Все, что нужно знать о мембранах и мембранной одежде
Саша и Лариса в куртках Bergans с мембраной Dermizax 20000 mm
Мембраны бывают разными: поровые, беспоровые, волоконные, гибридные и пр… По материалу они бывают: полиуретановые, тетрафторэтиленовые и, опять же, гибридные. Еще они бывают гидрофобными и гидрофильными. А еще они очень разные по показателям водонепроницаемости и паропроницаемости (дышимости). И пусть магическое слово «мембрана» не сбивает вас с толку.
Водонепроницаемость измеряется в мм водяного столба. Например, 20 000 мм. Меньше меня лично не интересует. Больше – очень хорошо.
Паропроницаемость, в просторечии, дышимость. Сразу скажу, что существует множество тестов: одни меряют, насколько мембрана мешает пару выходить — этот показатель, RET (resistance evaporative thermique), будет выражен в цифрах 1, 2,3, 4, и чем больше, тем хуже, другие измеряют количество пара, которое мембрана может пропустить сквозь себя за единицу времени.
Мне понятнее тесты, которые показывают производительность мембраны в граммах, на метр, в сутки. Но там тоже нюансы, «прямая чашка», «перевернутая чашка» – показатели могут отличаться в два раза.
Чаще мы имеем показатели пароприцаемости, выраженной в граммах, на метр квадратный, в сутки. Например, 15-20 000 гр/м2/24 ч. И здесь меня лично меньшие цифры не устраивают. Всякие мембраны типа 5Х5 – это фуфло и, даже 10Х10 — меня мало интересуют.
Частое заблуждение, что мембрана -это такая чудесная штука, которая обеспечивает чудесную дышимость и, столь же чудесную, водонепроницаемость.
Нет. Резина держит больше любой мембраны, а марля дышит лучше.
Ну и отлично, далась нам эта дышимость! Но резиновые ботинки заполнятся потом, вода теплопроводнее воздуха раз в тридцать, вы замерзли.
Тогда, может и черт с ней, с водонепроницаемостью? Ботинки без мембраны дышат лучше, чем с ней.
Без противогаза дышать лучше, чем в нем, но для чего-то он нужен…
Если завощить (покрыть воском) марлю, она станет более водонепроницаемой, но потеряет в дышимости, хотя способ древний, известный и логичный. Конечно, марля тут для абсурдности примера. Или, лучше, понаделать дырочек в резине, сапог станет лучше дышать, но вероятнее всего, промокнет.
Снаружи мембраны у нас: ветер, дождь, снег, под мембраной у нас испарения нашего тела, пот.
Если вам одновременно нужно препятствовать проникновению одного и удалению другого, простого решения не найти. Нужен такой материал, который не пропустит воду внутрь, но даст выйти испарению, поту.
В общем, мембрана – это всегда компромисс между водонепроницаемостью и дышимостью.

Параметры внешнего субстрата нам известны, внутреннего – тоже. Температура наружных субстратов и внутренних, и, соответственно, их активность – разные. Одно из основных условий: снаружи мембраны должно быть холоднее, с внутренней стороны, соответственно, теплее. Появляется разница давлений обеспечивающая, так сказать, тягу – изнутри – наружу.
Остается найти такой материал для мембраны, чтобы в необходимом диапазоне температур минимально препятствовал бы тяге и был бы, при этом, максимально непроницаем для воды.
Чем и занимаются по сей день производители мембран. Практическим путем пришли к тому, что водонепроницаемость более 20 000 мм водяного столба, уже достаточна для большинства случаев.
Теперь – дышимость. С ней труднее. Как я уже говорил, показатели меньше 15-20 000 гр./м/24 ч – мне не интересны. Но опять вылезают нюансы. Показатели могут быть заоблачные, и 40 000 и 70 000 гр./м/24 ч, а вы при этом сухости внутри вдруг не ощущаете.
А все потому, что они, мембраны разные еще и по строению, и я об этом упоминал, помните: поровые, беспоровые, волоконные, гибридные.
Здесь практику нужно понять только одно, паропроницаемость поровых и волоконных мембран, обеспечивается порами. Т.е. микро, а то и наноотверстиями в теле мембраны, которые непроходимы для воды, но проходимы для более активной, нагретой массы ваших испарений. Можно назвать это – сухой тип.
