Исследование свойств мембранных материалов, разработка рекомендаций по их эксплуатации

Основные  технические характеристики Gore-Tex®:

Пропускная  способность (вентиляция) - 18000гр/м2/24часа

Водостойкость - более 10000 мм водяного столба

Износостойкость - 200 ч непрерывной машинной стирки [4,5] 
 
 
 
 
 
 
 
 

3 Недостатки мембранных материалов

     1. Водонепроницаемость мембранной ткани определяется по давлению водяного столба, которое определённое время выдерживает ткань с мембраной: чем больше выдерживает, тем лучше. В куртке, которая "держит" больше 6000 мм, можно гулять под дождём (8000 мм - можно спокойно работать под ливнем, 10000 мм - куртка непромокаема).  
То есть, мембранная ткань непромокаема только до какого-то предела. При большей дождевой нагрузке - промокаема. А если давление больше? Или Вы под дождем больше "определенного времени"?

     2. Мембрана дышит, но только для определенного предела. А если Вы потеете выше установленного предела? И как его установить? Мембрана отводит испарившийся пот, а неиспарившийся, тот самый, который «в три ручья»? Правильно, остается внутри куртки. А тот, который испарился, но оказался чрезмерным для мембраны? Конденсируется на внутренней поверхности мембраны, забивая поры и пропитывая надетую под мембрану одежду. А что происходит с намокшими под мембранной одеждой вещами? Влага из них уходит в соответствии с пропускной способностью мембраны. То есть высушить эти вещи даже на себе - проблема, и не маленькая!

     3.   В одежде с мембраной вы почувствуете себя комфортно только в том случае, если будете использовать её вместе с другими материалами со сходными свойствами. Если же вы наденете хлопковую футболку, свитер из шерсти, а сверху куртку из мембранной ткани, то при работе всё равно будете насквозь мокрым. Наиболее приемлемое сочетание одежды такое: термобельё + свитер (джемпер, куртка) из материалов Polartec, Windbloc, Windstopper, Outlast + "мембранная" куртка.  
         4. Как всем известно, любые поверхностно-активные вещества (ПАВ) являются амфифильными молекулами, то есть имеют гидрофильные (взаимодействующие с водой) и гидрофобные (отталкивающиеся от воды) части. За счет этого они могут гидрофобными частями налипать на гидрофобную (жирную или несмачиваемую) поверхность, а гидрофильными частями оставаться наружу. В результате – поверхность с налипшими молекулами ПАВ становится смачиваемой водой, и кроме того, ПАВ снижает собственное поверхностное натяжение воды. Поэтому, если в капающей на тефлоновую мембрану воде будет содержаться ПАВ, оно смочит поверхность, и итог – никакого капиллярного давления или отталкивания, вода идет сквозь мембрану почти свободно. В роли молекул ПАВ могут выступать очень многие молекулы – от обычных спиртов (даже этилового) и до всех детергентов (моющих средств).

     5. Поры в Gore-Tex пропускают молекулы воды, но в них могут взаимодействовать с  другими соединениями, тем самым намертво их забивая. Так, Gore-Tex не работает в грязной или соленой воде, при этом, если поры забиваются кусочком вещества, имеющего поверхностно-активные свойства, воду держать они не будут.

     6. При низких (ниже -10 градусов) температурах политетрафторэтилен имеет тягу к кристаллизации, за счет чего мембрана приобретает жесткость. Также ПТФЭ склонен к кристаллизации при растяжении, поэтому превращается в корку при сильных нагрузках.

     7. при протыкании мембраны она перестает держать воду из-за появления макроотверстия – дыры от прокола, которое почти всегда внешне незаметно (ткань выглядит прекрасно). Но через него мембрана может насытиться водой и дать течь внутрь. 

8. Лучше других себя зарекомендовали Gore-Tex и Sympatex. Цены на одежду, в которой используются эти мембраны, довольно высокие: куртка Gore-Tex стоит в магазинах от $250, а Sympatex - от $200.[4,6]

      
 

4 Исследование свойств  мембранных материалов 

4.1 Характеристика объекта исследования

      Объектом  исследования данной курсовой работы является мембранный материал, полученный из полиуретановых нитей, основовязаным переплетением. Исследуемый материал имеет ворс с лицевой стороны. Характеристики материала приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Характеристики исследуемого материала

 

Образец материала  приведен в приложении А. 
 
 
 
 
 
 
 

4.2 Определение устойчивости окраски к различным физико-химическим воздействиям 

     Для того, чтобы определить как будут  вести себя изделия из данного  материала в процессе эксплуатации было проведено испытание устойчивости окраски к разным видам воздействия.

     Для исследуемого мембранного материала определяется устойчивость окраски к стирке, сухому и мокрому трению, сухому и влажному глажению.

      Устойчивость  окраски к стирке.

