יסודות פולימר בעיצוב של מוצרי מזון במים ומוחשת

פולימרים מספקים את המסגרת המולקולרית המאפשרת טקסטיל להדוף מים נוזליים תוך העברת מים פנויים.בהגדרות הנדסיות תובעניות כגון פלטפורמות offshore ופעולות כיבוי אש, הבדים חייבים להשיג איזון מדויק בין הגנה נוזלית וניהול מיקרו-קלילי. התקדמות אחרונה בכימיה פולימראית, מדע מלברין, וטכנולוגיות ציפוי עברו מעבר לגניבות פלסטיק פשוטות.

ההתנהגות התפקודית של טקסטיל עמיד למים תלויה בתכונות פולימרים אינטרינריות.חלוקה במשקל מולקולרית, גבישיות, טמפרטורת מעבר זכוכית (ראה:0TigFLT:1ggigFLT:203FLT 3), והסידור של חומר הידרופילי או הידרופובי לאורך כל ההשפעה הסופית של ביצועי התחבורה נגד פרמטרים אלה, לחץ כימי ואפקטים אופטיים, עם חומרים מכניים, ורגישים, עם חומרים מכניים, ורגישים קשים, עם חומרים מכניים, עם חומרים קלים, ואפקטים, עם חומרים מכניים, ואפקטים קשים, ואפקטים, עם חומרים מכניים קשים, ואפקטים, ואפקטים, עם חומרים מכניים, עם חומרים מכניים, עם חומרים מכניים קשים, ואפקטיביים, עם חומרים מכניים, עם חומרים קלים, ואפקטים קשים, עם חומרים מכניים, ואפקטיביים, עם חומרים קלים, ואפקטיביים קיצוניים, עם חומרים מכניים, עם חומרים מכניים, עם חומרים קלים, עם חומרים מכניים קשים, עם חומרים מכניים קשים, עם חומרים מכניים, עם חומרים מכניים, ואפקטיביים, עם חומרים מכניים, ואפקטים קשים, ואפקטים, ושרירים קשים, ואפקט

ראשי התיבות של Polymer Systems: Polyurethane, EPTFE ו- Polyester

פוליאורגניות (TPUs) לשלוט סיבים מונוליטיים ציפוי כי הם משנים פלחים רכים וקשה מאפשרים התאמה של גמישות, שידור לחות, ובטיחות מים. A PU מנוסחת כראוי ציפוי PU מנבראי יכול לשלב נפיחות גבוהה יותר מאשר טמפרטורת מים גבוהה יותר מאשר מולקולה מוגבלת 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000

עבודה אחרונה על sulfonated פוליתאתר קטונה (SPEEK) membranes מראה כי מנגנוני דיפוזיה המבוססים על המטען יכולים לדחוף שיעורי לחות מעל 3000 g / m2 / 24h תוך שמירה על התנגדות מלאה למים נוזליים תחת לחץ.התפתחויות אלה להרחיב את החלל העיצוב עבור יישומים הדורשים הן עמידות גבוהה מים ונשימה גבוהה.

מערכות פולימר היברידיות ופולימר

פולימרים מבוססי הסיליקון מספקים דחייה במים וגמישות בטמפרטורות נמוכות מאוד, מה שהופך אותם מתאימים ציוד אווירוקל ואנטארקטיקה כיתה .מערכות היברידיות כי מבחינה כימית מתחברות לסיליקון העליון לשכבה בסיס פוליאורתטן משלב את הביצועים של חלקיקים בטמפרטורה נמוכה של סיליקון עם קשיחות של כונני מרפא ארוכים יותר מ LT2.

הבנת עמידות המים - יכולת העצירה

האתגר הפיזי המרכזי ברור: טיפות מים נוזליות למדוד בערך 100 מיקרומטר בקוטר, בעוד מולקולות מים בודדים מתנודות על כ 2.75 ⁇ . כדי לחסום טיפות בעת שידור vapor, טקסטיל חייב לשלוט בו זמנית בגודל pore, אנרגיה על פני השטח, ומנגנוני תחבורה לחות. 2 גישות עיקריות לשלוט בתעשייה: מיקרו ⁇ ומערכות מונוליטיות. רבים משלבים מוצרים מודרניים כדי לנצל את החוזק של כל אחד.