Или же, оная паропроницаемость обеспечена молекулярной структурой беспоровой или же гибридной мембраны. В этом случае пару нужно, для начала, конденсироваться на внутренней поверхности мембраны и только потом разница давлений увлечет это все вовне. В этом случае мы будем ощущать некоторую увлажненность внутри. Это мы назовем – мокрый тип.
Но это все в идеале. В жизни все очень зависит от условий, в которых вы находитесь и от уровня вашей активности, то есть массы производимых испарений. Если снаружи будет слишком тепло, мембрана будет дышать хуже. Если будет слишком холодно, мембрана может замерзнуть, точнее замерзнут ваши испарения на выходе и так же снизят производительность мембраны, вплоть до полной остановки, если речь пойдет об арктических минусах при высокой влажности.
Современные беспоровые, гидрофильные мембраны имеют выдающиеся показатели дышимости, до 70 000 гр./м/24ч, но будут работать в более узком диапазоне температур.
Показатели поровых, поскромнее 16-32 000 гр./м/24ч, но работают в более широком диапазоне.
Мембранные ткани, это не мембрана, это ткани, вовсе не обязательно тканые, соединенные с мембраной. Показатели голой мембраны всегда отличаются от показателей ткани с мембраной. Это зависит от толщины слоя ткани верха, мембраны и толщины слоя подкладки. Эти слои защищают мембрану от повреждений. Чем они мощнее, тем прочнее изделие. Но сами понимаете, это не может не сказаться на способности мембраны «дышать». Цифры, которые я приводил, относятся к показателям ламинатов.
Когда говорят: трехслойная мембрана, это значит, что слой ткани верха, слой мембраны и слой ткани подкладки соединены/ламинированы так, что кажутся одним слоем. Это наиболее предпочтительный, с точки зрения аутдорной эксплуатации вариант. Изделие из такой ткани можно сунуть в воду, вынуть, встряхнуть от воды и, спокойно, надеть на себя.
Сегодня производители активно экспериментируют с материалом и структурой подкладочного слоя, и это изрядно сказывается на показателях мембранного ламината в целом.
Часто мы видим, что слой подкладки выполнен не в виде ламинированной ткани, а в виде напыления некоей пленки. Так называемый, двух с половиной-слойный ламинат. Это легче, компактней, дешевле, но менее прочно.
Еще бывает так, что подкладка представляет собой не соединенный с остальными двумя слоями, слой сетки – такую конструкцию называют двухслойной, поскольку соединены только два слоя: верх и мембрана.
Из основных моментов осталось сказать только, что слой верха тоже влияет на работу ламината. Представляя собой некую толщину, и будучи пропитан водой, он будет препятствием для корректной работы мембраны, поэтому верх ламината пропитывают водоотталкивающими составами еще на фабрике. И не худо было бы проделывать эту процедуру в дальнейшем, по мере того, как вы будете замечать, что капли воды уже не скатываются с вашей куртки, а сразу образуют мокрое пятно.
И пару моментов напоследок:
– надо понимать, что мембрана под водой работать будет почти никак
– в условиях Северного полюса мембранные изделия почти бесполезны. Из-за высокой влажности и низких температур они будут быстро обмерзать с образованием наледи сперва снаружи изделия, затем внутри.
К слову, на Южном полюсе такой влажности нет, и там вовсю используют мембранные изделия.
Подытоживая: мембраны это не такая чудо штука, которую, если купил, то она будет неслышно дышать за вас так, что все будет сухо и комфортно. Как дома на диване. Но мембраны – это хорошо, а хорошие мембраны позволяют утащить с собой комфорт очень далеко, а плохие мембраны приносят лишь горечь разочарования и облегчение только в кошельке.
Александр Родичев. Трамонтана.
P.S. Стоит отметить, что Саша довольно категоричен в показаниях мембраны, и меньше, чем на 15000-20000 не согласен. Однако, если вам «по грибы» или переждать короткий кусочек непогоды, а не забивать крючья на стене, то 10000/10000 минимально и достаточно. Для примера, если вы наступили коленом в лужу — то создали давление около 8000 мм.
