CZ34632U1 - Vrstva polymerních nanovláken se zvýšenou hydrostatickou odolností - Google Patents

Vrstva polymerních nanovláken se zvýšenou hydrostatickou odolností Download PDF

Info

Publication number
CZ34632U1
CZ34632U1 CZ2020-38193U CZ202038193U CZ34632U1 CZ 34632 U1 CZ34632 U1 CZ 34632U1 CZ 202038193 U CZ202038193 U CZ 202038193U CZ 34632 U1 CZ34632 U1 CZ 34632U1
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
hydrophobic
layer
nanofibers
hydrostatic resistance
hydrophobic agent
Prior art date
Application number
CZ2020-38193U
Other languages
English (en)
Inventor
Lukáš Heřmanský
Original Assignee
NANOMEMBRANE s.r.o.
CLUTEX - Klastr Technické textilie, z.s.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NANOMEMBRANE s.r.o., CLUTEX - Klastr Technické textilie, z.s. filed Critical NANOMEMBRANE s.r.o.
Priority to CZ2020-38193U priority Critical patent/CZ34632U1/cs
Publication of CZ34632U1 publication Critical patent/CZ34632U1/cs

Links

Classifications

    • DTEXTILES; PAPER
    • D06TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06BTREATING TEXTILE MATERIALS USING LIQUIDS, GASES OR VAPOURS
    • D06B19/00Treatment of textile materials by liquids, gases or vapours, not provided for in groups D06B1/00 - D06B17/00
    • DTEXTILES; PAPER
    • D06TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06MTREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M13/00Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
    • D06M13/02Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with hydrocarbons
    • DTEXTILES; PAPER
    • D06TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06MTREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M13/00Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
    • D06M13/08Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with halogenated hydrocarbons
    • DTEXTILES; PAPER
    • D06TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06MTREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M13/00Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
    • D06M13/10Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with compounds containing oxygen
    • DTEXTILES; PAPER
    • D06TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06MTREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M15/00Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
    • D06M15/19Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with synthetic macromolecular compounds
    • D06M15/21Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D06M15/356Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds of other unsaturated compounds containing nitrogen, sulfur, silicon or phosphorus atoms
    • D06M15/3568Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds of other unsaturated compounds containing nitrogen, sulfur, silicon or phosphorus atoms containing silicon

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)

