АНАЛИЗ ПРОБЛЕМ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ МЕМБРАННЫХ ТКАНЕЙ Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

Т Е Х Н И Ч Е С К И Е

НАУКИ

УДК 62

Д.И. Скороходова, А.Е. Ролдугина АНАЛИЗ ПРОБЛЕМ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ МЕМБРАННЫХ ТКАНЕЙ

В статье рассматриваются проблемы, с которыми сталкиваются производители при производстве различных видов мембранных тканей.

Ключевые слова: ткань, мембрана, поры, полимеры, ламинация, покрытия.

Производство мембранных тканей является сравнительно новым видом специальной отделки в отечественной текстильной индустрии. В настоящее время в России функционируют лишь несколько крупных фабрик, специализирующихся на выпуске этого инновационного продукта. В их числе ООО "БТК Текстиль", ООО «Адвентум Технолоджис», ООО «Балтекс»[1].

Мембраны, применяемые в легкой промышленности, принято условно делить на поровые (гидрофобные, содержащие поры) и беспоровые (гидрофильные).

Мембраны с порами - это полимерные тонкие пленки с мельчайшими отверстиями, через которые могут проходить молекулы пара. Мембраны без пор также содержат множество микроячеек со сложной, извилистой формой, напоминающей структуру губки. Пар от кожи всасывается в ячейки, напитывает мембрану, превращается в конденсированную влагу и за счет разницы парциального давления выделяется наружу.

Существуют также комбинированные мембраны (бикомпонентные), в которых сочетают поро-вую и беспоровую мембраны.

Все мембранные ткани выводят пары из области повышенного давления в зону пониженного давления. Введение мембран в состав защитных тканей позволяет выводить пары пота, не допуская при этом попадание внутрь дождя, ветра, снега. Таким образом, основными функциями мембранных тканей являются защита от непогоды и создания чувства комфорта при ношении. Эти функции обосновывают важность основных показателей, таких как водопроницаемость и паропроницаемость.

Защитная мембранная ткань, являясь водонепроницаемой, может выдерживать давление 10000 мм до 20000 мм водяного столба и выше.

Мембраны могут быть 2-х и 3-х -слойными или иметь промежуточную конструкцию — 2,5-слоя.

Двухслойная мембрана — это конструкция, в которой слой мембранного материала соединен со слоем ткани. Обычно этот слой ткани в одежде является наружным, а мембранная пленка приклеена к

© Скороходова Д.И., Ролдугина А.Е., 2018.

Вестник магистратуры. 2018. № 8(83)

ISSN 2223-4047

нему изнутри. Мембранный слой в них может быть, как поровым или беспоровым, так и комбинированным. В двухслойной конструкции с внутренней стороны часто используется защитная подкладка, сетка или специальное покрытие, которые предохраняют мембрану от повреждений изнутри. Двухслойную мембрану с дополнительным защитным покрытием иногда называют 2,5-слойной. Трехслойная мембрана отличается от двухслойной тем, что мембранный слой прикреплен не к одному слою, а вклеен между двумя слоями ткани — наружным и подкладочным, образуя с ними одно целое [2].

Поскольку оба вида мембран, и поровые, и беспоровые, имеют свои достоинства и недостатки, производители часто объединяют их в одной конструкции для улучшения характеристик. При производстве комбинированной мембраны к ткани сначала прикрепляется поровый слой, а затем на него наносится беспоровой [3].

Для производства мембран применяются синтетические полимеры, главным образом, полиуретан (PU) и политетрафторэтилен (PTFE). Полиуретановыми могут быть как поровые, так и беспоровые мембраны, а PTFE используется только для производства поровых.

Поровые мембраны являются самостоятельным пленочным материалом и обычно крепятся к ткани посредством ламинации. Для ламинации используется специальная технология, которая предусматривает нанесение горячего клея не сплошным слоем, а мелким регулярным рисунком, что позволяет ламинату дышать.

Беспоровые мембраны обычно наносятся на слой ткани в жидком виде. После высыхания они образуют с тканевой основой единый композитный слой, обладающий необходимыми мембранными свойствами.

Большая часть патентов на мембранные материалы принадлежит зарубежным производителям.

Первый патент в этой сфере был присвоен W.L.Gore и Associ ates, Inc. (патент США № 3953566), описывающий получение пористых изделий, образованных исключительно из политетрафторэтилена. Другие патенты США № 3953566; 3962153; 4096227; 4110392; 4187390 и 4194041 также описывают изделия, получаемые путем экструдирования пасты, состоящей из частиц ПТФЭ и смазки. Смазка удаляется, далее происходит растяжение и отжиг полученного продукта, который в итоге представляет собой спеченную, ориентированную пористую пленку из ПТФЭ.

