TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI

(1)

Fakulta textilní

APLIKACE NANOVLÁKENNÉ MEMBRÁNY NANOPROTEX DO OBLEČENÍ PRO VOJENSKÉ ÚČELY

Diplomová práce

Bc. Radka Pittnerová

(2)

APLIKACE NANOVLÁKENNÉ MEMBRÁNY

NANOPROTEX DO OBLEČENÍ PRO VOJENSKÉ ÚČELY

DIPLOMOVÁ PRÁCE

STUDIJNÍ PROGRAM: N3108 PRŮMYSLOVÝ MANAGEMENT

STUDIJNÍ OBOR: 3106T014 PRODUKTOVÝ MANAGEMENT - TEXTIL

Autor práce Bc. Radka Pittnerová

Vedoucí práce: Ing. Roman Knížek

POČET STRAN TEXTU ... 63

POČET OBRÁZKŮ ... 19

POČET TABULEK ... 44

POČET PŘÍLOH ... 2

LIBEREC 2013

(3)

Fakulta textilní Akademický rok: 2012/2013

ZADÁNÍ DIPLOMOVÉ PRÁCE

(PROJEKTU, UMĚLECKÉHO DÍLA, UMĚLECKÉHO VÝKONU)

Jméno a příjmení: Bc. Radka PITTNEROVÁ Osobní číslo: T11000122

Studijní program: N3108 Průmyslový management Studijní obor: Produktový management - Textil

Název tématu: Aplikace nanovlákenné membrány NANOPROTEX do oblečení pro vojenské účely

Zadávající katedra: Katedra hodnocení textilií

Z á s a d y p r o v y p r a c o v á n í :

1) Vypracujte rešerši na téma oblečení pro vojáky se zaměřením na svrchní oděvy a dále pak na nanovlákenné membrány.

2) Dle požadavků norem pro slovenskou armádu nalezněte nejvhodnější vrchní a podšívkový materiál pro laminaci s nanovlákennou membránou.

3) Vytvořte třívrstvé lamináty a následně proměřte dle norem pro českou a slovenskou armádu.

4) Zpracujte výsledky a v závěru zhodnoťte.

(4)

P r o h l á š e n í

Byla jsem seznámena s tím, že na mou diplomovou práci se plně vztahuje zákon č. 121/2000 Sb., o právu autorském, zejména § 60 – školní dílo.

Beru na vědomí, že Technická univerzita v Liberci (TUL) nezasahuje do mých autorských práv užitím mé diplomové práce pro vnitřní potřebu TUL.

Užiji-li diplomovou práci nebo poskytnu-li licenci k jejímu využití, jsem si vědoma povinnosti informovat o této skutečnosti TUL; v tomto případě má TUL právo ode mne požadovat úhradu nákladů, které vynaložila na vytvoření díla, až do jejich skutečné výše.

Diplomovou práci jsem vypracovala samostatně s použitím uvedené literatury a na základě konzultací s vedoucím diplomové práce a konzultantem.

27. května 2013

(5)

PODĚKOVÁNÍ

Na tomto místě bych ráda poděkovala Ing. Romanu Knížkovi za cenné rady při řešení diplomové práce. Zároveň děkuji za odborné konzultace doc. Ing. Antonínu Havelkovi, CSc., doc. RNDR. Janu Pickovi, CSc., doc. Ing. Vladimíru Bajzíkovi, Ph. D.

a dalším, kteří mi umožnili využít měřicí přístroje. V neposlední řadě patří velký dík mé rodině a blízkým, kteří mi poskytovali podporu po celou dobu studia na vysoké škole.

(6)

ABSTRAKT

Diplomová práce se zabývá aplikací nanovlákenné membrány NANOPROTEX do oblečení pro vojenské účely. V teoretické části popisuje funkční oblečení se zaměřením na vojenské oděvy. Dále se práce zabývá komfortními vlastnostmi a způsoby jejich měření. V experimentální části jsou zkoumány vlastnosti čtyř vytvořených třívrstvých laminátů. Jsou měřeny vlastnosti jednotlivých textilií použitých v laminátech i vlastnosti laminátů. Cílem diplomové práce je nabídnout podklady k výběrovému řízení pro uplatnění nanovlákenné membrány NANOPROTEX v Ozbrojených silách Slovenské republiky.

ABSTRACT

Subject of the thesis is the application of nanofiber membrane NANOPROTEX in clothes for military purposes. Functional clothing with focus on military clothing is described in theoretical part. Comfort properties and their methods of measurement are evaluated in the thesis. In the experimental part, there are explored properties of four three-layer laminates, which were created. Properties of fabrics used in laminates and laminates properties are described there. The aim of this thesis is to provide tender documentation for the application of nanofiber membrane NANOPROTEX in the equipment of Armed Forces of Slovak Republic (OS SR).

KLÍČOVÁ SLOVA

Funkční textilie, vojenské oděvy, komfort, membrána, laminace, nanovlákenná membrána, NANOPROTEX

KEY WORDS

Functional fabrics, clothing for military purposes, comfort, membrane, lamination, nanofiber membrane, NANOPROTEX

(7)

OBSAH

SEZNAM OBRÁZKŮ ... 6

SEZNAM TABULEK ... 7

SEZNAM POUŽITÝCH SYMBOLŮ ... 9

REŠERŠNÍ ČÁST ... 13

1. Oblečení pro vojáky ... 13

1.1. Funkční textilie... 13

1.2. Kamuflážní vlastnosti materiálů ... 14

1.2.1. Armáda České republiky ... 14

1.2.2. Ozbrojené síly Slovenské republiky ... 16

1.2.3. Remisní křivky materiálů ... 17

2. Vlastnosti textilních materiálů ... 19

2.1. Komfortní vlastnosti textilních materiálů ... 19

2.1.1. Vrstvení oděvů ... 20

2.1.2. Propustnost textilií pro vzduch ... 21

2.1.3. Propustnost textilií pro vodní páry ... 22

2.1.4. Hydrostatická odolnost textilií ... 24

2.2. Další vlastnosti textilních materiálů ... 25

2.2.1. Odolnost textilie v tahu ... 25

2.2.2. Odolnost textilie v oděru ... 25

2.2.3. Plošná hmotnost ... 26

2.2.4. Zjištění změn po praní a sušení ... 27

2.2.5. Stanovení odolnosti plošných textilií proti povrchovému smáčení ... 27

2.3. Rozdělení speciálních materiálů podle technologie úprav ... 28

2.3.1. Skupina 1 – hydrofobní úpravy ... 28

2.3.2. Skupina 2 – kompaktní povrstvení ... 28

2.3.3. Skupina 3 – mechanické mikropórování ... 28

2.3.4. Skupina 4 – laminované materiály s membránou ... 29

(8)

3. Membrány ... 30

3.1. Mikroporézní (hydrofobní) membrána ... 30

3.2. Neporézní (hydrofilní) membrána ... 30

3.3. Aplikace membrány ... 30

3.4. Příklady membrán ... 32

3.4.1. GORE-TEX ... 32

3.4.2. SYMPATEX ... 34

3.4.3. DERMIZAX ... 35

3.4.4. NANOPROTEX ... 35

4. NANOPROTEX ... 36

4.1. Nanovlákna ... 36

4.2. Způsoby výroby nanovláken ... 36

4.2.1. Elektrostatické zvlákňování ... 37

4.3. Nanovlákenná membrána ... 37

EXPERIMENTÁLNÍ ČÁST ... 39

5. Laminace ... 39

5.1. Laminát A ... 39

5.2. Laminát B ... 40

5.3. Laminát C ... 40

5.4. Laminát D ... 41

5.5. Laminát E ... 41

5.6. Laminát F ... 42

6. Popis vzorků ... 43

6.1. Textilie č. 1 ... 44

6.2. Textilie č. 2 ... 45

6.3. Textilie č. 3 ... 45

6.4. Textilie č. 4 ... 46

6.5. Textilie č. 5 ... 47

6.6. Textilie č. 6 ... 47

6.7. Textilie č. 7 ... 48

6.8. Textilie č. 8 ... 48

(9)