Description

Vrstva polymerních nanovláken se zvýšenou hydrostatickou odolností
Oblast techniky
Technické řešení se týká vrstvy polymerních nanovláken se zvýšenou hydrostatickou odolností.
Dosavadní stav techniky
V současné době je známá řada tzv. outdoorových textilií, které brání průniku vody z vnějšího prostředí, avšak současně jsou prostupné pro vodní páru. Většina z nich je založena na principu použití hydrofobního materiálu a/nebo provedení následné hydrofobní povrchové úpravy, případně vrstvení několika stejných nebo různých vrstev na sebe. Postupně se však objevují i outdoorové textilie založené na výhodných vlastnostech nanovlákenné vrstvy, jejíž mezivlákenné prostory jsou díky svým malým rozměrům těžko prostupné pro vodu v kapalném stavu, avšak dobře prostupné pro vodní páru. Příkladem takových textilií jsou textilie popsané v US 2011092122 nebo US 2008184453. Jejich nevýhodou je vedle nízké větruodolnosti, resp. vysoké prodyšnosti také to, že nanovlákna se při i velmi nízkém hydrostatickém zatížení vzájemně pohybují - prokluzují, v důsledku čehož dochází ke zvětšování prostorů mezi nimi, takže se vrstva nanovláken postupně stává pro vodu relativně snadno prostupnou. I když je dosahovaná hodnota hydrostatického zatížení vyšší než u některých outdoorových textilií bez nanovlákenné vrstvy, je pro řadu aplikací nedostatečná.
Částečným řešením tohoto problému jsou pak textilie navržené například v US 2008220676 nebo US 2009176056, na jejichž nanovlákenné vrstvě je nanesena hydrofobní látka. Jejich nevýhodou je, že hydrofobní látka je uložena v kapičkách pouze na jejím povrchu, nebo na povrchu jejích nanovláken, takže její mezivlákenné prostory jsou z větší části volné, a při větším hydrostatickém zatížení, cca okolo 130 cm vodního sloupce, opět dochází ke vzájemnému prokluzu nanovláken, ajejich vrstva se tak opět stává prostupnou pro vodu. Tato vrstva má současně nízkou větruodolnost, resp. vysokou prodyšnost.
K odstranění tohoto problému byl v CZ PV 2011-306 navržen způsob zvýšení hydrofobních vlastností vrstvy polymerních nanovláken nanesením emulze hydrofobního prostředku sprej ováním, resp. nástřikem. Některé z takto upravených vrstev polymerních nanovláken dosáhly hydrostatické odolnosti i vyšší než 10000 mm H2O. Jeho nevýhodou je, že hydrofobní prostředek se při tomto způsobu nánosu ukládá i do mezivlákenných prostorů vrstvy polymerních nanovláken, které uzavírá, a tím podstatně snižuje paropropustnost a prodyšnost takto upravené vrstvy polymerních nanovláken. Tím dochází, i přes zvýšení její hydrostatické odolnosti, ke snížení její reálné využitelnosti.
Z CZ 24446 je dále známá vrstva polymerních nanovláken, jejíž hydrostatická odolnost byla zvýšená kontinuálním filmem hydrofobního prostředku vytvořeným plazmatickým nástřikem. V tomto případě se v podstatě veškerý hydrofobní prostředek zachytává jen na povrchu jednotlivých nanovláken. Takto upravené vrstvy polymerních nanovláken dosáhly hydrostatické odolnosti i vyšší než 10000 mm H2O. Nevýhodou této vrstvy je její vysoká cena daná nízkou rychlostí vytváření plazmatického nástřiku a vysokými náklady na provoz a pořízení plazmovacího zařízení. Další nevýhodou je nebezpečí toho, že se do volných mezivlákenných prostorů zanesou nečistoty, které knotových efektem umožní průnik kapalné vody.
Cílem technického řešené je odstranit nebo alespoň eliminovat nevýhody stavu techniky návrhem plošné vrstvy polymerních nanovláken se zvýšenou hydrostatickou odolností a větruodolnosti, která by byla zároveň chráněna před zanášením nečistot do mezivlákenných prostorů.
- 1 CZ 34632 UI
Podstata technického řešení
Cíle technického řešení se dosáhne vrstvou polymemích nanovláken se zvýšenou hydrostatickou odolností, jejíž podstata spočívá v tom, že v její struktuře je uložený alespoň jeden hydrofobní prostředek, který obaluje její vlákna a nesouvisle vyplňuje její mezivlákenné prostory, a to do 30 % plochy. Množství hydrofobního prostředku(ů) v této textilii je přitom mezi 0,1 a 20 g/m2.
Vhodným hydrofobním prostředkem je přitom např. hydrofobní prostředek na bázi fluorkarbonu, s výhodu na bázi fluorkarbonu typu C6, hydrofobní prostředek na bázi silikonu nebo hydrofobní prostředek na bázi uhlovodíku, tj. polymeru v uhlovodíkové matrici.
Objasnění výkresů
Na přiložených výkresech je na obr. 1 SEM snímek vrstvy nanovláken polyamidu 9T při zvětšení 2000krát a na obr. 2 SEM snímek této vrstvy při zvětšení lOOOOkrát. Na obr. 3 je SEM snímek vrstvy polymemích nanovláken polyamidu 9T s naneseným hydrofobním prostředkem na bázi fluorkarbonu při zvětšení 2000krát a na obr. 4 SEM snímek této vrstvy při zvětšení lOOOOkrát. Na obr. 5 je SEM vrstvy polymemích nanovláken polyamidu 9T s naneseným hydrofobním prostředkem na bázi uhlovodíku při zvětšení 2000krát a na obr. 6 SEM snímek této vrstvy při zvětšení lOOOOkrát. Na obr. 7 je SEM vrstvy polymemích nanovláken polyamidu 6 s naneseným hydrofobním prostředkem na bázi silikonu při zvětšení 2000krát a na obr. 8 SEM snímek této vrstvy při zvětšení lOOOOkrát.
