Исследование свойств мембранных материалов, разработка рекомендаций по их эксплуатации

2. Технологии мембранных тканей GORE-TEX® 

     Гортекс материал и технология, создан для  активной жизни. GoreTex® отличается высокой  водонепроницаемостью и при этом является дышащим материалом. Разработан фирмой W. L. Gore & Associates. В 1969 году Боб  Гор  - в настоящее время президент компании - открыл, что политетрафтортилен может растягиваться и приобретать форму прочного микропористого материала. На рисунке 4 показана структура мембранной ткани GoreTex® 

 

Рисунок 4 - структура мембранной ткани GoreTex® 

     Основные  свойства материала обеспечивает мембрана Гортекс, очень тонкая политетрафторэтиленовая (PTFE) пленка. Этот совершенно новый растянутый PTFE химически инертен, долговечен, имеет  низкий коэффициент трения и стоек к изменениям погодных условий, микропорист, устойчив к нагрузкам.  

2.1 Структура мембраны.  
 

     Мембрана  Гортекс имеет огромное количество микроскопических отверстий на единицу  площади (1,4 миллиарда пор на см2). В природных условиях, молекулы воды находятся в связанном состоянии, образуя конгломераты из нескольких молекул. Так, размер пор мембраны не превышает размера этого конгломерата молекул воды, что исключает просачивание воды внутрь, за счет того, что поры в 20 тысяч раз меньше капли и в 700 раз больше молекулы воды – рисунок 5 

Рисунок 5 – молекулы воды и поры мембраны в  увеличенном состоянии 

     В виде пара  молекулы, не связанные поверхностным натяжением в газообразном состоянии, легко проходят сквозь мембрану, как показано на рисунке 6.

Рисунок 6 – прохождение  пара сквозь поры мембраны

     Туннелеобразная структура пор разбивает поток  воздуха на микрозавихрения и  является преградой для ветра (приблизительно так, как густой кустарник), не препятствуя  одиночным молекулам водяного пара – рисунок 7.

Рисунок 7 – увеличенная  туннелеобразная  структура мембраны

_

Размещенный со стороны тела второй слой мембраны за счёт встроенного политетрафторэтиленового олефобного (маслоотталкивающего) вещества исполняет функцию экрана, отторгающего жиры, масла, остатки косметики и соленой воды, которые могут засорить микропоры верхней пленки.[4] 
 
 

2.2 Разновидности материалов GORE-TEX® 
 

2-слойные  материалы GORE-TEX® и GORE-TEX® XCR® 

 

     2-слойный  материал GORE-TEX® состоит из высококачественной  ткани, прочно соединённой с  мембраной Гортекс. Этот лёгкий  и пластичный материал служит  хорошей защитой в любую пагоду  и подходит для применения  в самых разных областях. При  изготовлении одежды из двухслойного  материала GORE-TEX® необходима свободно  висящая подкладка для защиты  мембраны.

     GORE-TEX®  XCR® представляет собой новую  технологию производства мембран  в сочетании с исключительно  прочными на разрыв и износ  верхними материалами, способность  дышать которых на 25 процентов  выше, чем у классических  материалов GORE-TEX®. Это одежда легкая, мягкая, удобная и в то же время универсальная.

 

3-слойные  материалы GORE-TEX® и GORE-TEX® XCR® 

     Первый материал GORE-TEX® представлял собой трехслойный материал: высококачественная наружная ткань, прикреплённая к мембране Гортекс и подкладка, прикреплённая к мембране с другой стороны – рисунок8. Трехслойные материалы очень прочны и применяются при высоких нагрузках. Они могут использоваться как для изделий целиком так, так и для изготовления быстроизнашивающихся деталей.

Рисунок 8 – структура  трехслойной мембраны GORE-TEX® 

Одежда  из этого материала  для самых суровых условий, когда кроме способности дышать и постоянной защиты от дождя, особенно важна прочность одежды.

_

GORE-TEX® Performance Shell

  

     В новинке изменениям подверглись  верхний и нижний защитные слои, вышедшие GORE-TEX® Performance Shell на новый уровень влагозащиты и пароотведения. Гарантирует воздухопроницаемый комфорт и продолжительную влагозащиту. Материал подходит для самых разных видов спорта на свежем воздухе.

