Разное

Мембрана в одежде что это: Что такое мембрана в одежде?

виды и технологи, обзор, сравнение.

Содержание:

  1. Типы мембран
  2. Конструкции мембран
  3. Методы нанесения мембраны на ткань
  4. Определение основных характеристик мембран
  5. Сравнение мембран разных производителей
  6. Общие рекомендацию по подбору мембранной одежды и уходу за ней

 

Необходимость защиты от погодных осадков в виде дождя и мокрого снега не вызывает ни у кого сомнений и является актуальным как во время горного похода, так и для передвижений по городу. И если в обыденной жизни эту проблему можно решить с помощью банального зонта, целлофановой накидки или куртки со специальной водоотталкивающей обработки наружной ткани – «прорезинки», то в походных условиях эти решения не подходят.

В условиях горной местности часто можно наблюдать резкий перепад температур и очень важно, чтобы используемая одежда помогала нашему телу эффективно и быстро адаптироваться к таким изменениям.

100% непромокаемые материалы типа резины или полиэтилена существуют давно, но главным их недостатком, исключающим использование в современной туристической одежде, является нулевая способность пропускать водяной пар сквозь себя. Для городской носки без высоких аэробных нагрузок это вполне терпимо, но в горном походе – какой смысл в куртке, которая и без дождя будет покрываться плёнкой влаги в виде конденсата изнутри?

Для решения это проблемы в современной туристической экипировке используют разнообразные климатические мембраны. Благодаря своей структуре они эффективно защищают от водных осадков и при этом существенно лучше пропускают сквозь себя водяной пар. Дополнительным плюсом климатических мембран является практически 100% ветронепродуваемость, предотвращающая конвективные потери тепла под одеждой.

В каталогах производителей и на прилавках экипировочных центров представлен огромный выбор мембранных штанов и курток. Цена колеблется от 100$ до 800$ за единицу одежды. Об конструктивных особенностях, принципах действия и методах тестирования климатических мембран сегодня пойдёт речь. Начнём с рассмотрения видов мембран по принципу действия.

 

Типы мембран

Появлением мембран мир туристического, и не только, снаряжения обязан американскому химику-технологу Бобу Гору. В результате его экспериментов, проводимых в конце 1960х годов, была обнаружена возможность растягивания политетрафторэтилена (PTFE) в нагретом состоянии.

Политетрафторэтилен (PTFE) – уникальный полимер с высочайшими физическими и химическими свойствами. В СССР данное соединение имело название фторпласт-4. По своим химическим свойствам превосходит все известные на сегодняшний день синтетические материалы и даже благородные металлы. Не поддаётся воздействию щелочей, кислот и даже смеси азотной и соляной кислоты. Так же данный полимер имеет название «

Тефлон», но так как данное слово является зарегистрированным товарным знаком французской корпорации DuPont, остальные производители вынуждены пользоваться полным названием. 

При раскатывании политетрафторэтилена в тонкую плёнку, полимер начинает разрываться на огромное количество мелких волокон между которыми образуются миллиарды пор – в одном квадратном сантиметре содержится 1.7 миллиона пор, которые в 20 тысяч паз меньше капли воды и при этом в 700 раз больше молекулы водяного пара. Как следствие, полученное покрытие не пропускало воду, при этом через него вполне успешно проходил пар.

Gore-Tex под микроскопом

Данное изобретение было запатентовано и в 1978 году мир увидел первые изделия с данной мембраной, получившей название Gore-Tex. Продукция данного «монстра» outdoor-индустрии требует отдельной статьи, а пока движемся дальше.

Исходя из описанного выше принципа работы данный вид получил соответствующее название – микропористые мембраны. Помимо Gore-Tex из мембран данного вида нужно также отметить eVent.

Вторым видом являються мембраны из гидрофильных материалов, работающих по принципу диффузии. Такие мембранные покрытия не содержат пор, а пар выводится наружу на молекулярном уровне – молекулы пара передаётся внутри тела мембраны по цепочке от одной гидрофильной частицы к другой. Важным нюансом является то, что молекулы пара будут двигаться из более влажной среды в более сухую. По этой причине гидрофильные мембраны работают с небольшой «задержкой» – пока внутри под курткой не образуется более влажная среда («паровая баня»), вплоть до образования конденсата. Мембрана начинает буквально набухать, впитывая в себя пар. Под воздействием более высоких температур молекулы пара начинают быстрее двигаться в результате чего гидрофильные полимеры расширяются, и диффузия ускоряется – если по-простому чем выше нагрузки, тем больше влаги может вывести мембрана. 

При этом капли дождя, имеющие размер от 1 до 200 микрон, чисто физически не могут проникнуть сквозь гидрофильное покрытие. Также плюсом данного вида мембран является их эластичность – гидрофильное покрытие может растянуться более чем на 200% без ущерба водозащитных и паропроницаемых свойств. Чаще всего основным материалом в используемым в производстве данного вида является полиуретан.

Полиуретан (PU) – прочный, эластичный, устойчивый к старению гидрофильный полимер. Прост в эксплуатации. Легко наносится на любые поверхности тканей. Используется при производстве клеев, защитных покрытий, изоляторов, лакокрасочных изделий.

Благодаря простоте в производстве гидрофильные мембраны собственного производства выпускают практически все ведущие бренды: Marmot

, The North Face, Patagonia, Black Diamond и т. д. Кроме того нужно отметить отдельно мембраны от японских производителей Dermizax и Gelanots.

Мембрана Dermizax под микроскопом

Главными преимуществами гидрофильных мембран является относительно низкая стоимость, долговечность и неприхотливость в уходе. Главным недостатком является тот факт, что в отличии от микропористых мембран, гидрофильные работают с небольшим опозданием – в условиях низких температур образуемый конденсат будет замерзать, покрывая внутреннюю сторону слоем изморози.

Помимо описанных основных двух видов существует третий – комбинированный вид мембран, совмещающий в себе микропористое и гидрофильное покрытие. Данный вид появился в результате обнаружения недостатков микропористых мембран.

В первых куртках с мембраной Gore-Tex политетрафторэтилен присоединялся к внутренней стороне куртки и не имел никаких дополнительных защитных покрытий. Вскоре пользователи таких изделий начали замечать снижение дышащих свойств мембраны. Всему виной были низкие адгезионные свойства тефлона. То, что было эффективно в качестве антипригарного покрытия на сковородке, оказалось крайне негативным в климатических мембранах. Соли, масла и жиры, выделяемые вместе с потом оставались невыстирываемым слоем по верх мембраны, тем самым забивая поры и существенно снижая дышащие свойства мембраны. 

Довольно быстро было найдено простое решение – нанести поверх микропористой мембраны тонкий защитный слой из гидрофильного полиуретана. В результате существенно снизилась паропроницаемость, но при этом выросла долговечность. На сегодняшний день все мембраны Gore-Tex, кроме линейки Pro, являются комбинированными.

 

Конструкции мембран

Как уже писалось выше первые мембраны имели самую простую конструкцию, в которой мембрана присоединялась к наружной защитной ткани и больше не имела никаких защитных покрытий. Такая конструкция получила название

двухслойной. Вскоре был обнаружен существенный изъян данной конструкции – не имея защиты, мембрана легко повреждалась в результате носки от механического воздействия. Для защиты мембраны в такие куртки добавились защитная ткань или сетка, не соединённые на прямую с мембраной. На сегодняшний день данная куртка в основном используется в городской и горнолыжной одежде. В связи с относительно большим весом данная конструкция практически не используется в туристических куртках и штанах.

Самым износостойкой конструкцией являются трёхслойные мембраны. Как и в двухслойках мембранное покрытие присоединялось к наружному слою, но затем поверх него наносился защитный слой ткани. Куртки и штаны с мембраной такой конструкции зачастую подразумевают использование в самых экстремальных условиях. Главными недостатками такой конструкции являются высокая стоимость производства и относительно высокий вес изделий. Основными потребителями изделий с такой конструкцией являются альпинисты, горные туристы и все, кому важны максимальная износостойкость и высокие защитные свойства.

За последнее время большую популярность приобрели мембранные изделия с 2.5-слойной конструкцией. Всё к тем же стандартным первым двум слоям вместо защитной ткани наносится тонкая полимерная плёнка, эффективно защищающая мембрану от механических воздействий и от загрязнения жиром, солями, маслами и прочей мелкой грязью. Такая конструкция существенно дешевле в производстве и получаемые в результате изделия имеют существенно меньший вес в сравнении с предыдущими конструкциями. Главным недостатком 2.5-слойных мембран является более низкая износостойкость. На сегодняшний день львиная доля туристических, велосипедных и беговых курток имеют именно данную конструкцию.

Помимо описанных выше конструкций существуют ещё три: 

  • Конструкция, при которой мембрана, соединённая с очень тонкой тканью в качестве основы, не соединяется с наружной тканью и подкладкой.
  • Мембранное покрытие соединяется с защитной подкладкой, не соединяясь при этом с наружной тканью.

Последние два вида практически не используются в индустрии альпинистской и туристической экипировки.

 

Методы нанесения мембраны на ткань

Помимо мембраны в штормовых куртках и штанах большое значение имеет наружная ткань. Обычно для этих целей используются прочные и лёгкие нейлон или полиэстер с полимерным водоотталкивающим покрытием (DWR). Основной задачей наружного материала является сведение к минимуму прямого попадания влаги на мембрану, при этом важно не препятствие прохождению пара сквозь материал. Для присоединения мембраны к наружной ткани существуют две технологии:

Покрытие (coating) – мембрана накатывается на подкладочную сторону наружной ткани в виде жидкого раствора. Такая технология существенно дешевле в производстве и зачастую обеспечивает малый вес изделия. Недостатком такой мембраны является низкая износостойкость. Чаще всего используется в 2.5-слойных конструкциях. Самым ярким примером данного метода нанесения мембраны является модель

Marmot PreCip Jacket, отпраздновавшая в 2018 году 20-летие с момента выпуска первой куртки и по сей день являющаяся одной из самых популярных штормовок во всей outdoor-индустрии.

Ламинат (laminate) – в данной технологии мембрана имеет вид цельного слоя, присоединяемого к внутренней стороне наружной защитной ткани. Такая конструкция хоть и дороже в производстве, является существенно долговечней в сравнении с покрытиями. Зачастую ламинаты обладают более высокими показателями водостойкости и паропроницаемостью. На сегодняшний день ламинатные мембраны являются самыми распространёнными во всей индустрии и чаще всего мы сталкиваемся именно с ними.

Разобравшись с конструктивными особенностями мембран перейдём к методам измерения их водостойкости и паропроницаемости.

 

Определение основных характеристик мембран

Одежа в туризме и альпинизме являются таким же снаряжением, как палатка или карабин. И как у любого снаряжения у мембранной одежды есть технические характеристики, указывающие степень водонепроницаемости и паропроницаемости используемых материалов.

Водонепроницаемость – способность материала не пропускать сквозь себя определённое количество водных осадков. Измеряется в миллиметрах водного столба. В какой-то степени заявление производителем о 100% водонепроницаемости является лукавством – при сильном напоре воды мембрана начнёт протекать либо и вовсе будет разорвана. 

Для измерения водонепроницаемости мембраны чаще всего использую гидростатический тест JIS 1092. Для исследования берётся отрез мембранной материи, предварительно прошедший десять стирок, для придания тесту соответствия к реальным условиям эксплуатации. После чего отрез данной мембраны размещается в специальном агрегате, создающем аналог давлению водного столба. Кроме измерения в миллиметрах могут приводится измерения в фунтах на квадратный дюйм – psi: 1 psi = 704 мм водного столба.

В какой-то степени водонепроницаемыми считаются мембраны с показателем от 10000 мм водного столба. Такая мембрана способна выдерживать длительный дождь относительно продолжительное время. Для экстремальных условий рекомендуется рассматривать мембранные изделия с показателями водостойкости от 20000 и выше.

Если с водостойкостью достаточно одного теста, то с паропроницаемостью дела обстоят чуть-чуть по-другому. 

Паропроницаемость (MVTR) – способность материала пропускать или задерживать сквозь себя водяной пар. Измеряется в гр/м²/24 часа (количество пара, проходящего через квадратный метр материала за сутки).

 Для тестирования этого показателя используется куда больше методов тестирования. Мы выбрали на наш взгляд самые распространённые:

JIS L 1099 B-1 – тест с «перевёрнутой чашей». В специальную емкость размещается поглотитель воды, чаще всего это хлорид кальция (CaCl2) или ацетат натрия. После этого поверх емкости натягивается плёнка политетрафторэтилена (PTFE) к которой прикрепляется испытуемый отрез мембранной ткани, мембраной наружу – лицевой стороной к PTFE. После этого собранная конструкция погружается в воду натянутой мембраной к низу. Под действиями своих абсорбционных свойств хлорид кальция начинает вбирать в себя молекулы пара, проходящие сквозь мембрану. Через контрольное время конструкцию достают из воды, из чаши изымают и взвешивают поглотитель. Соответственно по данным результатам можно рассчитать количество водяного пара, которое может пройти через мембрану за сутки. Данный тест даёт максимальные показатели паропроницаемости мембраны и по этой причине его можно признать самым популярным. Чаще всего на бирках мембранных изделий вы видеть показатель именно этого теста.

JIS L 1099 A-1 – тест с «вертикальной чашей». Данный тест производится без непосредственных контактов мембраны с водой. Как и в предыдущем тесте в чашу размещается поглотитель. Поверх чаши прикрепляется тестируемый слой мембраны – лицевой тканью к поглотителю, мембраной – наружу. После этого собранную конструкцию помещают в камеру с высокой влажностью (порядка 90%) и температурой воздуха около +40 °C. В результате разницы давлений происходит диффузия водяного пара сквозь мембрану и поглотитель начинает вбирать молекулы воды. Через контрольное время чашу извлекают и взвешивают наполнитель. Данный тест чаще всего применяется для измерения паропроницаемости неводостойких материалов, хотя его можно и встретить в ряде мембран, например, Marmot NanoPro и NanoPro Membraine.

ISO 11092:1993 – тест с «потеющей пластиной». В отличие от предыдущих двух тестов, в данном случае измеряется не количество проходящего через мембрану пара, а степень сопротивления мембраны прохождению пара сквозь себя. Отрез мембраны размещается над пористой металлической пластиной с элементом нагрева, покрытой тонким слоем влаги – по сути эмитируется кожа человека. Нагревательный элемент поддерживает температуру пластины на уровне +35 °C. Жидкость, испаряемая в результате нагрева, проходит сквозь тестируемый отрез мембраны. В результате этого процесса происходит потеря тепла пластины, температура которой должна сохранятся на постоянном уровне. Соответственно, чем больше уровень энергозатрат на поддержание постоянной температуры пластины, тем ниже сопротивление, оказываемое материалом прохождению пара сквозь себя. 

В результате теста вычисляется коэффициент сопротивления прохождению водяного пара – Ret. Чем ниже Ret, тем более высокими считаются дышащие свойства мембраны. Можно привести следующую градацию показателей Ret:

0-3 – сверх «дышащие» мембраны 

3-6 – высокая «дышимость»

6-13 – «дышащие» мембраны

13-20 – относительно «дышащие» мембраны

20 и выше – материал практически не пропускает сквозь себя водяной пар

Многие производители, в частности Gore-Tex, считают данный тест максимально точно характеризующим паропроницаемые свойства мембраны.

Помимо уже описанных показателей водостойкости и паропроницаемости, также большое значение имеет показатель износостойкости водоотталкивающего покрытия – DWR «durable water repellent». Имеет он следующий вид:

80/n – 80% пропитки остаётся на изделии после n-количества стирок.

Разобравшись со всеми параметрами перейдём к сравнению мембран разных производителей.

 

Сравнение мембран разных производителей

К сожалению, всё меньше производителей готовы предоставлять в открытом доступе полную информацию по результатам тестов на водостойкость и паропроницаемость. В этом плане стоит отметить американскую компанию Marmot на официальном сайте которой представлена максимально полная информация по используемым технологиям мембранных тканей.

В остальном же найти полную информацию о мембране в открытом доступе весьма проблематично. В частности, тот же Gore-Tex уже на протяжении многих лет на бирках изделий со своей мембраной не указывает абсолютно никакой информации по результатам тестов водостойкости и паропроницаемости.

Мы подготовили сравнительную таблицу мембран разных производителей, собрав в неё всю доступную нам информацию по техническим показателям.

Название Водостойкость, мм. Паропроницаемость, гр/м2/24 часа. RET DWR
Gore-Tex Pro 3L минимум 28000 28000 <6 80/100
Gote-Tex Active 23000 минимум 28000 <3 80/100
Gore-Tex Products минимум 28000 17000-25000 <13 80/100
Gore-Tex Paclite 25000 25000 <6,5 80/100
eVent DValpine 20000 20000 <5  
eVent DVexpedition 30000 10000    
eVent DVstorm 10000 30000 <3  
Dermizax минимум  20000 13000-18000   80/20
Dermizax NX минимум  20000 30000-40000   80/20
NanoPro membrain минимум 10000 20000-47000 2,9/4  
NanoPro минимум 10000 17000 5/5,4  
MemBrain Strata 20000 20000 6/6,5 80/20
MemBrain минимум 10000 минимум 10000 6/8  

 

Общие рекомендацию по подбору мембранной одежды и уходу за ней

Безусловно подбор одежды дело весьма субъективное. Мы не видим смысла рекламировать конкретные торговые марки – во-первых, выбор бренда – дело вкуса и личных предпочтений, а во-вторых – у любого производителя можно выбрать куртку под самые разные цели.

Сразу хотим развеять распространённый стереотип по поводу паропроницаемости мембранной одежды. У многих туристов при виде такой характеристики, как паропроницаемость сформировалось ошибочное мнение, что мембрана будет буквально всасывать пот, как пылесос. Естественно это не так – ни одна современная мембрана на такое не способна. По большому счёту мембранная одежда является переходным вариантом между «не дышащими» водонепроницаемыми материалами и промокаемой одеждой.

Мы сформировали требования к куртке в зависимости от поставленных вами целей:

Куртка для хайкинга и прогулок на природе. Такая деятельность не подразумевает высоких аэробных нагрузок и длительного пребывания под проливным дождём. Для прогулок в горах с не большим рюкзаком или для поездок на пикник подойдёт самая простая мембранная куртка с показателями порядка 10000/10000, как ламинат, так и напыление (coating). Средняя цена таких курток колеблется в пределах 100-150$. В принципе их можно назвать 100-долларовыми мембранами. Яркими представителями данного вида, из представленных в нашем магазине, являются Marmot PreCip Eco Jacket и Black Diamond StormLine Stretch Rain Shell.