Příklady uskutečnění technického řešení
Vrstva polymemích nanovláken se zvýšenou hydrostatickou odolností může být vytvořená z libovolného polymem zvláknitelného některým ze známých způsobů do podoby polymemích nanovláken např. odstředivým zvlákňováním, elektrickým zvlákňováním s využitím střídavého proudu, elektrostatickým zvlákňováním s využitím stejnosměrného proudu apod. V jejich struktuře je uložený alespoň jeden hydrofobní prostředek, který obaluje její vlákna a nesouvisle vyplňuje její mezivlákenné prostory. To jí poskytuje vysokou hydrostatickou odolnost, ale současně velmi dobrou prodyšnost a paropropustnost. Zmenšení volné plochy mezivlákenných prostorů pak brání průniku nežádoucích nečistot z vnějšího prostředí.
Pro uložení hydrofobního prostředku do struktury vrstvy polymemích nanovláken se použije technologie klocování s využitím fulám. Při ní se vrstva polymemích nanovláken nejprve ponoří do roztoku daného hydrofobního prostředku, načež se z ní průchodem mezerou mezi dvěma tělesy, nejčastěji otáčejícími se válci, odstraní přebytečný roztok. Tyto kroky se mohou v případě potřeby opakovat, a to buď s roztokem stejného hydrofobního prostředku, nebo se může v některém kroku použít jiný hydrofobní prostředek, případně jiný roztok stejného hydrofobního prostředku. Díky odstranění přebytku roztoku při průchodu textilie mezerou mezi dvěma tělesy se do struktury této textilie nanáší jen poměrně malé množství hydrofobního prostředku/prostředků (cca 0,1 až 20 g/m2 vrstvy polymemích nanovláken), který/které se zachytává především na povrchu nanovláken, a po odpaření rozpouštědla obaluje jednotlivá nanovlákna a nesouvisle vyplňuje mezivlákenné prostory mezi nimi. Při tomto rozložení hydrofobního prostředku dosahuje i takto upravená vrstva polymemích nanovláken poměrně vysoké prodyšnosti a propustnosti pro vodní pám; přitom se ale podstatným způsobem zvyšuje její hydrostatická odolnost - viz příklady níže.
Klocování s využitím fulám probíhá při teplotě okolí, přítlaku ždímacích těles 0,1 až 10 bar a rychlosti posunu upravované vrstvy polymemích nanovláken 0,5 až 20 m/min. V případě potřeby může následovat sušení upravené vrstvy v horkovzdušné komoře a případně i tepelná fixace hydrofobního prostředku. Vrstva polymemích nanovláken se této úpravě vystavuje buď nanesená na podkladovém materiálu, na který se uložila během své výroby, např. netkané textilii, pečicím
-2 CZ 34632 UI papíře, tj. pergamenovým papírem z celulózy apod., případně na výztužném materiálu, na který byla z tohoto podkladového materiálu přenesena.
Jako hydrofobní prostředek lze použít libovolný známý hydrofobní prostředek na bázi fluorkarbonu s výhodou zejména fluorkarbonu s řetězcem maximálně C6; použití fluorkarbonů s řetězcem C8 a vyšším je v Evropě momentálně legislativně zakázáno hydrofobní prostředek na bázi silikonu, nebo hydrofobní prostředek na bázi uhlovodíku, tj. polymeru v uhlovodíkové matrici.
Fluorkarbony se získávají z ropy či zemního plynu. Mají nejnižší povrchovou energii a na rozdíl od ostatních hydrofobních přípravků poskytují ošetřované textilii i oleofobní vlastnosti. Fluorkarbony jsou tvořeny perfluor-alkylovými skupinami z akrylových nebo urethanových monomerů, které polymerizují přímo na povrchu vláken textilie. Přitom je výhodné, aby měl finální polymer co největší množství koncových skupin -CF3, protože v takovém případě se dosahuje maximální hydrofobnosti. Povlak vláken na bázi fluorkarbonu má jen zanedbatelný efekt na barevnost textilie. Jeho výhodou je, že je schopen se při vystavení teplému vzduchu regenerovat při poleptání kyselinou, zásadou nebo plazmou. Současně je schopen odolat opakovanému praní při standardních pracích cyklech.
Fluorkarbon se aplikuje v podobě vodného roztoku nebo v podobě roztoku v organické kyselině, např. kyselině octové. Ve druhé variantě je součástí roztoku s výhodou také vhodné smáčedlo např. Rucowet, výrobce Rudolf GmbH.
Po aplikaci fluorkarbonu a vysušení, tj. odpaření rozpouštědla, se upravená textilie s výhodou ještě tepelně aktivuje, např. žehlením nebo sušením v sušičce, přičemž dochází ke zlepšení orientace řetězců fluorkarbonu a v důsledku toho ke zvýšení odolnosti nanesené vrstvy vůči praní a chemickému čištění. U některých typů fluorkarbonů, ale i jiných hydrofobních prostředků, probíhá tato aktivace samovolně už při pokojové teplotě.
Hydrofobní prostředky na bázi silikonů obsahují polysiloxanový řetězec, který vzniká polymerací hydrogenmethylpolysiloxanu nebo dimethylpolysiloxanu. Tyto hydrofobní prostředky jsou díky své schopnosti prostorového zesíťování výborně filmotvomé. Pro polymerací silikonů se používají organické nebo anorganické katalyzátory, které ovlivňují i jejich konečnou fixaci. Hydrofobní účinek těchto prostředků je založen na orientování methylových skupin -CH3. Jejich výhodou je, že upravené vrstvě poskytují hladký a měkký omak.
Hydrofobní prostředky na bázi silikonů se aplikují v podobě vodného roztoku, který může obsahovat vhodný katalyzátor.
