Mikroporowate błony poliuretanowe jako podstawowy składnik wielowarstwowych układów złożonych "High-Tech"

• Autorzy: Brzeziński S.

Warianty tytułu

EN

Micro-porous polyurethane membranes as a basic component of multi-layer High-Tech compsite systems

• Konferencja: Międzynarodowe Sympozjum Naukowe "Nowe oblicze włókiennictwa a potrzeby gospodarki" (13.09.2005 ; Łódź-Dobieszków , Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Jednym z najszybciej rozwijanych rodzajów materiałów "High-Tech" z obszaru włókiennictwa są wielowarstwowe włókienno-tworzywowe układy złożone o charakterze barierowym. Materiały te stosowane są przede wszystkim na odzież ochronną o różnych przeznaczeniach użytkowych, a bardzo ważną grupę stanowią wielofunkcyjne materiały na nowoczesną odzież sportową o doskonałych właściwościach użytkowych i wysokim komforcie fizjologicznym. Materiały o takim przeznaczeniu winny spełniać szereg zróżnicowanych, a nawet pozornie wykluczających się funkcji. Z jednej strony muszą stanowić ochronę przed utratą ciepła, przegrzaniem czy zamoczeniem oraz urazami mechanicznymi, a z drugiej prezentować dużą trwałość użytkową i charakteryzować się zespołem cech w sumie zapewniających dobre samopoczucie użytkownika, w zmiennych warunkach klimatycznych i dużego wysiłku fizycznego. Jednoczesne spełnianie tak różnych wymagań jest bardzo trudne, a zoptymalizowane rozwiązania zapewnić mogą tylko specjalnie zaprojektowane wielofunkcyjne warstwowe materiały złożone, o odpowiednio dobranych charakterystykach materiałów składowych. Zazwyczaj są to układy co najmniej trójwarstwowe, składające się z warstwy zewnętrznej - decydującej o odporności na zewnętrzne oddziaływania mechaniczne i pogodowe oraz estetyce całego układu, warstwy (lub warstw) środkowej - spełniającej głównie funkcje barierowe, jak np. wodoszczelność lub termoizolacyjność, ale bez upośledzania właściwości higienicznych układu i warstwy wewnętrznej - podszewkowej. Takim podstawowym materiałem składowym o charakterze barierowym są różnego rodzaju błony polimerowe, które powinny charakteryzować się wodo- i wiatroszczelnością, a jednocześnie określonym poziomem przepuszczalności pan wodnej, mającym decydujące znaczenie dla gospodarki cieplnej organizmu i samopoczucia użytkowników. Do takich przeznaczeń, w IIMW zastosowano mikroporowate hydrofobowe powłoki/membrany poliuretanowe, wytwarzane techniką separacji fazowej indukowanej odparowaniem rozpuszczalnika, popularnie zwanej techniką koagulacji termicznej. Technika ta. przy jej względnej prostocie i możliwości wykorzystywania typowych urządzeń do nanoszenia powłok polimerowych na nośniki włókiennicze, w praktyce okazuje się jednak trudna w realizacji, a uzyskiwanie stabilnej wysokiej jakości powłok/membran zależne jest od rygorystycznego dotrzymywania odpowiednio ustalonych szczegółowy ; parametrów procesowych. W wyniku prac prowadzonych w IIMW, ustalono zestaw podstawowych parametrów procesowych i zbadano ich wpływ na strukturę i właściwości poliuretanowych hydrofobowych powłok i membran mikroporowatych. Wytwarzane materiały charakter.żują się wysoką wodoszczelnością, bardzo dobrą przepuszczalnością i niskim oporem pan wodnej, niską przewiewnością oraz dobrą odpornością w szerokim zakresie temperatur, co warunkuje stabilność ich charakterystyk, niezależnie od warunków użytkowania odzieży. Tak wytworzone powłoki/membrany zostały z powodzeniem zastosowane jako podstawowy składnik do opracowania różnych wersji wielowarstwowych układów złożonych "High-Tech". decydujący o właściwościach barierowych i komforcie fizjologicznym tych materiałów, przeznaczonych do wytwarzania nowoczesnej wielofunkcyjnej higienicznej odzieży sportowej.

