Ptfe мембрана что это
Физика современной одежды. Часть 2
Тип 1 – Ткани с плотным плетением
Ventile является самым известным материалом такого типа. Он был на Эвересте, на обоих полюсах, и продолжает использоваться уже около семидесяти лет. Это египетский хлопок, сотканный настолько плотно, что его поры очень малы. Это делает его структуру очень труднодоступной для воды. Когда он все же намокает, то волокна набухают, благодаря чему размер пор уменьшается до 3 микрон.
Плотно тканые материалы воздухопроницаемы, что значительно повышает их способность транспортировать пары влаги. Однако одежда из такой ткани может промокнуть при длительной влажной погоде, а после этого потребуется очень много времени для ее полного высыхания. Именно Ventile, похоже, и является прародителем Softshell.
eVent – еще один вариант микропористой мембраны ПТФЭ. Его структура защищена от загрязнения пор подкладкой с гидрофобной (водо-отталкивающей) и олеофобной (масло- отталкивающей) химической обработкой. Благодаря такому решению eVent остается паропроницаемым даже в случае загрязнений, хотя не слишком хорошо пропускает воздух.
Они сделаны с использованием плотных гидрофильных (смачиваемых водой) пленок или покрытий, не имеющих пор. Такие покрытия непроницаемы для воздуха. Обычно их изготавливают из смеси ПУ и ПЭО (полиэтиленоксид). Перенос паров влаги происходит благодаря капиллярности, которая может рассматриваться как подъем молекул воды по своего рода ступенькам: сначала молекулы воды притягиваются к молекулам поверхности гидрофильного материала, а затем перемещаются к следующей молекуле, которая расположена глубже. Этот процесс продолжается по всей толщине гидрофильного материала. Гидрофильные материалы не обязательно одинаковые с обеих сторон, с одной из сторон их прочность и устойчивость к загрязнению может быть выше.
Sympatеx также представляет собой гидрофильное покрытие, но на основе полиэстера. Одно из его основных преимуществ заключается в том, что он может быть легко переработан, в основном благодаря свойствам полиэстера.
Современные ткани Gore-Tex непроницаемы для воздуха. Active Shell тоже является непроницаемой для воздуха, но отличается отличной паропроницаемостью благодаря очень малой толщине, потому что молекулы воды быстро проходят через тонкую мембрану.
Другие варианты…
По материалам Matt Fuller и Dr. Mark Taylor (сокращенный вариант).
PTFE би-компонентные мембраны
Полное название PTFE – политетрафторэтилен или тефлон (зарегистрированная торговая марка корпорации DuPont) или все нам известный с советских времён фторопласт.
В производстве современной высокотехнологичной одежды применяются мембраны на основе экспандированного PTFE.
Из PTFE получается тонкая пористая плёнка, которая наносится на ткани и используется при пошиве одежды. Мембранные материалы, в зависимости от особенностей изготовления, могут обладать как ветрозащитными так и водоизоляционными свойствами, при этом, размер пор мембраны из PTFE позволяет материалу эффективно пропускать испарения тела человека.
Недостатками являются высокая цена, значительно меньшая эффективность работы при высокой внешней влажности по сравнению с качественными поровыми мембранами и низкая эффективность работы при низких температурах.
Без покрытия PTFE мембраны доступны на рынке. Тем не менее, они могут быть склонны к протечке за счет загрязнения маслами, потом или моющими средствами во время процесса стирки. Эти загрязнения могут изменить поверхностное натяжение PTFE, которое затем позволяет воде проникать через мембрану.
PIL Membranes предлагает PTFE с покрытием полиуретановой плёнкой, так называемые Би – компонентные мембраны. Это гарантирует стойкость мембраны к загрязнениям, а так же улучшает другие свойства, такие как химическую и вирусную устойчивость.
Преимущества мембран PTFE производства PIL Membranes
Мембраны из PTFE имеют ряд преимуществ по сравнению с мембранами других производителей, которые позволяют им использоваться в различных сферах, в том числе военной, пожаротушения и службах спасения. PTFE би – компонентные мембраны, предназначенные для высоких и низких температур, позволяют изготовлять одежду для экстремальных условий
Би – компонентные Мембраны PTFE производства PIL Membranes используются при производстве водонепроницаемых дышащих изделий с особыми дополнительными свойствами.
Из чего делают мембраны?
Существуют гидрофобные, гидрофильные и переходные полимеры. Принято считать полимеры, впитывающие не более 1-2% влаги – гидрофобными, 10% и более – гидрофильными.