מיקרו ⁇ Membranes ו Pore Engineering

מיקרו ⁇ membranes מסתמכ על pres מקושר בין 0.1 מיקרומטר ו 10 μm. כאשר גודל עוף מקסימלי נשאר מתחת סף גשם או טיפות, מים לא יכול לחדור תחת לחץ אטמוספירי סטנדרטי. Vapor שידור מונע על ידי הלחץ החלקי ⁇ בין המיקרוגליבי החמים בתוך בגד ואוויר קריר יותר.

סרטי מונוליטיים

סרטים מונוליטיים אינם מכילים פצעים קבועים.במקום, הם משתמשים בפולימרים הידרופיליים כגון פוליאורטן, copolyesters, או פוליתר לחסום amides כדי לספוג מולקולות מים בצד העוצמתי גבוה ולהפיל אותם על הלחות הנמוכה של 800 גרם להפחתה חזקה של זיהום אווירי מוצק לאורך ריכוז.

עיצוב ביומטי מתקרב

מערכות טבעיות מעוררות השראה עיצובים הדור הבא. Lotus עלות היררכי מיקרו- וננו מבנים בשילוב עם חותכי שעווה ליצור זוויות מגע מים קיצוניות תוך מתן חילופי גז דרך סטומאטה. החוקרים לשכפל זאת באמצעות מזרקות אלקטרוספונים המוסמכים עם silica nanoparticles ולחות פלואורין מתוחכמות באופן פעיל, השגת זוויות מגע מעל 160 מעלות.

טכנולוגיות של קידוד ו-Lamination Scale

שינוי פולימרים גולמיים לתוך שכבות בד פונקציונלי דורש שיטות יישום מדויקות.הבחירה בין ציפוי ישיר, ציפוי העברה, וההבחנה קובעת את עמידות, טיפול וביצוע של הטקסטיל הסופי.

  • (FLT:0) ציפוי ישיר: פיזור פולימרים נוזלי או פתרון מוחל על פני השטח הבד באמצעות סכינים-over-roll, גילוח, או טכניקות חריץ-ידי. שיטה זו היא עלות-תועלת, אבל יכול לנוקשות את הבדים אם לתוך ה- Weave הוא מוגזם. ניסוחים מודרניים משתמשים בפיזור קצף כדי להפחית את המשקל ולשפר את הטיפול.
  • (FLT:0) ציפוי: FigFLT:1) הסרט פולימרי הוא על נייר שחרור, נרפא חלקית, ודבק בדבקת הבד.זה מייצר עובי סרט אחיד וחלקות משטח מעולה, אידיאלי עבור בגדי מגן ספציפיים גבוהה.
  • (FLT:0)Lamination:FLT:1 pre-formed membranes, לעתים קרובות ePTFE או סרטים TPU דק, הם מחוברים לעמוד מול בדים ו backing קוrs באמצעות דבקים חמים או פוליאורגניציה תגובתית פוליאורת מתאן במהלך דביקות.

קווי ציפוי מודרניים משלבים פלזמה קוית או טיפול בכלולה כדי להגדיל את האנרגיה של הבדים סינתטיים לפני הציפוי, שיפור הדבקות ללא תרכובות אורגניות נדחות (VOCs) שינוי זה מונע על ידי תקנות כגון מסגרת REACH של האיחוד האירופי, אשר דוחפת יצרנים לעבר כימאים מבוססי מים או ללא פתרון (FLT:0ECHA REACHPSKFLT:1).

שכבת אטומית

שכבת אטומית (ALD), מותאם לייצור Semiconductor, פיקדונות קרמיקה תואם כגון Al2O3 או TiO2 רק כמה ננומטרים עבה על סיבים בודדים. ציפויים אלה מקנים דחייה מים תוך שמירה על גמישות ונשימה.למרות שכיום באמצעות ערכת דרך מוגבלת עבור טקסטיל, ALD כבר משמש עבור יישומים בעלי ערך גבוה כמו חיישן תת-שכבות ושרירים רפואיים שבו הוא אחידות היא קריטית.

