Structure and Properties of Microporous Polyurethane Membranes Designed for Textile - Polymeric Composite Systems

• Autorzy: Brzeziński S. , Malinowska G. , Nowak T. , Schmidt H. , Marcinkowska D. , Kaleta A.

Warianty tytułu

PL

Struktura i właściwości mikroporowatych błon poliuretanowych, przeznaczonych do włókienno-tworzywowych układów złożonych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the results of tests on the structure, basic functional properties and physiological comfort of microporous polyurethane membranes designed for internal barrier layers of textile-polymeric composite systems with various characteristics and practical applications. The membranes tested were prepared at the Institute of Textile Materials Engineering according to the optimised manufacturing technology which we have developed. The tests performed have shown that, depending on the process conditions used, these membranes are characterised by a low thickness of about 50 μm, a very low rigidity and a surface weight of about 40 g/m2. Such membranes show a high overall porosity, while in addition to the through-micropores passing through the whole membrane thickness, numerous semi-closed pores are found. The uniformity of micropore distribution on the membranes’ surface and their different characters are confirmed by means of SEM photographs. The membranes also show a high water-tightness of about 250 cm column of water, practical wind-tightness and a high permeability of water vapour at the same time, under static conditions amounting to about 2000 g/m2 per 24 h (by the gravimetric method), as well as a low resistance of water vapour flow under dynamic conditions, at a level of 5-8 m2 Pa/W. A probable mechanism of the water vapour’s penetration through the membranes has also been established. Examination of the membranes with a DSC dynamic calorimeter has shown their stability within the range of both elevated and lowered temperatures, and consequently their high suitability for multi-layer composite materials designed for protective clothing used under various climatic conditions which satisfy the requirements of the current European standards.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań struktury oraz podstawowych właściwości użytkowych i komfortu fizjologicznego mikroporowatych błon poliuretanowych, przeznaczonych na wewnętrzne warstwy barierowe włókienno-tworzywowych układów złożonych, o różnych charakterystykach i przeznaczeniach użytkowych. Badane błony zostały wykonane w Instytucie Inżynierii Materiałów Włókienniczych w Łodzi, według opracowanej zoptymalizowanej technologii wytwarzania. Przeprowadzone badania wykazały, że wytwarzane błony, w zależności od zastosowanych warunków procesowych, charakteryzują się: małą grubością ok. 30 μm, bardzo małą sztywnością oraz masą powierzchniową ok. 40 g/m2. Błony takie wykazują wykazują wysoką porowatość ogólną, przy czym obok mikroporów przelotowych, przechodzących przez całą grubość błony, występują w dużym udziale pory nieprzelotowe – półzamknięte. Równomierność dystrybucji mikroporów na powierzchni błon i ich zróżnicowany charakter potwierdzone są zdjęciami SEM. Wytworzone błony charakteryzują się wysoką wodoszczelnością, rzędu 250 cm słupa wody, praktyczną nieprzewiewnością – wiatroszczelnością, a jednocześnie wysoką przepuszczalnością pary wodnej w warunkach statycznych około 2000 g/m2 na 24h (metoda grawimetryczna) oraz niskim oporem przepływu pary wodnej w warunkach dynamicznych, na poziomie 5-8 m2Pa/W. Ustalono również prawdopodobny mechanizm przenikania pary wodnej przez błony. Badania błon, przeprowadzone za pomocą kalorymetru dynamicznego DSC, wykazały ich stabilność w szerokim zakresie zarówno podwyższonych, jak i obniżonych temperatur, a tym samym ich dobrą przydatność do stosowania w wielowarstwowych materiałach złożonych, przeznaczonych na odzież ochronną, użytkową w różnych warunkach klimatycznych i spełniającą wymagania aktualnych norm europejskich.

Słowa kluczowe

EN

barrier layer; coating; membrane; micro-pore; micro-porous coating; micro-porous polyurethane membrane; multi-layer textile-polymeric composite system; polymeric mambrane; porosity; protective clothing; resistance of water vapour; textile-polymeric composite system; water vapour penetration; watertightness; wind-tightness

PL

warstwa bariery; powłoka; błona; mikropory; powłoka mikroporowata; mikroporowata błona poliuretanowa; włókienno-tworzywowe układy złożone; błona polimerowa; porowatość; odzież ochronna; opór pary wodnej; system kompozytów polimerowo-włókienniczych; przenikanie pary wodnej; wodoszczelność; wiatroszczelność

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Łódzki Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Fibres & Textiles in Eastern Europe
• Rocznik: 2005
• Tom: Vol. 13, no. 6 (54)
• Strony: 53--58
• Opis fizyczny: Bibliogr. 34 poz., rys.

Twórcy

autor

Brzeziński S.

• Institute of Textile Materials Engineering, ul. Gdańska118, 90-520 Łódź, Poland

autor

Malinowska G.

• Institute of Textile Materials Engineering, ul. Gdańska118, 90-520 Łódź, Poland

autor

Nowak T.

• Institute of Textile Materials Engineering, ul. Gdańska118, 90-520 Łódź, Poland

autor

Schmidt H.

• Institute of Textile Materials Engineering, ul. Gdańska118, 90-520 Łódź, Poland

autor

Marcinkowska D.

• Institute of Textile Materials Engineering, ul. Gdańska118, 90-520 Łódź, Poland

autor

Kaleta A.