Гидрофобные полимеры и мебраны из них
Гидрофобныё полимеры не впитывают и соответственно не пропускают воду. А значит тонкие пленки из них непромокаемы. Но из этого так же следует, что такие пленки не пропускают водяные пары. Чтобы совместить непромокаемость и паропроницаемость, гидрофобные пленки делают пористыми. Поры, конечно, не выглядят как система аккуратных круглых отверстий, проходящих через толщу пленки. Структура мембраны может быть похожа на губку, на срез буханки хлеба или, например, хаотическое или упорядоченное в какой-то степени, объёмное переплетение нитей, что хорошо видно на примере снимков, сделанных электронным микроскопом.
Размер пор мал – от 0.1 мкм до 1 мкм. Поэтому капли воды через такие поры не проходят. Водяные пары механически проходят через поры мембраны, практически не взаимодействуя с веществом мембраны.Правильнее говорить пористая мембрана, а не поровая.
Начнём с самой известной марки мембран из гидрофобных полимеров – GORE-TEX. Мембрану производят из растянутого политетрафторэтилена (PTFE). Плёнки PTFE с добавлением веществ для порообразования при определенных условиях механически растягивают, и получают плёнки со структурой, как на фото выше. Далее к этой пленке добавляют жироотталкивающий PU слой, возможно напыление, для защиты пор от жиров и грязи.
При измерении паропроницаемости по методу b1 PTFE используют в качестве прокладки между абсорбентом и мембраной, потому она обладает такой высокой паропроницаемостью, которая заведомо выше паропроницаемости исследуемой мембраны. Тогда почему не все используют PTFE для изготовления мембран?
Предполагаю, тут возможен только один ответ – патент. W. l. Gore запатентовала мембраны из PTFE, и это не позволяет остальным делать мембраны тем же способом и из того же материала. И другим компаниям приходится выкручиваться, изобретая другие мембраны и добиваясь схожих характеристик. И похоже, BHA Group со своей мембраной Event удалось разработать технологию или купить лицензию изготовления мембран из PTFE.
Чтобы добиться большей паропроницаемости, чем у gore-tex (3-layer event ret = 4.5, 3-layer gore xcr ret = 5.1) из Event убрали защитный PU слой. По заявлениям производителя защита встроена в саму мембрану, какая – не разъясняется. Другими словами Event – клон gore-tex.
У Toray нет секретов, они открыты по сравнению с другими производителями. Общедоступны спецификации на все мембраны. Они производят обычные микропористые и непористые PU мембраны. Отмечу уникальную двухслойную мембрану Entrant HB, где микропористый PU слой сочетается с ультратонким непористым слоем.
Гидрофильные полимеры и мебраны из них
Гидрофильность данных полимеров объясняется тем, что их молекулы полярны и поэтому охотно вступают в химические связи с молекулами воды – водородная связь. Из таких полимеров можно делать паропроницаемые пленки без пор.
Несмотря на то, что пор в таких мембранах нет, водяные пары – молекулы воды, связываются с гидрофильными молекулами мембраны. Далее молекулы воды продвигаются через толщу мембраны последовательно, как эстафетная палочка, связываясь с молекулами полимера, постепенно переходя на другую сторону. Мембрана при этом остается твердой, не разбавляется водой.
Гидрофильная мембрана принимает активное участие в транспорте молекул: с одной стороны в ней вообще нет пор и поэтому она должна хуже пропускать водяные поры, но с другой стороны – в ней, в отличии от гидрофобных, появляются дополнительные химические силы. Гградиент концентрации играет для них такую же определяющую роль, как и для гидрофобных мембран. Точное описание данных процессов и будет предметом последующих моих изысканий.
1. PU – внутренняя поверхность, отделка мембраны gore-tex 2. ePTFE – внешняя поверхность мембраны gore-tex 3. ePTFE с олеофобным покрытием
Sympatex – самая известная непористая мембрана. Это сополимер из 70% гидрофобного полиэстера и 30% гидрофильного полиэфира. 30% гидрофильного вещества в составе мембраны и выполняют роль передающей среды для водяных паров. Sympatex – очень тонкая (5 мкм) и эластичная (растяжение до 300%) пленка. К сожалению, на официальном сайте Ret явно указано только для phaseable 2.5-layer. И голословно утверждается, что Sympatex High out дышит на 120% лучше, чем стандартные ламинаты.