7. Zjištěné vlastnosti vzorků ... 49

7.1. Popisná statistika ... 49

7.2. Plošná hmotnost ... 49

7.3. Tloušťka ... 51

7.4. Propustnost textilií pro vzduch... 52

7.5. Propustnost textilií pro vodní páry ... 53

7.6. Hydrostatická odolnost ... 54

7.7. Odolnost textilie v tahu ... 55

7.8. Odolnost textilie v oděru ... 56

7.9. Změna rozměrů po jednom pracím cyklu ... 57

7.10. Odolnost textilií proti povrchovému smáčení ... 58

8. Zjištěné vlastnosti laminátů ... 62

8.1. Tloušťka ... 62

8.2. Propustnost textilií pro vzduch... 62

8.3. Propustnost textilií pro vodní páry ... 63

8.4. Hydrostatická odolnost ... 63

8.5. Změna rozměrů po jednom pracím cyklu ... 64

ZÁVĚR ... 67

LITERATURA ... 73

PŘÍLOHY ... 76

(10)

SEZNAM OBRÁZKŮ

Obrázek 1 Rozdělení teploty na povrchu lidského těla ... 13

Obrázek 2 Maskovací vzor AČR lesní ... 15

Obrázek 3 Maskovací vzor AČR pouštní ... 16

Obrázek 4 Maskovací vzor OS SR "les"... 17

Obrázek 5 Maskovací vzor OS SR "poušť" ... 17

Obrázek 6 Přístroj FX 3300 ... 22

Obrázek 7 Přístroj Permetest ... 23

Obrázek 8 Přístroj Hydrostatic Head Tester ... 25

Obrázek 9 Přístroj Martindale ... 26

Obrázek 10 Schéma umělého deště ... 27

Obrázek 11 Dvouvrstvý laminát (2L) ... 31

Obrázek 12 Třívrstvý laminát (3L) ... 31

Obrázek 13 Princip fungování membrány GORE-TEX (dvouvrstvý laminát) ... 32

Obrázek 14 Laminát A ... 39

Obrázek 15 Laminát B ... 40

Obrázek 16 Laminát C ... 40

Obrázek 17 Laminát D ... 41

Obrázek 18 Laminát E ... 42

Obrázek 19 Laminát F ... 42

(11)

SEZNAM TABULEK

Tabulka 1 Maskovací vzor AČR lesní ... 15

Tabulka 2 Maskovací vzor AČR pouštní ... 15

Tabulka 3 Maskovací vzor AČR zimní ... 16

Tabulka 4 Maskovací vzor AČR horský ... 16

Tabulka 5 Klasifikace propustnosti textilií pro vodní páry ... 23

Tabulka 6 Vhodná výška vodního sloupce při různých činnostech ... 24

Tabulka 7 GORE-TEX ... 33

Tabulka 8 Windstopper ... 34

Tabulka 9 SYMPATEX ... 34

Tabulka 10 DERMIZAX ... 35

Tabulka 11 NANOPROTEX ... 38

Tabulka 12 Charakteristika textilie č. 1 ... 44

Tabulka 16 Charakteristika textile č. 5 ... 47

Tabulka 20 Plošná hmotnost vrchových textilií [g/m²] ... 50

Tabulka 21 Plošná hmotnost podšívek [g/m²] ... 50

Tabulka 22 Tloušťka vrchových materiálů [mm] ... 51

Tabulka 23 Tloušťka podšívek [mm] ... 51

Tabulka 24 Propustnost vrchových materiálů pro vzduch [l/m²/s] ... 52

Tabulka 25 Propustnost podšívek pro vzduch [l/m²/s] ... 53

Tabulka 26 Propustnost vrchových materiálů pro vodní páry Ret [Pa.m².W^-1] ... 53

Tabulka 27 Propustnost podšívek pro vodní páry Ret [Pa.m².W^-1] ... 54

Tabulka 28 Hydrostatická odolnost vrchových textilií [cm H2O/min] ... 54

Tabulka 29 Nejvyšší pevnost vrchových textilií [N] ... 55

Tabulka 30 Nejvyšší pevnost podšívek [N] ... 56

(12)

Tabulka 32 Odolnost podšívek v oděru [počet otáček] ... 57

Tabulka 33 Změna rozměrů vrchových textilií po jednom pracím cyklu [%] ... 58

Tabulka 34 Změna rozměrů podšívek po jednom pracím cyklu [%] ... 58

Tabulka 35 Stupeň smáčení povrchu textilií ... 59

Tabulka 36 Souhrnná tabulka – samostatné textilie (průměrné hodnoty) ... 59

Tabulka 37 Hodnocení textilií ... 61

Tabulka 38 Tloušťka laminátů [mm] ... 62

Tabulka 39 Propustnost laminátů pro vzduch [l/m²/s] ... 63

Tabulka 40 Propustnost laminátů pro vodní páry Ret [Pa.m².W^-1] ... 63

Tabulka 41 Hydrostatická odolnost laminátů [cm H2O/min] ... 64

Tabulka 42 Změna rozměrů laminátů po jednom pracím cyklu [%] ... 64

Tabulka 43Souhrnná tabulka – lamináty (průměrné hodnoty) ... 65

Tabulka 44 Hodnocení laminátů ... 66

(13)

SEZNAM POUŽITÝCH SYMBOLŮ

2,5L dvou a půl vrstvý laminát

2L dvouvrstvý laminát

3L třívrstvý laminát

A [cm²] plocha zkušebního vzorku

a [g/m²/24hod] propustnost pro vodní páry

AČR Armáda České republiky

CIELAB systém barev napodobující lidské vidění

CO cotton, bavlna

ČOS České obranný standard

ECWCS Extended Could Weather Clothing System (oděvy do zvlášť chladného počasí)

l [km] délka zkušebního vzorku

l0 původní rozměr vzorku

Lo,u skutečná délka osnovní/útkové nitě po vytažení z tkaniny

ls rozměr vzorku po namáhání

Ltk délka osnovní/útkové nitě v tkanině

m [g] hmotnost zkušebního vzorku

M [g/cm²] plošná hmotnost

NIR blízká část infračerveného spektra

OS SR Ozbrojené síly Slovenské republiky

p [%] relativní propustnost pro vodní páry

PL polyester

PTFE Polytetrafluorethylen (teflon)

PU polyuretan

q tepelný tok

q₀ tepelný tok vyvozený odparem z volné vodní hladiny o stejném průměru, jaký má měřený vzorek

q_v tepelný tok snížený vzorkem zakrývajícím volnou vodní

(14)

Ret [m².Pa.W^-1] výparný odpor

RWVP [%] propustnost pro vodní páry

s směrodatná odchylka

S [%] změna rozměru

s² rozptyl

s_o,u [%] setkání osnovy/útku

T [tex] jemnost (délková hmotnost)

t_1-α/2 -kvantil Studentova rozdělení

TUL Technická univerzita v Liberci

x aritmetický průměr

(15)

ÚVOD

Armáda každé země má určující pravidla pro nošení stejnokroje, výstrojních součástek i stejnokrojových doplňků k různým příležitostem. Tento soubor pokynů se zaměřuje jak na celkový estetický vzhled vojáka, aby bylo zřejmé, ke které vojenské skupině se nositel oděvu řadí, tak ale i na funkčnost tohoto oděvu, pohodlí jeho nošení a další specifika konkrétních uniforem. Z uvedeného rámce je cíleně vybrána skupina vojáků v polním stejnokroji a konkrétně zaměřena pozornost na funkčnost jejich ošacení, jež musí splňovat potřeby ochrany před různými vlivy počasí a zároveň požadavky kamufláže.

Oblečení takového vojáka musí splňovat potřebné požadavky na odolnost, komfort a pohodlí, ochranu před povětrnostními vlivy a extrémními teplotami. Z těchto důvodů vybavují armády jednotlivých zemí své vojáky funkčním oblečením. Trend současnosti je vrstvení oděvů, přičemž každá z vrstev plní svou funkci. Zjednodušeně lze říci, že vrstva nejblíže tělu odvádí pot, další vrstva (příp. vrstvy) hřeje a poslední vrstva (vrchní oděv), chrání před větrem a deštěm.

Tato práce je cíleně zaměřena na tuto poslední – vrchní vrstvu uniformy. Poslední vrstva funkční sestavy oděvu vojáka musí být dostatečně pevná a odolná (voják s sebou nosí množství výstrojních a výzbrojních součástek) a zajišťovat termofyziologický komfort nositele. Sem patří potřebná propustnost vzduchu, propustnost vodních par, dostatečná hydrostatická odolnost materiálu a další.