5000/5000 и около того, действительно, нерабочая вещь — вы либо промокните снаружи, либо — изнутри. Проще купить проветриваемое пончо.
Ну и отдельно стоят разные легкоходные вещи. Если вы видите показатели 20000 на 20000 и с весом 200 грамм, то не ждите от нее долговечности и надежности. Берегите ее, не таскайте с рюкзаком по лесу.
И всегда советуйтесь с консультантами — плохого не посоветуют!
Мембранные куртки тут
Брюки тут
Мембранная ткань: свойства водонепроницаемые, характеристики непромокаемости
Время чтения: 6 минут
Развитие технологий производства тканей позволило получить новое поколение многофункциональных материалов. Одним из них является мембрана — полупроницаемая плёнка с особой структурой. Мембранная ткань — это многослойные полотно, включающее такую плёнку. В готовых изделиях умные водоотталкивающие ткани не пропускают воду снаружи, но позволяют испаряться влаге, которая образуется внутри. Нижний слой мягкий, верхний — защитный, износостойкий. Средний — это защитный материал и мембрана.
Содержание
- 1 История мембранных тканей
- 2 Преимущества
- 3 Виды
- 4 Строение
- 5 Применение мембранной ткани
- 5.1 Польза
- 5.2 Как носить
- 5.3 Как ухаживать
- 5.4 Обувь
- 5.5 Уход за обувью
- 5.6 Промышленность
История мембранных тканей
Первая мембрана была произведена в 1969 году Уилбертом Гором и его сыном Робертом (Wilbert L. Gore и Robert W. Gore). Она была предназначена для использования в космосе, название было запатентовано как Gore-Tex (гортэкс). Производится она из фторопласта (тефлона). После истечения срока действия патента появились другие похожие водонепроницаемые материалы для одежды, которые используются для производства спецодежды и обуви. Например, синтетическая ткань «алова», которая состоит из 100 % трикотажного полиэстера снаружи и мембраны с внутренней стороны.
Преимущества
Основными свойствами ткани являются:
- водонепроницаемость. Выражается в числовом эквиваленте. Он обозначает давление воды, которое выдержит ткань. Существуют различные показатели, на которые следует обращать внимание при покупке таких изделий: цифра 3.000 значит, что ткань способна выдержать мелкий дождь и несильный снег, 10.000 — сильный дождь, 20.000 — ткань не промокнет в сильную непогоду и в штормовых условиях;
- паровыводимость. Также выражается в числовом эквиваленте — количество пара в граммах на квадратный метр ткани, который она выводит за сутки. Чем выше показатель, тем ткань лучше;
- защита от ветра.
Виды
Читайте про: ткань сетка: обзор широкого спектра применения.
Производится мембрана из органических и неорганических материалов. Существует несколько типов:- поровая (тефлоновая).
Имеет микропоры на поверхности внешнего слоя, которые не пропускают воду, но позволяют свободно испаряться влаге (диффузия молекул), собирающейся внутри. Недостатком является то, что поры могут забиваться, и тогда система испарения нарушается;
- беспоровая (полиуретановая). Не имеет пор на поверхности, не пропускает воду. Влага, которая образуется внутри изделия, сначала скапливается на внутренней поверхности внешнего слоя, затем постепенно испаряется. Недостатком можно считать то, что влага испаряется не сразу, и может появляться ощущение, что изделие мокрое;
полиуретановая мембрана
- комбинированная. Внутри такого материала находится поровая мембрана, а сверху неё ещё один защитный слой, который защищает поры от забивания. Этот вид ткани сочетает в себе преимущества двух первых.
Строение
По структуре мембранные ткани делятся на:
- двухслойные.
В такой ткани соединены мембрана и внешняя поверхность, подкладка не закреплена. Она хорошо «дышит», гибкая и относительно недорогая;
- трёхслойные. Верхний слой склеен с мембраной и подкладкой (сеткой). Такой материал получается более лёгким, меньше пропускает воздух, его называют ламинированной тканью. Цена на него самая высокая;
- мембрана в 2,5 слоя. Вместо подкладки или сетки используется вспененное пупырчатое нанесение, защищающее мембрану.