Hydrofobní prostředky na bázi uhlovodíku dosahují podobných výsledků jako hydrofobní prostředky na bází fluorkarbonu; jejich výhodou je, že jsou, zejména ty bez obsahu fluoru, ekologičtější. Tyto hydrofobní prostředky jsou tvořeny uhlovodíkovou matricí s obsahem polymeru.
Níže jsou pro názornost uvedeny příklady vrstvy polymemích nanovláken s různými hydrofobního prostředky. Na základě zkušeností a vlastností jednotlivých materiálů je zřejmé, že stejných nebo podobných výsledků se dosáhne také při použití jiných konkrétních hydrofobních prostředků ze stejných skupin, resp. na stejné bázi, a v celém rozsahu 0,1 až 20 g/m2 hydrofobního prostředku ve vrstvě polymemích nanovláken.
Příklad 1
Elektrostatickým zvlákňováním na zařízení Nanospider (Elmarco s.r.o.) s válcovou zvlákňovací elektrodou (dle CZ patentu 294274) se zvláknil 10% roztok polyamidu 9T (PA9T) v rozpouštědlovém systému tvořeném kyselinou octovou (56 %) a kyselinou mravenčí (34 %). Elektrostatické zvlákňování probíhalo v elektrickém poli při napětí U = 76,1 kV, při vzdálenosti
-3CZ 34632 UI zvlákňovací elektrody a sběrné elektrody 130 mm. Rychlost pohybu podkladové textilie, na kterou se vytvářená nanovlákna ukládala, byla v = 0,1 m/min. Relativní vlhkost ve zvlákňovací komoře byla regulována na 21 %. Jako podkladový materiál sloužil pečicí papír o plošné hmotnosti 28 g/m2. Plošná hmotnost vytvořené vrstvy nanovláken polyamidu 9T byla 2 g/m2.
Na obr. 1 je SEM snímek této vrstvy při zvětšení 2000krát, na obr. 2 při zvětšení lOOOOkrát.
Z takto vytvořeného kompozitu, tj. pečicího papíru s uloženou vrstvou nanovláken polyamidu 9T, se připravily 3 vzorky o velikosti 20 x 20 cm. Současně se připravily tři klocovací lázně tvořené vodným roztokem hydrofobního prostředku na bázi fluorkarbonu typu C6 Nuva FDS, výrobce Clariant International Ltd., s koncentrací tohoto prostředku 50 g/1 H2O, 100 g/1 H2O a 150 g/1 H2O. Do každé z těchto lázní se na 1 minutu ponořil jeden ze vzorků kompozitu. Vzorky kompozitu se během máčení otáčely, aby se dostatečně smočily z obou stran. Poté tyto vzorky jednou prošly mezi válci fuláru s přítlakem 4 bary s rychlostí otáčení válců 1 m/min, čímž se z nich odstranil přebytečný roztok a následně se umístily do horkovzdušné komory, kde se sušily při teplotě 80 °C. Po jejich vysušení se provedla fixace hydrofobního prostředku v horkovzdušné komoře při teplotě 160 °C (5 minut).
Jednotlivé vzorky a jejich mokré přívažky jsou uvedeny v tabulce 1.
Tabulka 1
Hydrofobní prostředek Označení vzorku Koncentrace hydrofobního prostředku v lázni [g/1 H2O] Mokrý přívažek [g/m2] Sušina hydrofobního prostředku uložená ve vrstvě polymerních nanovláken [g/m2]
Nuva FDS 50NF 50 260 18,2
Nuva FDS 100NF 100 215 14,7
Nuva FDS 150NF 150 206 12,8
U všech vzorků se následně měřily vlastnosti spojené s termofyziologickým komfortem prodyšnost (AP), která se měřila na přístroji Textest 3300 (dle normy ISO 9237), paropropustnost (Ret), která se měřila na přístroji Permetest (dle normy ISO 11902) a hydrostatická odolnost (WC), která se měřila na přístroji HydroPro Hydrostatic Head Tester (dle normy ISO 811). Kromě toho se měřil rovněž úhel smáčení (Sri), a to na přístroji Advex Instruments (dle normy ISO 27448:2009). Výsledky měření těchto parametrů jsou uvedeny v tabulce 2. U prodyšnosti (AP) jde o průměr z 5 měření, u paropropustnosti (Ret) a hydrostatické odolnosti (WC) o průměr ze 3 měření, u úhlu smáčení (.Sri) o průměr ze 4 měření. V závorce je uvedená příslušná směrodatná odchylka (značení vzorků odpovídá tabulce 1).
-4CZ 34632 UI
Tabulka 2
Vzorek Prodyšnost (AP) [l/m2/s] Paropropustnost (Ret) [Pa.m^W1] Úhel smáčení (S4) [°] Hydrostatická odolnost (ICC) [mm H2O]
nejupravená vrstva nanovláken PA7T 6,79 (0,98) <0.1 - 171 (21)
50NF 2,98 (0,021) 0,77 (0,058) 125,5 (0,58) 1892 (113)
100NF 2,9 (0,052) 1,03 (0,058) 123,0 (0,82) 3932 (72)
150NF 2,62 (0,098) 1,13 (0,058) 127,5 (0,58) 6163 (344)
Vyhodnocení dat se provedlo s využitím statistického software QCExpert. Veškerá porovnání byla hodnocena na hladině významnosti a=0.05.
Uhel smáčení SA byl u všech tří vzorků s naneseným hydrofobním prostředkem vyšší než 120°. Výsledky tak vysoce překročili hodnotu 90°, která je považována za rozmezí mezi smáčivými anesmáčivými povrchy. Lze tak konstatovat, že uvedený postup vede k hydrofobní úpravě. Prodyšnost upravených vzorků byla nižší než prodyšnost neupraveného vzorku, avšak stále velmi dobrá pro praktické využití. Paropropustnost Ret byla blízko spodní hodnotě rozsahu měřícího přístroje (0,5). Mezní hranicí pro vynikající paropropustnost je přitom hodnota 6. Z toho vyplývá, že zaplnění mezivlákenných prostorů hydrofobním prostředkem je poměrně malé a pokud se takto upravená nanovlákenná vrstva použije pro výrobu vrstvené textilie, např. pro výrobu outdoorového oblečení, bude mít minimální vliv na jeho výslednou paropropustnost. Ta tak bude ovlivněna pouze použitou vrchní textilií, případně vlastnostmi použité podšívky. Z výsledků měření hydrostatické odolnosti lze konstatovat, že uvedená úprava vedla k řádovým nárůstům hydrostatické odolnosti. Např. u vzorku 150NF došlo k asi 36násobnému zvýšení hydrostatické odolnosti.