_ Имеется в 2 и 3-слойных конструкциях. 2-слойная конструкция: специальная мембрана GORE-TEX® соединяется с наружным слоем, а с внутренней стороны она защищена отдельной подкладкой, при этом ткань - эластичная, легкая и мягкая; 3-слойная конструкция: специальная мембрана GORE-TEX® прикрепляется прочно к внешнему материалу и подкладке - для дополнительной прочности. Специальная ленточная технология GORE-SEAM® гарантирует 100% непромокаемость всех швов.

_

GORE-TEX® Pro Shell

_

GORE-TEX®  Pro Shell - оптимальное решение для  профессионалов видов спорта  на открытом воздухе и серьезных  энтузиастов, которым приходится  сталкиваться с экстремальными  погодными и природными условиями. Изготовлена из самых износостойких, воздухопроницаемых, длительно непромокаемых и ветронепроницаемых тканей. Одежда очень ноская, прекрасно дышит, а так же защищает от воды и ветра – рисунок 9.

_

Рисунок 9 – структура  мембранной ткани, защищающей от суровых условий  окружающей среды

_

     Имеется в 2 и 3-слойных конструкциях: Разработано  из самой прочной, стойкой к разрывам и износостойкой ткани на рынке. 2-слойная конструкция: специальная  мембрана GORE-TEX® крепится к внутренней стороне наружного слоя ткани. Внутренняя часть мембраны защищена отдельной подкладкой.  
3-слойная конструкция: специальная высоко эффективная мембрана GORE-TEX® соединена с прочным внешним материалом и специально для этого разработанной стабильной подкладкой. Специальная ленточная технология GORE-SEAM® гарантирует 100% непромокаемость всех швов.

_  

GORE-TEX® Paclite   

  
_

     Новый многослойный материал GORE-TEX® PACLITE имеет  специальный защитный слой из маслоотталкивающего  вещества и углерода на мембране. Технология нанесения маслоотталкивающего  вещества и интеграции углерода ведёт  к повышению износостойкости  мембраны, благодаря чему можно отказаться от дополнительного подкладочного  материала, который раньше выполнял функцию защиты. Эта новация позволяет  существенно уменьшить общий  вес изделия, что не маловажно. Из - за защитного слоя на мембране одежда не нуждается в дополнительной подкладке. Долговременно непромокаемая и  чрезвычайно воздухопроницаемая. Легкая, компактная и универсальная.

_

     Эластичные  материалы GORE-TEX® XCR Stretch

     Ни  один другой материал не может сравнится  с высококачественным материалом GORE-TEX® XCR Stretch даже после длительного срока  эксплуатации, по сохранению водонепроницаемости  и более высокой способности  дышать (на 25 процентов). Благодаря применению "стрейчтехнологии" одежда обеспечивает большую свободу движений, повторяя при этом форму тела. В категории GORE-TEX® XCR Stretch фирма Gore разработала два вида материалов 2-х и 3-х слойные. Одежда из этого материала идеально подойдёт для тех случаев, когда одежда должна: максимально дышать, повторять форму тела и обеспечивать полную свободу движений. Такая одежда идеальна для скалолазания, альпинизма, горных лыж и сноуборда. 

      GORE-TEX®  XCR Snow  

     Мембрана GORE-TEX® XCR ламинируется к внутренней стороне наружного материала. Оптимально подобранная термоизоляция размещается  между 2-слойным материалом GORE-TEX XCR и  внутренней подкладкой. Применение этих материалов в одежде для зимних видов  спорта представляет собой оптимальную  комбинацию теплоизоляции и воздухопроницаемости. Это одежда для горнолыжников и сноубордистов, когда одинаково важны способность дышать и термоизоляция. [5] 

Подкладочные  материалы GORE-TEX®  LTD 

     GORE-TEX®  Z-Liner - представляет собой материал, где мембрана Gore-Tex свободно размещается  между наружным слоем и внутренней  подкладкой. Такая конструкция позволяет  производителям верхней одежды  выбирать любые материалы из  широкого ассортимента подкладочных  и трикотажных материалов и предлагает большую свободу в конструировании. Этот вариант был самым дешевым в изготовлении и ныне он мало применяется, так как очень сложно сохранить мембрану надолго при активной эксплуатации.