EN

One of the High-Tech textile materials that have been developed at the fastest rate is the multi-layer fiber-polymer composite system that shows a barrier character. Such materials are used first of all for protective clothing with various use applications among which multi-functional materials designed for modern sports clothes with excellent performance properties and a high physiological comfort constitute a very important group of products. Materials designed for such applications should fulfill several different functions that sometimes appear to be contradictory. On the one hand, they must protect against heat loss, overheating or soaking and mechanical injuries and on the other hand, they should present high service durability and show such characteristics that provide the user with comfort under variable climatic conditions and considerable physical effort. Meeting so different requirements at the same time is very difficult and optimized solutions are possible only through specially designed multifunctional and multi- layer composite materials with appropriately selected characteristics of components. Usually such systems consist at least of three layers: including an externall layer that is responsible for the resistance to mechanical and atmospheric effects as well as for the aesthetic value of the whole system, a middle layer (one or more) that fulfills mainly barrier functions, e.g. water-tightness or thermal insulation, but with no deterioration in hygienic properties of the system, and finally the bottom layer lining. The basic component that is of a barrier character can consist of various types of polymeric membranes. They should be water-tight and windproof, but simultaneously showing a specified level of water vapor permeability for the organism's heat balance and user's comfort. For such purposes, at the Institute of Textile Materials Engineering, were used micro-porous hydrophobic polyurethane membranes made by the process of phase separation induced by solvent evaporation that is commonly called thermal coagulation technique. Although this technique is relatively simple and can use typical equipment for the application of polymeric coats onto textile carriers, it appears to be difficult to implement. Moreover, the preparation of stable coats/membranes of quality depends on strict adherence to specific process parameters. The studies carried out at our Institute have allowed one to establish basic process parameters and to examine their effect on the structure and properties of polyurethane hydrophobic coats and micro-porous membranes. The produced materials are characterized by a high water-tightness, very good water vapor permeability, a low resistance of water vapor, low air permeability and good thermal stability within a wide temperature range. Thus, their characteristics are stable regardless of the conditions of using clothes made from these materials. The produced coats membranes have been successfully used as basic components for the development of various multi-layer composite High-Tech systems with barrier properties and physiological comfort designed for the manufacture of modern multi-functional hygienic sports clothing.

Słowa kluczowe

PL

odzież ochronna; materiały High-Tech; błony poliuretanowe; odzież sportowa

• Wydawca: Instytut Włókiennictwa
• Czasopismo: Prace Instytutu Włókiennictwa
• Rocznik: 2005
• Tom: R. 55
• Strony: 15--26
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz.

Twórcy

autor

Brzeziński S.

• Instytut Inżynierii Materiałów Włókienniczych w Łodzi

Bibliografia

• 1. Labor cost comparison in textile industry 2002. - Source: Werner International, Reston, VA/USA and Brussels/Belgium. MELLIAND INT. Vol. 9, September 2003, s. 182.
• 2. J. Mecheels, K.H. Umbach „Thermophysiologische Eigenschaften von Kleidungssystemen", Melliand Textilberichte, 12/1976 1029-1032, 1/1977 73-81.
• 3. Labor cost comparison in textile industry 2002. - Source: Werner International, Reston, VA/USA and Brussels/Belgium. MELLIAND INT. Vol. 9, September 2003, s. 182.
• 4. Labor cost comparison in textile industry 2002. - Source: Werner International, Reston, VA/USA and Brussels/Belgium. MELLIAND INT. Vol. 9, September 2003, s. 182.
• 5. J. Mecheels, K.H. Umbach „Thermophysiologische Eigenschaften von Kleidungssystemen", Melliand Textilberichte, 12/1976 1029-1032, 1/1977 73-81.
• 6. „Badanie oporu przenikania pary wodnej i oporu cieplnego w urządzeniu stanowiącym model sztucznej skóry dla wyrobów przeznaczonych na odzież sportową i ochronną", niepublikowana praca IIMW, 2001 r.
• 7. Sprawozdanie z realizacji projektu badawczego pt: „Nowoczesne wielowarstwowe układy włókienno-tworzywowe przeznaczone na specjalne rodzaje odzieży ochronnej i sportowej" - niepublikowana praca IIMW, 2004 r.
• 8. „Nowy asortyment dzianych wyrobów odzieżowych z okrywą włókienną", niepublikowana praca IIMW, 1994 r.
• 9. Norma PN-EN 31092:1998/Apl:2004 „Tekstylia. Wyznaczanie właściwości fizjologicznych. Pomiar oporu cieplnego i oporu pary wodnej w warunkach stanu ustalonego (metoda pocącej się zaizolowanej cieplnie płyty).
• 10. Brzeziński S., Malinowska G., Nowak T.: Badanie komfortu użytkowania wybranych rodzajów odzieży sportowej i rekreacyjnej, odpornej na czynniki pogodowe. Referat na VI Miedz. Konferencji Naukowo Technicznej EKOTEXTIL 2004, Ustroń, 14-15.09.2004. Opublikowany w materiałach konferencji str. 76-81.
• 11. Brzeziński S., Malinowska G., Nowak T.: Odzież sportowa "high-tech" o wysokim komforcie użytkowania z wielowarstwowych materiałów złożonych. Fibres & Textiles in Eastern Europe. W druku.