ptfe мембрана что это
PTFE би-компонентные мембраны
Полное название PTFE – политетрафторэтилен или тефлон (зарегистрированная торговая марка корпорации DuPont) или все нам известный с советских времён фторопласт.
В производстве современной высокотехнологичной одежды применяются мембраны на основе экспандированного PTFE.
Из PTFE получается тонкая пористая плёнка, которая наносится на ткани и используется при пошиве одежды. Мембранные материалы, в зависимости от особенностей изготовления, могут обладать как ветрозащитными так и водоизоляционными свойствами, при этом, размер пор мембраны из PTFE позволяет материалу эффективно пропускать испарения тела человека.
Недостатками являются высокая цена, значительно меньшая эффективность работы при высокой внешней влажности по сравнению с качественными поровыми мембранами и низкая эффективность работы при низких температурах.
Без покрытия PTFE мембраны доступны на рынке. Тем не менее, они могут быть склонны к протечке за счет загрязнения маслами, потом или моющими средствами во время процесса стирки. Эти загрязнения могут изменить поверхностное натяжение PTFE, которое затем позволяет воде проникать через мембрану.
PIL Membranes предлагает PTFE с покрытием полиуретановой плёнкой, так называемые Би – компонентные мембраны. Это гарантирует стойкость мембраны к загрязнениям, а так же улучшает другие свойства, такие как химическую и вирусную устойчивость.
Преимущества мембран PTFE производства PIL Membranes
Мембраны из PTFE имеют ряд преимуществ по сравнению с мембранами других производителей, которые позволяют им использоваться в различных сферах, в том числе военной, пожаротушения и службах спасения. PTFE би – компонентные мембраны, предназначенные для высоких и низких температур, позволяют изготовлять одежду для экстремальных условий
Би – компонентные Мембраны PTFE производства PIL Membranes используются при производстве водонепроницаемых дышащих изделий с особыми дополнительными свойствами.
Ptfe мембрана что это
Эта одежда должна была стать надежной и комфортной защитой от ветра и осадков, выдерживать непростые условия эксплуатации, и не отпотевать изнутри во время активного движения своего владельца. Сочетание этих условий, на первый взгляд, взаимно исключают друг друга.
Любой здравомыслящий человек, проживающий в начале двадцатого века сказал бы вам, что невозможно получить полностью водонепроницаемую одежду, которая не будет отсыревать изнутри во время активного движения. Но решение пришло откуда не ждали. Экспериментируя над тефлоном (политетрафторэтиленом), который в компании W. L. Gore использовался в качестве изоляции для проводов и ленточных кабелей, сын основателя компании Боб Гор обнаружил удивительную пластичность этого материала. Продолжая опыты над материалом, Компания начала выпускать тончайшее тефлоновое волокно, а потом и пленку. Используемая в установках для очистки воздуха микропористая пленка и стала прародителем мембраны, поскольку оказалось, что, пропуская водяной пар она полностью непроницаема для воды. Главное чудо совершилось.
Появилась климатическая мембрана, создающая защиту от внешних воздействий и способная выводить наружу избыточную влагу, испаряемую нами во время движения и активной работы.
Для того, чтобы мембрана работала необходимо наличие разницы (градиента) влажности и температуры, внутри и снаружи одежды. В нормальных природных условиях эта разница обычно всегда присутствует.
Сегодня ведущие мировые производители всячески совершенствуют и дорабатывают мембранные ткани, варьируя их характеристики и усиливая одни показатели за счет других. Современные мембранные материалы, применяемые в одежде и снаряжении для активного отдыха, это продукт высоких технологий. Ориентируясь на свои увлечения, мы можем выбирать защиту с тем сочетанием характеристик, которые необходимы именно нам.
При этом следует помнить, что видов мембранных тканей сегодня существует великое множество. Перед покупкой одежды или снаряжения с мембраной нужно отдавать себе отчет в том, как вы собираетесь это снаряжение использовать. Таким образом можно будет избежать многих разочарований, таких, например, как: несоответствие изделий вашим ожиданиям, быстрый выход из строя, большая переплата.
Классификация мембран
Принцип работы ПТФЭ-ой поровой мембраны базируется на том, что ее структура состоит из микроскопических пор, через которые, однако, легко проходят молекулы водяного пара, но не проходят капли воды. Кроме того, тефлон гидрофобное вещество, и в дополнение к наружному слою ткани, он отталкивает воду.