Применение мембранной ткани
Читайте про: ткань кирза: композит из хлопчатобумажной основы и каучука.
Сейчас этот материал используют для производства одежды и обуви для людей, ведущих активных образ жизни. Из неё шьют куртки, брюки, комбинезоны, спортивные костюмы и обувь. Это незаменимый материал для альпинистов, спортсменов, туристов, людей, занимающихся экстремальными видами спорта. В последние годы из него шьют и детскую верхнюю одежду.Так как сама мембрана не защищает от холода, одежда из неё бывает демисезонной и с утеплителем (флис).
Куртки и комбинезоны из мембранной ткани могут окрашиваться в самые разнообразные оттенки, большой популярностью пользуются и камуфляжные расцветки.
Польза
Помимо отличных гигиенических и защитных свойств, одежда с мембраной ценится за:
- лёгкость;
- прочность;
- удобство;
- яркие расцветки.
Как носить
Основным правилом ношения одежды с мембраной является многослойность. Нужно надевать нижний слой (бельё), средний (свитер) и мембрану. При этом, лучше, если внутренняя одежда будет содержать определённый объём синтетики, чтобы пропускать через себя испарения.
Как ухаживать
Мембранную одежду нельзя стирать обычными порошками, так как они могут повредить структуру, забить поры.
- Нужно использовать специальные средства для стирки, хозяйственное или жидкое мыло. Отжимать в стиральной машине запрещается.
При ручной стирке нельзя сильно скручивать изделие. Если имеются сильные загрязнения, их можно удалить при помощи мягкой щётки.
- После стирки воде нужно дать стечь, затем повесить вещь на открытом воздухе или в комнате вдали от отопительных приборов и не допускать попадания солнечных лучей.
- При производстве одежды на её поверхность наносится специальное покрытие DWR (Durable Water Repellence), которое обеспечивает ей дополнительную защиту от влаги. После многократных стирок это покрытие исчезает, поэтому рекомендуется восстанавливать его каждый раз после стирки при помощи специального спрея. Распыляется такое покрытие именно на сухую чистую поверхность.
- Гладить мембранную одежду нельзя, так при контакте с нагретым утюгом повредится её структура.
Обувь
Мембрана располагается в обуви в виде носка, обычно не доходит до самого верха. Её расположение также зависит и от самой конструкции обуви, наличия молнии или языка. В ботинке создаётся особый микроклимат, испарения от человеческого тела проходят через мембрану и выходят наружу благодаря разнице внутреннего и внешнего давления. Сверху обувь обычно защищена водонепроницаемой и износостойкой тканью.
На заметку
Так же как и с верхней одеждой, здесь работает принцип многослойности — под мембранную обувь необходимо надевать носки. Они должны быть не 100 % хлопковые или шерстяные, а содержать минимум 10% синтетики. Тогда пар будет отводиться.
Если вода попадёт через верхний слой, то мембрана его не пропустит, но вода останется в обуви. Поэтому очень важно хорошо её просушивать.
Уход за обувью
- Нельзя допускать налипания грязи на поверхность, так как поры должны быть открытыми.
- Чистить мембранную обувь нужно сухой щёткой или губкой, смоченной в мыльной воде.
- Сушить вдали от батарей и других источников тепла, можно положить внутрь газету.
- Каждый раз после чистки обуви желательно обрабатывать её водоотталкивающими спреями.
Промышленность
При производстве различных машинных приборов, насосов, карбюраторов и т.д. применяют прорезиненную мембрану. Это техническая ткань, вулканизированная с двух сторон.
Из синтетической аловы шьют защитные чехлы и обивку для мебели.
Высокотехнологичные мембраны для одежды рушат все старые представления о тёплом непромокаемом изделии: оно не тяжелое, в нем комфортно и взрослым, и детям, обладает отличными эстетическими качествами. А при правильной эксплуатации и надлежащем уходе изделия из мембранной ткани прослужат очень долго.