     Испытание проводилось в соответствии с  ГОСТ 9733.4 [7]. Были подготовлены три пробы, размером 10х4 см (2 пробы из неокрашенной хлопчатобумажной ткани  и одна из испытуемого мембранного материала). Испытуемую пробу поместили между двумя смежными и прошили белыми хлопчатобумажными нитками сметочными стежками по периметру проб. Номер стирки – 1. Подготовили стиральный раствор и выбрали режим стирки.  Параметры  испытания записаны в таблице 2.

Таблица 2 – Параметры испытания для стирки

 

       Приготовленные составные пробы  поместили в емкость, залили  раствором, предварительно нагретым  до соответствующей температуры  и обработали в условиях, указанных в таблице 2. По окончании испытания рабочие пробы выняли и дважды прополоскали в холодной проточной воде в течении 10 минут. Затем пробы отжали и расшили, оставив шов с одной короткой стороны и высушили на воздухе в подвешенном состоянии при температуре не выше 60°С , так что части составной пробы не соприкасались между собой.

     Оценку  устойчивости окраски испытуемой рабочей  пробы провели по степени закрашивания смежной хлопчатобумажной ткани. Устойчивость окраски оценивают баллом по шкале серых эталонов. При использовании пятибалльной шкалы оценивают баллом той пары серых эталонов, контраст которой равен контрасту между исходным  материалом и пробой после испытания.

     Результаты испытания приведены в таблице 3. 

Устойчивость  окраски к сухому и мокрому трению.

     Испытание проводилось на приборе ПТ-4 согласно ГОСТ 9733.27 [8]

     Из  хлопчатобумажной неокрашенной ткани  вырезали две смежные пробы размерами 50х50 мм и две пробы из испытуемого  материала, размером 180х80 мм.

     Сухое трение.

     Элементарную  пробу поместили на столик прибора  и закрепили обжимным кольцом. Смежную  пробу натянули на резиновую пробку и закрепили резиновой лентой. Грузовую головку со смежной пробой опустили на столик в одном из крайних  положений. С помощью рукоятки, столик с закрепленной на нем элементарной пробой, перемещали назад и вперед на расстояние 10 см в течении 10 секунд.

     Мокрое  трение.

     Перед испытанием смежную пробу поместили  в дистиллированную воду на 5 минут, затем отжали и провели испытание  как при сухом. По окончании испытания  образец высушили.

     Оценку  устойчивости окраски к трению проводят по закрашиванию смежной хлопчатобумажной ткани. Устойчивость окраски оценивают  баллом по шкале серых эталонов. При использовании пятибалльной шкалы оценивают баллом той пары серых эталонов, контраст которой  равен контрасту между исходным материалом и пробой после испытания.

     Результаты испытаний приведены в таблице 3. 

     Устойчивость  окраски  к сухому и влажному глажению

     Испытание проводилось согласно ГОСТ 9733.7-83 [9].

     Подготовили восемь проб (четыре из испытуемого  материала и четыре из смежной  неокрашенной хлопчатобумажной ткани) размером 10х4 см. Провели два испытания  в зависимости от температурного режима.

1. t = 110 ± 2°C

     Сухое глажение.

     На  сухую пробу из испытуемого материала  поместили сухую пробу из смежного, затем поставили утюг и выдержали  в течении 15 секунд при выбранном  температурном режиме. Повторили  испытание три раза с периодичностью 60 секунд.

     Влажное глажение.

     Замочили  пробы из испытуемой и смежной  тканей и отжали до 100 процентного  привеса. На влажную пробу из испытуемого  материала поместили влажную  пробу их смежного материала. Поставили  утюг и выдержали 15 секунд при выбранном температурном режиме. Повторили испытание три раза с периодичностью 60 секунд.

2. t = 150 ± 2°C

Повторили испытание с оставшимися пробами.

Оценку  устойчивости окраски провели по изменению первоначальной окраски  испытуемых материалов и по степени  закрашивания смежной хлопчатобумажной ткани, используя основную и расширенную  пятибалльную шкалу серых эталонов.

Результаты испытаний приведены в таблице 3.

Таблица 3 – Устойчивость окраски к различным физико-химическим воздействиям.

 
 

     Полученные  результаты сравнивали с нормами по ГОСТ 2351-88 [10].

Устойчивость  окраски трикотажных полотен  подразделяется на три группы:

1. ОК - обычная  устойчивость окраски. (3 балла)

2. ПК - прочная  устойчивость окраски. (4 балла)

3. ОПК  - особо прочная устойчивость  окраски. (5 баллов)

     В результате исследования данного материала  удалось выяснить, что по устойчивости окраски к стирке он принадлежит  к группе особо прочной устойчивости окраски.

     Устойчивость  окраски материала к сухому трению относится к группе прочной устойчивости окраски. При испытании материала  на устойчивость окраски к мокрому  трению было установлено, что он относится  к группе обычной устойчивости окраски, исходя из этого не рекомендуется  использовать данный мембранный материал с мембранным материалом другого  цветового оформления.