Зaвисимoсть «пaрoпрoницaeмoсть / тeмпeрaтурa» для пoлимeрoв с «эффeктoм пaмяти»: срaвнeниe с прoчими вoдoнeпрoницaeмыми / дышaщими мaтeриaлaми.
Перевод статьи выполнен фирмой БАСК.
В настоящее время в России наблюдается настоящий бум на одежду из тканей, имеющих специальный свойства. Нам кажется, что данная статья позволит покупателям лучше разобраться в свойствах мембранных тканей. Статья не несёт в себе признаков скрытой рекламы (в этом её основная ценность) и даёт сравнение по дышащим свойствам достаточно большого количества известных марок мемранных тканей. В настоящее время в интернете появляется всё больше статей на эту тему. К сожалению, все они написаны не научными работниками. Часто в статьях можно прочитать и явно ложную информацию, не отвечающую реальному положению вещей. Три года назад у корпорации W.L.GORE & Associates INC (США) , производящей ткань Gore-Tex, закончился патент на технологию производства мембраны из полимера политетрафторэтилен (PTFE). Как видно из статьи, в настоящее время пальма первенства уже не принадлежит марке Gore-Tex. Марки Event (BHA Technologies) и Entrant (Toray) существенно опережают даже последнюю версию Gore-Tex XCR. А классический Gore-Tex теряется среди многих других марок.
Данные в статье, естественно, не полные. Но это один из немногих документов, дающих сравнение основного параметра мембранных тканей - его способности "дышать" - для разных марок тканей. Сравнение выполнено по одному методу, и это очень важно.
Фил Гибсон:
Центр военных систем Вооруженных сил США.
Наттик, Массачусетс.
Вкратце.
Считается, что полимеры с «эффектом памяти», которые в настоящее время рассматриваются в качестве потенциальных материалов для применения в военном обмундировании, демонстрируют различную паропроницаемость в зависимости от температуры. Сравнительное тестирование с участием разных доступных на рынке водонепроницаемых/дышащих многослойных материалов демонстрирует несостоятельность этих утверждений.
Введение.
Вооруженные силы США рассматривают возможность использования различных мембранных материалов для создания защиты от внешней среды. Стандартный непромокаемый материал, используемый в армии, представляет собой трехслойную ткань с мембраной Gore-Tex. Не так давно Вооруженные силы США оценивали характеристики целого ряда материалов, известных как «полимеры с эффектом памяти» (ПЭП). Эти полимеры представляют собой специально сконструированную полиуретановую пленку, температура фазового перехода которой (Tg) находится в диапазоне температур тела и окружающей среды. Мембранная ткань на основе подобных материалов обладает влагозащитными, ветрозащитными свойствами и позволяет пропускать испарения. Считается, что ПЭП подвергаются трансформации при температуре Tg , в результате чего паропроницаемость ткани возрастает благодаря микро-броуновскому движению частиц (см. Hayashi et al., 1993; Jeong et al., 2000).
В данном исследовании проводилось испытание следующих материалов с применением ПЭП: полиуретановых мембран под торговой маркой Diaplex, производства компании itsubishi Heavy Industries, и Dermizax, производства компании Toray Industries. Кроме того, мембрана Dermizax используется в составе ламинированной ткани, известной под торговой маркой «embrane» компании armot ountain Inc.
Результаты:
График 1 демонстрирует базовый уровень сопротивления диффузии водяных паров для различных дышащих тканей, доступных на рынке. Чем меньше уровень такого сопротивления, тем больше ткань «дышит». Использованный метод тестирования позволяет отделить проницаемость, обусловленную концентрацией паров, от проницаемости, обусловленной температурой (см. Gibson, 2000)
График 1. Сравнение сопротивления проницаемости водяных паров для ПЭП и прочих материалов при температуре 300C.
На графике 2 показана зависимость потока испарений водяных паров от температуры для материалов, проанализированных на графике 1. В диапазоне температур от +5?C до 40?C наилучшие дышащие качества продемонстрировала мембрана ePTFE (политетрафторэтилен). За ней следуют ламинированный материал EVENT (ламинат на основе ePTFE) и Gore-Tex XCR. Многие материалы примерно равноценны по своим характеристикам, например, стандартный Gore-Tex, ламинированные материалы Diaplex, Dermizax и пр. Среди материалов с худшими дышащими свойствами оказались Sympatex и ламинированный материал Diaplex типа ПЭП (с Tg=100C). Результаты отображены на графике в логарифмической шкале, чтобы лучше продемонстрировать переходы в паропроницаемости, которые, как должны происходить с мембранными ламинированными тканями, построенными на принципе ПЭП. Если бы при какой-то температуре у материала происходил резкий скачок проницаемости, то это бы заметно отразилось на графике с логарифмической шкалой. Ни один из протестированных материалов не показал значительных изменений проницаемости в ту или иную сторону при разных температурах. Поток водяных паров просто пропорционально увеличивается с ростом парциального давления при росте температуры. Наклон кривых на графике обусловлен лишь разницей давления водяных паров при разной температуре, а не какими-либо особенными отличиями в проницаемости тех или иных мембран или ламинированных материалов.