ВАЖНО!!! Буквально под каждой курткой данного вида в отзывах практически в любом интернет-магазине можно встретить подобный комментарий:

Данные куртки не предназначены под эти цели. Помимо описанных выше проблем, вполне вероятно в будущем при таком использовании в этих куртках начнёт отслаиваться мембрана в результате механического воздействия (переноски тяжёлых рюкзаков и т. д.).

Куртки для горных походов и альпинистских восхождений. Для таких целей вам необходимы высокая водостойкость, износостойкость и паропроницаемость. Рекомендуем рассматривать куртки с показателями не ниже 20000/20000 и с плотным наружным материалом. Подойдут как трёхслойные мембранные куртки, так и 2.5-слойные мембраны на подобие курток Marmot Minimalist Jacket или Black Diamond Liquid Point Shell. Штаны рекомендуется выбирать с отстежными боковыми молниями – «штаны-самосбросы». 

Куртки для высотных восхождений и зимних экспедиций. Помимо высоких технических характеристик в таких куртках большое значение имеет быстрота вывода пара наружу куртки. Именно по этим причинам мы рекомендуем рассматривать под данные цели трёхслойные микропористые мембранные куртки, например, с мембранами Gore-Tex Pro 3L или eVent. Гидрофильные мембраны могут иметь вполне конкурентные показатели водостойкости и паропроницаемости в сравнении с микропорами, но из-за того, что они начинают работать с задержкой их крайне неудобно использовать в условиях резкого перепада температур – на морозе конденсат на стенках мембраны превратится в корку льда.

Ультралёгкие куртки с максимально высокой паропроницаемостью. Для тех кому важна максимальная паропроницаемость рекомендуем обратить внимание на модели с мембранами Gote Tex Active Shell, eVent DVstorm и самые лёгкие куртки с мембраной Marmot NanoPro membrain.

Рекомендаций по уходу за мембранной не так уж и много:

  • Перед стиркой обратите внимание на рекомендации по уходу на бирке изделия: обычно там будет указана допустимость стирки при 30-40 °C, без отжима, запрет глажки и использования отбеливателя.
  • Рекомендуется использования специализированных жидких стиральных средств. В особенности это касается микропористых мембран.
  • Не сушите изделия с мембраной возле источников высокой температуры – батареи, камины, костры и т. д.
  • Для продления водоотталкивающих свойств рекомендуется периодически обрабатывать мембранные вещи восстанавливающей водоотталкивающей пропиткой.

 

Надеемся, что изложенная нами информация поможет вам выбрать комплект мембранной одежды, который полностью оправдает ваши ожидания.

Спасибо за внимание и до новых встреч!

что это такое, виды, описание, одежда из материала

Что такое мембранная ткань? Из этого нового материала синтетического происхождения изготавливают довольно много вещей, предназначенных для зимнего активного отдыха и другого спорта. Подходит для тех, кто ищет одежду, которая будет защищать от некоторых погодных условий и будет при этом удобна.

Что такое мембрана

Ткань мембрана — что это такое и где она используется? Само слово определение «мембраны» подразумевает перепонку и ассоциируется в первую очередь с темой биологии. Однако существует и ткань с одноименным названием, синтетического происхождения. Она многослойна, и благодаря этому обеспечивает защиту и удобство. В первую очередь мембранная ткань нацелена на избирательное отталкивание воды.

Разные оттенки ткани

Слоев в мембране несколько:

  • Внутренний слой — подкладка — обеспечивает одежде мягкость и комфорт во время носки.
  • Сама мембрана — тонкая пленка из высокомолекулярного вещества.
  • Лицевая сторона — внешний вид и защитная функция одежды.

За основу может браться полиэстер, к которому прикрепляют мембранную ткань.

Строение мембранной ткани

Зачем нужны такие ткани

Мембранная ткань — что это такое в производстве? Этот материал является одним из основных составляющих в изготовлении одежды. Благодаря своим свойствам, которые значительно опережают другие непромокаемые вещи, например, резиновые сапоги, плащи из полиэтилена и др. Какое это и они могут защищать от снегопада и дождя, но долгое время в них находится довольно проблематично.

Воздействие влаги на мембрану

Человеческое тело выделяет влагу, которая за целый день может накопиться в объеме 500 мл. Она остается на внутренней части одежды в том случае, если материал, из которого она изготовлена, не водопроницаем. Когда человек активно двигается, жидкости накапливается гораздо больше.

Мембранные ткани как раз нацелены на то, чтобы позволять коже дышать, не задерживая влагу внутри. Однако при этом попадающая на одежду вода (дождь, снег) не впитывается в саму ткань.

Если рассматривать принцип работы мембраны, то она будет напоминать целлофановый пакет с порами. Например, в пакет налили пересоленный раствор. Когда эту жидкость помещают в кастрюлю (или любую другую емкость) с чистой водой, соль через определенный промежуток времени через поры переместиться в чистую жидкость. Но пропускать поры будут не все молекулы, а только маленькие. Крупные останутся в пакете. Таким же образом действует и ткань — она не пускает ничего внутрь, но при этом высвобождает мелкие молекулы изнутри.

Технологии производства

Виды мембранных тканей не относятся к самостоятельным материалам, их используют для создания необходимого эффекта. Мембрана представляет собой слой, который соединяют с основным изделием, чтобы в дальнейшем его можно было использовать в экстремальных ситуациях или при занятиях спортом.
Изготовление мембраны — сложный процесс, требующий немаленьких затрат. Обычно одежду изготавливают следующими способами:

  • Мембрану крепят на внешний слой при помощи спайки. Вещь будто бы становится ламинированной.
  • Саму ткань, из которой сшита вещь, обрабатывают непромокаемым составом, таким образом обеспечивая все необходимые защитные функции.
Производство мембранной ткани

Какие существуют разновидности

Существуют разные мембранные ткани, со своим составом и характеристиками. Все их относят в 3 большие группы:

  • Пористые. Их также называют гидрофобными. Этот тип имеет микропоры, которые и выводят влагу из-под одежды. Но снаружи материал не пропускает жидкость, тем самым оставляя все внутри сухим.
  • Беспоровая. Она же гидрофильная. Мембрана пор не имеет. Выведение влаги происходит благодаря диффузии, что означает перемещение паров изнутри наружу. Этот процесс довольно длительный, что вызывает некоторые неудобства.
  • Комбинированная. Данный тип сочетает в себе свойства двух вышеуказанных мембран. Производится такая мембранная ткань путем нанесения на гидрофобный слой полиуретана.

Обратите внимание! Поры в гидрофобной мембране имеют свойство засоряться (в зависимости от того, при каких условиях носится одежда).

Беспоровой и поровой материал

Материал может также отличаться и особенностями своего строения и изготовления.

Характеристики

Для того, чтобы понять, что одежда или обувь изготовлена из надежного и качественного материала, стоит опираться на следующие свойства (характеризующие мембрану):

  • Вещи обладают водонепроницаемостью. Выбор модели зависит от того, насколько сильное и длительное будет воздействие жидкости. 20000 мм вод.столба и выше — максимальное воздействие, 10000 мм подходит и для обычных ливней.
  • Пропускание паров. Обозначаются г/м в квадрате. Нулевой показатель — полный пропуск пара, максимум — 30.

Мембранная ткань не предназначена для утепления. Ее роль — защита от осадков и сильного ветра, обеспечение комфорта и надежного воздухообмена.

Дышащие свойства

Мембранный материал обеспечивает непромокаемость и защиту от порывов ветра, но при этом сохраняет свои дышащие свойства, поддерживая температуру под одеждой. Поэтому такая ткань часто используется при пошиве спортивных костюмов, альпинистских, лыжных. У каждого вида материала имеется свой показатель.

Правила выбора

Выбор основывается на том, как в дальнейшем будет эксплуатироваться одежда. Обычно оценивают одежду по уровню водопроницаемости:

  • Выше 10000 мм — отсутствие водопроницаемости. Ткань отлично защищена от жидкости и грязи. Подходит для повышенных физических нагрузок.
  • 5000 мм и выше  — водонепроницаемость чуть хуже, подходит для пеших прогулок по горным местностям и пробежек.
  • 3000 мм и выше — не пропускает дождевую влагу и загрязнения, подходит для умеренных и минимальных физических нагрузок.
  • 600-1000 мм — мембрана не пропускает мелкий дождь, достаточно хорошо защищает от грязи.
Разновидности водопроницаемости

Что такое проклеенные швы

На этикетках можно встретить такую надпись «все швы проклеены». Проклеенные швы используются для того, чтобы сделать одежду более надежной, и полностью заблокировать проникновение лишней влаги внутрь. Использование обычных швов позволит жидкости попасть к телу.

Проклеенные швы

Как носить мембранную одежду

От мембранной одежды не будет пользы, если под нее надеть вещь из «недышащего» и водопроницаемого материала. Не стоит носить под мембранной курткой хлопковую футболку и выходить на холод.
При носке таких вещей важны слои, правильный подбор которых обеспечит долгое сохранение тепла и комфорта. Классический вариант сочетания:

  • 1 слой — термобелье или вещь из качественной синтетики.
  • 2 слой — шерстяная или флисовая вещь (подходит для зимы, в морозы).
  • 3 слой — сам мембранный костюм.

Для детей слои одежды подбираются исходя из того, насколько ребенок активный. Если после прогулки спина и шея будут горячими, лучше убрать слой одежды, а если наоборот — добавить.

Детская одежда из мембраны

Хранение одежды

Есть несколько правил хранения мембранных вещей:

  • Костюмы, комбинезоны, куртки и др. не складывают, а развешивают в расправленном виде, предварительно накрыв защитной полиэтиленовой оболочкой.
  • Не стоит надевать под такую одежду вещи из хорошо впитывающих влагу тканей.
  • Мембранные ткани предназначены для активного отдыха.
Способ хранения

Как правильно стирать

За мембранной одеждой нужен правильный уход, чтобы не повредить ее и надолго сохранить свойства. Перед началом стирки вещи нужно вывернуть наизнанку, предварительно застегнув все карманы и молнии.

Стирка мембран

Ручная стирка

Руками стирать подобные вещи нужно с осторожностью — есть вероятность повредить материал.

  • Для начала одежду нужно намочить.
  • Средство для чистки подойдет детское или обычное хозяйственное мыло. Его можно натереть до состояния стружки для облегчения процесса.
  • Нужно прополоскать изделие в мыле несколько раз, а затем промыть теплой водой.

Машинная

Мембранные вещи стирают отдельно ото всех. Для стирки подойдет режим «шерсть». Лучшая температура для стирки в стиральной машине — 30-40 градусов. При стирке можно использовать как специальные средства для мембран, так и щадящие.

Уход за обувью

Уход за обувью из мембраны прост тем, что ее можно мыть обычной водой. Чистку желательно проводить раз в месяц. При мытье лучше всего использовать детское мыло, губку и обычную зубную щетку. После мытья с мылом обувь промывают и наносят пропитку.

На специальных пропитках для обуви обычно указано, что она предназначена для мембранной ткани. Кремообразную наносят 1 раз, а спрей — 3, каждый новый слой наносится после высыхания предыдущего.
Постиранные ботинки нужно поставить в проветриваемое место, можно перед вентилятором. Предварительно их нужно набить бумагой или газетами. Процесс сушки проходит долго — и все это время бумагу нужно будет менять (не меньше 3 раз).

Обувь из мембраны

Почему мембранные вещи промокают

Основная причина — низкое качество материала. Однако существуют и другие причины, по которым мембрана промокает. Влага проникает внутрь, если водонепроницаемость не соответствует погоде, или человек просто находится в воде. Длительные прогулки по воде или талому снегу воздействуют на ткань таким же образом.

Обратите внимание! При верной водо- и паропроницаемости мембрана может промокать из-за повышенной влажности в самой окружающей среде.

Носка мембранной одежды в экстремальных условиях

Плюсы и минусы

У данной ткани есть несколько признанный преимуществ, среди которых:

  • Легкость.
  • Просто снять и надеть.
  • При правильном подборе слоев человек не вспотеет и будет ощущать себя комфортно.
  • Защищает от осадков и холодного воздуха.
  • Не впитывает грязь.
Мембранная одежда для спорта

Конечно же, у этого материала есть и минусы:

  • Не стоит слишком часто стирать такую одежду — таким образом она быстро испортится. Кроме того, после каждой стирки нужно наносить специальную пропитку.
  • Мембранная ткань недолговечна — свойства будут проявлять себя только несколько сезонов.
  • Иногда сложно подбирать слои под такие вещи.

Кроме того, одежда из качественной мембраны несколько дороже, чем из обычного материала.

Описание свойств, условий хранения, ухода и др. дает понять — стоит ли приобретать вещь из мембраны. Тем, кто увлечен скалолазанием и другими экстремальными видами спорта следует задуматься над этим, не забывая также о качестве и собственных предпочтениях.

Как выбрать мембранную одежду правильно

Мембранная одежда уже давно стала аналогом удобного и комфортного обмундирования для проведения активного времени или занятий спортом. Но мало просто знать название нужной ткани. Чтобы штормовка или костюм служил долго и исправно, нужно понять, что такое мембрана, какими характеристиками она отличается и как сделать правильный выбор.

Для чего нужна мембрана

Мембрана – это искусственный материал, отличающийся набором качеств, необходимых при изготовлении одежды для активных видов спорта, туризма, экстремальных погодных условий. Такие ткани со свойствами мембраны обладают избирательной проницаемостью.
Слово «мембрана» на латыни буквально трактуется как «перепонка». Раньше термин применялся в основном в бытовом или биологическом смыслах. В последнее время он обрёл новое физическое, химическое и техническое значение. Мембрана – это своеобразный барьер, способный пропускать одни вещества и задерживать другие. Одним из примеров мембранной технологии может служить целлофановый пакет, наполненный солёным белком и помещённый в чистую воду. Целлофан не пропустит воду внутрь пакета, но способен выпустить микрокристаллы соли вовне.

Сейчас эти свойства динамично используются в лёгкой промышленности для производства одежды, что способствовало внедрению в словарный обиход граждан понятий «мембрана» и «мембранная одежда». Принцип мембранных тканей основан на максимальном выводе влаги, испаряемой телом человека и защите от поступления её снаружи. Грубо говоря, сегодня мембрана – это или плёнка, приваренная или приклеенная с изнанки к лицевой ткани, или та же ткань, пропитанная специальным составом горячим способом.

Виды мембран

Мембраны, используемые при создании одежды для активных видов отдыха, спорта и просто приятного времяпрепровождения в городе, условно можно разделить на 3 вида:


1. Поровые – самый распространённый и популярный вид. При рассматривании под микроскопом на мембранной плёнке можно увидеть множество мелких пор, благодаря которым обеспечивается наличие уникальных свойств. Поры мембраны настолько малы, что сквозь них не могут пройти молекулы воды извне. Но при этом испарения тела свободно выходят через поры благодаря тому, что молекулы пара гораздо меньше молекул воды. Поровые мембраны начинают дышать сразу, как только человек начинает потеть. Пар нигде не конденсируется, он просто свободно проходит сквозь мембрану. Поровые мембраны более универсальны благодаря тому, что работают в более широком диапазоне температур и влажностей. Кроме того, они прекрасно защищают от ветра – попадая в длинные , узкие поры порывы ветра начинают завихряться и не проходят насквозь. Но есть и существенный недостаток. Поровая мембрана – довольно недолговечна, она быстро теряет свои свойства из-за оседающего внутри пор жира, грязи и т.д.
2. Беспоровые – технология основывается на принципе активной диффузии веществ. Испарения человеческого тела сначала попадают на внутреннюю сторону мембраны, а затем моментально выводятся наружу. Основная движущая сила – разница в парциальных давлениях водяных паров. Поэтому для активизации свойств беспоровых мембран необходимо, чтобы человек начал потеть. Преимущества такого вида мембран – долговечность, не требуют какого-то особого ухода, работают в разных температурных диапазонах.
3. Комбинированные – мембраны, сочетающие в себе преимущества обоих видов. Такой материал состоит из нескольких слоёв: ткань с внутренней стороны покрывается поровой мембраной, а уже на неё наносится беспоровая полиуретановая мембранная плёнка. Изделия из такого материала обладают всеми необходимыми свойствами: водонепроницаемость, паропроницаемость, долговечность, и практически не имеют недостатков. Кроме одного – высокая цена.

Важно понимать, что мембрана – это всего лишь часть сложной конструкции мембранной ткани, её рабочий слой. В зависимости от конструкции мембранного полотна, выделяют несколько видов:

1. Двухслойные – мембрана зафиксирована с внутренней стороны полотна. Дополнительно она закрыта подкладкой, предохраняющей от повреждений и засорений. Обычно изделия с такой мембраной лёгкие, мягкие и относительно недорогие. Чаще всего такие куртки покупают для города, несложных походов и загородных поездок.
2. Двух-с-половиной-слойные – в качестве первого слоя используется прочный, но лёгкий материал. На него наносится мембрана. С внутренней стороны мембрану защищает или специальное напыление, или защитная плёнка (половинчатый слой). Такие ткани очень лёгкие, максимально компактные, но требовательны к уходу.
3. Трёхслойные – мембрана, нанесённая на изнаночную сторону материала, и закрытая дополнительным защитным материалом. Все три слоя прочно соединены между собой и, как правило, это самый надёжный, но в то же время самый дорогой способ нанесения мембраны. Такие ткани особо прочные, быстросохнущие, но всегда чуть более тяжёлые и дорогие по стоимости.

В зависимости от количества слоёв на ткань наносится соответствующая маркировка – 2L, 3L или 2.5L. Ткань с третьим защитным слоем из сетки или подкладки также может иметь маркировку 2.5L.


Характеристики мембран

При выборе мембранной одежды уделяют внимание нескольким важным техническим характеристикам: влагостойкости, дышащим свойствам и защите от ветра. Рассмотрим каждый из параметров более подробно.

1. Водостойкость

Единицы измерения этого параметра – миллиметры водного столба. То есть характеристика водонепроницаемости отражает, сколько миллиметров водного столба выдержит ткань без намокания. Выбирая одежду, можно придерживаться следующей градации:

  • менее 1000 мм – от воды не защищает, только от ветра;
  • 1000-2000 мм – может использоваться в туман, подходит для прогулок по росе;
  • 2000-4000 мм – одежда выдерживает не более 3 часов моросящего дождя;
  • 4000-7000 мм – допустимо использовать в затяжной моросящий дождь или кратковременный ливень (не более 1 часа), а также при мокром снеге;
  • 7000-10000 мм – может использоваться во время затяжных дождей, продолжительных ливней;
  • свыше 10000 мм – одежда с максимальной защитой от влаги, допустимо использовать во время затяжных дождей.

Изделия из мембранной ткани с показателями влагостойкости свыше 7000 мм водного столба непроницаемы для дождя любой силы. Но у некоторых производителей мембран показатели гораздо выше: 20000, 30000 и даже 40000 мм водного столба. Но если вы не собираетесь использовать одежду в сверхэкстремальных условиях, не стоит гнаться за высокими показателями.