Na přiloženém výkrese je na obr. 3 SEM snímek vzorku 150NF při zvětšení 2000krát a na obr. 4 SEM snímek tohoto vzorku při zvětšení lOOOOkrát. Z těchto snímků je patrná poměrně malá míra vyplnění mezivlákenných prostorů hydrofobním prostředkem.
Příklad 2
Stejným způsobem jako v příkladu 1 se připravily 3 vzorky kompozitu, tj. pečicího papíru s uloženou vrstvou nanovláken polyamidu 9T, o velikosti 20 x 20 cm.
Tyto vzorky se stejným způsobem klocovaly vodným roztokem hydrofobního prostředku na bázi uhlovodíku, tj. polymeru v uhlovodíkové matrici bez obsahu fluoru Ruco-dry eco plus, výrobce Rudolf GmbH, s koncentrací tohoto prostředku 50 g/1 H2O, 100 g/1 H2O a 150 g/1 H2O.
Jednotlivé vzorky a jejich mokré přívažky jsou uvedeny v tabulce 3.
-5CZ 34632 UI
Tabulka 3
Hydrofobní prostředek Označení vzorku Koncentrace hydrofobního prostředku v lázni [g/1 H2O] Mokrý přívažek [g/m2] Sušina hydrofobního prostředku uložená ve vrstvě polymerních nanovláken fg/m2]
Ruco-dry eco plus 5 ORD 50 287 19,8
Ruco-dry eco plus WORD 100 273 19,1
Ruco-dry eco plus 150RD 150 253 17,7
U všech vzorků se následně stejným způsobem měřily stejné parametry - prodyšnost (AP), paropropustnost (Ret), hydrostatická odolnost (JVC) a úhel smáčení (Sd). Výsledky těchto měření jsou uvedeny v tabulce 4.
Tabulka 4
Vzorek Prodyšnost (AP) fl/m2/s] Paropropustnost (Ret) fPa.mW1! Úhel smáčení (S4) Ͱ1 Hydrostatická odolnost (JVC) fmm H2O]
nejupravená vrstva nanovláken PA7T 6,79 (0,98) <0,1 171 (21)
50RD 2,86 (0,133) 0,77 (0,058) 128,0 (0,82) 2313 (211)
100RD 2,64 (0,048) 0,87 (0,058) 130,0 (0,82) 4202 (340)
150RD 2,47 (0,069) 1,03 (0,153) 129,75 (0,5) 7361 (471)
Úhel smáčení SA byl u všech tří vzorků s naneseným hydrofobním prostředkem vyšší než 120° a blížil se 130°. Výsledky tak vysoce překročili hodnotu 90°, která je považována za rozmezí mezi smáčivými a nesmáčivými povrchy. Lze tak konstatovat, že uvedený postup vede k hydrofobní úpravě. Prodyšnost upravených vzorků byla nižší než prodyšnost neupraveného vzorku a nižší než prodyšnost vzorků v příkladu 1, avšak stále velmi dobrá pro praktické využití. Paropropustnost Ret byla blízko spodní hodnotě rozsahu měřícího přístroje (0,5) a nižší než u vzorků v příkladu 1. Z toho vyplývá, že zaplnění mezivlákenných prostorů hydrofobním prostředkem je poměrně malé a pokud se takto upravená nanovlákenná vrstva použije pro výrobu vrstvené textilie, např. pro výrobu outdoorového oblečení, bude mít minimální vliv na jeho výslednou paropropustnost. Ta tak bude ovlivněna pouze použitou vrchní textilií, případně vlastnostmi použité podšívky. Z výsledků měření hydrostatické odolnosti lze konstatovat, že uvedená úprava vedla k řádovým nárůstům hydrostatické odolnosti. Např. u vzorku 15ORD došlo k asi 43násobnému zvýšení hydrostatické odolnosti.
Na přiloženém výkrese je na obr. 5 SEM snímek vzorku 15ORD při zvětšení 2000krát a na obr. 6 SEM snímek tohoto vzorku při zvětšení lOOOOkrát. Z těchto snímků je patrná poměrně malá míra vyplnění mezivlákenných prostorů hydrofobním prostředkem.
-6CZ 34632 UI
Příklad 3
Elektrostatickým zvlákňováním na zařízení Nanospider (Elmarco s.r.o.) s válcovou zvlákňovací elektrodou (dle CZ patentu 294274) se zvláknil 12% roztok polyamidu 6 (PA6) v rozpouštědlovém systému tvořeném kyselinou octovou (60 %) a kyselinou mravenčí (40 %). Elektrostatické zvlákňování probíhalo v elektrickém poli při napětí U = 76,1 kV, při vzdálenosti zvlákňovací elektrody a sběrné elektrody 135 mm. Rychlost pohybu podkladové textilie, na kterou se vytvářená nanovlákna ukládala, byla v = 0,lm/min. Relativní vlhkost ve zvlákňovací komoře byla regulována na 22 %. Jako podkladový materiál sloužil pečící papír o plošné hmotnosti 28 g/m2. Plošná hmotnost vytvořené vrstvy nanovláken polyamidu 6 byla 4,6 g/m2.
Z takto vytvořeného kompozitu, tj. pečicího papíru s uloženou vrstvou nanovláken polyamidu 6, se připravilo 6 vzorků o velikosti 20 x 20 cm. Současně se připravily tři klocovací lázně tvořené vodným roztokem hydrofobního prostředku na bázi fluorkarbonu typu C6 Nuva FDS, výrobce Clariant International Ltd., s koncentrací tohoto prostředku 50 g/1 H2O, 100 g/1 H2O a 150 g/1 H2O. Do každé z těchto lázní se ponořily dva vzorky kompozitu - jeden na 1 minutu, druhý na 2 minuty. Vzorky kompozitu se během máčení otáčely, aby se dostatečně smočily z obou stran. Poté tyto vzorky jednou prošly mezi válci fůláru s přítlakem 4 bary s rychlostí otáčení válců 1 m/min, čímž se z nich odstranil přebytečný roztok a následně se umístily do horkovzdušné komory, kde se sušily při teplotě 80 °C. Po jejich vysušení se provedla fixace hydrofobního prostředku v horkovzdušné komoře při teplotě 160 °C (5 minut).
Jednotlivé vzorky a jejich mokré přívažky jsou uvedeny v tabulce 5.
Tabulka 5