Moderní oděvy jsou vyráběny různými způsoby laminování membrán k vrchové textilii anebo podšívce. Armáda České republiky i Ozbrojené síly Slovenské republiky již membránové oblečení pro své vojáky využívají. Variantou v budoucnosti může být i využití nanovlákenné membrány NANOPROTEX. Na vývoji a výrobě těchto laminátů se podílely firmy INTERCOLOR a.s., SILK&PROGRESS, spol. s r.o. a SVITAP J.H.J.

spol. s r. o. a Textilní fakulta Technické univerzity v Liberci.

Nabídnout podklady k výběrovému řízení pro uplatnění nanovlákenné membrány

(16)

obsahuje vytvoření čtyř různých laminátů dle zadaných požadavků. Z toho dva jsou navrženy pro Ozbrojené síly Slovenské armády a další dva pro Armádu České republiky. Následuje měření a porovnávání vlastností jak samostatných materiálů, tak laminátů. Pozornost je rovněž věnována další nezbytné vojenské specifikaci, kterou jsou kamuflážní vlastnosti materiálů (v rešeršní části práce).

(17)

REŠERŠNÍ ČÁST 1. Oblečení pro vojáky

Na vlastnosti textilií využívaných pro oděvy vojáků se kladou podobné požadavky jako na textilie používané v běžném životě, např. ve sportu. Proto se následující text zabývá zprvu funkčními oděvy a až posléze je vše specifikováno na oděvy vojáků.

1.1. Funkční textilie

Funkční textilie mají oproti konvenčním textiliím novou funkci, která přesahuje rámec těch základních, tj. mají vyšší přidanou hodnotu, jež spočívá v transportu tepla, nepropustnosti vody, prodyšnosti, transportu vlhkosti, nehořlavosti a v dalších vlastnostech (komfortních, antistatických, antibakteriálních, vysoké pevnosti atp.) [1]

Používají se jako ochranné oděvy (např. ve sportu, jako ochranné oděvy vojáků, hasičů a v dalších odvětvích), jako sportovní potřeby, potřeby v medicíně a v mnohých dalších.

[1]

Funkční oděvy napomáhají udržovat stav tepelné pohody těla (více viz kapitola 2.1 - Komfortní vlastnosti textilních materiálů). Teplota lidského těla je regulována tak, aby se její hodnota udržovala v určitém intervalu. Okrajové části těla, jako jsou prsty, nos, ušní lalůčky mají nižší tělesnou teplotu, než místa s největším prokrvením. Obrázek 1 ukazuje místa na těle, která vyzařují vyšší teplotu (červeně) a místa, která nejsou tolik prokrvovaná, proto jsou chladnější (modře).

(18)

1.2. Kamuflážní vlastnosti materiálů

Zvláštní pozornost je věnována kamuflážním vlastnostem materiálů. Dbá se na to, aby nositel nebyl rozpoznán vůči okolí, ve kterém se nachází. Kamuflážní textilie napodobují terén a to nejen pro oblast viditelného světla, ale i pro blízkou část infračerveného spektra (NIR) až do vlnové délky 1,5 μm, které je využíváno např.

u přístrojů pro noční vidění (více kapitola 1.2.3 – Remisní křivky materiálů). Další oblastí kamufláže je maskování vojáka před termovizí, při které je snímáno vlastní tepelné záření objektů (při běžných teplotách vykazuje nejvyšší intenzitu v rozsahu vlnových délek 8 – 12 μm). Vojenské oděvy jsou schopné maskovat osobu vojáka pouze v jednom vybraném spektru záření. [3] Níže se práce zabývá kamufláží pro oblast viditelného světla a blízkou část infračerveného spektra.

Důležitá je i údržba vojenských oděvů. Pokud jsou při praní použity prací prostředky s přidanými optickými zjasňovači, oděv odráží ultrafialové paprsky. Vojenské uniformy jsou proto jedním z textilních výrobků, pro které platí zákaz optického zjasňování. [4]

1.2.1. Armáda České republiky

Podle Stejnokrojového výnosu Armády České republiky (dále jen AČR) se výstroj dělí dle zaměření reprezentativní složky armády (tj. hloubkový průzkum, létající personál vzdušných sil a příslušníci inženýrské letecké služby, příslušníci vojenských záchranných útvarů, Vojenská policie, osádky a obsluhy tankové techniky, Vojenská kancelář prezidenta republiky, Hradní stráž, Čestná stráž AČR, zdravotníci a další).

Každá ze složek má předepsanou uniformu a její doplňky (např. vz. 97 nošený při služební činnosti v kanceláři, na cesty do zaměstnání a z něj, na služebních cestách, služebních pochůzkách apod.). Níže se práce zabývá pouze polními uniformami vojáků.

V současnosti je aktuální vzor polní uniformy českých vojáků vz. 95 v několika barevných modifikacích:

- maskovací vzor lesní, - maskovací vzor pouštní, - maskovací vzor zimní, - maskovací vzor horský.

(19)

Obrázek 2 Maskovací vzor AČR lesní

AČR využívá jako maskovací vzor nepravidelná pole v několika barevných odstínech.

Tabulky 1 až 4 znázorňují procentuální plošné zastoupení barevných odstínů v těchto maskovacích vzorech pro výstrojní součástky AČR. Jednotlivé barevné odstíny jsou zaznamenány třemi souřadnicemi soustavy CIELAB v Českém obranném standardu (ČOS) 108001.

Maskovací vzor les je barevně přizpůsobený pro prostředí českého lesa. Podle Českého obranného standardu je povolená odchylka procentuálního zastoupení barevných odstínů ± 5 %. Tento vzor je zobrazen na obrázku 2.

Tabulka 1 Maskovací vzor AČR lesní

Barevný odstín Světlezelený Tmavozelený Hnědý Černý

Plošné zastoupení [%] 13 30 38 19

Maskovací vzor AČR pouštní je přizpůsoben prostředí horkých a suchých oblastí (obrázek 3). Tento vzor má rovněž povolenou odchylku procentuálního plošného zastoupení barevných odstínů ± 5 %.

Tabulka 2 Maskovací vzor AČR pouštní

Barevný odstín Žlutopískový Hnědý - pouštní

Plošné zastoupení [%] 60 40

(20)

Tabulka 3 Maskovací vzor AČR zimní

Barevný odstín Tmavozelený Bílý Černý

Plošné zastoupení [%] 5 - 30 50 - 90 5 – 20

Tabulka 4 Maskovací vzor AČR horský

Barevný odstín Žlutopískový Tmavozelený Hnědý Černý Plošné zastoupení [%] 20 - 30 30 - 40 20 - 30 10 - 15

1.2.2. Ozbrojené síly Slovenské republiky

Ozbrojené síly Slovenské republiky (dále jen OS SR) mají stejně jako AČR výstroj svých příslušníků rozdělenou podle zaměření (Pozemní síly, Vzdušné síly, Síly výcviku a podpory, Úřad hlavního lékaře, Vojenská policie, Čestná stráž prezidenta SR, Úřad vojenského představitele a další).

Kamuflážní zabarvení polního oděvu současných vojáků OS SR je nazvané vz. 2007 a má své barevné modifikace. OS SR zvolily digitální kamufláž, která je modernější verzí maskování vojáka oproti svému okolí. Rozptyluje postavu vojáka do prostředí, ve kterém se nachází. Tento vzor má zejména rozbít známé tvary a tak vyvolat nejistotu pozorovatele při identifikaci svého cíle. Čtverce napodobují pixely.[5]

Digitalizovaný maskovací vzor OS SR má dvě modifikace – les a poušť. Ukázky těchto vzorů jsou na obrázcích 4 a 5. Zelený potisk „les“ je vhodný pro území lesa. Obsahuje

Obrázek 3 Maskovací vzor AČR pouštní

(21)

barvy: zelená, hnědá, béžová, šedá. Potisk „poušť“ je béžový a obsahuje světle hnědé a světlé khaki části. Slouží k maskování v suchých tropických oblastech.

