Lamination of Nanofibre Layers for Clothing Applications

• Autorzy: Knížek Roman , Karhánková Denisa , Bajzik Vladimir , Jirsak Oldrich

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0012.7503

Warianty tytułu

PL

Laminowanie warstw nanowłókien do zastosowań odzieżowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Nanofibre membranes and nanofibre products represent break-through technology in many fields of industry. They are used for air or liquid filtration, and their unique properties are suitable for many new health products or when manufacturing clothes etc. Their biggest advantage is their high porosity and fineness. On the other hand, the disadvantage of these membranes is the fact that it is not a homogenous material/foil, but a layer of fibres or rather several fibre layers (hereafter we will always use the term nanomembrane). This structure has a very negative impact on some of its properties i.e. strength, abrasion resistance, pressure resistance etc. This work introduces a 2-layer-laminate and 3-layer laminate where one of the layers is made of nanofibres with a view to their use in the manufacturing of clothes for sport and outdoor activities. The nanofibre membrane laminate must protect the wearer from weather conditions like rain and snow and, at the same time, enable transferring of liquid moisture from the wearer’s body to the outside environment. Using lamination, we can connect the fine nanofibre membrane to a resilient textile material (knitted, woven or non-woven). This stronger textile material protects the more fragile nanomembrane from the outside environment (abrasion, friction etc.) while not diminishing its good comfort properties, like being windproof, waterproof and having good steam-permeability. The result of this work is a laminate with a high level of steam permeability, with minimum air permeability and a water column higher than 5000 mm. The tests carried out proved that during repeated washing cycles no delamination occurred and hydrostatic resistance decreased by approximately 20%.

PL

Nanowłókna i membrany z nich wytwarzane stanowią przełomową technologię w wielu dziedzinach przemysłu. Dzięki swoim unikalnym właściwościom znajdują one stosowanie w filtracji powietrza i cieczy oraz w wielu nowych produktach zdrowotnych i odzieżowych. Ich największą zaletą jest wysoka porowatość i delikatność. Z drugiej strony, wadą membran wytworzonych z nanowłókien, zwanych nanomembranami jest ich niejednorodność, jest to warstwa włókien lub raczej kilka warstw włókien. Ta struktura ma bardzo negatywny wpływ na niektóre jej właściwości, tj. wytrzymałość, odporność na ścieranie, odporność na ciśnienie itp. W pracy wytworzono dwu i trzywarstwowy laminat, w którym jedna z warstw jest wykonana z nanowłókien. Nanowłóknisty laminat do zastosowań w odzieży sportowej musi chronić użytkownika przed warunkami atmosferycznymi, takimi jak deszcz i śnieg, a jednocześnie umożliwiać przenoszenie płynnej wilgoci z ciała użytkownika do środowiska zewnętrznego. Za pomocą laminowania można połączyć cienką membranę z nanowłókien ze sprężystym materiałem włókienniczym (dzianina, tkanina lub włóknina). Mocniejszy materiał tekstylny chroni delikatniejszą nanomembranę przed zewnętrznym otoczeniem (ścieranie, tarcie itp.), a jednocześnie nie osłabia swoich korzystnych właściwości zapewniających komfort, takich jak wiatroodporność, wodoodporność i dobra przepuszczalność pary. Efektem pracy było wytworzenie laminatu o wysokiej przepuszczalności pary wodnej, minimalnej przepuszczalności powietrza i wodoodporności powyżej 5000 mm słupa wody. Przeprowadzone testy wykazały, że podczas powtarzanych cykli prania nie wystąpiło rozwarstwienie, a opór hydrostatyczny zmniejszył się o około 20%.

Słowa kluczowe

EN

nanofibre layer; nanofibre membrane; lamination; Nanospider; outdoor

PL

warstwa nanowłókien; membrana z nanowłókien; laminowanie; Nanospider; środowisko zewnętrzne

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Łódzki Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Fibres & Textiles in Eastern Europe
• Rocznik: 2019
• Tom: Vol. 27, no. 1 (133)
• Strony: 16--21
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Knížek Roman

• Department of Textile Evaluation, Faculty of Textile Engineering, Technical University of Liberec, Liberec, Czech Republic

autor

Karhánková Denisa

• Department of Textile Evaluation, Faculty of Textile Engineering, Technical University of Liberec, Liberec, Czech Republic

autor

Bajzik Vladimir

• Department of Textile Evaluation, Faculty of Textile Engineering, Technical University of Liberec, Liberec, Czech Republic

autor

Jirsak Oldrich

• Department of Nonwovens, Faculty of Textile Engineering, Technical University of Liberec, Liberec, Czech Republic