Поровые мембраны обладают хорошей паропроницаемостью и водостойкостью, они работают и при повышенной влажности и при низких температурах..
Недостатком первых поровых мембран было то, что в процессе эксплуатации поры забивались сальными выделениями и солями.
Другим примером поровых мембран является электроспиннинговая мембрана NeoShell от компании Polartec. Эта мембрана формируется из тончайших полиуретановых волокон при помощи электромагнитного поля. Толщина полиуретановых нитей настолько мала, что на поверхности ткани образуется тончайшая пространственная решетка, обладающая свойствами мембраны. Плотность мембранной пленки очень низка, ткань сохраняет эластичность и имеет чрезвычайно высокие показатели паропроницаемости. Данная технология позволяет получить контролируемое расстояние между волокнами мембраны, и обеспечить тем самым двухсторонний воздухообмен и лучшую паропроницаемость.
Беспоровые (обычно полиуретановые) мембраны гидрофильные, и работают за счет диффузии. Молекулы воды в них выводятся на поверхность путем перехода от одной гидрофильной молекуле к другой. Это происходит тем быстрее, чем больше разница температур внутри и снаружи.
Влажность на внутренней поверхности ткани должна превышать влажность на внешней. Прежде чем выйти наружу, влага скапливается на ткани, и может показаться, что мембрана промокает, но это не так. Вектор отвода воды направлен наружу. Дышат такие мембраны несколько хуже поровых, зато они гораздо проще в эксплуатации и очень эластичны.
В качестве примера можно привести современную гидрофильную японскую мембрану Gelanots®, используемую в штормовой куртке «Balance мод. 2». Куртка была разработана для сложных горных условий.
Как мы уже говорили со временем поры микропористых мембран забиваются из-за чего мембрана теряет свои защитные и дышащие свойства.
Для того, чтобы устранить эту проблему пористую мембрану стали защищать беспоровой мембраной из гидрофильного полиуретана. Несмотря на то, что полиуретановая мембрана очень тонкая, дышащие свойства такой мембранной ткани чуть хуже, чем у ткани с одной поровой мембраной. Зато в разы увеличивается долговечность и неприхотливость мембранной одежды.
Примером таких мембран могут служить современные мембраны Gore-Tex.
Конструкция мембранной ткани
Поскольку мембрана – это очень хрупкая пленка, она нуждается в усилении и защите. Существует несколько видов мембранной ткани.
Двухслойная мембранная ткань (2-layer, 2L)
В этом случае мембранная плёнка приклеивается изнутри к внешнему слою ткани. Для защиты мембранной пленки с внутренней стороны используется подкладка, которая может быть сплошной или сетчатой.
Такая конструкция хороша для утепленной одежды, в случае неутепленной, она проигрывает в весе другим многослойным конструкциям.
2.5-слойная мембрана (2.5-layer, 2.5L)
Данная конструкция мембраны наиболее легкая. Ее можно использовать для активных видов спорта таких как: бег, велосипед, мультигонки, а также треккинга и т.д. Однако этот вид мембран наименее износостойкий.
Трехслойная мембрана (3-layer, 3L)
Трехслойная мембрана чаще всего используется для производства штормовой горной одежды
Существуют и другие варианты: например, мембрана склеивается с подкладкой (часто используется для городской одежды) или, как в конструкция Z-liner от Gore, мембрана склеивается со специальным слоем лёгкой ткани. Это дает возможность использовать любые материалы в качестве внешнего слоя и дает дополнительное тепло за счет воздушных прослоек.
PTFE-мембрана
Мембраны внутри камер
Инновационное решение проблемы конденсации влаги на оптике видеокамер
Полное название PTFE – политетрафторэтилен или тефлон. Этот материал применяется как правило в производстве современной высокотехнологичной одежды, однако мембраны из политетрафторэтилена могут применяться и в конструкции сетевых IP-камер видеонаблюдения.
Применение PTFE мембраны в качестве перегородки в вентиляционном отверстии корпуса сетевой IP-камеры, позволяет избежать конденсации влаги на внутренних поверхностях, сохраняя при этом герметичность корпуса. Удерживая влагу и частицы пыли, мембрана позволяет воздуху свободно поступать в устройство и выходить из него, что обеспечивает эффективное выравнивание давления в корпусе и предотвращает запотевание и накопление конденсата на оптических поверхностях линз, гарантируя максимальную четкость изображения.