© 2022 textiletrend.ru
мембрана | Определение, структура и функции
молекулярный вид клеточной мембраны
Посмотреть все СМИ
- Ключевые люди:
- Эрвин Неер Берт Сакманн Шарль-Франсуа Бриссо де Мирбель
- Похожие темы:
- мозговые оболочки эндоплазматический ретикулум ворсинка барабанная перепонка мигательная перепонка
См. все связанные материалы →
мембрана , в биологии тонкий слой, образующий внешнюю границу живой клетки или внутреннего клеточного компартмента. Внешней границей является плазматическая мембрана, а отделы, окруженные внутренними мембранами, называются органеллами. Биологические мембраны выполняют три основные функции: (1) они не пропускают токсичные вещества в клетку; (2) они содержат рецепторы и каналы, которые позволяют определенным молекулам, таким как ионы, питательные вещества, отходы и продукты метаболизма, которые опосредуют клеточную и внеклеточную активность, проходить между органеллами и между клеткой и внешней средой; и (3) они разделяют жизненно важные, но несовместимые метаболические процессы, происходящие внутри органелл.
Мембраны состоят в основном из липидного двойного слоя, который представляет собой двойной слой молекул фосфолипидов, холестерина и гликолипидов, который содержит цепочки жирных кислот и определяет, формируется ли мембрана в виде длинных плоских слоев или круглых пузырьков. Липиды придают клеточным мембранам жидкий характер с консистенцией, близкой к легкому маслу. Цепи жирных кислот позволяют многим небольшим жирорастворимым молекулам, таким как кислород, проникать через мембрану, но отталкивают большие водорастворимые молекулы, такие как сахар, и электрически заряженные ионы, такие как кальций.
Тест “Британника”
Тест “Части клетки”
Какой тонкий слой образует внешнюю границу клетки? Где находится место фотосинтеза в растительной клетке? Проверьте свои знания. Пройдите этот тест.
В липидный бислой встроены крупные белки, многие из которых транспортируют ионы и водорастворимые молекулы через мембрану. Некоторые белки в плазматической мембране образуют открытые поры, называемые мембранными каналами, которые обеспечивают свободную диффузию ионов внутрь и наружу клетки. Другие связываются со специфическими молекулами на одной стороне мембраны и переносят молекулы на другую сторону. Иногда один белок одновременно транспортирует два типа молекул в противоположных направлениях. Большинство плазматических мембран состоят примерно на 50 процентов из белка по весу, в то время как мембраны некоторых метаболически активных органелл состоят из белка на 75 процентов. К белкам снаружи плазматической мембраны прикреплены длинные молекулы углеводов.
Многие клеточные функции, включая поглощение и преобразование питательных веществ, синтез новых молекул, производство энергии и регуляцию метаболических последовательностей, осуществляются в мембранных органеллах. Ядро, содержащее генетический материал клетки, окружено двойной мембраной с большими порами, обеспечивающими обмен веществ между ядром и цитоплазмой. Наружная ядерная мембрана является продолжением мембраны эндоплазматического ретикулума, который синтезирует липиды для всех клеточных мембран. Белки синтезируются рибосомами, которые либо прикреплены к эндоплазматическому ретикулуму, либо свободно взвешены в содержимом клетки. Митохондрии, окислительные и запасающие энергию единицы клетки, имеют наружную мембрану, легко проницаемую для многих веществ, и менее проницаемую внутреннюю мембрану, усеянную транспортными белками и ферментами, вырабатывающими энергию.
Эта статья была недавно отредактирована и обновлена Адамом Августином.
Характеристики и определения мембран — очистка сточных вод
Последнее обновление: среда, 5 октября 2022 г. | Очистки сточных вод
Мембраны представляют собой плоские полупроницаемые структуры, проницаемые по крайней мере для одного компонента и непроницаемые для других. Согласно номенклатуре мембранной технологии, различные мембранные процессы характеризуются молекулярной массой или диаметром транспортируемого компонента, агрегатным состоянием на двух сторонах мембраны, а также принципом разделения. Транспорт может быть вызван градиентами концентрации или давления. При очистке сточных вод используются мембранные процессы под давлением, такие как микро-, ультра- и нанофильтрация, а также обратный осмос.