Hydrofobní prostředek Označení vzorku Koncentrace hydrofobního prostředku v lázni [g/1 H2O] Doba máčení [min] Mokrý přívažek [g/m2] Sušina hydrofobního prostředku [g/m2]
Nuva FDS 50NF-1 50 1 88,7 6,2
Nuva FDS 100NF-1 100 1 112,6 7,9
Nuva FDS 150NF-1 150 1 107,2 7,5
Nuva FDS 50NF-2 50 2 163,5 11,4
Nuva FDS 100NF-2 100 2 155,4 10,9
Nuva FDS 150NF-2 150 2 160,4 11,2
U všech vzorků se následně stejným způsobem jako v příkladu 1 měřila prodyšnost (AP), paropropustnost (Ret) a hydrostatická odolnost (WC). Výsledky měření těchto parametrů jsou uvedeny v tabulce 6 - u prodyšnosti (AP) jde o průměr z 5 měření, u paropropustnosti (Ret) a hydrostatické odolnosti (WC) o průměr ze 3 měření.
-7 CZ 34632 UI
Tabulka 6
Vzorek Prodyšnost (ΛΡ) [l/m2/s] Paropropustnost (Ret) [Pa.mW1] Hydrostatická odolnost (JVC) [mm H2O]
neupravená vrstva nanovláken PA6 6,84 0 212 (41)
50NF-1 2,96 (0,063) 0,44 (0,36) 1720 (325)
ÍOONF-1 2,93 (0,093) 0,80 (0,387) 5344 (537)
150NF-1 2,66 (0.038) 1,09 (0,252) 6032 (537)
50NF-2 1,41 (0,074) 0,91 (0,198) 9263 (373)
100NF-2 1,29 (0,072) 0,64 (0,216) 10263 (1434)
150NF-2 1,21 (0,032) 0,82 (0,231) 12934 (3710)
Lze tak konstatovat, že uvedený postup vede k hydrofobní úpravě. Prodyšnost upravených vzorků byla nižší než prodyšnost neupraveného vzorku, avšak stále velmi dobrá pro praktické využití. Paropropustnost Ret byla blízko spodní hodnotě rozsahu měřícího přístroje (0,5). Z toho vyplývá, že zaplnění mezivlákenných prostorů hydrofobním prostředkem je poměrně malé a pokud se takto upravená nanovlákenná vrstva použije pro výrobu vrstvené textilie, např. pro výrobu outdoorového oblečení, bude mít minimální vliv na jeho výslednou paropropustnost. Ta tak bude ovlivněna pouze použitou vrchní textilií, případně vlastnostmi použité podšívky. Z výsledků měření hydrostatické odolnosti lze konstatovat, že uvedená úprava vedla k řádovým nárůstům hydrostatické odolnosti. Např. u vzorku 150NF-2 došlo k asi ólnásobnému zvýšení hydrostatické odolnosti.
Příklad 4
Stejným způsobem jako v příkladu 3 se připravilo 6 vzorků kompozitu, tj. pečicího papíru s uloženou vrstvou nanovláken polyamidu 6, o velikosti 20 x 20 cm.
Tyto vzorky se stejným způsobem klocovaly vodným roztokem hydrofobního prostředku na bázi silikonu konkrétně kationaktivní emulzí polyhydrogenmetylsiloxanové kapaliny Lukofix T40D, výrobce Lučební závody a.s., Kolín, s koncentrací tohoto prostředku 50 g/1 H2O. 100 g/1 H2O a 150 g/1 H2O a s obsahem katalyzátoru na bázi rozpustných solí zirkonu, cínu, titanu a hliníku Lukofix C 48, výrobce Lučební závody a.s., Kolín, v koncentraci 10 g/1 H2O, 20 g/1 H2O a 30 g/1 H2O.
Jednotlivé vzorky a jejich mokré přívažky jsou uvedeny v tabulce 7
-8CZ 34632 UI
Tabulka 7
Hydrofobní prostředek Označení vzorku Koncentrace hydrofobního prostředku (katalyzátoru) v lázni íg/1 H2O] Doba máčení [min] Mokrý přívažek [g/m2] Sušina hydrofobního prostředku [g/m2]
Lukofix T40D 50LFX-1 50(10) 1 120,62 8,43
Lukofix T40D 100LFX-1 100 (20) 1 84,76 5,93
Lukofix T40D 150LFX-1 150 (30) 1 88,35 6,18
Lukofix T40D 50LFX-2 50(10) 2 145,72 10,2
Lukofix T40D 100LFX-2 100 (20) 2 130,73 9,14
Lukofix T40D 150LFX-2 150 (30) 2 139,53 9,76
U všech vzorků se následně stejným způsobem jako v příkladu 1 měřila prodyšnost (AP), 5 paropropustnost (Ret) a hydrostatická odolnost (WC). Výsledky měření těchto parametrů jsou uvedeny v tabulce 8 - u prodyšnosti (AP) jde o průměr z 5 měření, u paropropustnosti (Ret) a hydrostatické odolnosti (WC) o průměr ze 3 měření.
Tabulka 8
Vzorek Prodyšnost (AP) [l/m2/s] Paropropustnost (Ret) [Pa.m^W1] Hydrostatická odolnost (WC) [mm H2O]
neupravená vrstva nanovláken PA6 6,84 0 212(41)
50LFX-1 2,43 (0,058) 0,93 (0,48) 1060 (70)
ÍOOLFX-1 1,75 (0,182) 0,97 (0,442) 1912 (1357)
150LFX-1 1,44 (0.038) 1,18 (0,222) 2642 (332)
50LFX-2 1,18 (0,037) 0,78 (0,152) 3504 (914)
100LFX-2 0,85 (0,052) 0,95 (0,352) 4951 (537)
150LFX-2 0,58 (0,062) 1,01 (0,198) 5252 (1159)
Lze tak konstatovat, že uvedený postup vede k hydrofobní úpravě. Prodyšnost upravených vzorků byla nižší než prodyšnost neupraveného vzorku, avšak stále velmi dobrá pro praktické využití. Paropropustnost Ret byla blízko spodní hodnotě rozsahu měřícího přístroje (0,5). Z toho vyplývá, 15 že zaplnění mezivlákenných prostorů hydrofobním prostředkem je poměrně malé a pokud se takto upravená nanovlákenná vrstva použije pro výrobu vrstvené textilie, např. pro výrobu outdoorového
-9CZ 34632 UI oblečení, bude mít minimální vliv na jeho výslednou paropropustnost. Ta tak bude ovlivněna pouze použitou vrchní textilií, případně vlastnostmi použité podšívky. Z výsledků měření hydrostatické odolnosti lze konstatovat, že uvedená úprava vedla k řádovým nárůstům hydrostatické odolnosti. Např. u vzorku 150LFX-2 došlo k více než 24násobnému zvýšení hydrostatické odolnosti.
Na přiloženém výkrese je na obr. 7 SEM snímek vzorku 150LFX-2 při zvětšení 2000krát a na obr. 8 SEM snímek tohoto vzorku při zvětšení lOOOOkrát. Z těchto snímků je patná poměrně malá míra vyplnění mezivlákenných prostorů hydrofobním prostředkem.