Политетрафторэтилен (PTFE) образует в 3-мерную паутинообразную структуру, с микроскопическими порами. Эта структура обладает гидрофобностью и низкой адгезией, что позволяет удалять частицы, захваченные поверхностью мембраны. При этом воздух свободно проникает через мембрану, а частицы размером 0,1 мкм задерживаются на поверхности. Мембраны и покрытия из политетрафторэтилена обеспечивают производителей оборудования надежным, температуро- и химически- устойчивым барьером от микроорганизмов и твердых частиц. Оптимальное сочетание высокого потока воздуха и давления проникновения воды увеличивают ценность PTFE как конструкционного материала.
Стоит отметить некоторые свойства и преимущества:
Эффективность применения мембраны из PTFE подвержена лабораторными испытаниями оборудования в различных условиях окружающей среды.
Физика современной одежды. Часть 2
Тип 1 – Ткани с плотным плетением
Ventile является самым известным материалом такого типа. Он был на Эвересте, на обоих полюсах, и продолжает использоваться уже около семидесяти лет. Это египетский хлопок, сотканный настолько плотно, что его поры очень малы. Это делает его структуру очень труднодоступной для воды. Когда он все же намокает, то волокна набухают, благодаря чему размер пор уменьшается до 3 микрон.
Плотно тканые материалы воздухопроницаемы, что значительно повышает их способность транспортировать пары влаги. Однако одежда из такой ткани может промокнуть при длительной влажной погоде, а после этого потребуется очень много времени для ее полного высыхания. Именно Ventile, похоже, и является прародителем Softshell.
eVent – еще один вариант микропористой мембраны ПТФЭ. Его структура защищена от загрязнения пор подкладкой с гидрофобной (водо-отталкивающей) и олеофобной (масло- отталкивающей) химической обработкой. Благодаря такому решению eVent остается паропроницаемым даже в случае загрязнений, хотя не слишком хорошо пропускает воздух.
Они сделаны с использованием плотных гидрофильных (смачиваемых водой) пленок или покрытий, не имеющих пор. Такие покрытия непроницаемы для воздуха. Обычно их изготавливают из смеси ПУ и ПЭО (полиэтиленоксид). Перенос паров влаги происходит благодаря капиллярности, которая может рассматриваться как подъем молекул воды по своего рода ступенькам: сначала молекулы воды притягиваются к молекулам поверхности гидрофильного материала, а затем перемещаются к следующей молекуле, которая расположена глубже. Этот процесс продолжается по всей толщине гидрофильного материала. Гидрофильные материалы не обязательно одинаковые с обеих сторон, с одной из сторон их прочность и устойчивость к загрязнению может быть выше.
Sympatеx также представляет собой гидрофильное покрытие, но на основе полиэстера. Одно из его основных преимуществ заключается в том, что он может быть легко переработан, в основном благодаря свойствам полиэстера.
Современные ткани Gore-Tex непроницаемы для воздуха. Active Shell тоже является непроницаемой для воздуха, но отличается отличной паропроницаемостью благодаря очень малой толщине, потому что молекулы воды быстро проходят через тонкую мембрану.
Другие варианты…
По материалам Matt Fuller и Dr. Mark Taylor (сокращенный вариант).
Ptfe мембрана что это
Вообще без рюкзаков, можно ехать хоть с чемоданом, переходы налегке
В основном налегке, но есть переходы и с рюкзаком
Поход с полноценными ходовыми днями под рюкзаком, переходы 7-15 км, вещи с собой, в том числе еда и общественное снаряжение
Походы-восхождения с акклиматизацией, походы с технически сложными или длинными переходами (20+ км)
Походы только для опытных туристов или восхождения свыше 4000м, требующие специальных альпинистских навыков
Как выбрать мембранную куртку
Мембраны бывают разные, да настолько, что без 100 грамм не разберешься.
Назначение мембраны
Для чего нужна мембрана? В первую очередь, чтобы оставаться сухим максимально продолжительное время. Как это работает? Ткань должна быть такой, чтобы пот не задерживался под одеждой, а быстро и эффективно испарялся. А влага из окружающей среды, наоборот, не попадала внутрь, под одежду. Помимо этого мембранная одежда является ветрозащитной.
