Teoretická a experimentální analýza struktury a vlastností polopropustných membrán pro oděvní účely

Ing. Roman Knížek, Ph.D.

Doctoral thesis

The Theoretical and Experimental Analysis of the Structure and Properties of Semipermeable Membranes for Clothing

Abstract:

Cílem disertační práce je vývoj nanovlákenné membrány pro sportovní a outdoorové oblečení za účelem zvýšení komfortních vlastností těchto oděvů. Jedná se především o vytvoření nanovlákenné membrány s vysokou paropropustností, nízkou prodyšností a vysokou hydrostatickou odolností. Nanovlákenná membrána je vyrobena z polyamidu 6 pomocí elektrostického zvlákňování, následně hydrofobně upravena pro získání vysoké hydrostatické odolnosti a poté laminována s vrchovým materiálem anebo podšívkovým. Byly vytvořeny dvou a třívrstvé lamináty, které chrání nanovlákennou membránu před poškozením a zároveň je možné z těchto laminátů vytvořit finální oděv. Dále bylo prokázáno, že pro docílení vysoké hydrostatické odolnosti nestačí pouze povrchová hydrofobní úprava nanovlákenné membrány, ale je nutné, aby hydrofobní prostředek pronikl do celé struktury nanovlákenné vrstvy. Z experimentů plyne, že měření kontaktního úhlu smáčení není vhodným ukazatelem pro stanovení hydrofobnosti nanovlákenné membrány pro oděvy. Tato práce se detailně zabývá různými možnostmi hydrofobizace a laminace nanovlákenných vrstev, včetně průniku aditiva do samotné nanovlákenné vrstvy a následným sledováním komfortních vlastností nanovlákenné membrány. Jedná se o první reálnou aplikaci nanovlákenné vrstvy pro oděvní účely.

Abstract:

The goal of this dissertation work is the development of a nanofiber membrane for outdoor and sports clothing to increase their comfort properties. Our main task was the creation of a nanofiber membrane with high steam permeability, low breathability and high hydrostatic resistance. The nanomembrane was made from polyamide 6 by electrospinning, after that, hydrophobic treatment was applied to gain high hydrostatic resistance and finally it was laminated with either the top fabric or with the lining fabric. Two- and three-layer laminates were created which protect the nanofiber membrane from damage and at the same time are suitable for creating the final clothing. It was proven that hydrophobic treatment applied only to the surface of the nanofiber membrane is insufficient for high hydrostatic resistance. It is necessary that the hydrophobic additive penetrates the whole structure of the membrane. Our experiments show that contact angle measurements are not a suitable parameter for determining the hydrophobic properties of nanofiber membranes. This dissertation looks in detail at various possibilities for hydrophobic treatment and lamination of nanofiber layers including the penetration of the nanofiber layer by the hydrophobic additive and at the comfort properties of the final nanofiber membrane. This is the first real use of a nanofiber membrane in the clothing industry.

Keywords

nanovlákenná membrána, laminace, hydrostatická odolnost, Nanospider

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 11. 1. 2016

Thesis defence

• Date of defence: 24. 6. 2016
• Supervisor: prof. RNDr. Oldřich Jirsák, CSc.

Technical University of Liberec

Faculty of Textile Engineering

Doctoral programme / field:
Textile Engineering / Textile technics