Claims (5)

  1. NÁROKY NA OCHRANU
    1. Vrstva polymemích nanovláken se zvýšenou hydrostatickou odolností, vyznačující se tím, že ve struktuře vrstvy polymemích nanovláken je alespoň jeden hydrofobní prostředek, který obaluje její vlákna a nesouvisle vyplňuje její mezivlákenné prostory, přičemž celkové množství hydrofobních prostředků v této vrstvě je 0,1 až 20 g/m2.
  2. 2. Vrstva polymemích nanovláken podle nároku 1, vyznačující se tím, že hydrofobním prostředkem je hydrofobní prostředek na bázi fluorkarbonu.
  3. 3. Vrstva polymemích nanovláken podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že hydrofobním prostředkem je hydrofobní prostředek na bázi fluorkarbonu typu C6.
  4. 4. Vrstva polymemích nanovláken podle nároku 1, vyznačující se tím, že hydrofobním prostředkem je hydrofobní prostředek na bázi silikonu.
  5. 5. Vrstva polymemích nanovláken podle nároku 1, vyznačující se tím, že hydrofobním prostředkem je hydrofobní prostředek na bázi uhlovodíku.
CZ2020-38193U 2020-11-04 2020-11-04 Vrstva polymerních nanovláken se zvýšenou hydrostatickou odolností CZ34632U1 (cs)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2020-38193U CZ34632U1 (cs) 2020-11-04 2020-11-04 Vrstva polymerních nanovláken se zvýšenou hydrostatickou odolností