1.2.3. Remisní křivky materiálů

Tato podkapitola má za cíl informovat o důležitosti remisních křivek, resp. spektrální reflektanci kamuflážních materiálů. Práce se dále tímto tématem nezabývá, protože jeho zpracování a měření hodnot jsou svou rozsáhlostí samostatným námětem pro jinou práci.

Remisní křivky materiálů popisují závislost spektrální reflektance (odrazivosti) na vlnové délce v oblasti viditelného světla a blízkého infračerveného světla.[7]

Jak již bylo uvedeno, kamuflážní vlastnosti polního oděvu mohou maskovat vojáka pro oblast viditelného světla a blízkou část infračerveného spektra (NIR). Hranice vlnové délky viditelného světla jsou stanoveny na 0,4 – 0,75 μm a NIR na 0,76 – 1,4 μm. Jiná literatura uvádí horní hranici NIR až do vlnové délky 1,5 μm. [3]. Přístroj pro měření spektrální odrazivosti má rozsah měření 0,3 – 2,5 μm.

Barviva a speciální pigmenty používané na kamuflážní materiály mají křivky převzaté z přírodních barviv nacházejících se přirozeně v přírodě (rostliny, barva země, písku apod.). Při jejich vývoji se vychází z toho, jak např. rostliny absorbují, odráží a příp.

propouští dopadající záření a tomu jsou přizpůsobena i barviva. Ve viditelné a blízké Obrázek 5 Maskovací vzor OS SR

"poušť" dle [6]

Obrázek 4 Maskovací vzor OS SR "les"

dle [6]

(22)

a od pozadí byl podobný. Proto jsou také voleny vhodné potisky s ohledem na prostředí, do kterého je oděv určen. AČR specifikuje toleranční pásma odrazivosti barev v Českém obranném standardu v rozsahu vlnových délek od 0,3 do 2,5 μm, tj. ve stejném rozsahu, jaký má přístroj pro měření spektrální odrazivosti – spektrofotometr.

[8]

(23)

2. Vlastnosti textilních materiálů

Současní výrobci outdoorových oděvů dbají na to, aby jejich produkt vyhovoval nárokům uživatele pro daný sport. Proto provádějí různá měření ke zjištění těchto vlastností. Tato kapitola se zabývá vybranými vlastnostmi, které budou dále zkoumány v experimentální části této práce.

2.1. Komfortní vlastnosti textilních materiálů

Komfort je definován [3] jako stav organismu, který má své fyziologické funkce v optimu a nepůsobí na něj žádné nepříjemné smyslové vjemy. Komfort je dělen na psychologický, senzorický, termofyziologický a patofyziologický.

Psychologický komfort znamená, jak vnímáme komfort svou myslí. Dělí se podle různých hledisek, jako jsou např. klimatická hlediska (respektování tepelně- klimatických podmínek určité geografické oblasti), ekonomická hlediska (podmínky obživy, výrobní prostředky), historická hlediska (nápodoba přírodních materiálů), kulturní hlediska (zvyky, tradice, náboženství), sociální hlediska (věk, vzdělání, sociální třída) a skupinová a individuální hlediska (móda, styl, osobní preference).

Senzorický komfort zahrnuje „vjemy a pocity člověka při přímém styku pokožky a první vrstvy oděvu“. [3] Nošená textilie může na člověka působit měkce a poddajně, nebo naopak nepříjemně a dráždivě. Senzorický komfort je rozdělen na komfort nošení (povrchová struktura textilie, schopnost absorbovat a transportovat vlhkost) a na omak (subjektivní vjemy ruky – hladkost, tuhost, objemnost, tepelně kontaktní vjem).

Termofyziologický komfort je stav tepelné pohody, kdy organismus nemusí regulovat svou teplotu, nedochází k pocení a ani není pociťován chlad. Tento stav nastává za těchto podmínek [3]:

- Teplota pokožky 33 – 35 °C

- Relativní vlhkost vzduchu 50 ± 10 % - Rychlost proudění vzduchu 25 ± 10 cm/s

- Obsah CO₂ 0,07 %

- Nepřítomnost vody na pokožce

(24)

Patofyziologický komfort znamená působení chemických substancí obsažených v textilii na lidskou pokožku. Drážděním nebo alergií může být vyvoláno nějaké kožní onemocnění.

2.1.1. Vrstvení oděvů

Stejně jako sportovci u funkčního outdoorového oblečení, i vojáci AČR a OS SR zvolili pro svůj větší komfort zásadu vrstveného oděvu. Časopis ATM – Armádní magazín uvádí, že výstroj společně s výzbrojí mají zabezpečovat poslání vojáka za jakýchkoliv klimatických podmínek. Pozornost je zde věnována zejména materiálu GORE-TEX, který je blíže popsán v kapitole 3.4.1 – GORE-TEX.[9]

Výhodou vrstvení oděvů je možnost regulace tělesné teploty odebráním nebo přidáním jedné z vrstev. Více vrstev uzavře větší množství vzduchu, který v klidu působí jako izolant. Systém vrstveného oblečení se skládá ze spodní vrstvy, tepelně izolační vrstvy, vrchní vrstvy a příp. vrstvy do extrémních podmínek. [10]

Spodní vrstva má za úkol odvést vlhkost od těla a dodávat mu neustálý pocit sucha a tepla. Tuto vrstvu zastupují různé druhy termoprádla vyrobeného ze syntetických materiálů, přírodních materiálů nebo jejich kombinací. Důležitý je výběr materiálu vhodného pro vybranou činnost.

Tepelně izolační vrstva, jak již napovídá název, zajišťuje tepelnou izolaci těla. Může být vyrobena ze syntetického materiálu (např. fleece), nebo přírodního materiálu (např.

peří, vlna)

Vrchní vrstva (bunda) chrání tělo před větrem a deštěm a zároveň musí být dostatečně prodyšná pro odvod vodních par produkovaných zátěží organismu (pot).

Vrstva do extrémních podmínek je zastoupena různými druhy pláštěnek, které ochrání nositele před nepříznivými podmínkami. Např. pláštěnka typu pončo dokáže zakrýt postavu člověka (vojáka) i další nesené součástky výstroje a výzbroje.

Pomineme-li různé druhy zátěrů, vrchní vrstva funkčního oblečení (bunda) se skládá z těchto částí:

- podšívkového materiálu, - vrchového materiálu.

(25)

Podšívkový materiál je neoddělitelná součást oděvu. Ulehčuje oblékání, chrání vrchový materiál (příp. membránu) před oděrem zevnitř, umožňuje odvod potu a zvyšuje tepelně-izolační vlastnosti oděvu. Požadavky na podšívku jsou: nízká plošná hmotnost, stálobarevnost, odolnost proti potu, prodyšnost, nízká špinivost a sráživost, nízká cena. Na trhu existují podšívky tkané, pletené, z netkaných textilií aj. vyrobené z viskózového, polyamidového, polyesterového nebo acetátového hedvábí, bavlny a syntetických střižových vláken, příp. jejich směsí. [11]

Vrchový materiál je materiál tvořící povrch oděvu. Má mít co nejmenší plošnou hmotnost, při které jsou zachovány požadované vlastnosti dané podmínkami prostředí a účelem použití. Vrchový materiál bývá vyroben z plošných textilií (tkanin, pletenin, netkaných textilií, vrstvených textilií apod.), kožešin, přírodních a syntetických usní, folií a membrán. [11]

Pro pocit komfortu jsou využívány textilie, které propustí vlhkost ve formě vodní páry a zároveň zabrání proniknutí vlhkosti směrem k tělu. Další výhodou je odolnost proti větru. Důsledkem je snížení tepelné ztráty lidského těla konvekcí (prouděním). [3]

Speciální vrchové materiály jsou uplatňovány pro vojenské účely, ale i při aktivním sportu a pracovní ochraně.

Následující text se věnuje již jednotlivým vlastnostem textilních materiálů, které budou dále zkoumány v experimentální části této práce.

2.1.2. Propustnost textilií pro vzduch

Propustnost textilií pro vzduch (prodyšnost) je jedním z parametrů zkoumaných u funkčních textilií. Vysoká prodyšnost je vyžadována u některých sportovních oděvů (např. dresů). Naopak co nejnižší prodyšnost má být např. u zimního oblečení.

Stanovení propustnosti pro vzduch

Pro stanovení propustnosti textilie pro vzduch se používá přístroj FX3300 (obrázek 6).