История возникновения мембраны
В 1976 году американец Боб Гор (Bob Gore, теперь понимаете, почему Гортекс), обнаружил необычные свойства политетрафторэтилена (aka Teflon, aka PTFE). Грубо говоря, при растягивании тефлона образуются мелкие поры, через которые может проходить водяной пар, а вода — нет, потому что молекулы воды в жидком состоянии связаны водородными связями*. Количество пор на квадратный сантиметр достигает полутора миллионов. Получившийся материал назвали “растянутым PTFE” = expanded PTFE = ePTFE.
*Личная догадка автора статьи.
Толщина этой мембраны в одежде достигает не более 0,01 мм. Это очень тонкий и достаточно хрупкий материал, нуждающийся в защитном слое. Но об этом чуть позже.
Характеристики мембраны
Водонепроницаемость
Жидкость на мембранной куртке. Источник: sport-marafon.ru
Теперь разберемся в понятии «водонепроницаемость». Для начала разделим понятия водоотталкивание (water repellency) – отталкивание молекул воды, водостойкость (water resistance) — способность непродолжительное время выдержать воду на поверхности ткани, и водонепроницаемость (waterproofness) — непроницаемость для воды продолжительное время.
Существует гидростатический тест стандарта ISO 811:2018. В нем на единицу площади ткани действует вода с медленно возрастающим давлением (технически столб воды «возрастает» при конвертации давления в сантиметрах водного столба) до тех пор, пока на сухой поверхности не появятся 3 капли воды. Именно эти цифры мы видим на показателях мембраны или любой другой непромокаемой ткани (больше научной информации по запросу: wiki.risk.ru, тестирование мембранных материалов).
Тест мембранной куртки. Источник: sport-marafon.ru
Далее приведем пример, на что ориентироваться при покупке:
Технически показатели ткани, начиная с 1500 мм, считаются водонепроницаемыми. Но, как всегда, есть один нюанс. Кроме него на водонепроницаемость вляет ВРЕМЯ воздействия воды на ткань.
На этикетке водонепроницаемость может обозначаться как Waterproof, Waterresist, W/R.
Паропроницаемость/Воздухопроницаемость
Дышимость мембранной куртки. Источник: tkan.club
Далее поговорим о дышимости, или «паропроницаемости». В общем виде паропроницаемость отражает то, насколько ткань пропускает или задерживает водяной пар. На этикетке вы можете увидеть один из двух параметров.
Этот параметр измеряется по стандарту ISO 11092 и выражается в сопротивлении ткани к водяному пару.
Примерные ориентиры параметра RET у ткани:
Здесь прямая зависимость — чем выше показатель, тем качественнее ткань:
Опять же, все не так просто, ведь на паропроницаемость влияет температура и влажность по обе стороны ткани. Низкая температура и высокая влажность ухудшают рабочие характеристики мембраны.
Характеристики водонепроницаемости и воздухопроницаемости у разных производителей:
Виды мембранной защиты
Теперь про слои мембраны. Вы встретитесь с понятиями: 2-layer, 2,5-layer, 3-layer membrane.
Треслойная мембранная ткань
Затем к наружной ткани приклеивается тот самый ePTFE (мембрана) — второй слой.
Ну и напоследок, с целью защитить нежную мембрану от механического воздействия изнутри, наносится третий слой ткани на внутреннюю поверхность.
Получившийся бутерброд и называют мембранной тканью 3-layer (membrane laminated).
Треслойная мембранная ткань. Источник: sport-marafon.ru
Трехслойная мембранная куртка будет актуальна в тяжелых погодных условиях, об этом мы уже писали в статье про стоимость горного похода.
2-layer мембранная ткань отличается тем, что внутренний третий слой НЕ приклеивается в единый бутерброд, а остается в виде легкой сетки болтаться внутри. Как следствие — мембрана куда менее защищена, чем в трехслойном варианте. Но такая ткань дешевле в изготовлении и легче пакуется.
Двухслойная мембранная ткань
Двухслойная куртка подойдет для города, пикников на природе и туризма средней сложности. Например, для походов в Карелию на 1-3 дня.
2,5-слойная мембранная ткань
2,5-слойная мембранная ткань. Источник: sport-marafon.ru
2,5-слойные куртки подойдут в тех условиях, когда особенно важен вес, например, для треккинга в Приэльбрусье, забега или катания на велосипеде.