На рис. 12.1 показана классификация мембранных процессов на основе среднего диаметра частиц или молекулярной массы с несколькими примерами компонентов сточных вод. Обратите внимание, что диапазоны процессов разделения перекрываются по диаметру частиц и движущему давлению. 12.2 ).
- Рис. 12.1 Классификация мембранных процессов, используемых при очистке сточных вод (MUNLV 2003; Rautenbach 1997).
294 12 Мембранная технология биологической очистки сточных вод мембранный процесс
- Рис. 12.2 Схема, показывающая принцип мембранного процесса.
Производительность установки мембранной фильтрации определяется следующими основными параметрами:
• Селективность мембраны – это способность разделять такие компоненты, как масло и вода или соль и вода. Низкая селективность может быть компенсирована только дорогостоящим многостадийным процессом. Для водных систем растворителя и растворенного вещества коэффициент удерживания или удерживание R является мерой селективности. Растворенное вещество задерживается, в то время как растворитель, чаще всего вода, проходит через мембрану; удержание R определяется как:
r _ co c2 _ i c2 co co
где c0 — концентрация загрязняющего вещества в сырье, а c2 — концентрация загрязняющего вещества в пермеате.
Истинное удерживание, достигаемое с помощью мембраны, выше, поскольку концентрация удерживаемого компонента увеличивается на поверхности мембраны c3 в результате концентрационной поляризации (раздел 12.3).
В области биологической очистки сточных вод часто приходится исключать один основной компонент; а концентрации сырья и пермеата даны, например, в виде взвешенных твердых частиц в г л-1 MLSS.
Относительный объемный поток Jp0 характеризует гидродинамическую проницаемость: Qp
ApTM An м3 м 2 ч 1 бар 1
где Qp – объемный расход пермеата, ApTM – трансмембранное давление, Am – площадь мембраны.
12.2 Механизм массового транспорта | 295 Градиент трансмембранного давления, т.е. движущая сила, определяется по формуле:
которая учитывает перепад давления по сечению мембраны p0 – p1.
• В качестве других важных факторов следует учитывать механическую стабильность и устойчивость к загрязнению и образованию накипи.
Низкая проницаемость данной мембраны может быть компенсирована за счет увеличения площади поверхности мембраны. Поток пермеата Jp или скорость пермеата wp определяется как:
|p = wp =- м3 м 2 ч 1
Поток и коэффициенты удерживания R и Rt не являются постоянными вдоль площади поверхности мембраны, даже если качество материала мембраны не отличается. Концентрация удерживаемого компонента постоянно увеличивается и влияет на поток и коэффициенты удерживания.
При очистке сточных вод трансмембранное давление ApTM колеблется от 0,1 бар до 120 бар. Характеристика отсечки мембраны соответствует либо диаметру частиц (в микронах), либо молярной массе (измеряется в дальтонах) наибольшего задержанного вещества.
- Рис. 12.3 Градиенты концентрации и давления через раствородиффузионную мембрану. Мы должны различать Ap’ уравнения. (12.4) из Ap рисунка 12.3.
Отсечка мембраны определяется как молярная масса макромолекул и растворенных веществ с коэффициентом удерживания 90% или 95%. Он определяется экспериментально по кривым фракционного разделения для ультрафильтрационных мембран с различными веществами (Раутенбах, 1997) и часто используется для характеристики мембранных процессов, за исключением микрофильтрации.
Различные транспортные модели используются при изучении селективности различных мембран и их транспортных механизмов (Rautenbach 1997):
• Модель черного ящика, полученная на основе большой базы экспериментальных результатов реальных систем комбинаций обработанных жидкостей и мембран.
• Полуэмпирические модели реальной системы с учетом физико-химических параметров (растворно-диффузионная и поровая модели).
• Структурные модели в фундаментальных исследованиях.
Здесь мы используем полуэмпирические модели, поскольку общепринятой инженерной практикой является использование понимания физических свойств вместе с результатами исследования параметров процесса. Растворно-диффузионная модель (обратный осмос и частично нанофильтрация) и поровая модель (ультра- и микрофильтрация) могут быть использованы с физико-химической фоновой информацией для сокращения необходимого количества экспериментов для исследований и количественной оптимизации работы мембранной фильтрации в участок очистки сточных вод.