Jedná se o nedestruktivní metodu. Přístroj FX3300 vytváří tlakový rozdíl mezi oběma povrchy zkoumané textilie (nejčastěji 100 Pa) a měří takto vyvolaný průtok vzduchu.

Testovaná plocha činí 20 cm². Prodyšnost se vyjadřuje v l/m²/s.[3]

(26)

2.1.3. Propustnost textilií pro vodní páry

U textilií je dalším důležitým parametrem jejich schopnost propouštět vodní páry produkované lidským tělem. Jsou známy dva způsoby vyjádření této hodnoty:

- Propustnost vodních par a [g/m²/24hod] – jednotka užívaná dříve znamená, kolik gramů vodní páry se odpaří za 24 hodin z jednoho metru čtverečního zkoumaného materiálu. Parametry jsou ovlivněny teplotou a vlhkostí prostředí.

Nevýhody této metody jsou, že každá změna těchto parametrů může výrazně ovlivnit výsledek. Často se tyto podmínky neuvádí a tak mohou být výsledky zkresleny. Objektivnější metoda je metoda měření výparného odporu Ret.

- Výparný odpor R_et[Pa.m².W^-1] – hodnota výparného odporu charakterizuje tepelné účinky vnímané pokožkou vznikající v důsledku odparu potu. Výparný odpor má důležitou úlohu při ochlazování těla odpařování potu z povrchu pokožky. Čím nižší hodnota, tím je propustnost pro vodní páry vyšší. Tato metoda je objektivnější[3]

Klasifikaci propustnosti textilií pro vodní páry v obou jednotkách zachycuje tabulka 5 [3] dle normy ISO.

Obrázek 6 Přístroj FX 3300 dle [12]

(27)

Tabulka 5 Klasifikace propustnosti textilií pro vodní páry Propustnost textilie pro

vodní páry Ret [Pa.m²/W] a [g/m²/24hod]

Velmi dobrá < 6 > 20 000

Dobrá 6 -13 9 000 – 20 000

Uspokojivá 13 - 20 5 000 – 9 000

Neuspokojivá > 20 < 5 000

Stanovení propustnosti pro vodní páry

Přístroj Permetest se používá k měření paropropustnosti (RWVP) a výparného odporu (Ret). Základním principem přístroje je měření tepelného toku q, který prochází povrchem modelu lidské pokožky (tzv. Skin modelu). Povrch tohoto modelu je porézní a je zvlhčován, a tím simuluje pot ochlazující lidskou pokožku. Vzorek zkoumané textilie se na povrch přikládá přes separační folii. Z vnější strany je vzorek ofukován.

Celý přístroj je propojen s počítačem programem PERMETESTR, který naměřené hodnoty zobrazuje, ukládá a statisticky vyhodnocuje. [3]

Získané hodnoty:

- Relativní propustnost pro vodní páry p [%] – nenormalizovaný parametr, 100 % propustnost představuje tepelný tok q0 vyvozený odparem z volné vodní hladiny o stejném průměru, jaký má měřený vzorek. Vzorek zakrývající tuto hladinu sníží hodnotu q0 na hodnotu qv. Pro tyto parametry platí:

(1)

- Výparný odpor (čím nižší číslo, tím větší paropropustnost):

(2)

(28)

2.1.4. Hydrostatická odolnost textilií

Hydrostatická odolnost je odolnost textilie vůči tlaku vody působící na její povrch z vnější strany oděvu. Udává se jako výška vodního sloupce o průměru 10 cm, při níž tkanina propustí první kapky vody.

Aby bylo možné označit textilii jako vysoce odolnou, voda by neměla prosakovat při tlaku pod 1,3 m výšky vodního sloupce. Mikrovlákenné tkaniny s hustou dostavou mají hydrostatickou odolnost 0,5 – 1 m. Hydrostatickou odolnost snižuje i tlak působící na textilii. [3] Důležité je zmínit, že hydrostatická odolnost je uváděna pro materiál, ne pro hotový výrobek. Snižuje ji totiž také provedení švů, zipů, kapuce, zakrytí kapes apod.

Tabulka 6 uvádí při jaké činnosti je potřeba určitá výška sloupce, aby ochránila uživatele před promoknutím textilie. [10]

Tabulka 6 Vhodná výška vodního sloupce při různých činnostech Výška vodního sloupce [m] Uchrání před promoknutím při:

5 sezení v mokré trávě, na mokré lavičce

12 klečení na kolenou v mokré trávě nebo sněhu

15 tlaku popruhů těžkého batohu

30 pádu suchého lyžaře v plné rychlosti do mokrého

sněhu

Stanovení hydrostatické odolnosti

Hydrostatická odolnost se stanovuje dle normy ČSN EN 20811 (80 0818) postupně se zvyšujícím tlakem destilované vody. Voda tlačí na textilii zespoda plochou 1 dm² do objevení prvních tří kapek. Na obrázku 8 je přístroj pro měření hydrostatické odolnosti Hydrostatic Head Tester.

(29)

2.2. Další vlastnosti textilních materiálů

2.2.1. Odolnost textilie v tahu

Důležitý ukazatelem plošných textilií je jejich pevnost. Zkoušení odolnosti textilie v tahu spočívá v plynulém zatěžování vzorku textilie do jeho porušení tj. ve zjištění maximální tahové síly a jí odpovídajícího prodloužení. [14]

Stanovení odolnosti v tahu

Odolnost v tahu se u tkanin měří na přístroji Testometric (trhačka). Zjišťuje se ve směru osnovy a útku, u pletenin ve směru sloupků a řádků. Vytvoří se vzorky o rozměrech 30 x 6 cm, které jsou následně upárány z obou stran na rozměry 30 x 5 cm. Upínací délka stroje je 20 cm. Textilie se upevní do čelistí, které jsou od sebe odtahovány až do přetrhu.

2.2.2. Odolnost textilie v oděru

Při praktickém používání je textilie namáhána odíráním. To je způsobeno například nošením, kdy se odírá textilie o textilii (oděvy o sebe, oděv o batoh atp.), odíráním textilie o hladký pevný povrch (židle, hrana stolu) a odírání o drsný pevný povrch (pracovní oděvy – odírání o cihly, tvárnice).

Obrázek 8 Přístroj Hydrostatic Head Tester [13]

(30)

Stanovení odolnosti oděru

Zjišťování odolnosti v oděru metodou Martindale popisuje norma ČSN EN ISO 12947.

Kruhový vzorek zkoumané textilie je upnutý v držáku vzorků a vystavený stanovenému přítlaku (viz obrázek 9). Je odírán o standardizovanou textilii postupným pohybem, který sleduje Lissajosův obrazec. Měření se provádí u tkanin do porušení prvního vazného bodu a u pletenin do přerušení první niti. Čím větší je počet otáček do předepsaného poškození, tím větší je i odolnost textilie vůči oděru.

2.2.3. Plošná hmotnost

Plošná hmotnost je dle normy ČSN EN 12127 hmotnost známé plochy plošné textilie vztažená k této ploše, vyjádřená v gramech na metr čtverečný.

Stanovení plošné hmotnosti

Plošnou hmotnost lze stanovit pomocí malých vzorků. Postup je takový, že se nejprve vytvoří minimálně pět vzorků textilie, které se následně zváží. Zároveň se vypočítá plocha zkoumaných vzorků. Plošná hmotnost (M) každého vzorku textilie se vypočítá podle vzorce 3, kde m [g] označuje hmotnost zkušebního vzorku v klimatizovaném nebo suchém stavu a A [cm²] je plocha stejného zkušebního vzorku. Vypočítá se aritmetický průměr všech plošných hmotností a výsledek se zaokrouhlí na tři platné číslice.