יישומים הנדסיים חוזרים על ביצועים אמינים

קהילת ההנדסה דורשת ביצועים עקביים תחת לחץ.מדורגים שנכשלים בתחום יכולים להוביל להיפותרמיה, לסגור תהליכים, או התדרדרות מבנית.ספקציות לטקסטיל אלחוטיות עמידים למים כתובות בסטנדרטים בטיחותיים, חוזים רכש צבאי, וקודי בניין.

בגדים מוגנים למכבי האש ולפועלים תעשייתיים

ציוד כיבוי אש סטרקטידור חייב לעבור בדיקות הגנה תרמיות (TPP) תוך התנגדות למים וכימיקלים תעשייתיים. A תלת-שכבות המורכבות הכוללות בד aramid חיצוני, שכבת מחסום לחות (ePTFE או PU מבוסס), ונר תרמי יוצר את האנסמבל.מכשול לחות חייב לספק עמידות הידרוסטטית של לפחות 140 k (appxily 14,000 H2O) לאחר מחזורי חום / 2x2x) לאחר מחזורי חום קיצוניים.

  • מכבי האש הופכים את הציוד ל-NFPA 1971 דורש התנגדות הידרוסטטית ⁇ 138 kPa והפסד חום מוחלט ⁇ 205 W/m2.
  • חליפות סטיות כימיות משתמשות בגומי מונוליטי או סרטי רב-שכבה פוליתלין / VOH עבור עמידות לכימיקלים תעשייתיים.
  • בגדי חץ חשמליים כוללים מלמברנס פולימריים שמוסיפים התנגדות להבה ופחמן ללא אספקת אש.

בניית Envelopes ו הנדסה אזרחית

(החתוךות עמידת מים משתרעות מעבר לטקסטיל הניתן ללחות בית בנייה וכיסויי גג מונעים לחות מגשם תוך מתן אפשרות למים פנימיים להתחסן, צמצום הסיכון לתבניות ולרקב מבניות.חומרים גבוהים המונעים ממוצרי פוליאולפין עודף באמצעות פלאש-ספאן מים עמידים בפני MVTR מעל 1000/m2 / 24nbage, ו-Cremevcrevcrevcreviciallyvd for aviciallyd Bridge-F-F-C) ל-F-Frepod 150 שנים מתוחכמות (מחדשהחום) כדי ל-Fal-Fal-Fal-F-F-F-F-F-Frepoated Chemicalsto-Fal-Fal-Fal-Fal-F-F-Fated) כדי ל-Frepoated) כדי ל-Fated Water-Fated Water-Funbriated Water-Fated Water-Funbriated Water-Fated Water-Fware to be Unsto-Fware to beliated Water-Fated Watersto-Fated Water-spunbriated Water-

פנים לרכבים ואוויריים

בדים של מושב כלי רכב ופאנלים פנימיים של המטוס חייבים להתמודד עם שפך נוזלי, הזיעה, ומיזוג. סוללת רכב חשמלי כלי רכב להשתמש vents פולימרים נשימות שמקורם ePTFE כדי להשוות את הלחץ תוך מניעת אבק ומים באגרסיביות, הגנה על אלקטרוניקה רגישה מפני אירועים נמלטים.יישומים אוויריים הידרוביים מורכבים; אלקטרופולנס ננופיברנס במשקל נמוך כמו 10 / m2 יכול לספק טכניקות ריצוף מים מטושטשות.

בריאות ורפואה

שמלות כירורגיות, הדרפס, ומצעים בתיאטראות הפועלים מסתמכים על מלות מורכבות שחוסמות פתוגנים ילידים בדם בכיתה 2 או גבוה יותר עבור AAMI PB70 תוך שמירה על נשימות כדי לשמור על קלינאים מגניבים. ציפוי פולימר על חילוף חומרים פוליסטר או פוליפרופילן substrates מופעלים עם סוכנים אנטימיקרוביאליים כגון חלקיקים או quaternary ammon, בהשוואה לתרכובות פחמן חד-חמצני, אשר שרדות לחץ אורגניות פחמן-חמצני נמוך יותר.