2. Паропроницаемость

Дышащие свойства – наиболее важный параметр при выборе мембранной одежды. Во время прогулок, занятий спортом и другой физической активности, человеческое тело потеет. Если эти испарения не будут своевременно выведены, одежда быстро станет мокрой. Задача мембраны – моментальное выведение лишней влаги от тела.
Показатель паропроницаемости указывается в двух форматах – по системе RET или в гр/м²:

  • RET – за нулевое значение принимается «дышимость» голого тела, чем меньше показатель, тем быстрее и качественнее будет отведена лишняя влага даже при высокой физической активности;
  • гр/м² – количество паров воды, которое способен пропустить квадратный метр мембраны в заданную единицу времени (обычно 24 часа), чем выше показатель, тем лучше.

При выборе мембранной одежды российским покупателям проще ориентироваться по формату гр/м². Вот приблизительные усреднённые показатели:

  • 3000 гр/м2/24 часа – базовый уровень;
  • 5000 гр/м2/24 часа – средний уровень;
  • 8000 гр/м2/24 часа – материал высокого класса.

Помните, чем выше дышащие свойства ткани, тем комфортнее, суше и уютнее будет внутри куртки или костюма.


3. Ветрозащита и непродуваемость

Любая влагостойкая одежда обладает защитой от ветра, но может продуваться при сильных порывах. Если нужна действительно непродуваемая вещь, нужно искать материал, который способен выдержать скорость ветра в 27 м/с. Производители отражают такие свойства ткани следующими маркировками:

  • windproof – непродуваемость;
  • wind-resistant – ветрозащита.

4. Вес готового изделия

Для многих любителей активного времяпрепровождения вес одежды имеет решающее значение. Например, для спортсменов или охотников, проходящих большие расстояния пешком в поисках добычи. Поэтому производители ветро- влагозащитной одежды во всём мире облегчают свою продукцию. Однако не забывайте, что лёгкость материала и его прочность часто две несовместимые вещи. В «невесомых» куртках используется ткань средней плотности, не предназначенная для «грубого» использования: преодоления горных перевалов, колючих кустарников. Однако в обычных условиях такие вещи надёжно прослужат владельцу не один сезон.


Какую мембрану выбрать

Главный вопрос, перед тем как выбрать мембранную одежду – для каких целей необходимо обмундирование. В зависимости от этого определяются нужные параметры и характеристики изделий:

  • Экстрим и альпинизм – важно сочетание низкого веса и высокой прочности материала. Ткань должна выдерживать трение о грубые поверхности, обладать высокой прочностью на разрыв, стойкостью к износу водоотталкивающей пропитки.
  • Туризм – главным качеством является лёгкость и компактность одежды, а также свободный крой, не стесняющий движений.
  • Повседневка – мембранные куртки хороши и в повседневной жизни. При покупке одежды можно ориентироваться на свои вкусовые предпочтения и финансовые возможности.
  • Интенсивные аэробные нагрузки – выбирая одежду для бега или велоспорта, уделяют внимание наличию атлетического кроя, комфортной посадке по фигуре, высоким показателям паропроводимости.

Кроме этого, подбирая в магазине мембранную куртку или костюм, стоит уделить внимание дополнительному функционалу изделий:

  • Проклеенные швы – самые высокие показатели непромокаемости не помогут во время дождя без дополнительной защиты швов. Перед покупкой уточните у продавца наличие специальной обработки швов.
  • Вентиляция – мембранная одежда предусматривает дополнительные виды вентиляции для быстрого отведения влаги при интенсивных нагрузках. Это могут быть специальные отверстия под мышками или карманы с сетчатой подкладкой.
  • Молнии – должны быть удобными и иметь дополнительную защиту от влаги. Они могут быть обработаны водоотталкивающими покрытиями, закрыты защитными планками, спрятаны в специальные карманчики. Главное – молнии должны легко застёгиваться и расстёгиваться.
  • Регулировка – качественный костюм или штормовка имеют регулировку по низу куртки, капюшону, рукавам. Удлинённые модели регулируются по талии.
  • Карманы – чем их больше, тем лучше. Но большое количество карманов увеличивает стоимость готового изделия.
  • Капюшон – максимально комфортны куртки, позволяющие регулировать капюшон по форме головы с помощью регулировки сбоку и сзади. Дополнительный плюс – козырёк на капюшоне, защищающий лицо от потоков воды во время дождя и мокрого снега.

Производители мембранной одежды

Если вы решили приобрести мембранный костюм или куртку, не лишним будет ознакомиться с производителями такой одежды. Мы составили список, в который вошли бренды, имеющие отличные отзывы покупателей:


  • Helios – бренд компании «ТОНАР», зарекомендовавший себя среди российских потребителей с 2012 года. В разработке продукции принимают участие опытные рыбаки и охотники, поэтому экипировка отличается высокой комфортностью, надёжностью и прочностью.
  • Remington – американский бренд, выгодно отличающийся наличием технологических новинок, использованием инновационных материалов.
  • «ХСН» – один из лидирующих брендов среди российских производителей охотничьей одежды и снаряжения. Компания работает в среднем и высоком ценовом сегменте, предоставляя покупателям широкий выбор качественных товаров и обмундирования.
  • TRITON – российский производитель высококачественной одежды для охоты, рыбалки, туризма и активного отдыха. Покупателям предоставляется широкий модельный и размерный диапазон.
  • «КОСМО-ТЕКС» – российский производитель, отсчитывающий историю своего успеха с 1998 года. Компания вышла на европейский торговый рынок, сотрудничает с зарубежными партнерами.
  • Canadian Camper – производитель, специализирующийся на выпуске снаряжения для туризма и активного отдыха. Среди широкого ассортимента туристической экипировки каждый сможет подобрать товары на свой вкус и кошелёк.
  • «Росомаха» – бренд, выпускаемый российской компанией «Покров». В разработке коллекции участвовали опытные пользователи.

Уход и хранение

Мы уже подробно писали об уходе за мембранной одеждой, но всё же нелишним будет ещё раз напомнить об этом.
Запомните! Мембранный материал специфичен по составу и структуре. Поэтому обычные приёмы ухода к данной группе изделий применять не следует. Нужно запомнить, что именно нельзя делать в отношении мембранной одежды.

НЕЛЬЗЯ:

  • стирать обычным стиральным порошком;
  • использовать при стирке отбеливатель или кондиционер;
  • интенсивно отжимать;
  • сушить на батареях, обогревателях, в стиральных машинах, вблизи открытого огня;
  • гладить;
  • сдавать в химчистку.

Всё вышеперечисленное приводит к разрушению мембраны и частичной или полной утрате дышащих свойств материала.


Чтобы сохранить одежду в надлежащем виде и состоянии надолго, НЕОБХОДИМО:

  • стирать вручную специальными средствами, которые менее агрессивно влияют на ткань и изготовлены на водной основе, что позволяет глубоко проникать в изделие и лучше отстирывать;
  • после стирки оставить вещь в произвольном расправленном состоянии, чтобы с неё стекала вода;
  • рекомендуется сушка при комнатной температуре в подвешенном или расправленном виде;
  • хранить одежду в расправленном виде, на вешалке, в местах без пыли и излишней влаги.
ПОСМОТРЕТЬ ВСЕ МЕМБРАННЫЕ КОСТЮМЫ

Мембранная одежда « Membrana.lv

Что собой представляет мембрана и для чего она нужна?

Мембрана – это очень тонкая (толщиной десятые, если не сотые доли миллиметра) полимерная пленка, имеющая микроскопические отверстия – поры. Именно эти поры и обеспечивают мембране те свойства, которые создали ей такую популярность у производителей одежды и обуви. Форма пор такова, что обеспечивает материалу одностороннюю водопроницаемость: То есть влага, находящаяся с одной стороны мембраны, проходит насквозь, в то время как другая сторона имеет проницаемость гораздо меньшую (но не нулевую, о чем разговор пойдет дальше).

Мембранная ткань – это, как правило, синтетический материал, к которому изнутри припрессована или «приварена» мембранная пленка. В принципе, нанести мембрану можно практически на любую ткань, даже на обычный деним, но чаще всего применяются именно современные синтетические материалы, поскольку для изготовления Outdoor-одежды они подходят наилучшим образом.

Таким образом, мембранная ткань представляет собой «бутерброд»: слой ткани + слой мембраны (двухламинарная ткань) или ткань + мембрана + дополнительный слой материала, защищающего саму мембрану от повреждений (трехламинарная ткань). Водопроницаемая сторона мембраны обращена «внутрь», водоотталкивающая – «наружу».

Мембрана используется и для изготовления обуви – спортивной, треккинговой, альпинистской и пр.

Дишит, не промокает, и не продувается ветром!

Применение мембранных тканей в одежде решает две важных проблемы, с которыми сталкивается любой человек, практикующий физическую активность на свежем воздухе:

  1.  При активном движении человек потеет, и эта влага не должна задерживаться под одеждой, т.е. одежда должна «дышать», выпуская испарения тела наружу. Это не только обеспечивает комфорт, но и предохраняет от перегрева при высокой активности и переохлаждения при ее прекращении. Все знают, что очень легко простудиться, оказавшись «мокрым» и распаренным на холоде. Поры мембраны обращены к телу, что позволяет отводить влажность из-под одежды в окружающую среду. Соответственно, наружный материал также «дышит», пропуская влагу через себя.
  2. Если вы попали под дождь или просто находитесь в условиях очень высокой, то влага снаружи не может попасть внутрь! Это и есть односторонняя проницаемость мембраны.
  3. К двум основным свойствам мембранной ткани можно добавить ещё одно — они обеспечивают отличную защиту от ветра.

При низких температурах и/или сильном ветре использование мембранных тканей в разы снижает потери тепла из-под одежды.

Следует, правда, оговориться, что в теплую погоду, когда активная конвекция необходима для охлаждения тела, это свойство мембранной ткани может оказаться скорее недостатком. Производители спортивной и туристической одежды знают об этом, поэтому большинство штормовых (ветро- влагозащитных) вещей снабжено дополнительными вентиляционными отверстиями на молниях.

Как правильно носить?

Для того, чтобы верхний слой одежды (куртка или брюки) из мембранной ткани «отработал» на 100% своих возможностей, необходимо прежде всего правильно подобрать внутренние слои. От мембранной вещи не будет пользы, если под нее вы наденете что-то из «недышащего» или хорошо впитывающего влагу материала.

Мембранную куртку не стоит надевать на хлопчатобумажную футболку и пускаться на пробежку в двадцатиградусный мороз. Так мембрана не «работает». Смысл в том, чтобы сохранить тепло внутри, выводя влагу наружу и не давая ей впитываться в одежду.

Слои!

Классическая схема защиты от влаги и холода состоит из трех элементов-слоев, и мембрана – лишь один из них, кстати, самый последний.

Первый слой одежды – это термобелье (специальная тонкая одежда, которая сохраняет тепло, выделяемое телом), его можно заменить одеждой из качественной синтетической ткани. Хлопка следует избегать, так как он жадно впитывает влагу, а, следовательно, ни о каком тепле речи быть не может.

Второй слой – шерстяная одежда (с примесью синтетических тканей, отводящих влагу) или одежда из искусственных материалов типа флиса (Fleece) или полартека (Polartec). Немаловажно, чтобы второй слой был объемным и задерживал тепло.

И только третий, внешний слой – тонкая мембранная куртка.

Если мороз слабенький, то можно обойтись лишь первым и третьим слоями, что обеспечит вам мобильность и подвижность.

И, наконец, важно понимать, что влага будет отводиться наружу за счет разницы между давлениями воздуха под мембранной курткой и снаружи. Поэтому если вы вздумаете сидеть без движения в сугробе, надеясь на «волшебную» мембрану, есть реальный шанс основательно простудиться. Достаточно просто более или менее активно двигаться (на всякий случай: ходьба – это тоже движение).

Теплообмен ребёнка

Мембрана хороша для детей, которые во время прогулок ведут себя достаточно активно, примерно от трех лет.

Нужно учитывать также и интенсивность теплообмена ребенка. Родители обычно знают, насколько ребенок склонен мерзнуть. Эта особенность должна приниматься во внимание при приобретении одежды с мембраной.

Для того, чтобы понять, тепло ребенку или он мерзнет, не обязательно на улице холодными, скорее всего, руками ощупывать его спину и шею. Достаточно дома, при раздевании, пощупать спину, шею и подмышки. Если подмышки влажные, а спина слишком горячая, необходимо уменьшить слои одежды на один. Если же слой под комбинезоном и так один, его нужно облегчить. В тех случаях, когда под комбинезоном один тонкий слой, лучше всего будет вообще его снять и сменить на более легкую верхнюю одежду.

Если подмышки ребенка прохладные, и шея и спина не просто прохладные, а холодные, необходимо поддеть под верхнюю одежду еще один слой или сменить комбинезон на более теплый.

Норма, когда шея и спина слегка прохладные или теплые, подмышки немного теплее и сухие.

Часто применяемое правило – одеть ребенка как себя и добавить еще один слой — подходит только для малышей в колясках. Активных детей на прогулку нужно одевать легче, чем родителей.

Физика и арифметика

Водостойкость ткани измеряется в миллиметрах водяного столба, и это значение показывает, какое давление воды на единицу площади может выдержать материал без пропускания ее внутрь.

В сущности, это попытка имитировать максимально сложные реальные условия – скажем, во время сильного ливня с ветром капли дождя, имея определенную массу, скорость и интенсивность, могут создавать довольно высокое давление воды на ткань. Или, например, опираясь локтем или коленом на мокрую поверхность, вы сами создаете это давление весом своего тела.

Для того, чтобы ткань выдерживала без промокания небольшой дождь, требуется водостойкость ок. 2.000 мм в. ст., дождь средней силы – 7.500, для самых экстремальных условий (очень сильный ливень, шторм) подходят ткани с водостойкостью не менее 20.000 мм. Для сравнения: максимальная водостойкость хлопка, например, составляет всего 500 мм водяного столба, синтетики без какой-либо специальной обработки – 1000 мм.

Что касается паропроницаемости, то ввиду относительной сложности измерений применяются разные методики. Суть их, в принципе, одна: опытным путем установить, какое количество влаги в виде пара проникает через единицу площади материала за единицу времени, например сколько граммов парообразной влаги пропускает один метр ткани за 24 часа. Разница методик состоит в разной степени учета прочих условий: температуры, относительной влажности окружающего воздуха и пр. Несложно понять, что при высокой физической активности (напр. бег на лыжах по пересеченной местности) с интенсивным потоотделением необходима очень высокая паропроницаемость мембранной ткани (до 20.000 г/м), средняя активность (скалолазание, горные лыжи) предполагает показатель ок. 10.000, низкая (ходьба пешком со средней скоростью) – от 3.000.

Вернуться назад

Мембранные ткани в одежде | День сурка

Что такое мембранная ткань в одежде и зачем она нужна? Что действительно важно знать о мембранах, чтобы безошибочно выбирать одежду для путешествий и спорта? Основные модели Marmot с мембраной.


Задача «выйти сухим из воды» стоит перед человечеством с момента появления, и у производителей одежды и снаряжения есть ответ. Абсолютно водонепроницаемых материалов множество, сразу вспоминаются резиновые сапоги, плащи и т.д. В одежде для физических нагрузок их применять сложно, так как такие материалы не дышат, а при нагрузке организм человека выделяет достаточно жидкости, что доставляет дискомфорт. Чтобы минимизировать накопление влаги внутри, изобрели мембранные ткани.


Мембрана — это полимерная пленка, обеспечивающая выведение водяного пара изнутри, но непроницаемая для капель воды снаружи. Этот процесс происходит за счет того, что размер молекул воды (пар) гораздо меньше водяных капель.

Чтобы стать экспертом по мембранным изделиям, нужно научиться различать их по материалу. Самые прочные и технологичные изготавливают из тефлона — изобрела их американская компания Gore (Gore-Tex). Следующая категория производится из полиуретана (NanoPro, EvoDry, Membrain, BD.Dry), мировым лидером является японская компания Toray.



Наносится мембрана на тканевую основу либо пульверизатором, либо при помощи ламинирования. Поверхность мембраны нужно защитить от повреждений, для этого используют подкладку или полимерное покрытие. Для максимальной прочности подкладка может приклеиваться к мембране (трехслойная конструкция или 3L), а может располагаться отдельно (двухслойная конструкция или 2L). Вариант с нанесением защитного покрытия называют 2.5 слойной конструкцией (2.5L).

Водостойкость ткани зависит не только от свойств мембраны, но и от плотности плетения внешней ткани. Так, Marmot достигает высоких показателей для внешней ткани:

  • водостойкость – 10 000 / 20 000 мм водяного столба,
  • паропроницаемость – 10 000 / 20 000 г/м2.

Разберемся, для чего все это нужно, и какую мембрану выбрать.

Почему Gore-Tex — это топовая мембрана на протяжении долгого времени


Помимо выдающихся свойств самой мембраны, компания Gore тщательно контролирует все изделия из своих тканей на всех стадиях – от проектирования до производства. Каждая куртка, брюки или перчатки отправляются в тестовый центр, перед тем как пойти в производство, и поступают в продажу только после тестирования в климатических камерах на соответствие строгим нормам.


Тест Мартиндейла — ткань подвергается испытанию на истирание. Используется шерстяная и даже наждачная поверхность двигающихся дисков. Тест может длиться от нескольких часов до нескольких дней.
Тестирование деформации на холоде — многократные сжатия и растяжения при экстремально низких температурах, длится на протяжении долгого времени.

Дождевая камера для проверки водонепроницаемости.
Тест на комфортность для оценки качества дышимости изделий.

Marmot стали сотрудничать с Gore одними из первых, они также отправляют все свои новые модели на проверку. Разумеется, содержание подобной системы контроля качества обуславливает высокую стоимость ткани, поэтому слова «Гарантированная защита в любых обстоятельствах» звучат обосновано.

Структура ткани

Структура ткани во многом определяет ее свойства. Самые прочные – трехслойные, самые нежные – 2.5 слойные.


3-x слойные ткани (Gore-Tex Pro, Active; Marmot NanoPro 3L; BD.Dry). Для сложных условий, с обильными осадками, значительными перепадами температур, механическими нагрузками и тяжелыми рюкзаками подходят именно они. За счет прочного соединения между слоями, мембране не страшны деформации, внешняя ткань толстая и плотная.


Самые яркие представители у Marmot это B Love Pro и Alpinist. Подходят для альпинизма, фрирайда, экспедиций. Вес курток 700г (в размере М), объемный крой позволяет комфортно использовать их с несколькими утепляющими слоями, капюшон совместим с каской или шлемом, есть съемная снегозащитная юбка, большие внутренние карманы из сетки, множество наружных карманов.