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2020-38193U CZ34632U1 (cs) 2020-11-04 2020-11-04 Vrstva polymerních nanovláken se zvýšenou hydrostatickou odolností

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ34632U1 true CZ34632U1 (cs) 2020-12-02

Family

ID=73744380

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2020-38193U CZ34632U1 (cs) 2020-11-04 2020-11-04 Vrstva polymerních nanovláken se zvýšenou hydrostatickou odolností

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ34632U1 (cs)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hashem et al. An eco-friendly–novel approach for attaining wrinkle–free/soft-hand cotton fabric
JP2986218B2 (ja) その中の改質剤の位置が制御された内部−コーティングされた多孔質ウェブ
US20160002484A1 (en) Improved hydrophobicity with nanofiber and fluoropolymer coating
Hassan et al. Effect of surface treatments on physicomechanical, stain-resist, and UV protection properties of wool fabrics
JP2008508440A (ja) 布の耐久性処理
US7651760B2 (en) Superhydrophobic fibers produced by electrospinning and chemical vapor deposition
EP1802803A1 (en) A fabric and a method of making the fabric
Joshi et al. Chitosan nanocoating on cotton textile substrate using layer‐by‐layer self‐assembly technique
EP2227588A1 (en) Functional sheet for delivering laundry actives in low-temperature water
RS61750B1 (sr) Postupak za proizvodnju predmeta od tekstila sa hidrofobnom tekstilnom površinom pomoću obrade plazmom i mokre hemijske obrade
CN1886548B (zh) 用非离子含氟聚合物处理无纺织物的方法
US20190093280A1 (en) Process for providing water repellency
Kokol et al. Screen-printing of microfibrillated cellulose for an improved moisture management, strength and abrasion resistant properties of flame-resistant fabrics
CZ34632U1 (cs) Vrstva polymerních nanovláken se zvýšenou hydrostatickou odolností
Stawski et al. Electrokinetic properties of polypropylene textile fabrics containing deposited layers of polyelectrolytes
JP4614306B2 (ja) 疎水仕上げされたアラミド織物を製造するための方法およびその使用
BRPI0416445B1 (pt) método para tratar um substrato de modo a aperfeiçoar a repelência ao álcool do substrato
CN101443504A (zh) 用于浸渍织物表面的新方法
JP2008202187A (ja) 繊維構造物
JP2006057042A (ja) 含浸処理方法
WO2023190759A1 (ja) 撥水性ポリアクリロニトリル系人工毛髪繊維、その製造方法、及び頭飾製品
WO2023190760A1 (ja) 撥水性ポリアクリロニトリル系人工毛髪繊維、その製造方法、及び頭飾製品
Sinha et al. Needleless electrospinning and coating of poly vinyl alcohol with cross-linking agent via in-situ technique
CZ34633U1 (cs) Textilie se zvýšenou povrchovou vodivostí a hydrofobností
DK2670906T3 (en) Process for surface modification of products made from low-energy synthetic fibers

Legal Events

Date Code Title Description
FG1K Utility model registered

Effective date: 20201202

ND1K First or second extension of term of utility model

Effective date: 20241003