ספורט וציוד טכני חיצוני

מעילי הצלה הרריים, ציוד ימי רעד, ומשימות הקוטביות מסתמכים על מלמברי פולימרים כדי לשמור על כיבים יבשים מגשם חיצוני ונשימה פנימית. בפעילויות גבוהות, שיעורי נשימות של לפחות 10,000 גרם / m2 / 24h צפויים למנוע הדבקה בתוך בגדי מים נקיים (Rolent lasolentic lambranes) לעתים קרובות hydrophobic micrombranes עם טיפול קבוע להיות מופעל באמצעות טיפול מתמשך נגד מים (Rreditance de la Reverse)

Geotextiles ו- Environmental Applications

בכובעי אדמה ותיקון אתרים מזוהמים, גיאוגרפיות עמידת מים מונעים מים גשם חדירה להמוני מים לתוך ההמונים פסולת תוך מתן גזים לפירוק דרך vents ייעודיים. בדים אלה מורכבים בדרך כלל פוליפרופילן לא שזורק לשחיקה עירונית נמוכה, לשרירים מונוליטיים חד-קרקעיים מוגברת.

בדיקות ביצועים וסטנדרטים

טקסטיל ממונדס חייב להוכיח את היכולות שלהם באמצעות בדיקות סטנדרטיות, ניתנות להתחדשות.הביקורתית ביותר עבור בדים עמידים למים כוללים:

  • (FLT:0) ההתנגדות ההידרוטית: FLT:1 מדגם בד הוא מוקרן בתא מבחן ו נתון ללחץ מים גדל עד שלושה טיפות מופיעים, דווח ב mm H2O או kPa (AATCC127, ISO 811).
  • (FLT:0) שיעור השידור של ההרחבה: ASTM E96 מודדים גרם מים העובר דרך מטר רבוע אחד ב-24 שעות. תנאי המדבר דורשים גבוה יותר מ-MVTRs מאשר תרחישים של הצטננות.
  • (FLT:0) Air Permement: 1FLT:1 ASTM D737 קוונטית נפח אוויר עובר דרך בד בלחץ מוגדר לחץ שונה, כי אם כי עדיין ניתן לנשימה דורש איזון ממוקד.
  • (FLT:0)Flex ו-Abrasion עמידות:ראה LT:1) בדיקות כגון מבחן Schildknecht גמיש או Martindale abrasion (ASTM D4966) להעריך כמה מחזורים שומר פולימרופוליס יש יושרה.
  • התנגדות חדירה:0 (Viral חדירה התנגדות: 1) ASTM F1671 מודד התנגדות פתוגנים יליד דם באמצעות וירוס חלופי, חובה עבור שמלות כירורגיות ודרפס.

מגזרים מיוחדים כופים את הכישורים שלהם: FLT:0NFPAIREL 1971FLT 1 עבור האנסמבלים של כיבוי אש מבני, EN 343 להגנה על גשם, ו- AAMI PB70 עבור שמלות רפואיות. Accelerated Weathering תאים סימולטור חשיפה UV, רכיבה על טמפרטורה, ומלח אימות יציבות פולימראית על פני חיים לפעמים מעל 25 שנים לבניית מוצרי עטיפה.

כימיה ירוקה וכימיקלים פולימר

טביעת הרגל הסביבתית של טקסטיל עמיד למים עומדת בפני בדיקה.טיפולים פלואופולמרים ו- EPTFE membranes להעלות חששות לגבי חומרים per- ופוליפלולקל (PFAS) במהלך הייצור, השימוש, וסילוק. המומנטום המחוקק באיחוד האירופי וכמה מדינות בארה"ב דוחפות לעבר phasing EPAS במוצרי צרכנים, מה שמחייב את הטקסטיל לפורמולוזמת במהירות.

אפשרויות למחזור ואפשרויות ביו-דידה

נוגדנים מבוססי מים מבוססי פוליסטר מבוססי לחות עמידים יכול להיות מיועד עבור מחזור כימי או מכני כי כאשר שכבות פולימרים הם מונו-חומרי או שווה על ידי ציונים. התחל-ups לפתח סרטים מונוליטיים המבוססים על פוליסטר שניתן להפחית את ההיתוך לתוך סיבים חדשים בסוף החיים, שמירה על פולימרים מתמשכת בלולאות סגורות.