• Institute of Textile Materials Engineering, ul. Gdańska118, 90-520 Łódź, Poland

Bibliografia

• 1. Report on the realisation of the research project: ‘Modern multi-layer textile-polymeric systems designed for special types of protective and sports clothing’, (in Polish), Research Report by ITME No 4 T08E 02122, 2004.
• 2. Report on the realisation of the research project: ‘Testing measurement of thermal and water-vapour resistance under steady-state conditions (sweating guarded hotplate test) for protective and sports clothing’, (in Polish), Research Report by ITME No 2422/NJ/S, 2004.
• 3. Report on the realisation of the research project: ‘Polymer membranes designed for everyday-wear, footwear and for special purposes’, (in Polish), Research Report by ITME No 7 T08E 623 98C/4391, 2004.
• 4. Brzeziński S.: Selected problems of chemical treatment of fibres, (in Polish), vol. III, chapter III, pp.71-169, Ed. of Technical University of Łódź, (Bielsko Biała) 1999.
• 5. Brzeziński S., Ornat M., Malinowska G.: Textile Barrier Materials for Special Applications. Fibres & Textiles in Eastern Europe Vol. 4. 1996. No 3-4 (14-15).P.124-125..
• 6. Zieliński J.: The Effect of Pack Structure on Steam Permeability. Fibres & Textiles in Eastern Europe Vol. 9. 1997. No 3(33).P.28-30.
• 7. Zieliński J., Majewski P.: A Measuring System for the Assessment of Moisture Transport through Textiles. Fibres & Textiles in Eastern Europe Vol.5. 1997. No 3(18).P.57-59.
• 8. Więźlak W., Kobza W., Zieliński J., Szymańska Z.: Modelling of the Microclimate Formed by a Single-Layer Clothing Material Pack. Fibres & Textiles in Eastern Europe Vol.4. 1996. No 2 (13).P.49-53.
• 9. Sadikoglu T.G.: Effect on Comfort Propertie of Using Superabsorbent Fibres in Nonwoven Interlinings. Fibres & Textiles in Eastern Europe Vol. 13. 2005. No 3 (51).P.54-57..
• 10. Schmidt H., Marcinkowska D., Cieślak M.: Testing Vapour Permeability through Porous Membranes. Fibres & Textiles in Eastern Europe Vol. 13. 2005. No 2 (50).P.66-68..
• 11. Brzeziński S., Malinowska G., Nowak T.: High-Tech Sports Clothing with a High Comfort of Use from Multi-layer Composite Materials, Fibres & Textiles in Eastern Europe Vol.13. 2005. No 4(52).P.55-58.
• 12. Croskell R.: Determining Water Vapour Permeability of Clothing Materials. Techn. Text. Int. April 2001.P.9-13.
• 13. Lomax R.: Nanotechnology for Moisture Management Clothing Assemblies. Paper at the Symposium Avantex, Frankfurt/Main. June 2005.
• 14. Holmes D.A.: Performance Characteristics of Waterproof Breathable Fabrics. J.of Industrial Text.. Vol.29. No 4. April 2000. P.306-316.
• 15. Spijkers J.C.W.: Update Sympatex. World Sports Activewear. Vol.1. No 1, July 1995. P.40-43.
• 16. Mayer W., Mohr U., Schuierer M.: High-Tech-Textilien der Beitrag der Ausrüstung am Beispiel der funktionellen Sport- und Freizeitbekleidung. Int. Text. Bull. Veredlung 2.Quartal 1989.
• 17. Butler N.: Polyurethane Coatings keep Baxenden Chemicals sweet. Techn. Text. Int. Vol.9.No 3. Aprol 2000. P.14-16.
• 18. Guttenberger T.: Sympatex Protection Wear: Membrane Garments for Professionals. Referat 9 for XXI. Int. Chemiefasertagung Dornbirn 2000.
• 19. Reischl U., Stransky A.: Comparative Assessment of Goretex and Neoprene Vapor Barriers in Firefighter Turn-Out Coat. Textile Research Journal, Vol. 50. No 11 November 1980.P.643-647.
• 20. Kubin I.: Modische und funktionelle Beschichtung für die Oberbekleidung. Melliand Textilberichte, No 6, June 2001.S.500-506.
• 21. Information materials of W.L.Gore Assoc. (USA).
• 22. Information materials of Sympatex Technologies GmbH. (Niemcy).
• 23. Inform. materials of CIBA (Szwajcaria).
• 24. Information materials of Porvair Ltd. (W.Brytania).
• 25. Information materials of UCB S.A. Chemical Sector. Speciality Chemicals Div. (Belgium).
• 26. PN-ISO 3801:1993. Textiles. Woven fabrics. Determination of mass per unit length and mass per unit area.
• 27. PN-EN ISO 5084:1999. Textiles. Determination of thickness of textiles and textile products.
• 28. PN-EN ISO 9237:1998. Textiles. Determination of permeability of fabrics to air.
• 29. PN-EN 20811:1997. Textiles. Determination of resistance to water penetration. Hydrostatic pressure test.
• 30. PN-EN ISO 6330:2002. Proc. 5A. 'Textiles. Domestic washing and drying procedures for textile testing.
• 31. PN-EN 31092:1998/Ap1:2004. Textiles. Determination of physiological properties. Measurement of thermal and water-vapour resistance under steady-state conditions (sweating guarded hot plate test) (ISO 11092:1993.).
• 32. ITME NJC/2/95 Testing Procedure: Determination of water vapour permeability. Gravimetric method
• 33. EN 343:1998. Protective clothing. Protection against rain.
• 34. PN-EN 14058 Protective clothing. Sets of clothing protecting against cold.