Obrázek 9 Přístroj Martindale [15, 19]

(31)

2.2.4. Zjištění změn po praní a sušení

Stálost tvaru textilie (sráživost, roztažnost) vyjadřuje, jaká je úroveň změn rozměrů textilie v případě, že na ni působí voda, teplo, příp. vlhkost. Na vzorek textilie vyneseme přesné původní rozměry. Textilii podrobíme požadované zkoušce a po ní změříme změněné rozměry. Změnu rozměrů pak vyjadřuje rovnice 4, kde S je změna rozměru, l0 je původní rozměr vyznačený na vzorku a l_s je rozměr po namáhání.[16]

Dle normy se plošná textilie zkoumá na vzorku, na kterém jsou vyznačeny rozměry ve dvou na sebe kolmých směrech, podle normy. U vzorku o rozměrech 30 x 30 cm (obvykle) jsou úsečky dlouhé 25 cm. Následně se vzorky vyperou speciálním prostředkem na outdoorové oblečení. U vojenského oblečení je důležité, aby prací prostředek neobsahoval opticky zjasňující prostředky.

2.2.5. Stanovení odolnosti plošných textilií proti povrchovému smáčení

Odolnost textilie proti povrchovému smáčení se testuje simulací umělého deště (Spray test). Textilie je upevněna do kruhové čelisti a ve zvoleném úhlu. Z nádobky se sprchou na ni dopadají kapky vody v množství stanoveném normou. Tvar mokré části textilie se porovnává s etalony. [16]

Obrázek 10 Schéma umělého deště dle [16]

(32)

2.3. Rozdělení speciálních materiálů podle technologie úprav

Skupina 1 – hydrofobní úpravy Skupina 2 – kompaktní povrstvení Skupina 3 – mechanické mikropórování

Skupina 4 – laminované materiály s membránou Skupina 5 – mikroporézní povrstvení

2.3.1. Skupina 1 – hydrofobní úpravy

Do této skupiny patří vrchové materiály, které mají hydrofobní úpravu naimpregnovanou na svém povrchu ve formě nějakého prostředku a hydrofobní výrobky.

Prostředky: Jedná se např. o parafinové emulze, silikonové úpravy, fluorokarbonové prostředky (perfluoralkany – odpuzují olej, základ pro nešpinivou úpravu).

Vodoodpudivá úprava se většinou ztratí po několika vypráních, příp. oděrem při nošení (kromě perfluoralkanů). Tyto typy hydrofobních úprav jsou využívány pro běžné sportovní a vycházkové oblečení nebo oblečení do lehkého deště. Výrobky: Tkaniny a pleteniny s hydrofobní úpravou vyráběné z polyamidu, polyesteru, mikrovláken, bavlny a jejich směsí. [11]

2.3.2. Skupina 2 – kompaktní povrstvení

Kompaktní film bez pórů vyrobený z polymeru je nanášen ve formě pasty (příp. pěny) na namáhaná místa oděvu. Prodyšnost a paropropustnost jsou různé s ohledem na tloušťku nánosu, někdy je potřeba doplnit větracími otvory. Oděvy s kompaktním povrstvením se používají jako lehčí forma oděvů do deště, na sportovní batohy a na podlážky stanů. [11]

2.3.3. Skupina 3 – mechanické mikropórování

Mechanické mikropórování spočívá v perforaci kompaktně povrstvených textilií předchozí skupiny 2. Perforace probíhá pomocí elektrických impulzů jehlových elektrod (až 100 pórů/cm²). Tyto textilie nejsou dostatečně voděodolné při dlouhotrvajícím dešti.

[11]

(33)

2.3.4. Skupina 4 – laminované materiály s membránou Tato skupina materiálů je blíže popsaná v kapitole 3 - Membrány.

2.3.5. Skupina 5 – mikroporézní povrstvení

Mikroporézní povrstvení znamená potažení vnější strany vrchového materiálu filmem (z polyuretanu nebo aminokyselinových polymerů) o tloušťce 25 – 50 μm.

Uvolňováním CO2 při nanášení je zajištěna přeměna filmu v houbovitou pórovitou strukturu (průměr póru 0,2 – 0,3 μm). Mikroporézní povrstvení má stejné vlastnosti jako laminát. (Pozn. Při použití polyuretanu (hydrofilní) je nutné na materiál nanést uzavřený krycí film z alifatického polyuretanu.)[11]

(34)

3. Membrány

Membrána je tenká vrstva polymerního materiálu (02–10 μm), která je nepromokavá a zároveň paropropustná. Lze ji přirovnat k folii. [17]

Uvádí se [3], že membrána musí být propustná pro vodní páry, odolná proti působení deště, tlaku vody a odolná proti větru. Dále by měla být odolná vůči mechanickému poškození, odolná při praní i suchém čištění a měla by mít nízkou hmotnost. Mezi výhody membrán patří jejich přizpůsobivost pro nosnou textilii s ohledem na hmotnost, typ spojení a tloušťku textilie. Výrobou dvou nebo třívrstvých laminátů se snižuje tloušťka. Nevýhodou je vyšší cena oproti vrstveným textiliím. Dále musí být švy přelepeny, u dvouvrstvých laminátů hrozí poškození membrány nechráněné podšívkou.

Membrány nejsou vhodné pro elastické materiály. Na trhu se vyskytují dva druhy membrán – porézní a neporézní. [17]

3.1. Mikroporézní (hydrofobní) membrána

Mikroporézní membrána obsahuje velké množství mikroskopických pórů o průměru 0,1 - 3μm. Tyto póry jsou prostupné pro molekuly páry. Pro zkondenzované kapky vody jsou příliš malé. Představitelem tohoto druhu membrány je např. GORE-TEX. Póry vstřebávají tuk (např. z lidského potu) a tak se ucpávají.

3.2. Neporézní (hydrofilní) membrána

Neporézní membrána obsahuje póry o velikosti <0,001 μm a přenos vlhkosti je založen na chemickém principu difúze: Po určité době se voda dostane do membrány, resp. se stane její součástí, proto poté vodu odvádí jako vodní páru. Výrobci hydrofilní nepropustné membrány jsou například firma Gelantos a SympaTex.

3.3. Aplikace membrány

Do výsledného produktu lze membránu aplikovat dvěma základními způsoby: volným vložením nebo laminací.

Laminace je spojení dvou až tří vrstev natavováním (povrch pěny se natavuje v celé šíři, textilie je přitlačována a po ochlazení dochází k vytvoření pevného spoje), adhezí

(35)

(použitím roztoků nebo disperzních pojiv) a ultrazvukem. Náročnější proces výroby laminátu zvyšuje cenu zboží. Mezi hlavní druhy laminátu patří dvouvrstvý a třívrstvý laminát.

Dvouvrstvý laminát (2L) – spojení vnější tkaniny a membrány v jeden celek (obrázek 11). Podšívka je volná nebo je nahrazena polymery nanesenými přímo na membránu (někdy označovanými jako dvou a půl vrstvý laminát (2,5 L)). Tento laminát je prodyšnější a levnější. Nevýhodou je větší objem a hmotnost.[17]

Třívrstvý laminát (3L) – spojení vnější tkaniny, membrány i podšívky v jeden celek (obrázek 12). Tento laminát má vyšší mechanickou odolnost, membrána je chráněna a životnost výrobku je delší. Materiál je vhodný pro náročné a extrémní podmínky, je vysoce odolný, skladný a má nízkou hmotnost. Zároveň se vyznačuje vyšší cenou.[17]

Obrázek 11 Dvouvrstvý laminát (2L)

(36)

3.4. Příklady membrán

Na trhu je dostupné velké množství různých druhů membrán, proto tato kapitola obsahuje pouze vybrané, které jsou následně stručně popsány.

3.4.1. GORE-TEX

Firma GORE-TEX vyrábí stejnojmenný materiál (mikroporézní membránu), který je trvale nepromokavý, vysoce prodyšný, odolný vůči mrazu, odolný v ohybu a má dlouhou životnost. Jak firma uvádí na svých webových stránkách, základem je dvousložková membrána. Jedna její část je z expandovaného PTFE. Obsahuje 1,4 mld.

mikroskopických pórů na cm². Protože jsou tyto póry 20 000krát menší než kapka vody, ale 700krát větší než molekula páry, stane se oblečení nepropustné pro vodu z vnějšího okolí, ale zároveň dostatečně prodyšné pro odvod potu ve formě vodní páry od těla (viz obrázek 13). Druhou složku tvoří začlenění oleofóbní látky do struktury materiálu. Tato složka vytváří ochranu proti zanesení membrány znečišťujícími látkami (např. oleji, kosmetickými přípravky, složkami potravin) a zároveň umožňuje dostatečný průchod vodních par.[19]

Obrázek 13 Princip fungování membrány GORE-TEX (dvouvrstvý laminát) dle [18]

(37)

Materiál s technologií GORE-TEX se využívá ve výstroji AČR. Součástky jsou označovány zkratkou ECWCS (tj. Extended Could Weather Clothing System, neboli oděvy do zvlášť chladného počasí).[19] Materiál je využíván rovněž OS SR. [5]

Pro použití k vojenským účelům jsou níže uvedeny výhody a nevýhody tohoto materiálu.[9]

Výhody GORE-TEXU:

- prostorová struktura zabraňující průniku nárazového větru, - odolnost proti dešti, sněhu a odvod vodních par od těla, - zvýšená tepelná izolace,

- nízká hmotnost,

- malý objem pro případ uložení do torny, - snadná údržba,

- dlouhodobé zachování užitných vlastností.