Marmot B Love Pro Jacket


Marmot Alpinist Jacket

2-х слойные ткани (Gore-Tex 2L; Marmot Membrain и Guardian). С таких тканей все начиналось. Использование отдельной подкладки обуславливает увеличение веса куртки, однако двухслойная ткань более эластична и достаточно прочна. Модели с такой мембраной отлично подойдут для небольших путешествий, катания на лыжах и сноубордах, они основательно прижились в городской коллекции.


Самая универсальная куртка из Gore-Tex — это Marmot Palisades (700г). На катание и исследование снежных просторов ориентирована удлиненная куртка Marmot Freerider (800р).



Женская куртка Marmot Wm’s Palisades Jacket


Marmot Freerider Jacket

Для походов средней сложности, рыбалки, подойдут куртки с Membrane, полиуретановой беспоровой мембраной от Toray. Модели Marmot Ramble (600г) и Marmot Southridge (500г) похожи. У Ramble ткань более плотная, в комплект прилагается подстегиваемая флиска.



Женская куртка Marmot Wm’s Ramble Jacket


Женская куртка Marmot Wm’s Southridge Jacket

2.5 слойные ткани (Gore-Tex Paclite; Marmot NanoPro, EvoDry; BD.Dry) появились как ответ на запрос облегчения экипировки – вместо подкладки на мембрану наносится защитное покрытие. Gore использует сплошное углеродное покрытие, Toray наносит покрытие ажурными узорами. Такой защиты хватает для пробежек, велосипедных прогулок, скалолазания, прогулок на лодке – а вот тяжелые рюкзаки могут вызвать ускоренный износ изделий.


Из Gore-Tex Paclite у Marmot есть две модели: спортивная Knife Edge Jacket (360г) с облегающим кроем, и Minimalist Jacket (425г) комфортного классического кроя.



Marmot Knife Edge Jacket


Marmot Minimalist Jacket

Самая популярная куртка у Marmot — это легендарный PreCip (320г). Появившись 20 лет назад, куртка постепенно эволюционирует, не теряя доступной стоимости и функциональности. С этого года используется внешняя ткань из переработанных волокон – забота о чистоте планеты превыше всего.



Женская куртка Marmot Wm’s PreCip ECO Jacket

Новинка этого года – мембранные ткани EvoDry и BD.Dry, основной особенностью которых является внедренная в волокна ткани водоотталкивающая обработка, не вымывающаяся со временем. Куртка Marmot Phoenix (200г) уместна и на лесной тропинке, и на городских улицах. Для модниц есть невесомый плащ Marmot Celeste (250г).



Женская куртка Marmot Wm’s Celeste Jacket

Теперь Вы самый настоящий эксперт в области мембранных изделий! Выбор технологичных моделей для путешествий станет более доступным как для Вас, так и для друзей.

Правильно выбирайте куртку под свои цели и условия, и она будет надежно защищать вас долгие годы!

Автор текста Андрей Абрамов

Мужские мембранные куртки
Женские мембранные куртки

Нам будет приятно, если Вы расскажете о нашей статье друзьям.

Мембранная ткань: свойства водонепроницаемые, характеристики непромокаемости

Время чтения: 8 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.

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

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

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.
Недостатком такой одежды может быть высокая стоимость, а также недолговечность при несоблюдении правил по уходу.

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.

   

© 2021 textiletrend.ru

Кому нужна мембранная одежда? | Красота и здоровье

Помните сказку про богача в шубе, который все время мерз, и бедняка, которому было жарко, хотя он и дырявый тулупчик-то снял?

Ни тот, ни другой не знали о мембранной одежде, а ведь она бы пригодилась и праздному богачу в санях, и уж тем более рубящему дрова бедняку.

Действительно, зачем мерзнуть зимой или потеть под тяжелой одёжей, если пришлось пробежаться за автобусом, когда на случай настоящей русской зимы можно обзавестись добротной зимней одеждой, в которой не потеешь, потому что пот выводится наружу, и в которой не холодно, потому что ветер туда не проникает?

Что такое мембрана? В мембранной одежде не потеешь и не мерзнешь
Фото: pixabay.com

Мембрана — это либо тончайшая плёнка, которая ламинирована (приварена или приклеена по особой технологии) к верхней ткани, либо специальная пропитка, жёстко нанесённая на ткань горячим способом при производстве. С внутренней стороны плёнка или пропитка может быть защищена ещё одним слоем ткани.

Отсюда можно сделать вывод о важном свойстве мембранной одежды — она очень легкая.

Мембраны бывают двух видов: гидропорные (самая известная — GoreTex) и гидрофильные (самая распространенная — SympaTex). Гидропорные мембраны состоят из пор, через которые влага (пот) выводится наружу, а вода снаружи не проникает. Они хорошо дышат, однако есть вероятность загрязнения пор, что повлечет за собой потерю свойств мембраны. Гидрофильные мембраны представляют собой сплошную пленку, не пропускающую воду. Здесь нечему забиться, уход за такой мембраной проще. Кстати, мембранная одежда требует особого ухода с помощью специальных средств. Под мембранную куртку нужно надеть термобелье и шерстяной свитер
Фото: pixabay.com

Как «работает» мембрана?

Если вы стали обладателем мембранной одежды, то не стоит надевать ее на хлопчатобумажную футболку и пускаться на пробежку в двадцатиградусный мороз. Так мембрана не «работает». Смысл в том, чтобы сохранить тепло внутри, выводя влагу наружу и не давая ей впитываться в одежду.

Классическая схема защиты от влаги и холода состоит из трех элементов-слоев, и мембрана — лишь один из них, кстати, самый последний.

Первый слой одежды — это термобелье (специальная тонкая одежда, которая сохраняет тепло, выделяемое телом). Термобелье только начинает завоевывать рынки, особенно российские, поэтому его можно заменить одеждой из качественной синтетической ткани. Хлопка следует избегать, так как он жадно впитывает влагу, а, следовательно, ни о каком тепле речи быть не может.

Второй слой — шерстяная одежда (с примесью синтетических тканей, отводящих влагу) или современная одежда из искусственных материалов типа флиса (Fleece) или полартека (Polartec). Немаловажно, чтобы второй слой был объемным и задерживал тепло. В мембранной одежде необходимо двигаться, иначе можно замерзнуть
Фото: pixabay.com

И только третий, внешний слой — тонкая мембранная куртка.

Если мороз слабенький, то можно обойтись лишь первым и третьим слоями, что обеспечит вам мобильность и подвижность.

И, наконец, важно понимать, за счет чего влага будет отводиться наружу. За счет разницы между давлениями воздуха под мембранной курткой и снаружи. Поэтому если вы вздумаете сидеть без движения в сугробе, надеясь на «волшебную» мембрану, есть реальный шанс основательно простудиться. Однако это вовсе не означает, что нужно носиться как угорелому в ожидании разницы давлений, чтобы мембрана «заработала». Достаточно просто более или менее активно двигаться (на всякий случай: ходьба — это тоже движение).

Неудивительно, что в последнее время очень популярной стала детская мембранная одежда (Reima, Lassie и др.). Вот уж кому актуально зимой не потеть и быть в тепле!

Детям, которые всегда в движении, мембранная одежда в самый раз
Фото: pixabay.com

Подведем итог

Плюсы мембранной одежды:

  • она легкая и удобная;
  • в ней не потеешь и не мерзнешь;
  • она подходит как для не очень холодной ветреной погоды, так и для морозной;
  • под нее надо надевать меньше одежды, чем обычно.

Минусы мембранной одежды:

  • она достаточно дорогая;
  • требует особого ухода;
  • одежда под нее должна быть особым образом подобрана;
  • не подходит для любителей всего натурального.

Остается только пожелать, чтобы у каждого было то тепло, которое обещает сохранять мембранная одежда…

Что такое водонепроницаемые и дышащие мембраны — Горное снаряжение

Гидроизоляция проста: если вода с внешней стороны одежды / обуви / палатки не попадает внутрь, значит, вещь водонепроницаемая, не так ли? Ну и да, и нет. У верхней одежды есть степени водонепроницаемости, и вот почему.

Все мы знаем, что водонепроницаемая одежда — ничто без ее воздухопроницаемости. В конце концов, черный мешок для мусора водонепроницаем, но вы бы не пошли в поход, потому что потеете, как сумоист, занимающийся спиннингом в джунглях Борнео.Так что же это за мистическая воздухопроницаемость и откуда она взялась?

Проще говоря, водонепроницаемая / дышащая мембрана представляет собой очень тонкий слой вспененного политетрафторэтилена (ПТФЭ), синтетического полимера (т.е. пластиковый лист), содержащий отверстия, которые слишком малы для прохождения молекул воды, но достаточно большие, чтобы пропускать водяной пар. пройти через. Таким образом, капли дождя не могут попасть внутрь, но испарившийся пот, стекающий с вашего трудолюбивого тела, может выйти наружу. Подобрать идеальный размер отверстий, чтобы максимально увеличить объем обеих операций, сложно и дорого.Как правило, чем более воздухопроницаемая полностью водонепроницаемая мембрана, тем дороже ее производство.

Измерение водонепроницаемости

Гидростатический напор, измеряемый в миллиметрах (мм), является мерой водонепроницаемости ткани. В случае ткани толщиной 10 или 10 000 мм, если вы поместите цилиндр с внутренними размерами 1 x 1 дюйм поверх куска ткани, вы можете заполнить его водой на высоту 10 000 мм (10 м) до того, как вода станет начинают просачиваться. Чем выше число, или «водяной столб», тем более водонепроницаемая ткань.

Гидростатический напор (мм)

Водонепроницаемость

Условия использования

0-5000 мм

Некоторая влагостойкость

Небольшой дождь и снег, небольшой ветер около

6,000-10,000 мм

Водонепроницаемый в мягких условиях

Небольшой дождь и снег, небольшой ветер около

11,000-15,000 мм

Водонепроницаемость в нормальных «плохих погодных» условиях

Стандартные, снеговые и ветровые условия

16,000-20,000 мм

Водонепроницаемость в условиях высокого давления

Сильный дождь и мокрый снег с сильным ветром

20000 мм +

Водонепроницаемость в условиях очень высокого давления

Экстремальный дождь и снег при сильном ветре, в том числе высокогорье

Измерение воздухопроницаемости

Воздухопроницаемость обычно выражается в том, сколько граммов (г) водяного пара может пройти через квадратный метр (м2) ткани изнутри наружу за 24 часа.В случае ткани плотностью 20 000 г / м2 это будет 20 000 граммов влагопереноса. Чем больше цифра, тем более воздухопроницаемая ткань. Простой.

За исключением того, что эта цифра относится только к мембране, а не к готовому изделию. Оформление жакета также окажет влияние. В трехслойной куртке (3L) мембрана (средний слой) приклеивается к внешней лицевой ткани и к защитному внутреннему тканому слою. В 2,5-слойной куртке тканый слой заменяется «половинным» слоем с трафаретной печатью для защиты мембраны.Это более легкий раствор, но он также не защищает мембрану, а также не вызывает такого приятного ощущения на коже, часто описываемого как «липкий». Как правило, трехслойная одежда более воздухопроницаема.

Последнее, что нужно учитывать, — это DWR или Durable Water Repellency, химическая обработка, которая применяется к внешней стороне водонепроницаемой одежды для того, чтобы вода скатывалась и скатывалась. Эта обработка со временем стирается, и, хотя ее исчезновение никоим образом не влияет на характеристики мембраны, без нее дождь будет стекать в ткань лица и значительно ухудшить воздухопроницаемость одежды.Поэтому, чтобы обеспечить максимальную воздухопроницаемость вашей куртки, вы должны стирать ее в специальном мягком моющем средстве, чтобы поддерживать DWR и регулярно проверять ее.

Теперь, когда вы знаете, что происходит, в следующей таблице перечислены некоторые распространенные марки мембран, которые вы можете встретить в Австралии, а также их рейтинги водонепроницаемости и воздухопроницаемости. Надеюсь, это даст вам представление о том, что искать в следующий раз, когда вы меняете куртку, брюки или ботинки.

Марка

Водонепроницаемость (мм)

Воздухопроницаемость (г / м² / 24 ч)

MONT Hydronaut / Pro 3L

30 000

> 20 000/28 000

eVENT 3L

30 000

> 20 000

GORE-TEX Active 3 л

> 28 000

> 25 000

GORE-TEX Pro 3L

> 28 000

25 000

GORE-TEX C-Knit 3L

> 28 000

> 20 000

GORE — TEX 3L

> 28 000

17 000

GORE-TEX Paclite 2.5л

> 28 000

15 000

PERTEX Shield + 2.5L

20 000

20 000

Salomon Advance Skin Dry

Сухая кожа

10 000

10 000

Ventia 2.5л

10 000

10 000

Pertex Endurance

1 000

7000

Автор: Дэн Слейтер

Введение мембраны для одежды из ПТФЭ

Люди, которые делают одежду, должны хорошо понимать мембрану для одежды из ПТФЭ.Как правило, ткань одежды не имеет такой мощной функции, как тканевая мембрана из ПТФЭ. Для изготовления микропористой мембраны из ПТФЭ используется специальный процесс: каландрирование, экструзия, двунаправленное растяжение и другие методы, а затем вторичная мембрана смешивается с различными текстильными тканями методом клея с образованием политетрафторэтиленовой пленки. Ткань обладает особыми эффектами водонепроницаемости, влагопроницаемости, ветроустойчивости и сохранения тепла. Он широко используется в спортивной одежде, холодной одежде, военной, пожарной, общественной безопасности, медицинской, биохимической и другой специальной одежде, обуви и головных уборах, перчатках, спальных мешках, палатках и т. Д.

1. Водонепроницаемость
Водонепроницаемость означает, что вода с внешней стороны ткани не проникает внутрь ткани и не впитывается внутрь. Композитная ткань из ламината PTFE остается водонепроницаемой даже при давлении, эквивалентном 10-метровой глубине воды. Наденьте тканевую одежду, даже если вы стоите в шторм и сидите на мокрой поверхности, люди не будут чувствовать себя мокрыми. Причина, по которой тканевая одежда выполняет такую ​​магическую функцию, в основном заключается в том, что диаметр микропор пленки PTFE основной части ткани составляет 1×5000-120000 диаметра капель воды, поэтому даже самые маленькие капли дождя не могут пройти.Поверхностная энергия ПТФЭ мала, капли воды не могут растекаться по пленке, не позволяя каплям воды проходить сквозь нее.

2. Влагопроницаемость

Пористость водонепроницаемой дышащей мембраны из ПТФЭ достигает 80%, а средний размер пор составляет 0,2 мкм. размер пор PTFE мембраны в 700 раз больше, чем у молекул водяного пара, и молекулы водяного пара могут свободно проходить сквозь них.

3. Ветрозащитные свойства
В процессе растяжения мембрана из ПТФЭ образует микропористую структуру, узлы которой соединены множеством микроволокон.Между микроволокнами образуются поры, которые соединяются друг с другом, образуя уникальную сетчатую структуру. Ветер не может проходить напрямую, барьер столкновения изменит направление, чтобы повернуть назад, эффективно предотвращая проникновение воздуха, поэтому он имеет отличные ветрозащитные характеристики.

4. Эффективность сохранения тепла
Проницаемая мембрана из ПТФЭ имеет отличную влагопроницаемость, которая может вовремя передавать пар, выделяемый из человеческого тела, в микроклимат, предотвращать конденсацию водяного пара в жидкую воду и уменьшать возможность проводимости воды. нагревать.Хотя поверхность мембраны плотная с большим количеством микропор, ветер не может проникнуть внутрь, эффективно предотвращая конвекцию воздуха. Испытания показали, что при сильном ветре 25 м / с теплоизоляционный эффект композитной ткани PTFE на 30-40% выше, чем у традиционного пуховика.

5. Антиядерные биохимические характеристики

Мембрана из ПТФЭ имеет небольшой размер пор (средний диаметр пор 0,2 мкм), что блокирует проникновение некоторых токсичных газов или аэрозолей, а низкая поверхность может препятствовать проникновению некоторых токсичные жидкости.Непористый материал с высоким потоком водяного пара нанесен на одну сторону пленки для реализации избирательной инфильтрации водяного пара и достижения цели полной защиты. Одежда для ядерной и биохимической защиты, обработанная композитной тканью PTFE, может быть водонепроницаемой, влагопроницаемой, ветрозащитной, ядерной и биохимической.

Studio Membrane, чистая философия для новой эко-моды — Sustainable Fashion

Философ новой эко-моды

Его последняя коллекция была Behind Useless Shape .В этой коллекции Хирокай сосредоточился на идее «эстетической красоты, скрытой в бесполезной форме». Резать. Собрать. Закрепить. «Просто повторяя эту серию действий, одежда приобретает форму. В отличие от одежды, сделанной с узорами, между тканью и телом будут промежутки; другими словами, в этом смысле есть пустота или расточительство. Однако при изготовлении одежды нет отходов. В формировании отходов есть красота того, что ничего не остается позади. Основательно рассмотрев, как шить одежду, я хотел бы предложить новые отношения между одеждой и телом ».

«Я считаю, что дизайнерам важно сотрудничать с инженерами и профессионалами в области экологической этики для будущего подлинной, фундаментальной эко-моды».

Тема новой работы Хироаки Танаки, о которой будет объявлено на EFWA2018 , — это Когти одежды : «Я считаю одежду своего рода формой жизни и выражаю процесс, посредством которого одежда развивается, меняя форму. . Если одежда считается формой жизни, каковы когти предмета одежды? Если бы у одежды были когти, как бы это изменило их состояние существования? ».

Эта идея была предложена профессором Синдзи Хираи и его командой из Технологического института Мурорана и их исследованием «белковой смолы». Если сжать шерстяную ткань и нагреть ее, содержащийся в шерсти кератин превращается в смолу. (Кератин — это тот же белок в ногтях или когтях.) Это смола животного происхождения, не является материалом нефтяного происхождения и поддается биологическому разложению. У этого материала большой потенциал. Однако делать из него изделия очень дорого.Вот почему и им нужна финансовая помощь.

«Я понимаю, что без совета экспертов трудно понять понятие« экология », исключенное из текущих тенденций, и получить точные факты, касающиеся« экосистемы »».

В завершение интервью мы спросим Хироаки Танака об именах, которые, по его мнению, являются великими супергероями устойчивого мира: «Во-первых, Коко Шанель , освободившая женщин от корсета. Во-вторых, Issey Miyake , который продемонстрировал одну точку прибытия для обертывания одежды вокруг тела с использованием красивых технологий A-POC и складок.Это обе истории о модернизации технологических достижений, но в то же время меня вдохновляют разные этнические группы, включая аборигенов и айнов и их традиционные костюмы. Кроме того, г-жа Зухал из EFWA и профессор Синдзи Хираи из Технологического института Мурорана — мои большие соратники в размышлениях об экологии.