Срок действия патента на Gore-Tex уже истёк и на мировом рынке стали фигурировать фирмы, использующие такие же (или подобные) технологии.

Наиболее известным брендом беспоровых мембран является Sympatex Technologies, который появился в 1986 году в результате получения патента № EP0203296 A1 на изобретение полимера от голландской группы Akzo Nobel. Мембрана представляет сополимер из 70% гидрофобного полиэстера и 30% гидрофильного полиэфира. Гидрофильное вещество в составе мембраны выполняют роль передающей среды для водяных паров. Несмотря, на то, что пор в таких мембранах нет, молекулы воды связываются с гидрофильными молекулами мембраны. Далее молекулы воды продвигаются через толщу мембраны последовательно, связываясь с молекулами полимера, переходя, таким образом, на другую сторону [4].

Из микропорных мембран на российском рынке можно встретить также Porelle и eVENT. Гидрофильные мембраны представлены также Ultimex, Sofitex, Cyclone, TransActive и др.

С позиции серийного выпуска мембранных тканей в производственных условиях текстильной фабрики более «беспроблемным» типом мембран являются беспоровые, наносимые на ткань способом горячего покрытия (например, силиконовые или полиуретановые).

Судя по опыту производства такого типа тканей на отечественных отделочных площадках, уровень качества готовой продукции является достаточно высоким (выше 94% первого сорта).

Основной проблемой, с которой может столкнуться производитель - это образование на лицевой или изнаночной стороне ткани пятен или полос полимера на швах материала или при заломах краев ткани. Помимо этого, в случае, если ткань имеет печатный рисунок, возможно смешивание раствора полимера с недостаточно закрепленными печатными красителями, налипшими на рабочие элементы оборудования, что при критичной их концентрации приводит к отпечатыванию частиц печатного красителя на поверхность ткани.

Микропористые мембранные ламинаты (с политетрафторэтиленовой мембраной, в том числе бикомпонентной) считаются более сложными в плане исполнения технологии и достижения качественной продукции, при условии качественных исходных материалов в процессе ламинации.

Диапазон проблем возникающих при производстве таких ламинатов большой, и список возможных дефектов получаемого продукта можно составить следующий: отслоение мембраны от верхнего тканевого слоя, механическое повреждение мембраны, образование клеевых пятен на мембране или на ткани, выступание мелких клеевых точек на поверхность тканевого слоя ламината, неполное склеивание

мембраны с тканью, нарушение целостности мембраны. Все эти недостатки способны ухудшить свойства конечного продукта.

Для производителей ламинатов особенно актуальны указанные проблемы при разработке новых артикулов мембранных тканей, в частности, при изменении верхнего тканевого слоя. В этом случае встает задача подбора оптимальных параметров работы оборудования для обеспечения качественной склейки микропористой мембраны с новой тканью.

При условии неизменности типа мембраны и клеящего вещества, основными влияющими переменными для ткани могут быть коэффициент ее шероховатости и толщина. Основными переменными параметрами, которые необходимо настраивать на оборудовании, можно назвать следующие:

- количество клея, наносимого на мембрану;

- время склеивания мембраны с тканью;

- давление прижима двух слоев при склеивании;

- температура клея и валов при склеивании.

В настоящее время производители мембранных ламинатов на отечественных отделочных производствах используют метод проб и ошибок в экспериментах склеивания мембран с новыми тканями.

Нахождение взаимосвязи между критичными для процесса ламинации характеристиками ткани верхнего слоя и необходимыми изменениями параметров процесса ламинации на соответствующем оборудовании для получения качественной склейки двух слоев, а также построение математической модели расчета необходимых параметров оборудования при заданных характеристиках ткани могло бы сократить количество брака при производстве мембранных тканей на первых этапах разработки продуктов, что особенно актуально, ввиду их высокой себестоимости.

Библиографический список

1. М1р://русскийсоюз.рф/ги881а/тапи£ас1ш'еге/1ек81;й

2. Rouette H.K. Encyclopedia of textile finishing. - Woodhead Publishing LTD, CRC Press, Springer, 2001. С. 22.

3. http://membra.ru/technology/membrans/types_of_membranes/

4. https://bask. ru/info/papers/membrane2 .html

СКОРОХОДОВА ДАРЬЯ ИГОРЕВНА - магистрант, ИСОиП (филиал) ДГТУ в г.Шахты, Россия. РОЛДУГИНА АЛЛА ЕВГЕНЬЕВНА - магистрант, ИСОиП (филиал) ДГТУ в г.Шахты, Россия.