Nevýhody GORE-TEXU:

- Proces odvádění vlhkosti je tím intenzivnější, čím větší je rozdíl vlhkosti pod oděvem a okolním vzduchem. Z uvedeného vyplývá, že oděv ztrácí svou funkčnost v klimatických podmínkách s vysokou vlhkostí vzduchu (např.

v tropech).

- Šustivost – zhoršuje schopnost vojáka naslouchat, ale především u průzkumných jednotek může hrozit i prozrazení se nepříteli.

Tabulka 7 GORE-TEX

Název Druh Materiál

Počet pórů

[bilionů/sq in ]

Propustno st vodních par Ret [Pa.m².W^-

1]

Vodní sloupec [m]

Tloušťka [mm]

GORE-TEX Mikropo-

rézní PTFE 9 < 3; < 5;

<6 až 60 0,2

(38)

Pozn.:

Propustnost vodních par materiálů Windstopper, Sympatex a Dermizax byla nalezena pouze v hodnotách MVTR (Moisture Vapour Transmission Rates) v jednotkách g/m²/24 hod. Tato hodnota byla popsána pod označením a v kapitole 2.1.3. Propustnost textilií pro vodní páry. U popisů těchto materiálů je hodnota přepočítána dle vztahu:

6 R_et = 20 000 a.

Windstopper

Materiál Windstopper je typ Gore-texového materiálu, který se vyznačuje 100%

odolností proti větru a zároveň vysokou propustností vodních par.[20]

Tabulka 8 Windstopper

Název Druh Materiál Počet pórů

[bilionů/sq in ]

Propustnost vodních par Ret [Pa.m².W^-1]

Windstopper mikroporézní PTFE 1,4 9

3.4.2. SYMPATEX

SYMPATEX je neporézní hydrofilní membrána z modifikovaného polyesteru. Tato neporézní membrána funguje na principu vstřebávání vlhkosti vypařované tělem pomocí kanálků. Materiál je pružný v obou směrech a odolný vůči chemikáliím. [21]

Tabulka 9 SYMPATEX

Propustnost vodních par Ret

[Pa.m².W^-1]

Vodní sloupec [m]

Tloušťka [mm]

SYMPATEX neporézní 80 % PL 20 % PL kopolymer

6 – 13 laminát;

< 1 samostatně

10 0,015

(39)

3.4.3. DERMIZAX

Membrána DERMIZAX je vyrobena z polyuretanu. Póry v membráně se při vyšších teplotách otevírají a při nižších uzavírají, tak zajišťují odvod vodních par. Membrána je odolná proti olupování a dobře se navrací do původního stavu. [22]

Tabulka 10 DERMIZAX

Název Druh Materiál Propustnost

vodních par Ret [Pa.m².W^-1]

Vodní sloupec [m]

DERMIZAX mikroporézní PU 2,4 - 3 20

3.4.4. NANOPROTEX

Nanovlákenná membrána firmy NANOPROTEX je podrobně popsaná v kapitole 4 této práce.

(40)

4. NANOPROTEX

Firma NANOPROTEX přišla na trh s nanovlákennou membránou. Mezi její přední vlastnosti patří vysoká paropropustnost, voděodolnost s vysokým vodním sloupcem a větruodolnost. Další kapitola se zabývá pojmem nanovlákna a způsobem jejich výroby.

4.1. Nanovlákna

Pojem nanovlákno lze rozdělit na dvě části – „nano“ a „vlákno“. Pojem „vlákno“ je v textilním průmyslu bráno jako přírodní nebo syntetický filament (nitka), jako je např.

bavlna nebo polyamid, který lze spojit do příze nebo nechat jako vláknitý materiál.

Z geometrického hlediska je to štíhlý, protáhlý nitkovitý objekt nebo struktura. Pojem

„nano“ pochází z řečtiny a znamená „trpaslík“. Používá se jako předpona jednotek SI, kde má rozměr 10^-9. [23]

Nanovlákna mají velký měrný povrch, vysokou porózitu a malou velikost pórů. Jsou to vlákna o průměru do 500 nm.¹ Technologie jejich výroby je nazývána elektrostatické zvlákňování. [24]

4.2. Způsoby výroby nanovláken

Je známo několik způsobů výroby nanovláken [23]:

- Dloužení

- Podložková syntéza - Fázová separace - Samo-organizování

- Elektrostatické zvlákňování

1 Jiná literatura (Electrocpinning and Nanofibers) uvádí, že nanovlákna mají průměr do 100 nm.

Odkazuje na související pojem nanotechnologie jako na vědy a inženýrství zabývající se materiály, konstrukcemi a zařízeními, které jsou alespoň v jednom rozměru velké 100 nm a méně. Podle tohoto zdroje akademická obec souhlasí s touto klasifikací nanotechnologie, ale komerční sektor využívá větší flexibilitu měřítka, a to <300 nm, někdy i <500 nm, což někteří akademici označují jako sub- mikrotechnologie.

(41)

Všechny technologie umožňují výrobu nanovláken o průměru od 2 do 500 nm [23].

Nejznámější způsob výroby nanovláken – elektrostatické zvlákňování – je popsán v následující kapitole.

4.2.1. Elektrostatické zvlákňování

Pro výrobu nanovláken elektrostatickým zvlákňováním je využito elektrostatické pole tvořeném napětím mezi elektrodami. Jedna je v podobě úzké kapiláry, druhá (kolektor) je např. v podobě disku postaveného plochou proti vrcholu kapiláry. Roztok polymeru je vytlačován kapilárou a pomocí náboje, příp. odstředivé síly směrem ke kolektoru.

Následně dojde k vytvoření tzv. Taylorova kuželu, ze kterého jsou produkována vlákna, která po odpaření rozpouštědla ztuhnou a vytvoří vlákennou vrstvu. Průmyslovou výrobu textilií tvořených nanovlákny zajišťuje technologie Nanospider (TUL a firma Elmarco), která již nevyužívá kapiláry, ale rotující válec namočený do polymerního roztoku, z něhož vychází velké množství Taylorových kuželů. [24]

4.3. Nanovlákenná membrána

Z vlastností nanovláken (tedy velkého měrného povrchu a vysoké porózity) vychází nanovlákenná membrána, která má oproti mikrovlákenným membránám více pórů.

Membrána NANOPROTEX je vyráběna z polyamidu 6. Póry membrány mohou být zaneseny tukem, který je obsažen v potu. Aby se tomu předešlo, je membrána ošetřena flourkarbonovým filtrem. [25]

Firma NANOPRTOTEX vyrábí několik druhů membrán:

NANOPROTEX 1 – membrána určená pro turistiku, běhání, lyžování apod. Dvouvrstvé lamináty mají propustnost pro vodní páry Ret menší než 1,5 Pa.m².W^-1, jsou větruodolné a výrobce uvádí hydrostatickou odolnost do 12 metrů vodního sloupce.

NANOPROTEX 2 – membrána určená pro sportovní aktivity ve všech ročních obdobích, skialpinismus apod. Hydrostatická odolnost je výrobcem stanovena na 15 m vodního sloupce. Membrána je větruodolná, propustnost pro vodní páry je uvedena pod 1,5 Pa.m².W^-1.

(42)

NANOPROTEX 3 – membrána je určená pro extrémně chladné podnebí. Propustnost pro vodní páry je pod 1,5 Pa.m².W^-1, výška vodního sloupce 50 m.