     GORE-TEX®  Light - мембрана накатана на подкладку  - это позволяет производить изделия  сложного кроя с минимальным  количеством проклеенных швов.

     GORE-TEX®  3-Layer laminates – основана на склеивании внешней ткани, мембраны и подкладки, причем подкладка - это очень редкая капроновая сетка, практически вплавленная в мембрану. Это самый легкий вариант Гортекса, так как вещи производятся однослойными, также, следовательно, они очень легко сохнут. Это самый дорогой вариант ткани.

     Одно  из перспективных направлений в  разработке новых материалов - сочетание  разных материалов с суммированием  их свойств. Так появился Windstopper® (Виндстопер), представляющий из себя, например, Polartec®-200(Полартек), внутри которого находится мембрана Gore-Tex®. Это - 100% дышащий и абсолютно  ветронепроницаемый материал. Тепло  и комфорт при меньшем количестве слоев и веса одежды. При производстве многочисленных материалов Windstopper®  мембрана из растянутого политетрафторэтилена прочно соединяется (ламинируется) с  различными текстильными материалами. Сейчас технология Windstopper® позволяет  практически любой текстильный  материал сделать ветронепроницаемым и при этом дышащим, Например шерсть и трикотаж, расширяет возможности  обычной одежды, например пуловеров. Ведь иногда так приятно окунуться  в мир вязанных и мягких трикотажных  вещей, при этом, зная, что в ткань  вплетены новейшие технологии, стоящие  на защите нашего комфорта. [5] 
 

2.4 Оценка качества мембранных материалов 

   Все выпускаемые фирмой W. L. Gore & Associates изделия соответствуют заявленным стандартам качества. Для достижения таких высоких стандартов материалы и готовая одежда постоянно проверяются в рамках программы гарантии качества, как и в независимых институтах, так и в многочисленных лабораториях и полевых испытаниях. Сначала тестируются сами материалы, затем готовые изделия. Проводятся следующие тесты:

• тест на водопроницаемость после изгибания в мокром виде и истирания;
• тест на водонепроницаемость при изгибании при отрицательных температурах;
• тест MVTR определяет какое количество водяного пара в граммах может пройти сквозь квадратный метр ткани в течении 24 часов;
• тест RET измеряет сопротивление материала проницаемости пара из зоны высокой концентрации в зону более низкой. Чем ниже RET тем выше MVTR;
• спрей-тест оценивает водоотталкивающее действие материала;
• дождевая камера Gore, которую проходит каждая новая модель перед запуском в производство, моделирует различные виды дождя от легкой мороси до тропического ливня.

     Специально  продумывается конструкция одежды, дизайн и системы застёжек, предотвращающий  проникновение воды через швы. Все  имеющиеся швы тщательно запечатываются. W. L. Gore & Associates использует собственную  программу обработки швов. Она  включает изготовление клея и ленты GORE-SEAM, технологию обработки швов, контрольное  оборудование и большую группу высококвалифицированных  специалистов по всему миру, задача которых следить за соблюдением  технологий соответственно стандартам W. L. Gore & Associates, что делает продукцию  компании и партнеров достаточно не дешёвой. Впрочем, в отличии от фешен индустрии, здесь мы платим не просто за бренд, а прежде всего  за функциональность, без которой  в некоторых ситуациях просто не обойтись. [5]

2.5 Сфера применения. 

     Изделия фирмы Gore применяются практически  везде. Электроника фирмы Gore применяется в области телекоммуникаций, обработки данных, в авиации, космонавтике и медицинской технике.Медицинская продукция Gore широко используется в частности в качестве имплантантов с сердечно сосудистой хирургии и ортопедии. Продукцию промышленного назначения фирмы Gore используют в фильтрационных установках, для микрофильтрации, для герметизации, а так же в специальных тканях и волокнах.