מים מבוססי ו- Solvent-Free Coatings

המעבר לפיזור פוליאוריטן queous עבור ציפוי הואץ, פולט VOCs זניחים ואין ocyanate שאריות.שלב פיזורים אלה עם פוליקוללים המבוססים על ביולוגית משמן סיטור או סויה יוצר ניסוחים בר קיימא ללא אובדן מוחלט של ביצועי מחסום.חלק מהקווים להשיג ראשי הידרוסטטיים מעל 15,000 מ"מ באמצעות פולימרים ביו-תוכן, עם עבודה מתמשכת כדי להגביר את מערכות MV2 וציפוי עוד יותר.

פלואורין חינם של מים זורמים

החלפת סוכני גמר פלואורינד עם כימאים מבוססי סיליקון או פחמן מבוסס עכשיו עדיפות למותגים בחוץ. ההתקדמות האחרונה בפולימרים מוגזימים ליצור מבנים משטח צפופים לחקות את ה-micro-היווצרות של שכבות מחוספסות. אלה פולימרים מועשרים אלה להשיג זוויות מגע של 140-150 מעלות לשרוד 30-50 מכוורות לפני קוצר הכת שמן שלהם נחות נשארות אנלוגיות, אך ורק לתוך פערים היברידיים.

טקסטיל חכם וכיוונים עתידיים

ההתכנסות של מדע פולימרים עם אלקטרוניקה ומדע נתונים מייצרת טקסטיל אמין עמיד למים אשר מגיב באופן פעיל לשינויים סביבתיים ולא לשמש כמגברה פסיבית.

שינויים בשלב והדרכה

צינורות מיקרונופוטים או מליטים מלח מוטבע ציפוי פולימרים סופג חום מאוחר כמו טמפרטורת הגוף עולה, מתן קירור זמני. גירסאות מתקדמות משלבים חומרים של שינוי שלב עם פולימרים בצורת-זיכרון כי פיזית לפתוח pores בטמפרטורות מסוימות מעבר, עלייה דרמטית של שינויי אוויר ו MVTR בדיוק כאשר יש צורך מעבדות צבאיות נבדקו בגדים כאלה במאבק עם הפחתות מבטיחות בקואקסיביות, שבו מכילות חומרת בשלב חכם ומתכת, שבו הוא מכיל את חומר מתכתיקטנות פנימית חלקה.

משטחים עצמיים ועצמיים

תרופות פולימר membranes שילוב microcapsules של סוכני ריפוי או אג"ח דינמיות מקבילות כגון Diels-Alder תוספותucts יכול לשחזר punctures כי אחרת פשרת עמידות מים. self-healing ePTFE מרבים לשחזר 98% של התנגדות הידרוסטטית מקורית לאחר צורך perforation במבחנים.

חיישנים מבוקשים ו- E-Textiles

מסלולים מוליכים מודפסים על membranes נשימה להפוך את המעילים לתוך פלטפורמות בריאות-monitoring מדידת קצב לב, טמפרטורה הליבה וקצב הזיעה. , פולימרים מתוחים באופן שיטתי כגון PEDOT:PSS לשמור על תפקוד אלקטרוני תחת הרחבה אופיינית גבוהה של שימוש בד. נתונים מועברים למכשירים ניידים התראה בטיחות ללחצים מתעמימים חום או קרדיומרי לב ברעבים בקרב או צוותים פעילים, הוספת פונקציות אבטחה אקטיבית לשרירים פעילים.

אתגרים

מכשולים רבים נמשכים למרות התקדמות יוצאת דופן. תרופות פולימריות ביצועים גבוהים עדיין להסתמך על חומרים מזינים סינתטיים באנרגיה אינטנסיבית של אנרגיה מתחדשת (H2O) ו- MVTR גבוה מעל 20,000 g / m2 / 24h נשאר ללא פתורים במונות פלזמה אחת, לדחוף עלויות עם רב קומות נגד כימיקלים אגרסיביים, UV, השפלה, ו- אספקת דם מהירה של אנרגיה מתחדשת עבור מחזורי חיים מתקדמים, לעתים קרובות, 000.