«Имейте свою собственную философию и воспользуйтесь опытом инженерных экспертов.Вам нужно набраться смелости, чтобы обновить свой образ мышления в сотрудничестве с разными областями, сохраняя при этом собственное видение ».

+ info:
Studio Membrane

Разработка синтетических мембран для одежды и обуви

Автор:

Григорий Коваленко 1 , Елена Бокова 1 , Мария Павлова 2
Московский государственный университет дизайна и технологий, Россия, г. Москва, Садовническая улица, 33-1
2 Uniwersytet Technologiczno-Humanistyczny im.Kazimierza Pułaskiego w Radomiu., Jacka Malczewskiego 29, Radom, Poland

РЕФЕРАТ

В рамках данной работы проводились систематические исследования по разработке синтетических материалов мембранной обуви и гардеробных. Объекты исследования: из растворов полиуретанов синтезирован двухстадийный синтез на основе 4,4-дифенилметандиизоцианата и различных олигоэфиров — простых (политетраметиленгликоль) и сложных (адипат полиэтиленбутиленгликоля) при соотношении NCO: OH. = 1: 1; и нетканый материал, полученный методом электропрядения из раствора полиамида.Условия получения мембранного материала с пористостью 96-98% и удельной поверхностью 23-24 м 2 / г. Наличие в мембранных материалах развернутых порах диаметром от 0,01 до 1,41 мкм, что является суммарным вкладом ряда микроволоконных структур, пор, образованных путем фазового разделения растворов полиуретанов в среде, не являющейся растворителем. , а также дополнительные системные микропоры при локальном отслоении полимера от волокнистой матрицы.

Технология производства мембранных материалов для обуви и одежды, обладающих высокими эксплуатационными свойствами: паропроницаемость — 4,4-5,8 мг / (см. 2 · час), гигроскопичность — 8,6-10%, водопропускная способность — 98-99%, предел прочности при растяжении — 6-6,4 МПа, относительное удлинение — 210-240%.

Ключевые слова: мембрана , синтетическая кожа, полиэфируретан, электроспиннинг, фазовое разделение, паропроницаемость

ВВЕДЕНИЕ

Мембраны — это высокотехнологичный продукт межотраслевого применения, без которого невозможно прорывное развитие базовых и высокотехнологичных секторов экономики, наука, а также эффективное решение важных задач социальной и экологической проблематики невозможно. [1].

Крупнейшими производителями мембранных материалов, различающихся по своим свойствам, за последние пять лет являются такие компании, как W.Л. Гор, Dermizax (Spyder, Descente), AWT (Killy), DIAPLEX (Phenix), Venture (Schoffel), Helly Tex (Helly Hansen), Sensor Tex (Volkl), ATX (EVF).

Достаточно большой сегмент рынка занимают мембранные материалы для производства одежды и обуви. По мнению ряда производителей, такие мембраны представляют собой достаточно большой ассортимент водонепроницаемых и дышащих полимерных материалов, предназначенных для экстремальной и высокофункциональной одежды и обуви. [2]

Из литературы известно, что существуют различные методы изготовления (формирования) мембран, такие как экструзия, ламинирование, спекание, электроспиннинг, разделение фаз и т. Д.Последние два являются наиболее распространенными методами получения материалов для одежды и обуви, поскольку они обеспечивают возможность широкого изменения морфологии и пористости и позволяют формировать мембрану с градиентной системой пор.

Таким образом, с помощью метода [3] фазового разделения раствора полиуретана в диметилформамиде была приготовлена ​​серия мембран для производства одежды и обуви и влияние температуры фазового разделения на пористую структуру, механические свойства и газопроницаемость. был изучен.

В процессе [4] полиуретановые мембраны были изготовлены методом электроспиннинга. Авторы исследовали санитарные свойства мембран; они доказали его высокую проницаемость для кислорода и контролируемую проницаемость для водяного пара.

Авторами [5] была получена водонепроницаемая воздухопроницаемая мембрана, представляющая собой композиционный материал, состоящий из синтетического текстиля с покрытием из нетканого материала. Нетканый материал был получен из раствора полиэфируретана (ПЭУ) в диметилацетамиде с помощью электропрядения. метод.Композиционный материал показал высокую воздухопроницаемость, паропроницаемость и изоляционные свойства, но имел меньшую водостойкость (водостойкость) по сравнению с пленочными мембранами, полученными методом разделения фаз.

На основании анализа литературных данных очевидно, что мембранный материал для одежды и обуви должен обладать рядом особых свойств, таких как паро- и газопроницаемость, долговечность, водонепроницаемость, прочность и т. Д. Такой набор эксплуатационных характеристик может достигается только за счет создания композиционных полимерных материалов.

Целью работы является разработка научных основ и технологических решений для получения мембранных материалов ПЭУ типа «синтетическая кожа» на основе нетканого волокнистого полотна, полученного методом электроспиннинга.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТА

Для получения нетканого материала методом электроспиннинга использовали: полиамид 6/66, синтезированный на основе AH-соли (соли гексаметилендиамина и адипиновой кислоты) и ε-капролактама.Молекулярная масса продукта — 30 кДа.

Для приготовления пропиточного раствора использовали полиэфируретан (ПЭУ) Vitur TM-0533-90 (Россия), полученный одностадийным синтезом при взаимодействии с 4,4′-дифенилметандиизоцианатом и полиокситетраметилэтиленгликолем (олигомер тетрагидрофуран) (соотношение NCO: OH — 1: 1, средняя молекулярная масса продукта — 40 кДа) и полиэфируретан (ПЭУ) Vitur P 0112 (Россия), в результате которого получен двухстадийный синтез при взаимодействии с 4,4 ′ — дифенилметандиизоцианатом и полиэтиленом. адипат бутиленгликоля (соотношение NCO: OH — 3: 1, средняя молекулярная масса продукта — 30 кДа).N, N-диметилформамид использовали в качестве растворителя для PEU.

Исследование структуры нетканых материалов определяли на приборе для сканирующей электронной микроскопии «PHENOM» (США). Поверхность измеряли согласно ISO 9864-90, насыпная плотность — в соотв. согласно ISO 9073-2: 1995. Проведено исследование структуры материалов мембран: методом низкотемпературной адсорбции азота с помощью прибора Gemini VII 2390, производства компании «Micromeritics» (США). Паропроницаемость мембраны определялась в соотв.по ISO 2528, гигроскопичность и водоотдача — в соотв. по ИСО 811-81, сорбционная емкость — в соотв. согласно ISO 12500-2-2009. Физико-механические свойства материалов мембран измеряли в соотв. согласно ISO-4674.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Одним из основных несущих элементов современных мембранных материалов, таких как «синтетическая кожа», являются нетканые волокнистые основы, полученные аэродинамическим методом формирования полотна из смеси полиэстера и полипропилена (70:30) волокна с последующей прошивкой и термоусадкой.Такие материалы имеют достаточно большую толщину около 7 мм, поэтому необходимо зачистить их на 2-3 слоя. Линейная плотность отдельных волокон в таких тканях составляет от 0,33 до 0,44 текс, поверхностная плотность — 350-700 г / м 2 , насыпная — 150-220 кг / м 3 , общая пористость — 76-80%.

В настоящее время в производстве синтетической кожи все большее значение приобретают мультифибриллярные волокна с линейной плотностью 0,1 — 0,01 текс и диаметром в несколько микрометров, получаемые из двухкомпонентных волокон «матрицы» (напр.например, полиэтилен высокого давления) — «фибрилла» (например, полиэфир) путем экстрагирования «матричного» кипящего органического растворителя (например, ксилола, толуола и т. д.) в уже сформированную и обработанную полимерным связующим нетканую основу.

Этот достаточно сложный с точки зрения экологической безопасности технологический процесс направлен на уменьшение размерных характеристик волокон в нетканом полотне, изменение структуры нетканых полотен, увеличение их общей пористости (90-95%), гетеропористости, удельной поверхности. , паропроницаемость без изменения гидрофильности и сорбционной активности по отношению к водяному пару.

Для решения подобных проблем был использован метод электропрядения нетканых материалов как один из возможных способов получения высокопористых структур из широкого спектра полимеров, в том числе гидрофильных.

При выборе прядильного раствора для электропрядения предварительным условием являлась необходимость условия нерастворимости нетканого полотна в диметилформамиде (ДМФА) с учетом его последующей пропитки раствором полиэфируретана (ПЭУ), а также обеспечения гидрофильных материалов, подготовленных для его комфортная работа в контакте с человеком.Раствор полиамида ПА 6/66 в смеси этанол (70 мас.%) — вода (30 мас.%) Был выбран из широкого спектра проанализированных полимерных растворов, используемых для получения материалов методом электроспиннинга и удовлетворяющих этим требованиям. .

Нетканые материалы получены в лаборатории аэрозолей ФХТИ им. Карпова (НИФХл) с помощью Nanospider TM (Elmarco, Чехия) по следующим параметрам: концентрация раствора полиамида — 15%. , вязкость раствора — 0.4 Па • с, проводимость — 0,11 см / м, напряжение — 30В, объемный расход 30 мл / час, расстояние между электродами — 20 см. Структура сформированного полотна представлена ​​на рис. 1

Рис. 1. Микрофотография нетканого материала из раствора PA 6/66
Увеличение изображения 2500x.

Диаметр волокон в таком материале составляет от 0,8 до 1,3 мкм. Насыпная плотность составляет 100-110 кг / м 3 , поверхностная плотность — 25-30 г / м 2 , что примерно в 25 раз меньше, чем у нетканых полотен, полученных методом прошивки.

Анализ современных синтетических кож показывает, что общий вклад в структуру, свойства и поведение при эксплуатации вносят нетканая основа, полимерное связующее и окончательная морфология материала, образованного в результате пропитки, разделения фаз и последующей промывки. и сушильные операции [6].

Для пропитки нетканых основ использовали 15% растворы ПЭУ Витур ТМ-1413-85 и Витур 0533-90-ТМ в ДМФА. В качестве коагуляционной ванны использовали 30% раствор ДМФА в воде при 20 ± 5 ° C.Промывка проводилась водой при Т = 20 ± 5 ° С, а сушка — в термокамере при температуре 100 ± 10 ° С. При выборе температуры фазового разделения наблюдалась нежелательная усадка гидрофильной основы нетканого материала на Учитывалась стадия пропитки и фазового разделения.

На рис. 2 представлены микрофотографии структуры мембранных материалов, таких как «синтетическая кожа».

Рис. 2. Микрофотографии структуры мембранных материалов типа «синтетические кожи»: а — на основе ПЭУ ТМ-0533-90 (увеличение изображения 1500x) в, г — на основе ПЭУ ТМ-1413-85. (увеличение изображения 1500х и 5000х соответственно).Состав осадительной ванны — 30% раствор ДМФА в воде. Температура фазового разделения — 20 ° С, температура сушки — 100 ° С.

Отличительной особенностью полученных в процессе мембран является наличие ярко выраженной волокнистой структуры в микропористой матрице ПЭУ, а также отсутствие выраженного поверхностного градиентного слоя практически во всех образцах. особенности пропитки ультратонких нетканых полотен и кинетические факторы в процессе структурообразования на стадии фазового разделения растворов ПЭУ.Быстрая равномерная пропитка, практически одновременное разделение фаз по всему нетканому полотну, состоящему из ряда микроволокон, приводит к получению материалов, схожих по внешнему виду и органолептике с натуральной кожей.

В ходе исследований установлено, что в результате обработки нетканой основы полимерным связующим методом пропитки с последующим фазовым разделением в среде без растворителей диаметр волокон в полуфабрикате из синтетической кожи после высыхания практически не меняется и составляет около 1.3-1,5 мкм.

Однако на фотографиях ясно видно наличие дополнительных микропустот между микроволокнами и астабилизированным полимерным связующим, что является следствием отделения гидрофильных волокон от гидрофильно-гидрофобной полимерной матрицы в процессе сушки. Удельную поверхность материалов мембран и размеры пор измеряли методом низкотемпературной адсорбции азота. Для образцов на основе растворов ПЭУ Витур ТМ-1413-85 удельная поверхность составляет 24,1 м 2 / г с соотношением 0.989, а для образцов на основе ПЭУ ТМ-0533-90 — 23,9 м 2 / г с соотношением 0,992. В разработанных синтетических кожах диаметром от 0,01 до 1,41 мкм определяется наличие пор, что является суммарным вкладом пор в структуру микроволокон, образующихся в результате стабилизации растворов ПЭУ, а также дополнительной системы микропор, которые образуются в процессе сушки из-за разнонаправленного действия сил сокращения капилляров.

В таблице 1 приведены показатели эксплуатационных свойств мембранных материалов типа «синтетическая кожа».

Показатели

Материал мембраны на основе Vitur TM-1413-85 Материал мембраны на основе Vitur TM-1413-90

Толщина, мм

1,3

1,5

Паропроницаемость, мг / (см 2 ∙ час)

4.4

5,8

Гигроскопичность,%

10

8,6

Водоотдача,%

9,8

9,8

Сорбционная способность, г / г

0,2

0,25

Предел прочности при растяжении, МПа

3.5

4,1

Деформация растяжения при разрыве,%

210

240

Высокие уровни паропроницаемости, гигроскопичности, водоотдачи Полученные в работе мембранные материалы связаны с формированием сильно открытой пористой структуры, состоящей из гидрофильных полимерных микроволокон. Высокие показатели прочности на разрыв при малой толщине этих материалов обеспечиваются большим привесом связующего в экспериментальных синтетических мембранных материалах (до 2 г / г), наличием армирующего компонента в виде твердого тела по сравнению с полипропиленом. и полиэфирные, полиамидные волокна, другой механизм деформации и разрушения гальванических полотен по сравнению с иглопробивными тканями.

В целом доступность получаемых материалов вместе с гетеропористой структурой, развитой системой микропор, гидрофильным волокнистым каркасом, а также высокие гигиенические свойства позволяют создавать высокоэффективные «умные» материалы, тесно сотрудничая с человек.

ВЫВОДЫ

  1. Были проведены систематические исследования и научно обоснованный подход к получению мембранных материалов, таких как «синтетическая кожа» на нетканой основе, сформированной методом электропрядения, и растворов ПЭУ, пропитанных в структуру нетканого материала. ткань путем разделения фаз в среде, не содержащей растворителей.

  2. Разработаны также условия изготовления мембран на нетканой основе из раствора полиамида 6/66 и новых марок ПЭУ (Vitur TM-1413-85 и Vitur TM-0533-90).

  3. Выявлено, что пористость полученного мембранного материала (~ 96-98%) соответствует пористости синтетической кожи, содержащей микрофибриллярные волокна, а удельная поверхность составляет 23-24 м 2 / г, что намного выше, чем у промышленного аналога.

  4. Предложена также модифицированная технология производства мембранных материалов, позволяющая расширить ассортимент конкурентоспособных синтетических кож с гетеропористой структурой, кожеподобными органолептическими свойствами и высокими эксплуатационными свойствами, такими как: паропроницаемость — 4,4-5,8 мг / кг. (см 2 в час), гигроскопичность — 8,6-10%, водопропускная способность — 98-99%, предел прочности при растяжении — 6-6,4 МПа, относительное удлинение — 210-240% без дополнительных затрат и увеличения экологических рисков.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
  1. http://www.memtech.ru/index.php/ru/glavnaya/publications/98-membrany-i-nanotekhnologii. Дата последнего обращения: 20.01.2016
  2. http://www.keeptex.ru/dealer/membrany_porelle/. Дата последнего доступа: 21.01.2016
  3. Опреа С., Чобану С. 2008. Влияние температуры образования полиуретановой мембраны мокрым литьем на физико-механические свойства.
    Высокоэффективные полимеры , 20 (2): 208-220
  4. Мён-Сеоб Хил, Донг-Иль Ча, Хак-Йонг Ким, Ин-Шик Ким, Нараян Бхаттарай.2003. Электропряденая нановолоконная полиуретановая мембрана в качестве перевязочного материала.
    Journal of Biomedical Materials Research, Part B: Applied Biomaterials, Volume 67B, Issue 2: 675–679.
  5. Юн К. К., Хи Ч., Ким Дж., Кан Т. Дж. 2007. Применение электропряденого полиуретанового полотна для создания воздухопроницаемых водонепроницаемых тканей.
    Волокна и полимеры , Том 8, Выпуск 5: 564-570.
  6. Бокова Е.С., Коваленко Г.М., Лаврентьев А.В., Калинин М.В. 2015. Целенаправленное управление процессом структурообразования при производстве новых синтетических кож.
    Fiber Chemistry , Volume 46, Issue 5: 312-316.

Picture Organic Clothing представляет экологически безопасную мембрану на биологической основе в новой зимней верхней одежде

Получите доступ ко всему, что мы публикуем, когда вы подпишитесь на Outside +.

Любители активного отдыха часто считают себя защитниками окружающей среды, но не всегда у них такое экологичное снаряжение. Возьмем водонепроницаемые оболочки: создание средней водонепроницаемой / дышащей мембраны дорого обходится окружающей среде.В их основе не только невозобновляемый пластик на нефтяной основе, но и используются токсичные перфторированные соединения или ПФУ, которые не разлагаются при попадании в окружающую среду.

И хотя отрасль начинает отказываться от использования первичного пластика по мере того, как все больше брендов используют переработанные материалы в одежде и аксессуарах, некоторые компании рассматривают следующий шаг в области устойчивого развития.

Стенд Picture Organic Clothing разместил новую мембрану Dryplay Biosource впереди и по центру.

Запущенный в 2019 году бренд одежды для зимних видов спорта Picture Organic Clothing выводит на рынок свою первую мембрану на биологической основе с коллекцией верхней одежды из экологически чистых источников. Эта биопленка, получившая название Dryplay Biosource, на 30% состоит из касторового масла и на 70% из переработанного ПЭТ, кроме того, она водонепроницаема и имеет рейтинг воздухопроницаемости 20K, как и ее аналоги на основе полиуретана. Бренд создал ее в партнерстве с химической компанией Arkema. сосредоточены на инновационных материалах.

«Разница — это только основа того, из чего она сделана», — объясняет представитель по связям с общественностью Маро ЛаБланс.«На самом деле она работает так же, как и обычная мембрана, и такая же долговечная, как и обычная мембрана».

Так почему не все его используют? Одним словом, цена. Эта технология может увеличить стоимость комплекта примерно на 25%. «Picture Organic сосредоточится на снижении стоимости технологии», — говорит ЛеБланс. «Они хотят, чтобы экологически чистые варианты были более доступными». Компания уже работает над своей линией одежды 2021 года и активно работает над снижением цен в предстоящие сезоны.

Эта многообещающая технология не нова.Одежда Castor seed появилась в 1950-х годах, но исчезла из дизайна, поскольку в центре внимания оказались пластмассы. И The North Face предприняли собственный удар по аналогичной мембране еще в 2011 году, выпустив мембрану с 50-процентным содержанием касторового масла в своей Venture Jacket.