График 2. Отображение потока паров как функции от температуры для ламинатов на основе ПЭП и прочих мембранных водостойких/дышащих тканей.
Возможное объяснение неверной интерпретации температурно-зависимой паропроницаемости для ламинированных материалов на основе полимеров с эффектом памяти становится очевидным из экспериментальных процедур, описанных в работе по температурно-зависимой паропроницаемости (Hayashi et al., 1993; Jeong et al.,
2000). Изъяны в методологии тестирования в сочетании с отсутствием в тесте наряду с ПЭП стандартных или контрольных материалов, очевидно, привели к тому, что результаты эксперимента, представленный в виде кривой «давление паров / температура» были ошибочно приняты за действительные изменения проницаемости полимеров при разных температурах. Пример подобного чертежа, который часто ошибочно принимается за доказательство наличия температурно-зависимой проницаемости, показан на графике 3, который представляет собой просто результаты для нескольких материалов, показанных на графике 2, отображенных без логарифмической шкалы по оси Y. Форма этих кривых полностью повторяет форму графика отношения «давление водяных паров / температура».
Заключение.
Температурные эффекты оказывают существенно меньшее влияние на гидрофильные полимерные мембраны, основанные, на паропроницаемом полиуретане, чем эффекты, вызванные концентрацией паров. Отмеченные изменения потока паропроницаемости при различных температурах преимущественно вызваны связью между температурой и насыщенным давлением паров воды, а не внутренними изменениями паропроницаемости полимеров. Пленки полимеров на основе эффекта памяти не продемонстрировали никакого особого увеличения паропроницаемости по сравнению с прочими водостойкими дышащими материалами. Ламинированные материалы с использованием ПЭП сравнимы по характеристикам со стандартным Gore-Tex, таким образом, они в известной степени функциональны в плане «дышащих свойств», но они не обладают никаким уникальным поведением, что касается паропроницаемости при разных температурах.
График 3. Возможное объяснение неверной интерпретации температурно-зависимой паропроницаемости, встречающейся в литературе.
Ссылки.
Gibson, P.W., “Effect of Temperature on Water
Vapor Transport Through Polymer embrane
Laminates,” Journal of Polymer Testing 19 (6),
pp. 673-691, 2000.
Hayashi, S., Ishikawa, N., and Giordano, C., “High
oisture Permeability Polyurethane for Textile
Applications,” Journal of Coated Fabrics 23,pp.
74-83, 1993.
Jeong, H.., Ahn, B. K., Cho, S.., and Kim, B. K.,
“Water Vapor Permeability of Shape emory
Polyurethane with Amorphous Reversible Phase,”
Journal of Polymer Science: Part B: Polymer
Physics 38, pp. 3009-3017, 2000.
В настоящее время в России наблюдается настоящий бум на одежду из тканей, имеющих специальный свойства. Нам кажется, что данная статья позволит покупателям лучше разобраться в свойствах мембранных тканей. Статья не несёт в себе признаков скрытой рекламы (в этом её основная ценность) и даёт сравнение по дышащим свойствам достаточно большого количества известных марок мемранных тканей. В настоящее время в интернете появляется всё больше статей на эту тему. К сожалению, все они написаны не научными работниками. Часто в статьях можно прочитать и явно ложную информацию, не отвечающую реальному положению вещей. Три года назад у корпорации W.L.GORE & Associates INC (США) , производящей ткань Gore-Tex, закончился патент на технологию производства мембраны из полимера политетрафторэтилен (PTFE). Как видно из статьи, в настоящее время пальма первенства уже не принадлежит марке Gore-Tex. Марки Event (BHA Technologies) и Entrant (Toray) существенно опережают даже последнюю версию Gore-Tex XCR. А классический Gore-Tex теряется среди многих других марок.
Данные в статье, естественно, не полные. Но это один из немногих документов, дающих сравнение основного параметра мембранных тканей - его способности "дышать" - для разных марок тканей. Сравнение выполнено по одному методу, и это очень важно.
Фил Гибсон:
Центр военных систем Вооруженных сил США.
Наттик, Массачусетс.
Вкратце.
Считается, что полимеры с «эффектом памяти», которые в настоящее время рассматриваются в качестве потенциальных материалов для применения в военном обмундировании, демонстрируют различную паропроницаемость в зависимости от температуры. Сравнительное тестирование с участием разных доступных на рынке водонепроницаемых/дышащих многослойных материалов демонстрирует несостоятельность этих утверждений.
Введение.
Вооруженные силы США рассматривают возможность использования различных мембранных материалов для создания защиты от внешней среды. Стандартный непромокаемый материал, используемый в армии, представляет собой трехслойную ткань с мембраной Gore-Tex. Не так давно Вооруженные силы США оценивали характеристики целого ряда материалов, известных как «полимеры с эффектом памяти» (ПЭП). Эти полимеры представляют собой специально сконструированную полиуретановую пленку, температура фазового перехода которой (Tg) находится в диапазоне температур тела и окружающей среды. Мембранная ткань на основе подобных материалов обладает влагозащитными, ветрозащитными свойствами и позволяет пропускать испарения. Считается, что ПЭП подвергаются трансформации при температуре Tg , в результате чего паропроницаемость ткани возрастает благодаря микро-броуновскому движению частиц (см. Hayashi et al., 1993; Jeong et al., 2000).