Toray производит непористую гидрофильную PU мембрану – Dermizax-ev.
Материал, в части молекулярных механизмов работы гидрофильных мембран будет расширен и уточнен, по мере доступа к нужной литературе.
Мембраны на основе PTFE
Производители мембран на основе PTFE
Мембраны Porelle на основе PTFE сочетаются с полиуретановым покрытием с поперечной межмолекулярной связью, которое проникает в структуру PTFE.
Это повышает износоустойчивость мембраны, благодаря чему вы все будете защищены технологией PTFE от Porelle даже после нескольких циклов стирки, ношения и использования. Используйте форму обратной связи или посетите страницу «Контактные данные» для получения дополнительной информации о преимуществах, характеристиках и сферах применения мембран PTFE от Porelle.
Как используется PTFE?
Мембраны PTFE наносятся на материю путем ламинирования, а затем из нее создаются предметы одежды для различных областей применения, включая:
Наша технология мембран на основе PTFE, используемая в одежде, позволяет вам заниматься физической деятельностью при любых погодных условиях, не будучи стесненным неудобной или жесткой тканью.
Преимущества двухкомпонентных мембран на основе PTFE
Двухкомпонентные мембраны Porelle на основе PTFE устойчивы к действию высоких и низких температур, обеспечивая пользователям защиту при экстремальных условиях окружающей среды, с которыми они сталкиваются во время работы или отдыха.
«Дышащие» мембраны устойчивы к действию высоких и низких температур. Porelle пропускают пот во внешний слой ткани, способствуя регуляции температуры тела и позволяя пользователям дольше чувствовать себя комфортно. Водонепроницаемые свойства мембраны предотвращают попадание воды в нательное белье, обеспечивая пользователям защиту в самых жарких и холодных условиях.
«Дышащая» и водонепроницаемая технология мембран Porelle также сочетается с легким весом и удобством, что предоставляет решение, которое является преимущественным в ряде ситуаций.
Двухкомпонентные мембраны Porelle на основе PTFE обеспечивают пользователям защиту и удобство, позволяя им максимально выполнять свои функции в самых жестких условиях: от военных и промышленных сфер до зимних и водных видов спорта.
Porelle предлагает сеть офисов в разных уголках мира: в Англии, Гонконге, Шанхае и Москве. Вы можете получить помощь в вопросах продаж и техническую поддержку независимо от того, где находится ваша компания. Наши сотрудники помогут вам удовлетворить ваши деловые потребности в различных уголках мира. Посетите страницу «Контактные данные», чтобы связаться с нашими офисами.
Для получения дополнительной информации о двухкомпонентных мембранах PTFE и их сферах применения заполните форму обратной связи или используйте страницу «Контактные данные», чтобы позвонить нам.
Контактные данные
PIL Membranes Ltd
«НТТ» (ООО «Новые текстильные технологии»),
129085, Россия, Москва,
Звездный бульвар,
дом 19, строение 1
Ptfe мембрана что это
Эта одежда должна была стать надежной и комфортной защитой от ветра и осадков, выдерживать непростые условия эксплуатации, и не отпотевать изнутри во время активного движения своего владельца. Сочетание этих условий, на первый взгляд, взаимно исключают друг друга.
Любой здравомыслящий человек, проживающий в начале двадцатого века сказал бы вам, что невозможно получить полностью водонепроницаемую одежду, которая не будет отсыревать изнутри во время активного движения. Но решение пришло откуда не ждали. Экспериментируя над тефлоном (политетрафторэтиленом), который в компании W. L. Gore использовался в качестве изоляции для проводов и ленточных кабелей, сын основателя компании Боб Гор обнаружил удивительную пластичность этого материала. Продолжая опыты над материалом, Компания начала выпускать тончайшее тефлоновое волокно, а потом и пленку. Используемая в установках для очистки воздуха микропористая пленка и стала прародителем мембраны, поскольку оказалось, что, пропуская водяной пар она полностью непроницаема для воды. Главное чудо совершилось.
Появилась климатическая мембрана, создающая защиту от внешних воздействий и способная выводить наружу избыточную влагу, испаряемую нами во время движения и активной работы.
Для того, чтобы мембрана работала необходимо наличие разницы (градиента) влажности и температуры, внутри и снаружи одежды. В нормальных природных условиях эта разница обычно всегда присутствует.