Но с тех пор ни один другой бренд товаров для наружной рекламы не использовал эту технологию. Итак, Picture Organic делает рывок, запустив Dryplay Biosource в своих новых мужских куртках и нагрудниках Harvest (499 и 399 долларов), что делает их самыми дорогими предметами одежды бренда.Дополнительная экологическая оценка: набор Harvest также на 58 процентов состоит из переработанного полиэстера.

Куртка Harvest и нагрудник

«Основная задача Picture Organic — избавиться от зависимости от продуктов на основе нефти», — говорят в LeBlance, и линия Harvest — это ее первый шаг. Ожидайте, что в ближайшие сезоны мембрана Dryplay Biosource выйдет за пределы своей коллекции Lab и постепенно превратится в традиционную линию Picture Organic.

And Picture Organic не оставляет эту инновационную технологию при себе. «Их так сильно волнует, что они не оставляют его в собственности», — говорит Эрик Карпентер, торговый представитель Picture Organic на Восточном побережье.Он говорит, что бренд ведет переговоры с другими ведущими брендами об использовании технологии для уменьшения зависимости от полиуретана, включая Patagonia. «

Отрасль в целом должна обратить внимание на биологические материалы, чтобы мы не полагались на ископаемое топливо », — говорит ЛеБланс. И поскольку Dryplay Biosource присоединяется к другим пост-нефтяным инновациям на рынке, таким как новый биоразлагаемый утеплитель и флисовые материалы PrimaLoft, похоже, что у нас хорошее начало.

Новые разработки в области использования электропряденых волокон и мембран для защитной одежды

Abstract

Возрос интерес к разработке защитных тканей и одежды для защиты пользователя от таких опасностей, как химические, биологические, тепловые, УФ, загрязняющие вещества и т. Д.Защитные ткани традиционно разрабатывались с использованием самых разных технологий. Однако этим обычным защитным тканям не хватает воздухопроницаемости. Например, обычные защитные ткани обеспечивают хорошую защиту от воды, но обладают ограниченной способностью удалять водяной пар и влагу. Волокна и мембраны, изготовленные с помощью электроспиннинга, продемонстрировали огромный потенциал для создания защитных тканей и одежды. Эти ткани на основе электропряденых волокон и мембран обладают потенциалом для обеспечения теплового комфорта для пользователя и защиты его от широкого спектра опасностей окружающей среды.В этом обзоре освещаются новые области применения электроспиннинга для создания таких воздухопроницаемых и защитных тканей.

Ключевые слова: электроспиннинг, защитные ткани, текстиль, защитная одежда, волокна

1. Введение

Развитие нанотехнологий вдохновило ученых-материаловедов на изучение использования наноразмерных материалов и волокон для разработки функционального и технического текстиля [1, 2,3,4,5]. Разработка современных текстильных изделий и тканей, обеспечивающих защиту от ультрафиолета, бактерий, микробов, дождя и воды, представляет огромный интерес для персонала, работающего в таких секторах, как здравоохранение, сельское хозяйство, армия и т. Д.[3,4,6,7,8,9]. Традиционно в качестве материалов, используемых для изготовления защитной одежды, использовались непроницаемые пленки [10]. Хотя эти материалы показали значительный успех в блокировании загрязняющих веществ и абсорбции любых проникших токсинов, они громоздкие и тяжелые [10]. Кроме того, пропускание водяного пара через традиционные материалы оставляет желать лучшего. Точно так же непроницаемые ткани на основе полимерных пленок обеспечивают хорошую защиту, но, как обнаружено, не обеспечивают комфорт для пользователя в жаркой и влажной среде.С другой стороны, микропористые нетканые мембраны вызвали огромный интерес при разработке защитной одежды, поскольку они недороги, легки и обеспечивают отличную защиту [3,11]. Воздухопроницаемость или воздухопроницаемость этих пористых нетканых мембран можно улучшить, задав размер пор внутри мембран [4,11].

В последнее время электроспиннинг привлекает повышенное внимание при разработке защитной одежды, так как он позволяет гибко контролировать пористость и размер волокон.Таким образом, мембраны, полученные с помощью электропрядения, могут демонстрировать высокую эффективность фильтрации и хорошую воздухопроницаемость [2,12]. Прямой и простой подход к включению электропряденых волокон в текстиль включает электропрядение волокон непосредственно на поверхности ткани для получения композитной ткани. Такой подход нанесения волокон на поверхность ткани сокращает количество этапов изготовления и в то же время устраняет проблемы, связанные с герметизацией швов. Как правило, большинство воздухопроницаемых и водонепроницаемых тканей представляют собой композитные ткани, которые производятся путем ламинирования различных слоев ткани вместе.Слой электропряденой мембраны можно использовать для замены функционального слоя в этих композитных тканях. Например, Vitchuli et al. разработали материал для одежды для защиты от боевых химических и биологических агентов путем электропрядения волокон нейлона 6 непосредственно поверх нейлоновой / хлопчатобумажной ткани [13]. Их результаты показали, что эффективность фильтрации может быть улучшена более чем на 250%, если на ткань нанести слой волокна нейлона 6, полученного методом электропрядения. В другом исследовании Lee et al. осажденные полиуретановые волокна, наполненные наночастицами оксида цинка, на хлопчатобумажной ткани для создания композитной ткани, обеспечивающей защиту от бактерий и ультрафиолета [4].В других исследованиях использовался двухэтапный подход для включения электропряденых волокон в текстиль. На первом этапе установка электропрядения модифицируется для производства пряжи. На втором этапе эта пряжа включается в традиционный текстиль с использованием таких методов, как плетение, ткачество и вязание, для придания ткани некоторой функциональности. Например, Wu et al. [14] на первом этапе использовали электропрядение для получения полиакрилонитрильной (ПАН) пряжи. Эти нити затем используются для производства тканей с использованием таких методов, как ткачество, вязание и плетение.Их результаты показывают большой потенциал использования электропряденой пряжи для производства защитных тканей. Аналогичным образом Valtera et al. [15] производили композитную пряжу с помощью электропрядения и использовали эту пряжу для производства защитных тканей. В их исследовании безыгольная фильера, подключенная к источнику переменного тока, используется для создания шлейфа из нановолокон. Эти нановолокна наматываются на обычную нить для получения композитных нитей.

В этой обзорной статье представлен обзор использования электропряденых волокон, мембран и пряжи для разработки защитных тканей и текстиля.Эти ткани и текстильные изделия, содержащие электропряденые волокна, обладают потенциалом обеспечения теплового комфорта для пользователя и могут защитить его от широкого спектра опасностей окружающей среды. В этой статье представлены различные методы, которые используются для интеграции электропряденых волокон, мембран и пряжи в ткани. Также представлено применение этих тканей с возможностью электропрядения для защиты от вредных воздействий окружающей среды. Наконец, обсуждаются будущие перспективы использования электроспиннинга для разработки умных тканей.

2. Интеграция электроспиннинга с текстилем

Полимерные волокна с диаметром от субмиллиметра до микрона часто используются в традиционных тканях [16,17]. В последнее время электроспиннинг обнаружил повышенный интерес к производству текстиля, поскольку включение нановолокон в традиционный текстиль может придать текстилю некоторые уникальные функциональные свойства [2,4,18]. Например, встраивание нановолокон в традиционный текстиль может придать текстилю некоторые уникальные функции, такие как самоочищение, водоотталкивающие свойства, огнестойкость и т. Д.В этом разделе обсуждаются некоторые подходы, используемые для включения электропряденых волокон в текстильные изделия и одежду.

2.1. Пряжа

Традиционно текстильные изделия производятся с использованием пряжи, вытянутой из хлопковой пушистой массы и намотанной в катушки [19]. Эта пряжа состоит из хлопковых волокон микронного или крупного размера. Однако с развитием нанонауки текстильная промышленность уделяет внимание производству и внедрению нановолокон в текстиль [20]. Хорошо известно, что с отдельными нановолокнами трудно обращаться.Следовательно, их нельзя использовать непосредственно в ткачестве или вязании для производства тканей или текстильных изделий. Узлы линейных волокон, которые получают путем сбора выровненных нановолокон или узлов пряжи, полученных путем скручивания нановолокон, обеспечивают пригодность нановолокон для ткачества или вязания. За последнее десятилетие исследователи модифицировали установку электропрядения для производства нановолоконной пряжи или линейных узлов нановолокон. Например, мы модифицировали установку электропрядения для сбора линейных сборок нановолокон [21,22].Схема модифицированной установки электропрядения, используемой для сбора линейных сборок нановолокон, представлена ​​на рис. Здесь волокна сначала откладываются на поверхности воды. Затем их вытягивают и наматывают на механический барабан. Этот процесс привел к выравниванию волокон и позволил нам собрать выровненные сборки волокон.

Модифицированная установка электропрядения для сбора линейных сборок нановолокон. Перепечатано из Macromolecular Materials and Engineering , Vol. 297, Avinash Baji, Yiu-Wing Mai, Xusheng Du, Shing-Chung Wong, Повышенная прочность на разрыв и содержание сегнетоэлектрической фазы в самосборных пряжах из поливинилиденфторидного волокна, 209–213, Copyright (2012), с разрешения John Wiley and Sons .

Другие получили нановолоконную пряжу с использованием установки сопряженного электропрядения [23,24,25]. Вкратце, растворы полимеров подают в две разные фильеры, которые индивидуально подключены к положительному и отрицательному источнику высокого напряжения. Волокна наматывают на металлическую воронку, а затем вытягивают изолирующим стержнем. Вращение металлической воронки помогает скручивать пучки волокон. На заключительном этапе пучки волокон в виде пряжи наматываются на намотчик пряжи.показана схема установки сопряженного электропрядения, используемой для производства нановолоконной пряжи. Затем эти нити переплетаются в ткани.

Установка сопряженного электропрядения для производства нановолоконной пряжи. Печатается по материалам RSC Advances , Vol. 5, Чжиган Се, Хайтао Ню, Тонг Лин, Непрерывная пряжа из полиакрилонитриловых нановолокон: подготовка и обработка сухой вытяжкой для производства углеродных нановолокон, 15147–15153, Copyright (2015), с разрешения Королевского химического общества.

Подобная установка используется для первого производства полиакрилонитрильной (ПАН) пряжи [14]. После этого традиционная текстильная машина используется для производства тканей из пряжи PAN. Эти пряжи PAN затем плетут, переплетая три или более пряжи, чтобы получить цилиндрические узоры. Пряжа PAN также используется для производства тканей с помощью техники ткачества. Вкратце, нити основы предварительно растягивают на ткацком станке. На следующем этапе уточные нити переплетаются в перпендикулярном направлении.Джозеф и др. [18] получили пряжу с использованием электропрядения в сочетании с методом осаждения без подложки. Здесь, вместо использования воронки, волокна электроспрядены на гибкий металлический электрод, расположенный так, что он образует открытый каркас воронки. Затем волокна вытягиваются в виде пряжи и наматываются на намотчик пряжи. После этого используется промышленная текстильная машина для скручивания, плетения и плетения пряжи для производства различных видов конструкций. Они показывают, что полые конструкции с открытыми концами могут быть изготовлены путем плетения пряжи.Эти конструкции демонстрируют огромный потенциал для применения стентов и сосудистых трансплантатов. показывает изображение тканой конструкции, полученной с использованием этих нитей, на сканирующем электронном микроскопе (SEM). Утверждается, что эти тканые структуры обладают огромным потенциалом для имплантатов, доставляющих лекарства.

Изображение тканой структуры, полученное на сканирующем электронном микроскопе (СЭМ) с использованием электропряденой пряжи. Перепечатано с разрешения Джона Джозефа, Шантикумара В. Наира, Deepthy Menon, Интеграция бесподложного электропрядения с текстильной технологией для создания биоразлагаемых трехмерных структур, Nano Letters 2015 , Vol 15, 5420–5426.Авторское право (2015 г.), Американское химическое общество.

2.2. Нетканые материалы

Традиционно нетканые материалы производятся путем расширения пены до тех пор, пока полимер не превратится в волокна [26]. Известно, что этот процесс дает большое количество волокон [27]. Хотя диаметр волокон может составлять около 100 нм, волокна смешаны с неволокнистыми фазами полимера. Такие мембраны использовались для производства функциональной одежды. Например, полиуретановые и политетрафторэтиленовые (ПТФЭ) мембраны используются для производства ветроустойчивой, а также водостойкой одежды.Альтернативный подход, основанный на электропрядении, вызвал всеобщий интерес к производству нетканых материалов, поскольку этот процесс является быстрым, простым и масштабируемым [28,29,30]. Присущее им высокое отношение площади поверхности к объему и небольшой размер пор делают электропряденые нетканые материалы подходящими для фильтрации и биомедицинских применений, таких как перевязка ран и применение тканевых каркасов. Пористая природа нетканых мембран, полученных с помощью электропрядения, гарантирует, что они обеспечивают хорошую стойкость к потенциально опасным химическим и биологическим боевым агентам, которые находятся в форме аэрозоля.Напротив, мембрана способна переносить водяной пар, что помогает регулировать тепловую температуру тела. Обычно метод электропрядения используется для нанесения нетканого материала непосредственно на традиционные основы для создания защитной одежды. Используя этот подход, можно использовать электроспиннинг для осаждения волокон в трехмерной форме. Толщина нетканого материала в различных местах на одежде может варьироваться по желанию. Эта форма производства текстиля может устранить некоторые этапы производства и решить некоторые проблемы, такие как проблемы герметизации швов, которые обычно связаны с защитной одеждой [31].Faccini et al. [30] использовали электроспиннинг для нанесения мата из нетканого волокна из полиамида 6 (PA6) на нетканую вискозную основу для изготовления защитной одежды. Термопластический клей с последующим ламинированием горячим прессом также используется для улучшения адгезии между слоем нановолокна и подложкой. Их результаты показывают, что развитый текстиль удерживает 99% частиц размером 20 нм, а также 200 нм. Он демонстрирует их использование в защитной одежде, такой как маски и фильтры. Гибсон и др.[32] использовали электроспиннинг для производства эластомерной мембраны для защитной одежды. Они показывают, что эластомерные мембраны эффективны в улавливании переносимых воздухом частиц. Они также продемонстрировали, что свойства мембраны в отношении потока газа могут быть увеличены за счет двухосного растяжения мембраны. Однако перенос водяного пара через мембрану остается постоянным. Их результаты показывают, что электропряденую мембрану можно наносить или покрывать на ткани для применения в защитной одежде.В аналогичном исследовании Lee et al. [3] утверждают, что химию поверхности полимера, используемого для электропрядения, следует учитывать до того, как они будут нанесены на текстильный материал. Поверхностная энергия материала, выбранного для электропрядения, определяет смачиваемость электропряденой мембраны. Они использовали материал с низкой поверхностной энергией, такой как полипропилен, для производства электропряденой мембраны. Низкая поверхностная энергия полипропилена помогает мембране отталкивать воду и служит барьером для проникновения жидкости.В их исследовании полипропиленовые волокна наносятся на текстильный материал с помощью электропрядения из расплава. Исследованы барьерные свойства и способность композиционного материала к переносу воздуха и влаги. Они показывают, что, хотя воздухопроницаемость и перенос влаги через многослойную защитную одежду снизились на ~ 10–20%, они все же оказываются выше, чем у большинства материалов, используемых для изготовления защитной одежды. Де Фалько и др. [5] исследовали электрофлюидодинамическую технологию (EFD), основанную на электропрядении и электрораспылении для покрытия и модификации поверхности текстиля.Они утверждали, что с помощью этого процесса можно покрывать большие субстраты и превращать ткани в функциональные ткани. Например, путем осаждения проводящего графена или углеродных нанотрубок на поверхность непроводящих тканей ткань может быть сделана электропроводящей и полезной для применения в суперконденсаторах. Аналогичным образом, путем выбора подходящего материала покрытия ткань может быть сделана магнито- или электропроводящей, антибактериальной или светочувствительной.

показывает схему процесса EFD и изображения SEM произведенных тканей.Схема показывает, что можно наносить волокна, капли или тонкие пленки на поверхность тканей, изменяя условия обработки EFD. Они продемонстрировали, что капли оседают на поверхности ткани, когда раствор полимера имеет более низкое содержание растворенного полимера. С другой стороны, процесс EFD приводит к образованию волокон, когда для приготовления раствора полимера используется высокомолекулярный полимер. Тонкий слой полимера наносится на поверхность ткани за счет увеличения скорости подачи во время процесса EFD.

Схема электрофлюидодинамического (EFD) процесса и соответствующие SEM-изображения волокон, полученные с использованием EFD-процесса. Перепечатано из журнала Journal of Colloid and Interface Science , Vol. 541, Франческа Де Фалько, Винченцо Гуарино, Дженнаро Джентиле, Мариакристина Кокка, Вероника Амброджи, Луиджи Амброзио, Маурицио Авелла, Дизайн функциональных текстильных покрытий с помощью нетрадиционных электрофлюидодинамических процессов, 367–375, Copyright (2019), с разрешения Elsevier.

2.3. Композитные волокна и многослойная мембрана из нановолокна

В последние годы возник значительный интерес к производству умных и функциональных тканей. Например, включение пьезоэлектрических материалов в текстиль может помочь владельцу преобразовать механические движения тела в форму электрической энергии. Ян и др. [1] в своем исследовании впервые применили электроспиннинг для изготовления пьезоэлектрических волокон из поливинилиденфторида — со -трифторэтиленом (P (VDF-TrFE)).Эти волокна затем превращаются в крученую пряжу. После этого одинарная пряжа преобразуется в двухслойную и трехслойную пряжу. Эти нити затем используются в качестве утка в тканой структуре для производства функциональных тканей для сбора энергии. Они также производили непрерывную крученую пряжу с использованием модифицированной установки для электропрядения. Здесь волокна сначала собираются на большем конце воронки. Затем пряжу вытягивают из тонкого полотна нановолокна, сформированного на воронке, и скручивают. Эта крученая пряжа также используется для изготовления двух- и трехслойной пряжи.После этого крученая пряжа пришивается к ткани на швейной машине. Пряжа также используется для изготовления тканых пьезотканей. показывает СЭМ-изображение тканой структуры, полученной с использованием полученных нитей.

СЭМ-изображение показывает микроструктуру тканой пьезоэлектрической ткани, полученной с использованием крученой пряжи. Перепечатано с разрешения Enlong Yang, Zhe Xu, Lucas K. Chur, Ali Behroozfar, Mahmoud Baniasadi, Salvador Moreno, Jiacheng Huang, Jules Gilligan, Majid Minary-Jolandan, Нановолокнистые умные ткани из крученой пряжи из электропряденого пьезополимера, Интерфейсы 2017 , Vol.9, 24220–24229. Авторское право (2017 г.), Американское химическое общество.