В данном исследовании проводилось испытание следующих материалов с применением ПЭП: полиуретановых мембран под торговой маркой Diaplex, производства компании itsubishi Heavy Industries, и Dermizax, производства компании Toray Industries. Кроме того, мембрана Dermizax используется в составе ламинированной ткани, известной под торговой маркой «embrane» компании armot ountain Inc.
Результаты:
График 1 демонстрирует базовый уровень сопротивления диффузии водяных паров для различных дышащих тканей, доступных на рынке. Чем меньше уровень такого сопротивления, тем больше ткань «дышит». Использованный метод тестирования позволяет отделить проницаемость, обусловленную концентрацией паров, от проницаемости, обусловленной температурой (см. Gibson, 2000)
График 1. Сравнение сопротивления проницаемости водяных паров для ПЭП и прочих материалов при температуре 300C.
На графике 2 показана зависимость потока испарений водяных паров от температуры для материалов, проанализированных на графике 1. В диапазоне температур от +5?C до 40?C наилучшие дышащие качества продемонстрировала мембрана ePTFE (политетрафторэтилен). За ней следуют ламинированный материал EVENT (ламинат на основе ePTFE) и Gore-Tex XCR. Многие материалы примерно равноценны по своим характеристикам, например, стандартный Gore-Tex, ламинированные материалы Diaplex, Dermizax и пр. Среди материалов с худшими дышащими свойствами оказались Sympatex и ламинированный материал Diaplex типа ПЭП (с Tg=100C). Результаты отображены на графике в логарифмической шкале, чтобы лучше продемонстрировать переходы в паропроницаемости, которые, как должны происходить с мембранными ламинированными тканями, построенными на принципе ПЭП. Если бы при какой-то температуре у материала происходил резкий скачок проницаемости, то это бы заметно отразилось на графике с логарифмической шкалой. Ни один из протестированных материалов не показал значительных изменений проницаемости в ту или иную сторону при разных температурах. Поток водяных паров просто пропорционально увеличивается с ростом парциального давления при росте температуры. Наклон кривых на графике обусловлен лишь разницей давления водяных паров при разной температуре, а не какими-либо особенными отличиями в проницаемости тех или иных мембран или ламинированных материалов.
График 2. Отображение потока паров как функции от температуры для ламинатов на основе ПЭП и прочих мембранных водостойких/дышащих тканей.
Возможное объяснение неверной интерпретации температурно-зависимой паропроницаемости для ламинированных материалов на основе полимеров с эффектом памяти становится очевидным из экспериментальных процедур, описанных в работе по температурно-зависимой паропроницаемости (Hayashi et al., 1993; Jeong et al.,
2000). Изъяны в методологии тестирования в сочетании с отсутствием в тесте наряду с ПЭП стандартных или контрольных материалов, очевидно, привели к тому, что результаты эксперимента, представленный в виде кривой «давление паров / температура» были ошибочно приняты за действительные изменения проницаемости полимеров при разных температурах. Пример подобного чертежа, который часто ошибочно принимается за доказательство наличия температурно-зависимой проницаемости, показан на графике 3, который представляет собой просто результаты для нескольких материалов, показанных на графике 2, отображенных без логарифмической шкалы по оси Y. Форма этих кривых полностью повторяет форму графика отношения «давление водяных паров / температура».
Заключение.
Температурные эффекты оказывают существенно меньшее влияние на гидрофильные полимерные мембраны, основанные, на паропроницаемом полиуретане, чем эффекты, вызванные концентрацией паров. Отмеченные изменения потока паропроницаемости при различных температурах преимущественно вызваны связью между температурой и насыщенным давлением паров воды, а не внутренними изменениями паропроницаемости полимеров. Пленки полимеров на основе эффекта памяти не продемонстрировали никакого особого увеличения паропроницаемости по сравнению с прочими водостойкими дышащими материалами. Ламинированные материалы с использованием ПЭП сравнимы по характеристикам со стандартным Gore-Tex, таким образом, они в известной степени функциональны в плане «дышащих свойств», но они не обладают никаким уникальным поведением, что касается паропроницаемости при разных температурах.
График 3. Возможное объяснение неверной интерпретации температурно-зависимой паропроницаемости, встречающейся в литературе.
Ссылки.
Gibson, P.W., “Effect of Temperature on Water
Vapor Transport Through Polymer embrane
Laminates,” Journal of Polymer Testing 19 (6),
pp. 673-691, 2000.
Hayashi, S., Ishikawa, N., and Giordano, C., “High
oisture Permeability Polyurethane for Textile
Applications,” Journal of Coated Fabrics 23,pp.
74-83, 1993.
Jeong, H.., Ahn, B. K., Cho, S.., and Kim, B. K.,
“Water Vapor Permeability of Shape emory
Polyurethane with Amorphous Reversible Phase,”
Journal of Polymer Science: Part B: Polymer
Physics 38, pp. 3009-3017, 2000.