Bibliografia

• 1. Jeong W Y, An SK. A Study on the Physical and Mechanical Properties of Breathable Waterproof Fabrics Manufactured with PTFE Membrane-fabric Composite. J. Korean Soc. Clothing and Textiles 2002; 26 (12): 1685–1693.
• 2. Roey M V. Water-Resistant Breathable Fabrics. Journal of Industrial Textiles 1992; 22: 20- 31.
• 3. Kannekens A. Breathable Coatings and Laminates. Journal of Coated Fabrics 1994; 24: 51 - 55.
• 4. Painter C J. Waterproof, Breathable Fabric Laminates: A Perspective from Film to Market Place. Journal of Coated Fabrics 1996; 26: 107-30.
• 5. Gibson P W. Effect of Temperature on Water Vapor Transport through Polymer Membrane Laminates. Polymer Testing 2000; 19(6): 673.
• 6. Razzaque A, Tesinova P, Hes L, Arumugam V. Hydrostatic Resistance and Mechanical Behaviours of Breathable Layered Waterproof Fabrics. FIBRES & TEXTILES in Eastern Europe 2018; 26, 1(127): 108-112. DOI: 10.5604/01.3001.0010.7805.
• 7. Haghi A K, Akbari M. Trends in electrospinning of natural nanofibres. Physica Status Solidi 2007; 204(6): 1830–1834.
• 8. Khil M S, Cha D I, Kim HY, Kim I S, Bhattarai N. Eletrospun Nanofibrous Polyurethane Membrane as Wound Dressing. Journal of Biomedical Materials Research 2003; 67B (2): 675–679.
• 9. Liu L, Huang Z M, He C L, Han X J. Mechanical performance of laminated composites incorporated with nanofibrous membranes. Materials Science and Engineering 2006; 435 – 436: 309 – 317.
• 10. Munzarová M. Barrier fabric containing a nanofiber layer. NANOCON 2013, Brno, 2013.
• 11. Mohammadian M, Haghi A K. Study on the production of a new generation of electrospun nanofiber webs. Bulgarian Chemical Communications 2014; 46 (3): 530 – 534.
• 12. Hong K A, Yoo H S, Kim E. Effect of a waterborne polyurethane coating on the durability and breathable waterproofing of electrospun nanofiber web-laminated fabrics. Textile Research Journal 2015; 85(2): 160–170.
• 13. Brugo T M, Minak G, Zucchelli A, Saghafi H, Fotouhi M. An Investigation on the Fatigue based Delamination of Woven Carbon-epoxy Composite Laminates Reinforced with Polyamide Nanofibers, In 23rd Italian Group of Fracture National Conference, IGF 2014; 109: 65-72, 2015.
• 14. Lee S M, Kimura D, Yokoyama A, Lee K H, Park J C, Kim I S. The effects of laundering on the mechanical properties of mass-produced nanofiber web for use in wear. Textile Research Journal 2009; 79 (12): 1085-1090.
• 15. Ragaišienė A, Rukuižienė Ž, Mikučionienė D, Milašius R. Insertion of Electrospun Nanofibres into the Inner Structure of Textiles. FIBRES & TEXTILES in Eastern Europe 2014; 22, 6(108): 59- 62.
• 16. Lee H, Kim M, Sohn D, Kim S H, Oh S, Im S S, Kim I S. Electrospun tungsten trioxide nanofibers decorated with palladium oxide nanoparticles exhibiting enhanced photocatalytic activity. The Royal Society of Chemistry 2017, 7: 6108–6113.
• 17. Lee H, Gang X, Kharaghani D, Nishino M, Song K H, Lee J S, Kim I S. Electrospun tri-layered zein/PVP-GO/zein nanofiber mats for providing. International Journal of Pharmaceutics 2017; 531: 101–107.
• 18. High thermal stability and high tensile strength terpolyester nanofibers containing biobased monomer: fabrication and characterization. RSC Advances 2016; 46: 40383-40388.
• 19. Lee S, Kimura D, Yokoyama A, Lee K H, Park J C, Kim I. The Effects of Laundering on the Mechanical Properties of Mass-produced Nanofiber Web for Use in Wear. Textile Research Journal 2009; 79: 1085 – 1090.
• 20. ČSN EN 20811 (800818) Textiles. Determination of resistance to water penetration. Hydrostatic pressure test, September 1994, Czech Institute for Standardization.
• 21. ČSN EN ISO 9237 Textiles. Determination of the permeability of fabrics to air, November 1996, Czech Institute for Standardization.
• 22. ČSN EN ISO 11092 (800819) Textiles – Physiological effects – Measurement of thermal and water-vapour resistance under steady-state conditions (sweating guarded-hotplate test), March 2015, Czech Institute for Standardization.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).