Используя аналогичный подход, можно разработать текстиль для носимых электронных устройств кожи путем включения в ткань чувствительных к давлению материалов [33,34,35]. Для таких применений обычно используются функциональные полимеры, такие как пьезоэлектрические или проводящие полимеры, которые интегрируются в ткани [36,37,38]. Альтернативный подход заключается во внедрении металлических нанопроволок, функциональных керамических наночастиц или углеродных наноструктур в полимер до того, как они будут интегрированы в ткань.Наиболее распространенный подход включает диспергирование углеродных нанотрубок (УНТ) или графена непосредственно в растворе полимера с последующим электропрядением для получения полимерных волокон, содержащих УНТ / графен [39,40]. Присутствие УНТ или графена в полимерном волокне также способствует повышению механической прочности волокон. В исследовании You et al. [41], полиуретановые волокна, легированные оксидом графена, полученные с помощью электроспиннинга, наматывают вокруг хлопковой пряжи с никелевым покрытием, чтобы сформировать пряжу сердцевинного формования. Затем полученные сердцевинные пряжи наматывают на эластичную нить, из которой затем ткут ткань.Схема, показанная в, иллюстрирует использование пряжи для разработки электронных тканей. Точки пересечения эластичных композитных нитей служат в качестве емкостного механического сенсорного блока. Таким образом, когда к ткани прилагается давление, обнаруживается изменение емкости. Они продемонстрировали, что сенсорный блок имеет отличную чувствительность к давлению 1,59 Н -1 . Эта электронная ткань отлично фиксирует положение и движения тела. Таким образом, их результаты демонстрируют, что эти ткани потенциально могут использоваться в качестве искусственной кожи и носимого устройства для мониторинга здоровья.

( a ) Схема, демонстрирующая использование пряжи для разработки электронных тканей. Вкратце, полиуретановые волокна, легированные графеном, осаждаются на поверхности хлопковой пряжи с никелевым покрытием. Эти нити сердцевина-оболочка затем наматываются на эластичную нить. На следующем этапе из композитных нитей ткут ткань. ( b ) СЭМ-изображение эластичной композитной пряжи. ( c ) Оптическое микроскопическое изображение эластичной композитной нити. ( d ) СЭМ-изображение растянутой эластичной композитной нити.( e ) Оптическое микроскопическое изображение тканой электронной ткани. Перепечатано из журнала Journal of Materials Chemistry C , Vol. 6, Xiaolu You, Jianxin He, Nan Nan, Xianqiang Sun, Kun Qi, Yuman Zhou, Weili Shao, Fan Liu, Shozhong Cui, Эластичная емкостная тканевая электронная кожа, сотканная из пряжи с покрытием из электропряденого нановолокна для обнаружения тактильных и мультимодальных механических стимулов, 12981– 12991, Copyright (2018), с разрешения Королевского химического общества.

В другом исследовании [42] носимая электронная кожа изготавливается путем вплетения чувствительной к давлению пряжи в ткань.Для этого сначала производят пряжу из ПВДФ методом электропрядения. Полученные нити PVDF покрывают поли (3,4-этилендиокситиофеном) (PEDOT) путем полимеризации на месте EDOT на поверхности волоконных нитей. Полученные нити ПВДФ-ПЕДОТ ядро-оболочка ткутся в двухслойную пригодную для носки ткань. Они показывают, что сигнал напряжения холостого хода получается при приложении давления. Кроме того, показано, что выходное напряжение холостого хода переключается при приложении давления. Таким образом, показано, что ткань работает самостоятельно под действием приложенного давления.

3. Защитная одежда

3.1. Защитная одежда от микро- и наночастиц

В последнее время возросла озабоченность по поводу воздействия микро- и наночастиц на опасность для здоровья и безопасности [13,30]. Присутствие в воздухе микро- и наночастиц из-за загрязнения воздуха и загрязнения воздуха является одним из самых больших экологических рисков для здоровья человека [43]. Твердые частицы (ТЧ), присутствующие в воздухе, представляют собой смесь органических и неорганических твердых и жидких частиц.Эти частицы классифицируются как PM10 и PM2,5, что описывает присутствие в воздухе частиц размером менее 10 и 2,5 микрон соответственно [28,44]. Как кратковременное, так и долгосрочное воздействие загрязненного воздуха с высоким содержанием PM10 и PM2,5 может иметь серьезные последствия для здоровья. Необходимо и важно разработать новые барьерные материалы и защитную одежду / материал от микро / наночастиц и обеспечить минимальное воздействие. Традиционный метод фильтрации воздуха основан на использовании высокоэффективных воздушных фильтров (HEPA), которые основаны на стекловолокне микронных размеров [45].Хотя эти нетканые фильтры на основе стекловолокна микронного размера удаляют из воздуха частицы микронного размера, они не способны удалять частицы субмикронного размера. Это ограничение объясняется наличием пор большого размера внутри нетканой сетки.

Для сравнения: фильтрующие материалы, изготовленные с использованием электропряденых мембран, могут демонстрировать превосходные характеристики благодаря ультратонким размерам волокон, огромному соотношению площади поверхности к объему, большой поверхностной энергии и наличию мелкой пористости внутри мембран.Эти свойства электропряденых мембран гарантируют, что фильтрующий материал демонстрирует более высокую эффективность фильтрации и проницаемость во время процесса фильтрации по сравнению с обычными фильтрами HEPA [46,47,48]. Взаимодействие различных механизмов фильтрации отвечает за отделение и фильтрацию частиц из воздуха при использовании электропряденых мембран в качестве фильтрующих материалов [28]. Например, частицы, которые обычно имеют размер от 0,3 до 1 микрона, отделяются от воздушного потока и захватываются волокнами из-за ван-дер-ваальсовых взаимодействий.Это происходит, когда частицы в воздушном потоке вступают в тесный контакт с поверхностью волокон [49]. Частицы размером более 1 микрона отделяются от воздушного потока за счет инерционного удара [50]. Воздушный поток через мембрану проходит извилистый путь. Из-за инерции частицы сталкиваются с волокнами и осаждаются на поверхности волокон. Наконец, частицы размером менее 0,3 микрона отделяются от воздушного потока из-за электростатического эффекта. Это происходит, когда частицы или волокна заряжены.Электростатическое взаимодействие притягивает частицы к поверхности волокон [45]. Таким образом, эти механизмы разделения и фильтрации показывают, что эффективность фильтрации фильтрующего материала для электропрядения может быть улучшена путем настройки размера волокон и химического состава их поверхности. Например, показано, что волокна, изготовленные с использованием полимеров с высоким дипольным моментом, захватывают частицы PM с полярными функциональными группами, такими как C – O, C = O и C – N [51]. Это объясняется диполь-дипольным взаимодействием с частицами и индуцированными дипольными межмолекулярными силами, которые притягивают частицы к волокнам.Также сообщается, что способность фильтра улавливать частицы увеличивается, когда размер волокон уменьшается до нанометрового масштаба. Установлено, что фильтры с волокнами нанометрового размера прозрачны для солнечного света и пропускают достаточный воздушный поток. Сообщалось, что электропряденая мембрана из полиакрилонитрила (ПАН) с волокнами диаметром 200 нм может использоваться в качестве эффективных и прозрачных воздушных фильтров [51]. Эти мембраны PAN показали в ходе полевых испытаний, что они могут использоваться в опасных условиях PM2.5-й уровень в течение ~ 100 ч с КПД до 95%. Strain et al. [52] в своем исследовании разработали электропряденые мембраны на основе полиэтилентерефталатных (ПЭТ) волокон для фильтрации дыма. Они продемонстрировали, что мембраны с волокнами меньшего диаметра более эффективны при фильтрации дыма по сравнению с мембранами с волокнами большего диаметра. Показано, что мембраны с диаметром волокон 0,4 мкм улавливают остатки дыма, в 43 раза превышающие его собственный вес. Для сравнения: типичный наконечник сигаретного фильтра на основе ацетата целлюлозы поглощает только остатки дыма 2.В 7 раз больше собственного веса. В другом исследовании [53] Wang et al. разработали воздушные фильтры путем нанесения волокон из смеси поливинилхлорида (ПВХ) и полиуретана (ПУ) на обычную фильтровальную бумагу. Они продемонстрировали, что фильтровальная бумага с волокнами из смеси ПВХ / ПУ обладает высокой эффективностью фильтрации для фильтрации твердых частиц по сравнению с чистой фильтровальной бумагой. В нескольких исследованиях также были изготовлены электретные волокна для притяжения и захвата электростатически активных наночастиц в воздухе [54,55,56,57,58]. Некоторые полимеры, такие как PAN, PVDF, полиамид и полиэфиримид, накапливают электрические заряды во время электропрядения.Показано, что эти электретные мембраны могут использоваться в качестве воздушных фильтров, поскольку они притягивают и адсорбируют частицы, присутствующие в воздухе. Также продемонстрировано, что электростатические свойства электрической мембраны могут быть улучшены путем диспергирования некоторых усилителей накопления заряда, таких как наночастицы SiO 2 или наноразмерные графитовые пластинки в матрице волокна [57,58].

3.2. Защитная одежда от проникновения жидкости

Одним из важных требований к одежде, помимо эстетики, является функциональность и комфорт, предлагаемые одеждой ее владельцу [12,59,60,61,62].Водонепроницаемая и дышащая защитная одежда может обеспечить тепловой комфорт владельцу. Он обеспечивает комфорт в экстремальных климатических условиях и защищает их от таких факторов окружающей среды, как дождь, снег и ветер. Этот тип одежды ограничивает проникновение жидкой воды, позволяя водяному пару проходить через них [11,12,60,63]. Такие материалы, используемые для изготовления одежды, также могут найти применение в самых разных областях, включая фильтрующие и разделительные среды, медицинские принадлежности и т. Д.[62,64].

Обычно материалы, обеспечивающие защиту от воды, проявляют контрастное поведение с водяным паром. Другими словами, водонепроницаемые материалы редко бывают воздухопроницаемыми. Недавно было продемонстрировано, что водонепроницаемые и воздухопроницаемые материалы могут быть изготовлены с использованием пористых гидрофобных материалов с взаимосвязанными проходами пор [61]. Традиционно такие материалы изготавливались с использованием таких методов, как двухосное растяжение, фазовое разделение и стратегия на основе шаблона [65,66,67,68].Однако традиционные методы изготовления защитных материалов достигли ограниченного успеха с точки зрения водонепроницаемости материала и / или его воздухопроницаемости. Это объясняется сложностью регулирования и контроля его пористой структуры.

Недавно исследователи сосредоточили свои усилия на использовании электропрядения для создания водонепроницаемых и дышащих материалов [63,64]. Электропрядение позволяет создавать мембраны, которые не только плотно упакованы, но и имеют взаимосвязанные поры.Наличие пор микронного и наноразмерного размера в электропряденой мембране позволяет переносить влагу и ограничивает проникновение воды и ветра. Однако сообщается, что электропряденые материалы демонстрируют хорошую водонепроницаемость и воздухопроницаемость только тогда, когда они изготовлены с использованием по своей природе гидрофобного полимера [61]. Электропряденые мембраны, изготовленные с использованием гидрофобных полимеров, препятствуют проникновению капель воды и пропускают молекулы водяного пара.

Канг и др. [11] использовали электроспиннинг для производства водонепроницаемых и дышащих тканей на основе полиуретановых волокон.В своем исследовании они использовали электроспиннинг для нанесения полиуретановых волокон на ткань-основу для производства дышащих тканей. Они также изготовили контрольные образцы, покрывая ткани мембранами из полиуретановой смолы. Они продемонстрировали, что водонепроницаемость и воздухопроницаемость тканей на основе электропряденых полиуретановых волокон намного выше по сравнению с контрольными образцами. Sheng et al. [60] применили электроспиннинг для производства нановолоконной мембраны из полиакрилонитрила (ПАН), а затем модифицировали мембрану, добавив к ней полидиметилсилоксан (ПДМС).Они демонстрируют, что чистые нановолокна ПАН гидрофильны. Однако модифицированные ПАН мембраны PDMS гидрофобны и демонстрируют гистерезис с низким краевым углом. Показано, что капля воды скатывается с поверхности ПАН-мембраны, модифицированной ПДМС, при ее наклоне на 7 °. Они также продемонстрировали, что благодаря тонким взаимосвязанным порам эти мембраны проницаемы для водяного пара. иллюстрирует механизм воздухопроницаемости их мембраны. Стакан, наполненный водой, накрывают мембраной, и установку нагревают до 100 ° C в течение 30 мин.Показано, что вода, окрашенная синим красителем, находится на поверхности мембраны. Однако показано, что силикагель, помещенный на поверхность мембраны, меняет цвет с синего на розовый. Это показывает, что мембрана проницаема для водяного пара.

Исследование водонепроницаемости и воздухопроницаемости электропряденой ПДМС-мембраны, модифицированной ПАН. Электропряденая мембрана из ПДМС, модифицированная ПАН, предназначена для покрытия стакана с водой. Из-за гидрофобности мембраны капли воды, помещенные на мембрану, не могут попасть в мембрану.С другой стороны, при нагревании установки мембрана проницаема для водяного пара. Таким образом, когда силикагель помещается на мембрану, он меняет свой цвет с синего на розовый. Перепечатано с разрешения Junlu Sheng, Min Zhang, Yue Xu, Jianyong Yu, Bin Ding, Tailoring водостойкие и воздухопроницаемые характеристики полиакрилонитриловых нановолоконных мембран, модифицированных полидиметилсилоксаном, ACS Applied Materials and Interfaces 2016 , Vol. 8, 27218–27226. Авторское право (2016 г.), Американское химическое общество.

Характеристики электропряденой мембраны с точки зрения ее воздухопроницаемости можно улучшить, контролируя размер пор и общую пористость. Уменьшение размера пор будет играть более важную роль в сопротивлении проникновению капель воды. С другой стороны, улучшение общей пористости материала увеличивает пропускание водяного пара из материала. Ли и др. [69] в своем исследовании исследовали влияние размера пор, пористости и длины пор на воздухопроницаемость и водонепроницаемость электропряденой мембраны.Они использовали электроспиннинг для изготовления мембран на основе полиуретана и фторированного полиуретана. Пористость и размер пор мембран регулируются путем регулирования относительной влажности во время процесса электропрядения и продолжительности электропрядения. Воздухопроницаемость мембран исследуется при покрытии стакана с водой изготовленной электропряденой мембраной. Они продемонстрировали, что при нагревании стакана образуется большое количество водяного пара, который проходит через мембрану.Воздухопроницаемость приписывается диффузии водяного пара по Фику через пористую мембрану. Это связано с разницей относительной влажности между двумя сторонами мембраны. Показано, что воздухопроницаемость мембран зависит от пористости и длины пор. Совсем недавно Shi et al. [70] изготовили мембрану Janus с помощью электропрядения и продемонстрировали, что вода проникает через мембрану только с одной поверхности мембраны. Мембраны Janus производятся путем изготовления двухслойной структуры с одним гидрофильным слоем, а другой — гидрофобным.Показано, что вода проникает, когда она помещается на гидрофобную сторону двухслойной структуры. В нашем недавнем исследовании мы изготовили мембрану Janus с помощью электроспиннинга [71]. Мы продемонстрировали, что вода проникает, когда помещается на гидрофобную сторону мембраны Janus, но не проникает, когда помещается на гидрофильную сторону мембраны Janus. Эти мембраны Janus демонстрируют огромный потенциал для создания воздухопроницаемых и водонепроницаемых тканей.

3.3. Защитная одежда от химикатов

Разработка спецодежды для защиты от боевых отравляющих веществ с использованием инновационных систем защиты имеет первостепенное значение для военнослужащих и сотрудников службы безопасности.Боевые отравляющие вещества, такие как хлор, арсин, фосген и т. Д., Считаются наиболее отвратительными химическими веществами, поскольку они повреждают кожу и нервы [72,73]. Традиционно защитные текстильные системы основаны на использовании многослойной ткани с защитным слоем [2,13,74,75]. Защитный слой в этих тканях состоит из неорганического материала, такого как активированный уголь или активированный уголь, который помогает удерживать химические вещества и предотвращает их проникновение в ткань. Хотя эти обычные защитные ткани показали огромный успех в улавливании химикатов, они имеют высокую тепловую нагрузку и не пропускают воздух и водяной пар.Отсутствие воздухопроницаемости обычного химзащитного текстиля вызывает дискомфорт у пользователя и снижает его эффективность при выполнении активных задач. Другой недостаток, связанный с традиционной защитной одеждой, — это утилизация использованной или загрязненной одежды. Обычная защитная одежда способна только физически адсорбировать химические вещества. Они не помогают в детоксикации боевых отравляющих веществ. Некоторые оксиды металлов были идентифицированы как альтернатива активированному углю или древесному углю в защитной одежде.Показано, что оксиды металлов обладают превосходной реакционной способностью по отношению к боевым химическим веществам, а также способны детоксифицировать химические вещества [76]. В последнее время электроспиннинг используется для изготовления этих волокон из неорганических оксидов металлов, которые можно использовать в химической защитной одежде. Мембраны из электропряденых волокон сопротивляются проникновению органических молекул, но проницаемы для воздуха и водяного пара.

Vitchuli et al. [74] использовали электрораспыление вместе с электроспиннингом для получения волокон из нейлона 6, покрытых наночастицами оксида цинка (ZnO).Они продемонстрировали, что эти волокна обладают хорошей детоксикационной эффективностью в отношении параоксона, который является имитатором высокотоксичного фосфорорганического соединения. Чтобы продемонстрировать эффективность детоксикации волокон нейлона 6, покрытых ZnO, мембрану из нановолокна помещают в стеклянный флакон, заполненный раствором параоксона. По прошествии определенного времени растворы испытывают с помощью газовой хроматографии-масс-спектрометрии и определяют остаточную концентрацию параоксона в растворе. Их результаты показывают, что концентрация параоксона значительно снизилась в растворе, который подвергался воздействию нановолокон ZnO / нейлон 6, по сравнению с исходным необработанным раствором и раствором, который подвергался воздействию чистых нановолокон нейлона 6.Нановолокна имеют большую площадь поверхности для поглощения параоксона. Кроме того, присутствие наночастиц ZnO на поверхности волокон способствует детоксикации молекул параоксона за счет разрыва связей P – O. Детоксикация привела к образованию менее вредного нитрофенола. Аналогичное исследование Ramaseshan et al. [72] показали, что электропряденые нановолокна из титаната цинка могут использоваться в качестве реактивных сорбентов для детоксикации вредных имитаторов нервно-паралитических агентов и ипритных агентов. Нановолокна из титаната цинка производятся с использованием золь-гель технологии в сочетании с методом электроспиннинга, который обычно используется для производства керамических волокон [77,78].Их результаты показывают, что изготовленные неорганические нановолокна являются пористыми и имеют большую площадь поверхности. Эти свойства нановолокна гарантируют, что боевые агенты не только адсорбируются на поверхности волокон, но также разлагаются на нетоксичные продукты. Они утверждают, что такие материалы могут использоваться в масках для лица и для другой защитной одежды.