Сегодня ведущие мировые производители всячески совершенствуют и дорабатывают мембранные ткани, варьируя их характеристики и усиливая одни показатели за счет других. Современные мембранные материалы, применяемые в одежде и снаряжении для активного отдыха, это продукт высоких технологий. Ориентируясь на свои увлечения, мы можем выбирать защиту с тем сочетанием характеристик, которые необходимы именно нам.
При этом следует помнить, что видов мембранных тканей сегодня существует великое множество. Перед покупкой одежды или снаряжения с мембраной нужно отдавать себе отчет в том, как вы собираетесь это снаряжение использовать. Таким образом можно будет избежать многих разочарований, таких, например, как: несоответствие изделий вашим ожиданиям, быстрый выход из строя, большая переплата.
Классификация мембран
Принцип работы ПТФЭ-ой поровой мембраны базируется на том, что ее структура состоит из микроскопических пор, через которые, однако, легко проходят молекулы водяного пара, но не проходят капли воды. Кроме того, тефлон гидрофобное вещество, и в дополнение к наружному слою ткани, он отталкивает воду.
Поровые мембраны обладают хорошей паропроницаемостью и водостойкостью, они работают и при повышенной влажности и при низких температурах..
Недостатком первых поровых мембран было то, что в процессе эксплуатации поры забивались сальными выделениями и солями.
Другим примером поровых мембран является электроспиннинговая мембрана NeoShell от компании Polartec. Эта мембрана формируется из тончайших полиуретановых волокон при помощи электромагнитного поля. Толщина полиуретановых нитей настолько мала, что на поверхности ткани образуется тончайшая пространственная решетка, обладающая свойствами мембраны. Плотность мембранной пленки очень низка, ткань сохраняет эластичность и имеет чрезвычайно высокие показатели паропроницаемости. Данная технология позволяет получить контролируемое расстояние между волокнами мембраны, и обеспечить тем самым двухсторонний воздухообмен и лучшую паропроницаемость.
Беспоровые (обычно полиуретановые) мембраны гидрофильные, и работают за счет диффузии. Молекулы воды в них выводятся на поверхность путем перехода от одной гидрофильной молекуле к другой. Это происходит тем быстрее, чем больше разница температур внутри и снаружи.
Влажность на внутренней поверхности ткани должна превышать влажность на внешней. Прежде чем выйти наружу, влага скапливается на ткани, и может показаться, что мембрана промокает, но это не так. Вектор отвода воды направлен наружу. Дышат такие мембраны несколько хуже поровых, зато они гораздо проще в эксплуатации и очень эластичны.
В качестве примера можно привести современную гидрофильную японскую мембрану Gelanots®, используемую в штормовой куртке «Balance мод. 2». Куртка была разработана для сложных горных условий.
Как мы уже говорили со временем поры микропористых мембран забиваются из-за чего мембрана теряет свои защитные и дышащие свойства.
Для того, чтобы устранить эту проблему пористую мембрану стали защищать беспоровой мембраной из гидрофильного полиуретана. Несмотря на то, что полиуретановая мембрана очень тонкая, дышащие свойства такой мембранной ткани чуть хуже, чем у ткани с одной поровой мембраной. Зато в разы увеличивается долговечность и неприхотливость мембранной одежды.
Примером таких мембран могут служить современные мембраны Gore-Tex.
Конструкция мембранной ткани
Поскольку мембрана – это очень хрупкая пленка, она нуждается в усилении и защите. Существует несколько видов мембранной ткани.
Двухслойная мембранная ткань (2-layer, 2L)
В этом случае мембранная плёнка приклеивается изнутри к внешнему слою ткани. Для защиты мембранной пленки с внутренней стороны используется подкладка, которая может быть сплошной или сетчатой.
Такая конструкция хороша для утепленной одежды, в случае неутепленной, она проигрывает в весе другим многослойным конструкциям.
2.5-слойная мембрана (2.5-layer, 2.5L)
Данная конструкция мембраны наиболее легкая. Ее можно использовать для активных видов спорта таких как: бег, велосипед, мультигонки, а также треккинга и т.д. Однако этот вид мембран наименее износостойкий.
Трехслойная мембрана (3-layer, 3L)
Трехслойная мембрана чаще всего используется для производства штормовой горной одежды
Существуют и другие варианты: например, мембрана склеивается с подкладкой (часто используется для городской одежды) или, как в конструкция Z-liner от Gore, мембрана склеивается со специальным слоем лёгкой ткани. Это дает возможность использовать любые материалы в качестве внешнего слоя и дает дополнительное тепло за счет воздушных прослоек.