Как тестируют одежду для экстремальных условий
Обсудить 0
Надпись на плексигласовой стенке кабинки гласит: «Штормовой куб» (Storm cube). «Хотите попробовать сами? — спрашивает Ханс-Петер Рудольф, директор по связям с общественностью подразделения одежды компании W.L. Gore & Associates. — Заходите!» Я вхожу внутрь, один из инженеров запускает машину, и мне в лицо начинает разгоняться сильный холодный ветер, несмотря на предусмотрительно надетые защитные очки выдавливающий слезы из глаз. Прямо на панели передо мной — цифровой индикатор скорости ветра, показывающий 90 км/ч. 15 секунд хватает, чтобы замерзнуть, и я выскакиваю из кабины. А теперь второй заход, в куртке из выпускаемого компанией Gore непродуваемого флиса WINDSTOPPER. «Это наглядный тест, в котором наши клиенты могут убедиться в потребительских качествах тканей Gore», — поясняет Ханс-Петер. Наглядный, но далеко не единственный — здесь, в небольшом городке Фельдкирхен неподалеку от Мюнхена, производят и тщательно тестируют знаменитые мембранные ткани семейства GORE-TEX.
Даже при относительно высокой температуре воздуха сильный ветер, унося тепло тела, может доставить серьезный дискомфорт. Существует даже специальный показатель — ветро-холодовой индекс, позволяющий рассчитать «ощущаемую» человеком температуру в зависимости от показаний термометра и скорости ветра (очень упрощенно можно считать, что каждый добавочный м/с в скорости ветра понижает температуру на 2 градуса Цельсия). Поэтому даже очень толстый слой флиса бесполезен при сильном ветре… если это, конечно, не ветрозащитный GORE WINDSTOPPER. На фото — распределение температуры тела, обдуваемого ветром, в случае обычного флиса (слева) и WINDSTOPPER (справа).
Немного истории
В 1957 году Билл Гор, химик в DuPont, предложил использовать недавно созданный в компании материал политетрафторэтилен (ПТФЭ), получивший официальное название Teflon, в качестве электрической изоляции. Компания не поддержала эту инициативу, предпочитая просто производить материал и продавать его заказчикам. Однако именно в этом Билл Гор увидел свой шанс и 1 января 1958 года в подвале своего дома вместе с женой Женевьевой основал компанию W.L. Gore & Associates. 12 лет работы в DuPont не прошли даром — основной задачей компании стал поиск новых применений ПТФЭ, первым из которых стало использование этого материала в том самом предложенном качестве (электрической изоляции). Кабели и провода компании Gore быстро завоевали хорошую репутацию, особенно среди военных подрядчиков и производителей компьютеров, а 21 июля 1969 года астронавты Apollo 11 Баз Олдрин и Нил Армстронг установили недалеко от места посадки на Луне сейсмографы, соединенные с лунным модулем тонким легким кабелем, изготовленным компанией Gore.
В новом ламинате Active Shell сетчатая подкладка «вплавлена» прямо в защитный слой мембраны — благодаря этому ткань получается очень легкой и имеет очень высокую паропроницаемость. Мембрана сама по себе довольно тонка, поэтому ее специальным образом «приваривают» к наружному слою прочной ткани (2-слойный ламинат) или к наружному слою и подкладке (3-слойный ламинат). Так устроены ткани семейства GORE-TEX Pro Shell и Performance Shell. Легкая ткань Paclite вместо подкладки использует усиленное олеофобное покрытие мембраны.
В 1960-х к бизнесу подключился и сын Билла — Боб Гор, выпускник химического факультета Университета штата Миннесота. Он пытался модифицировать ПТФЭ таким образом, чтобы сделать его эластичным и пористым, однако его многочисленные эксперименты вначале были неудачными: он пытался растягивать материал, который разрывался при относительном удлинении около 10%. Решение было найдено неожиданно: вместо того чтобы постепенно наращивать прилагаемое к стержню из ПТФЭ усилие, Боб однажды попробовал испытать его на ударный разрыв, приложив сразу большую нагрузку. Оказалось, это при таком методе ПТФЭ превращался из сплошного малоэластичного в пористый и очень эластичный (способный удлиняться в десять раз) материал, состоящий из переплетенных между собой тончайших волокон. Такой ПТФЭ, полученный в 1969 году и первоначально названный фибриллированным (сейчас — пористый ПТФЭ, expanded PTFE, или ePTFE), представлял собой микропористую мембрану с размерами пор в десятые доли микрометра.