3.4. Защитная одежда от микробов

Производство экономичных антимикробных материалов представляет большой интерес для разработки антимикробной защитной одежды.Обычно металлы, такие как серебро, медь, кадмий и т. Д., Используются для противомикробных препаратов из-за их способности дезактивировать бактерии [79]. Среди всех этих элементов серебро является наиболее токсичным для микроорганизмов, поэтому оно широко используется в таких областях, как противомикробные фильтры, перевязочные материалы для ран, очистка воды, фильтрация воздуха и защитная одежда [80]. Утверждается, что электростатические взаимодействия между бактериальными клетками и ионами серебра являются основным механизмом бактерицидных свойств серебра.Катион серебра связывается с группами серы, кислорода и азота, поскольку они являются электронодонорными группами. Это взаимодействие вызывает структурные изменения в клетке, которые приводят к разрыву клеточной стенки и гибели бактериальной клетки [81]. Ионы серебра также имеют тенденцию связываться с бактериальной ДНК и РНК путем денатурирования. Из-за этого антимикробного поведения серебра исследователи диспергировали частицы серебра в растворе для электропрядения для получения антимикробных электропряденых волокон. Частицы серебра либо встроены в матрицу волокна, либо нанесены на поверхность волокон.Малый диаметр волокон и нанометровый размер частиц серебра гарантирует, что волокна имеют огромную площадь поверхности на единицу объема. Это помогает повысить антимикробную эффективность волокон, покрытых серебром.

Quiros et al. [81] диспергировали серебро в растворе поливинилпирролидона (ПВП) и электропрядили этот раствор для получения антимикробных волокон. Показано, что серебро восстанавливает и формирует наночастицы во время электроспиннинга. Исследована эффективность этих волокон против бактерий Escherichia coli и Staphylococcus aureus .Эти волокна снижают метаболическую активность и жизнеспособность клеток. Демонстрируется явное подавление контакта микроорганизмов с волокнами. Они также продемонстрировали антибактериальный эффект волокон ПВП, содержащих серебро. В аналогичном исследовании [82] авторы диспергировали ионы серебра в растворителе диметилформамид (ДМФ), чтобы восстановить ионы до наночастиц серебра. После этого полиакрилонитрил (ПАН) растворяется в растворе ДМФА с наночастицами серебра и электропрядением. Показано, что облучение полученных волокон УФ-светом ускоряет образование наночастиц серебра.Показано, что полученные волокна обладают хорошим бактерицидным действием. Их результаты представляют собой аргументы в пользу использования этих волокон в качестве фильтров для защиты персонала от бактериального заражения. О подобном подходе к восстановлению серебра до ионов серебра сообщалось в других исследованиях [80,83]. Например, аскорбилпальмитат, который является производным витамина С, используется для восстановления ионов серебра до наночастиц серебра. Аскорбилпальмитат добавляют к раствору поли ( ε -капролактон) (PCL). Ионы серебра диспергируются в этом растворе перед электроспрядением раствора для производства волокон.Показано, что присутствие аскробилпальмитата в волокнах восстанавливает ионы серебра до наночастиц серебра. В другом исследовании [80] ПВП используется в качестве укупорочного агента при формировании наночастиц серебра на поверхности электропряденых волокон. Показано, что ПВП сильно взаимодействует с поверхностью наночастиц серебра, поскольку он связывается с атомами O и N. Таким образом, добавление ПВП к раствору для электропрядения помогло восстановить ионы серебра до наночастиц серебра. Присутствие ПВП также помогает диспергировать серебро, поскольку предотвращает агрегацию наночастиц серебра на волокнах.Равномерная дисперсия серебра играет роль в улучшении антимикробных свойств волокон.

Hwang et al. [84] использовали метод электроспиннинга для изготовления композитных волокон ZnO / TiO 2 и продемонстрировали их антимикробную активность против Esherichia coli и грамположительных Staphylococcus aureus . Авторы также изготовили чистые волокна TiO 2 и сравнили антибактериальную активность этих волокон с антибактериальной активностью композитных волокон ZnO / TiO 2 .Их результаты показывают, что без УФ-облучения чистые волокна TiO 2 лишь умеренно ингибируют рост бактериальных клеток. С другой стороны, показано, что композитные волокна ZnO / TiO 2 эффективно убивают как Esherichia coli , так и грамположительные Staphylococcus aureus. Это связано с гидроксильными радикалами на поверхности композитных волокон. Эти реактивные гидроксильные радикалы образуются из-за присутствия ZnO в композитных волокнах. Гидроксильные радикалы ответственны за уничтожение клетки, поскольку они могут реагировать с ДНК, клеточными мембранами и клеточными белками.показывает антибактериальную активность композитного волокна и волокна TiO 2 против грамположительных Staphylococcus aureus . показывает, что процент выживаемости бактериальных колоний резко снижается для композитных волокон. Эти материалы демонстрируют огромный потенциал для разработки антимикробных тканей.

График% выживаемости бактериальных колоний от времени для ZnO / TiO 2 композитных волокон (красные точки) и TiO 2 волокон (черные полые квадраты) против Staphylococcus aureus в отсутствие света.На вставке — колонии бактерий. Перепечатано из Chemical Communications , Vol. 47, Сон Хе Хван, Джуён Сон, Юджунг Джунг, О. Ён Квеон, Хи Сон, Джёнсик Джанг, Electrospun ZnO / TiO 2 Композитные нановолокна в качестве бактерицидного агента, 9164–9166, Copyright (2011), с разрешения The Королевское химическое общество.

3.5. Защитная одежда от тепла и тепла

В последние годы растет спрос на разработку тепловой защитной одежды для защиты пользователя от различных типов теплового воздействия, таких как тепло, лучистое тепло и горячие поверхности [85,86].В обычных термозащитных тканях ткань состоит из двух основных фаз, которые влияют на тепловые характеристики защитной одежды [87]. Газовая фаза, присутствующая в порах ткани, состоит из водяного пара и / или сухого воздуха. С другой стороны, твердая фаза состоит из волоконных нитей. Эти нити в нетканом или тканом материале помогают удерживать воздух в газовой фазе тканей [87]. Газовая фаза внутри ткани передает меньшее количество тепловой энергии через ткани по сравнению с твердой фазой.Таким образом, на изоляционные характеристики этих обычных тканей влияют свойства пряжи.

Кевларовые волокна и ароматический полиамид, волокна Nomex ® благодаря своим огнестойким характеристикам обладают огромным потенциалом для разработки термозащитных тканей [88]. Точно так же полимеры, такие как полиимид, полибензимидазол и полиамид, имеют высокую температуру разложения и обладают способностью к самозатуханию из-за их жестких основных цепей и межцепочечных взаимодействий [85].Мембраны, изготовленные с использованием этих полимеров с высокими эксплуатационными характеристиками, обладают рядом преимуществ, таких как воздухопроницаемость и термостойкость [86]. Таким образом, если электропрядение используется для производства нетканых мембран с использованием этих высокоэффективных полимеров, то их также можно использовать для изготовления термозащитной одежды. Zhu et al. [85] использовали электроспиннинг для получения композиционных материалов на основе полибисбензимидазобензофенантролиндиона (BBB) ​​и продемонстрировали, что эти материалы не выдерживают пламени или горения.Волокна BBB получают путем предварительного приготовления раствора предшественника, который состоит из диаминобензидина и 1,4,5,8-нафталинтетракарбоновой кислоты (NTCA). Затем к этому раствору добавляют раствор ПВП и, наконец, раствор подвергают электропрядению для получения волокон-предшественников. Волокна ВВВ получают путем термической обработки этих волокон-предшественников. После этого полученные волокна ВВВ механически нарезаются для получения коротких волокон ВВВ. Эти короткие волокна BBB диспергированы в растворе гекторита натрия (Hec). Затем Hec и BBB наносятся на мембрану из термопластичного полиуретана (TPU).На следующем этапе мембрана TPU избирательно протравливается для получения композитных волокон Hec / BBB, которые не воспламеняются при контакте с пламенем. Они утверждают, что нанолисты Hec в композите образуют слой и препятствуют прохождению летучих веществ через мембрану. Передача тепла через мембрану замедлена. Авторы [85] продемонстрировали, что полимер ВВВ подвергается пиролизу при контакте чистой мембраны ВВВ с пламенем. С другой стороны, показано, что мембрана Hec / BBB поддерживает контакт с пламенем.показывает установку, используемую для демонстрации термостойкости и огнестойкости мембраны Hec / BBB. Показано, что мембрана защищает ватный диск от пламени.

Цифровая фотография, демонстрирующая огнестойкость мембраны Hec / BBB. Мембрана Hec / BBB приводится в контакт с пламенем, а с другой стороны мембраны удерживается ватный диск. Показано, что мембрана блокирует пламя и защищает ватный диск. Перепечатано с разрешения Цзянь Чжу, Йозефа Бреу, Хаоцин Хоу, Андреаса Грейнера, Симы Агарвал, негорючие гибкие полимерные мембраны с градиентной структурой, ACS Applied Materials and Interfaces 2019 , Vol.11, 11876–11883. Авторское право (2019 г.), Американское химическое общество.

Hang et al. [89] получили меламиновые волокна путем электроспиннинга меламиноформальдегидной смолы и продемонстрировали его применение для разработки термостойких тканей. Они показывают, что температура разложения волокон выше, чем у большинства полимерных волокон. Serbezeanu et al. [86] синтезировали полиимид (ПИ) и электропрядили волокна ПИ на подложки из кевлара. Этот материал сравнивается с обычной термозащитной одеждой и демонстрирует улучшенную защиту и скорость прохождения водяного пара.Показано, что их материал имеет хорошую защиту от тепла и пламени.

3.6. Защитная одежда от ультрафиолетового (УФ) излучения

В последние годы текстильные изделия и ткани, блокирующие УФ-излучение, вызывают значительный интерес для защиты от земного УФ-излучения [90]. Хорошо известно, что воздействие солнца и ультрафиолетового излучения может нанести значительный вред коже. Например, воздействие УФ-излучения с длинами волн в диапазоне 315–400 нм вызывает признаки старения [91,92].С другой стороны, воздействие УФ-излучения с длинами волн в диапазоне 280–315 нм вызывает развитие рака кожи [91,92]. Таким образом, это имеет решающее значение для разработки текстильных материалов, защищающих от ультрафиолета, особенно для персонала, работающего на открытом воздухе в течение длительного периода. Традиционно оксид цинка (ZnO) использовался в тканях и продуктах личной гигиены, таких как солнцезащитные кремы, из-за их способности блокировать УФ-излучение [93,94,95]. Эффективность этих частиц оксида цинка по блокированию УФ-излучения может быть повышена, если они находятся в форме наночастиц.Это объясняется увеличением отношения площади поверхности к объему. Ли и др. [4] разработали ткани, защищающие от ультрафиолета, путем диспергирования наночастиц ZnO в растворе полиуретана перед использованием электропрядения для производства волокон ZnO с полиуретановым наполнителем. Эти волокна нанесены на полипропиленовый нетканый субстрат, чтобы продемонстрировать, что очень тонкий слой волокон ZnO с полиуретановым наполнителем успешно снижает пропускание УФ-излучения как для УФ-А, так и для УФ-В. Присутствие ZnO в волокнах способствует поглощению УФ-излучения и гарантирует, что электропряденные волокна эффективно защищают УФ-излучение.Они также показывают, что способность волокон блокировать ультрафиолетовое излучение увеличивается, когда концентрация ZnO в волокнах увеличивается и когда увеличивается плотность волокон ZnO, наполненных полиуретаном. Изготовленные волокна могут снизить УФ-излучение более чем на 97%. Для сравнения, необработанный субстрат обеспечивает ограниченную защиту от ультрафиолетового излучения или ее отсутствие. Pant et al. [96] получили УФ-защитный текстиль путем диспергирования наночастиц диоксида титана в электропряденых волокнах. Они также сообщили, что присутствие частиц диоксида титана в волокнах блокирует УФ-излучение.Это связано с поглощением ультрафиолетового света частицами диоксида титана. Поглощение ультрафиолетового света отвечает за перенос электронов из валентной зоны в зону проводимости и помогает блокировать ультрафиолетовое излучение. В аналогичном исследовании Li et al. [92] использовали методы электропрядения для производства нановолокон на основе натуральной хлопковой целлюлозы. Затем эти волокна функционализируют диоксидом церия (CeO 2 ) с использованием гидротермального метода и исследуют их способность блокировать УФ-излучение.Они продемонстрировали, что волокна натуральной хлопковой целлюлозы, модифицированные наночастицами диоксида церия, могут блокировать УФ-излучение по сравнению с чистыми волокнами. Утверждается, что диоксид церия чувствителен к поглощению света и особенно к полосам поглощения в УФ-области. Кроме того, большой показатель преломления диоксида церия и его равномерное распределение на поверхности волокон сыграли роль в эффективном УФ-рассеянии. Недавно Ли и др. [97] продемонстрировали, что органические волокна на основе лигнина и поливинилового спирта (ПВС) способны блокировать УФ-излучение.Вкратце, лигнин и ПВС растворяют в растворителе и подвергают электропрядению с получением волокон лигнин / ПВС. Волокна сшиты, и исследуется их способность блокировать УФ-излучение. Показано, что коэффициент пропускания УФ-А и УФ-В излучения через волокна лигнин / ПВС практически равен нулю. Здесь присутствующие в лигнине функциональные группы, поглощающие УФ-излучение, такие как фенолы, кетоны и хромофоры, гарантируют, что он может блокировать УФ-излучение.

4. Перспективы на будущее

Использование электроспиннинга для производства тканей и текстильных изделий может вызвать революцию в области применения защитной одежды.Например, широкое использование наночастиц и наноматериалов вызвало ряд серьезных вопросов, поскольку воздействие этих материалов может представлять опасность для здоровья и безопасности. Что еще хуже, количество людей, подвергающихся воздействию этих наноматериалов, будет увеличиваться в будущем. Таким образом, существует острая необходимость в разработке новых барьерных материалов против этих наноматериалов. Использование электропряденых мембран показало огромные перспективы и потенциал в качестве защитной среды от частиц микронного размера.Эффективность электропряденой мембраны по улавливанию частиц микронного размера может быть дополнительно улучшена путем регулирования размера волокон, размера пор и общей пористости внутри мембраны. Однако их способность улавливать частицы размером менее 100 нм обсуждается редко. Один из подходов к эффективному захвату наночастиц — электростатическое взаимодействие. Для этого мембрана должна действовать как электрет, притягивающий наночастицы. В качестве альтернативы поверхность волокон может быть функционализирована, чтобы способствовать химическому взаимодействию между наночастицами и волокнами.Таким образом, мембрана будет полезна для захвата не только микрочастиц, но также будет способна захватывать наночастицы. В дополнение к этому, поверхности волокон также могут быть функционализированы добавками для улавливания загрязняющих веществ, присутствующих в воздухе, таких как летучие органические соединения, химические и биологические загрязнители, и превращения их в простые соединения. Производство таких мембран окажет огромное влияние на разработку следующего поколения защитных мембран для воздушных фильтров.Точно так же мембраны, которые сопротивляются проникновению воды, но пропускают водяной пар, демонстрируют огромный потенциал для создания воздухопроницаемых защитных тканей. Такие ткани можно использовать для самых разных целей, таких как одежда, обувь, разделительные материалы, фильтрация и т.д. Эти волокна затем могут быть включены в мембрану одежды для получения умных и функциональных тканей.Волокна могут быть непосредственно на ткани электропрядены. Хотя такой подход устраняет проблемы, связанные со сшиванием электропряденой мембраны и ткани вместе, адгезия между мембраной и тканью остается проблемой. Несколько исследовательских групп изучают методы плазменной обработки и химических добавок для улучшения адгезии между мембраной и тканью. Электропрядение также можно использовать для диспергирования неорганических противомикробных частиц и агентов внутри и на поверхности полимерных волокон.При включении в одежду эти волокна могут придавать одежде антимикробные свойства. Таким образом, электроспиннинг предлагает огромный потенциал для разработки мембран и волокон для применения в защитной одежде.

Porelle Dry — водонепроницаемая и дышащая мембрана

Микропористые мембраны Porelle гидрофобны (ненавидят воду) и препятствуют прохождению воды даже под высоким давлением. В то же время мембрана «дышит», позволяя поту в виде молекул водяного пара проходить через микроскопические поры, вызванные большим теплом и более высокой плотностью молекул водяного пара изнутри одежды.Уникальное сочетание микроструктуры и химического состава полиуретана гарантирует, что микропористые мембраны Porelle остаются водонепроницаемыми при использовании даже после многократных стирок или стерилизации паром.

Porelle Dry — водонепроницаемая и дышащая микропористая полиуретановая мембрана: легкая, гибкая и прочная. Ключевой особенностью технологии Porelle Dry является ощущение сухости при использовании в активной одежде. Пленки Porelle Dry производятся с помощью уникального нового процесса нанесения покрытия, который позволяет формировать однородную микроструктуру.Это обеспечивает постоянный уровень водонепроницаемости даже после нескольких стирок. Некоторые продукты конкурентов имеют нерегулярную структуру ячеек с большими порами, которые по своей природе могут приводить к отказу, вызывая снижение водонепроницаемости и воздухопроницаемости. Технология Porelle предлагает уникальное решение: они дышат, поглощая и рассеивая пот за счет диффузии молекул водяного пара через твердую структуру. Несмотря на то, что эти технологии работают, пользователь иногда может чувствовать себя липким и неудобным.

Одной из ключевых функций мембранной технологии, используемой в одежде, является обеспечение того, чтобы она оставалась водонепроницаемой при использовании, сохраняя пользователя сухим и комфортным. Однако, когда мы много работаем, мы потеем. Если пот остается внутри одежды, это может создать микроклимат и быстро образовать влажный слой, в результате чего пользователю становится холодно.

Решением этой проблемы является использование водонепроницаемых и дышащих мембран. По этой причине пленки TPU и PU широко используются в производстве одежды.Как правило, они основаны на технологиях 100% твердых гидрофильных пленок. Когда гидрофильные пленки отводят пот, они набухают и удерживают влагу. Это происходит из-за цепочек химических групп внутри твердой структуры, которые притягивают и удерживают молекулы водяного пара. Это удержание влаги в структуре изменяет природу и характер пленки, оставляя ощущение, будто она на самом деле влажная, что может ощущаться пользователем как ощущение дискомфорта, липкости и холода. Porelle Dry — это микропористая мембрана, которая дышит с помощью другого механизма, который позволяет характеру и природе пленки оставаться сухой при использовании.Мембрана гидрофобна (ненавидит воду) и отталкивает капли воды даже под высоким давлением.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.