NANOPROTEX Shell – materiál je třívrstvý laminát obsahující zateplovací vrstvu flees. Paropropustnost je udávána pod 5,5 Pa.m².W^-1.

Tabulka 11 NANOPROTEX

Propustnost vodních par Ret

[Pa.m².W^-1]

Vodní sloupec [m]

NANOPROTEX nanovlákenná PAD 6 < 1,5 ; <5,5 10 – 15

(43)

EXPERIMENTÁLNÍ ČÁST 5. Laminace

Jako způsob spojení vrchního materiálu, nanovlákenné membrány a podšívky byl určen třívrstvý laminát. Vrchní těleso stroje MEYER na Katedře oděvnictví Technické univerzity v Liberci působilo tlakem 1,5 kg/cm², rychlostí 0,5 m/min a při teplotě 175 °C. Díky těmto parametrům došlo k roztavení laminačních bodů kopolyamidového pojiva k vrchovému materiálu a podšívce a tím vznikly třívrstvé lamináty. Nízká rychlost je výhodná v tom, že je možné věnovat se laminaci a případně vhodně zasáhnout a upravit její průběh. Teplota 175 °C je firmou NANOPROTEX ověřená teplota, při které dojde k ideálnímu roztavení laminačních bodů, a při které u sebe jednotlivé vrstvy laminátu nejlépe drží.

Vznikly lamináty označené jako A, B, C a D z textilií označených čísly 1 – 8 (jejich popis je uveden v kapitole 6 této práce):

5.1. Laminát A

Laminát A vznikl spojením vrchové textilie č. 2, nanovlákenné membrány NANOPROTEX 1 a podšívkového materiálu č. 8. Použitá podšívka plní zateplovací funkci.

Obrázek 14 Laminát A

(44)

5.2. Laminát B

Laminát B vznikl spojením vrchové textilie č. 3, nanovlákenné membrány NANOPROTEX 2 a podšívkového materiálu č. 6. Tento laminát má být používán na běžné oděvy.

5.3. Laminát C

Laminát C vznikl spojením vrchové textilie č. 1, nanovlákenné membrány NANOPROTEX 2 a podšívkového materiálu č. 7. Vyznačuje se tuhostí. Účelem jeho výroby bylo použití na taktické vesty, do kterých si voják ukládá potřebnou výzbroj.

Obrázek 15 Laminát B

Obrázek 16 Laminát C

(45)

5.4. Laminát D

Laminát D vznikl spojením vrchové textilie č. 4, nanovlákenné membrány NANOPROTEX 2 a podšívkového materiálu č. 5. Účelem použití tohoto laminátu mají být běžné oděvy (bundy).

Následující dva lamináty byly dodány k porovnání s nanovlákennou membránou NANOPROTEX. Jedná se o lamináty obsahující membránu firmy GORE-TEX.

5.5. Laminát E

Dvou a půl vrstvý laminát E obsahuje membránu GORE-TEX. Vrchová textilie nebyla dodána zvlášť. Nebylo proto možné změřit vlastnosti bez membrány. U tohoto materiálu je podšívka nahrazena speciální ochrannou vrstvou nanesených karbonových vláken.

Vrchový materiál je utkán v plátnové vazbě. Dostava osnovy je 310 nití na 10 cm a dostava útku je 250 nití na 10 cm. Materiálové složení – polyamid.

Obrázek 17 Laminát D

(46)

5.6. Laminát F

Třívrstvý laminát F obsahuje rovněž membránu GORE-TEX. Vrchová textilie ani podšívkový materiál nebyly dodány samostatně. Nebylo proto možné změřit jejich vlastnosti bez membrány. Vrchová textilie byla utkána v keprové vazbě. Dostava osnovy je 430 nití na 10 cm a dostava útku je 265 nití na 10 cm. Na rubní straně je jako podšívka použita osnovní pletenina tvořená sloupky oček (řetízky), které jsou spojeny zapletením tří nití v každém očku ve směru řádku.

Obrázek 18 Laminát E

Obrázek 19 Laminát F

(47)

6. Popis vzorků

Tato kapitola obsahuje popis materiálů, použitých pro výrobu laminátů A - D.

Fotografie jednotlivých materiálů jsou v příloze A. U každého ze vzorků je uvedena základní charakteristika, do které byly zařazeny tyto údaje:

- určení, - druh,

- materiálové složení, - barva,

- vzor,

- jemnost nití,

- dostava (příp. hustota), - setkání.

Pojmem určení textilie je myšleno, zda se jedná o vrchovou textilii, podšívkový materiál nebo laminát.

Druh textilie je specifikován na tkaninu nebo pleteninu.

Struktura textilie popisuje provázání nití v materiálu.

Materiálové složení bylo stanoveno dle zadaného popisu a ověřeno orientační spalovací zkouškou.

Pokud to bylo možné, barva byla nazvaná stejně, jak uvádějí standardy příslušného státu.

Charakteristika vzoru upřesňuje název určený příslušnou armádou, barevné označení a to, zda se jedná o nepravidelný vzor nebo digitalizovaný.

Pro stanovení jemnosti nití byla použita metoda vážení, tj. bylo vypáráno 10 nití (10 osnovních a 10 útkových), ty byly zváženy m [g], byla změřena jejich délka l [km]

a z údajů vypočítána jemnost T [tex] dle vzorce 5:

(5)

Dostava byla spočítána pro každý směr na deseti náhodně vybraných místech tkaniny (vždy počet nití na 1 cm). Byl vypočítán aritmetický průměr hodnot a ten převeden na

(48)

Celková hustota pletenin byla vypočítána jako počet oček na 1 m² pleteniny, tj. vynásobením hustoty řádků a hustoty sloupků. Na deseti náhodně vybraných místech pleteniny byla spočítána očka na délce 10 cm, byl vypočítán aritmetický průměr těchto hodnot a roznásoben na délku 1 metru.

Setkání bylo zjišťováno následujícím způsobem. Nejprve byla zjištěna délka nitě osnovní a délka nitě útkové v tkanině (L_tk). Poté byla nit vypárána a natažením byla změřena její skutečná délka (Lo,u). Po dosazení do vzorce (6) bylo vypočítáno setkání s [%].

(6)

6.1. Textilie č. 1

Textilie č. 1 je vrchová textilie používaná AČR. Speciální keprová vazba je nazývána Ripstop. Efekt je tvořený zatkáním dvou nití osnovních a dvou nití útkových vždy po 30 nitích. V osnově i útku jsou použity stejné nitě. Textilie je popsána v tabulce 12.

Tabulka 12 Charakteristika textilie č. 1

Charakteristika Popis

Určení Vrchová textilie

Druh Tkanina

Struktura Kepr

Materiálové složení 100 % PL

Barva Světlezelená, tmavozelená, hnědá, černá

Vzor Vz. 95 lesní, nepravidelný

Jemnost osnovních nití 29 tex

Jemnost útkových nití 30 tex

Dostava osnovy 280/10 cm

Dostava útku 250/10 cm

Setkání osnovy 1,58 %

Setkání útku 2,53 %

(49)

6.2. Textilie č. 2

Textilie č. 2 je vrchová textilie používaná OS SR. Je tkaná v keprové vazbě. V osnově i útku jsou použity stejné bavlněné nitě. Charakteristika této textilie je uvedena v tabulce 13.

Druh Tkanina

Struktura Kepr

Materiálové složení 100 % CO

Barva Zelená, hnědá, béžová, šedá

Vzor Vz. 2007 les, digitalizovaný

6.3. Textilie č. 3

Textilie č. 3 je tkanina používaná pro vrchové textilie OS SR. Nitě pro osnovu i útek jsou použity stejné. Tkanina je ze 100 % bavlny. Přesnější popis zachycuje tabulka 14.

Druh Tkanina

Struktura Kepr

Materiálové složení 100 % CO

(50)

Vzor Vz. 2007 poušť, digitalizovaný

6.4. Textilie č. 4

Textilie č. 4 je vrchová textilie, opět tkanina. Je tkaná v plátnové vazbě. V pravidelných intervalech je plátnová vazba zesílena na tři osnovní a tři útkové nitě (Ripstop)

Druh Tkanina

Struktura Plátno

Materiálové složení 50 % CO, 50 % PL

Barva Žlutopísková, hnědá – pouštní

Vzor Vz. 95 pouštní, nepravidelný