Тонкие и очень легкие куртки из GORE-TEX Paclite пригодятся там, где нужно сэкономить место, вес и обеспечить высокую свободу движений.
Этот материал получил широкое распространение в различных отраслях промышленности как основа для фильтров, в медицине — для изготовления имплантатов, но наиболее известным широкой публике применением его с середины 1970-х остаются мембранные ткани GORE-TEX для спортивной одежды. С их появлением в 1976 году туристы, альпинисты, горнолыжники и прочие любители активного отдыха перестали стоять перед выбором — промокнуть или вспотеть, поскольку мембране удалось примирить два противоречивых свойства — влагостойкость и паропроницаемость. В 1978 году увидело свет второе поколение мембраны GORE-TEX, а в 1979-м компания выпустила герметизирующую ленту для проклейки швов GORE-SEAM. Ну, а сегодня сложно даже представить себе спортивную одежду, в которой бы не применялась мембранная технология, — не будет преувеличением сказать, что мембрана GORE-TEX совершила в спортивной индустрии настоящую революцию.
Крошечные поры (0,2−0,4 мкм) гидрофобного ПТФЭ не пропускают капли воды, оставаясь проницаемыми для отдельных молекул водяного пара. Однако такая мембрана довольно чувствительна к жирам, поэтому для защиты от различных загрязнений, в частности, от жировых выделений кожи, на ПТФЭ мембрану изнутри наносится олеофобный (маслоотталкивающий) защитный слой. Этот слой является гидрофильным (влагопритягивающим), поэтому он проницаем для водяного пара. Таким образом, одежда из мембранной ткани GORE-TEX защищает от ветра, дождя и снега, сохраняя тепло, но при этом пропускает водяной пар, образующийся при испарении пота.
Гарантия сухости
Компания W.L. Gore & Associates выпускает только ткани — высококачественные ламинаты, из которых производители одежды изготавливают куртки, брюки, перчатки, шапки и ботинки. Однако зона ответственности Gore здесь не заканчивается — с 1989 года компания ввела для себя обязательство GUARANTEED TO KEEP YOU DRY (гарантия сухости), согласно которому она несет перед потребителем ответственность за качество одежды (вплоть до замены или возврата денег). Это потребовало от компании разработки ряда смежных технологий, которые используются уже непосредственными производителями при пошиве одежды. Например, через мельчайшие дырочки от иглы в швах будет просачиваться вода, поэтому все швы в обязательном порядке проклеиваются специальной герметизирующей лентой.
Тест на сминание. Ткань скручивается, сминается и растягивается вращательными движениями в течение нескольких часов при низких температурах. После окончания цикла испытаний ткань проверяют на водонепроницаемость. Во время испытаний ни ткань, ни швы не должны дать протечек.
Чтобы дать подобные гарантии для одежды, которая работает в очень сложных, порой совершенно экстремальных условиях, и сама одежда, и даже ламинаты (ткани) подвергаются чрезвычайно жесткому тестированию — их почти в буквальном смысле прогоняют сквозь «огонь, воду и медные трубы». В лаборатории ламинаты рвут с помощью специальных машин, измеряя усилие разрыва, тестируют на истирание наждачной бумагой, растягивают и отпускают, скручивают и сминают ткань при различных температурах многие десятки часов, имитируя реальные экстремальные походные условия, а затем, разумеется, контролируют герметичность самой ткани и швов под давлением. Ткани тестируют на паропроницаемость (то есть на способность выводить испаренный пот), склонность к «линьке» под действием различных растворителей, обрабатывают различными загрязнителями, подвергают многочасовой стирке и вновь испытывают на предмет водоотталкивания и водонепроницаемости.
Тест на смачиваемость внешнего слоя. Оценивает водоотталкивающие свойства после воздействия различных загрязнений или стирок.
500 часов стирки
Разумеется, тестируют не только ткани, но и готовую одежду. Один из сотрудников Gore продемонстрировал «ПМ» такие испытания, надев куртку на манекен и включив распыление воды в дождевальной камере. После 15 минут «бомбардировки» тугими струями воды со всех сторон на белом термобелье под курткой не было видно ни единого следа протечки. «Это, конечно, легкое испытание, — говорит Хольгер Пигорс, менеджер компании по развитию бизнеса в Восточной Европе и России. — Куртка новая, да и манекен стоит неподвижно». Хольгер показывает на стоящую в лаборатории активаторную стиральную машину: «Мы называем ее 'Убийца ткани' — в ней одежду из GORE-TEX стирают многие сотни циклов подряд, имитируя тяжелую эксплуатацию под проливным дождем. Но даже после 500 часов стирки одежда из наших тканей успешно проходит тест на водонепроницаемость. С чем можно сравнить такую эксплуатацию? Попробуйте постирать в течение такого времени свои джинсы — и от них к концу эксперимента, скорее всего, останутся одни нитки…»
Тест на усилие разрыва. С помощью специального динамометрического стенда измеряется усилие, необходимое для разрыва ткани.
