лучшие беспоровые (гидрофильные) мембраны буквально нескольких производителей в мире; такая штормовка может быть сравнима по комфорту в использовании с ветровками из тканей без мембраны, оставаясь при этом полностью ветрозащитной и непромокаемой
- если в описании штормовки указаны показатели заметно больше 80 000 г/м²/24ч, то, скорее всего, это уловка производителя - показатели указаны для голой мембранной плёнки, а не для готовой ткани, которая имеет намного более скромные параметры
- показатели, измеренные по другим стандартам обычно намного ниже: для цифр по JIS L 1099 A1 низким показателем можно считать 0 - 5000 г/м²/24ч, хорошим средним 5000 - 10 000 г/м²/24ч и высоким от 10 000 до 15 000 г/м²/24ч
- стандарт ASTM F 1868 вообще работает немного иначе, там чем ниже цифра, тем выше паропроницаемость: 7-10 Ret это мембранные ткани с низкими показателями, 4-6 Ret со средними и ткани с Ret меньше 3 это очень хорошо дышащие штормовки
- надо понимать, что самые высокие цифры (ориентировочно выше 40 000 г/м²/24ч) паропроницаемости достижимы только для беспоровых (гидрофильных) мембран и только в JIS L 1099 B1 тесте
- хорошая поровая или комбинированная мембрана с показателями 35 000 г/м²/24ч по JIS L 1099 B1 и 12 000 г/м²/24ч по JIS L 1099 A1, в большинстве реальных сценариев использования будет выводить пар лучше беспоровой с показателем 40 000 г/м²/24ч по JIS L 1099 B1, об этом тоже надо помнить при выборе

Где и какой тип мембранной ткани лучше применять?

Поровые мембраны имеют самую высокие показатели паропроницаемости среди всех типов мембран. Они отлично работают в любых условиях, включая низкие температуры. Но их малая прочность и чувствительность к загрязнениям ограничивает возможность их использования в штормовой одежде, где нужна надёжная защита от влаги. Идеальным вариантом для использования поровых мембран являются утепленные модели для зимних условий, такие как:

- теплые экспедиционные пуховки
- спальники, предназначенные для самых низких температур
- высотные однослойные палатки
- одежда для полярных экспедиций

Беспоровые мембраны являются наиболее массовым типом в индустрии. Они дешевые и неприхотливые, хорошо работают и с тонкими тканями, и с более тяжелыми. Паропроницаемость беспоровых мембран существенно падает при отрицательных температурах, что ограничивает их применение зимой. Идеальным применением для беспоровых мембран будет:

- легкая беговая одежда
- легкая одежда для несложного треккинга
- бюджетные варианты курток

Комбинированные мембраны сочетают в себе достоинства обоих типов и лишены большей части их недостатков. Они надежные, долговечные, достаточно неприхотливы и хорошо работают в широком диапазоне условий. Высокая сложность производства таких мембран сказывается на доступности и цене, поэтому куртки из тканей с комбинированными мембранами обычно находятся в верхнем ценовом диапазоне. Лучше всего комбинированные мембраны подходят для:

- штормовой одежды высокого класса
- штормовой одежды, подходящей для использования зимой и на высоте

Исходя из этих особенностей разных типов мембран, можно понять, как подобрать нужный тип мембранного материала для конкретных сценариев использования:

- Для относительно простого трёхсезонного треккинга без использования зимой или длительного пребывания на большой высоте лучшим вариантом будет беспоровая (гидрофильная) мембрана в 3-х слойном или 2.5-ти слойном исполнении среднего веса.
- Для использования в беге, рогейнах, скоростном треккинге с минимальным весом снаряжения, велотуризме хорошо подойдёт лёгкая беспоровая (гидрофильная) мембрана в 2.5-ти слойном исполнении.
- Для сложных альпинистских восхождений, длительных горных походов в высоких горах, и других самых сложных условий лучший вариант это комбинированная мембрана в прочном 3-х слойном исполнении среднего или большого веса.
- Для скоростных альпинистских восхождений, скайраннинга, горного трейлраннинга или сложных горных походов с серьёзной экономией веса снаряжения стоит посмотреть на сверхлегкие высокопроизводительные 3-х слойные беспоровые (гидрофильные) мембраны. Такие материалы (и штормовки из них) недёшевы, но отлично работают во всех условиях, кроме самых холодных, и, несмотря на низкий вес, обычно достаточно неприхотливы
- Полностью поровые мембраны в штормовках применяются очень редко - сходу можно назвать всего пару производителей таких курток. Из-за низкой водонепроницаемости, поровые мембраны лучше всего подходят для использования в условиях низких температур и низкой вероятности осадков в жидком виде. Это в первую очередь зимнее использование: скитур, горные лыжи, ледолазание, а также высотный альпинизм. Поровые мембраны в штормовых куртках бывают только в 3-х слойном исполнении.