Кстати, именно со стиркой связан один из современных мифов о GORE-TEX: якобы одежду из этих тканей можно стирать исключительно специальными средствами. «Я много раз слышал об этом, — говорит Хольгер Пигорс, —, но могу со всей ответственностью заявить, что это неправда. Одежду из GORE-TEX можно стирать так часто, как это необходимо, причем самыми обычными средствами и в самой обычной стиральной машине в соответствии с рекомендациями производителя на ярлыке (не стоит лишь использовать хлорсодержащие отбеливатели и кондиционеры-ополаскиватели для белья). Это совершенно точно не принесет одежде никакого вреда — ведь именно для этого мы здесь и проводим все эти многочисленные испытания. Что же касается производителей специальных моющих средств, ставящих на своих изделиях знак «Подходит для GORE-TEX', то они не обманывают — с помощью этих средств действительно можно стирать мембранные ткани. Но с таким же успехом их можно стирать и обычным стиральным порошком, причем, разумеется, последнее будет намного дешевле».
Тест на герметичность швов. Проклеенные специальной лентой швы проверяются на гидростатической установке под давлением до 20 000 мм водного столба (2 атм.). Швы при этом не должны пропускать воду (как и сама ткань).
Проверено на себе
Тестирование тканей и даже рабочих образцов одежды в лаборатории — лишь небольшая часть комплексных исследований, которыми занимаются в компании. Как рассказал «Популярной механике» Марк Ньютон, эксперт W.L. Gore & Associates в области климатического комфорта, испытания одежды и обуви с мембранами GORE-TEX включают несколько этапов. Первый этап — это уже упомянутое тестирование самих материалов (ламинатов) на специальных стендах. Второй — тестирование прототипов обуви и одежды на водонепроницаемость и паропроницаемость.
С третьего этапа начинается самое интересное — это тестирование на испытателях-добровольцах, облепленных различными датчиками, в специальных климатических камерах с заданной температурой и влажностью. Четвертый этап — это подобное тестирование испытателями, но уже в полевых условиях. На третьем и четвертом этапах учитываются не только показатели различных датчиков температуры тела и потоотделения, но и субъективные ощущения испытателей. «В перспективе, — говорит Марк, — мы рассматриваем возможность учитывать и данные по эмоциональному состоянию, поскольку оно может влиять на потоотделение. Для этого мы снимаем у испытателей ЭЭГ — электроэнцефалограмму. Однако пока у нас слишком мало данных, чтобы можно было сделать какие-нибудь выводы, так что это скорее задел на будущее».
Тест на износостойкость. К натянутой ткани под определенным давлением прижимается специальная подушечка, обтянутая шерстью или другим материалом с высокими абразивными свойствами (вплоть до наждачной бумаги). Подушечка совершает круговые движения в течение многих часов, проверяя износостойкость ткани.
Последний этап тестирования нового продукта — это уже более широкое полевое тестирование опытных партий партнерами компании, производителями одежды и обуви. Новые продукты тестируют и сотрудники самой компании Gore, причем не только инженеры или испытатели. Хольгер Пигорс рассказал «ПМ» о презентации новой технологии GORE-TEX Active Shell для представителей компании в различных странах: «Мы с коллегами собрались на семинар, где нам рассказали, как устроена новая ткань, чем она отличается от уже существующих и для каких продуктов предназначена — то есть дали всю информацию, необходимую для продвижения новой технологии. В конце семинара всем присутствующим раздали по образцу вот такой одежды, — Хольгер продемонстрировал надетую на нем тоненькую ветровочку. — А потом попросили всех надеть образцы… и велошорты, сесть на велосипеды и поехать в Мюнхен, это примерно в 25 км от офиса компании. На улице в это время было чуть выше нуля градусов и шел мокрый снег». «И как?» — спрашиваю я. «Все дошли до финиша. И вполне успешно. Мы даже были сухими! Правда, только сверху, — смеется Хольгер. — Но такова наша работа — мы должны быть сами абсолютно уверенными в тех гарантиях, которые мы предоставляем нашим потребителям».
