Введение
Торговая марка водонепроницаемой, дышащей ткани.
Gore-Tex – это торговое название W. L. Gore & Associates для водонепроницаемой, дышащей тканевой мембраны. Она была изобретена в 1969 году. Gore-Tex блокирует жидкую воду, но при этом пропускает водяной пар, и предназначена для использования в любую погоду как легкая водонепроницаемая ткань. Она состоит из вспененного ПТФЭ (ePTFE) – растянутой формы соединения ПФАС политетрафторэтилена (ПТФЭ). Продукция Gore-Tex, не содержащая водоотталкивающего покрытия с использованием "PFC, вызывающих экологические опасения", лишена способности отталкивать масло, которую обеспечивало покрытие "Gore DWR".
Структура
ePTFE имеет пористую микроструктуру, состоящую из длинных узких фибрилл, пересекающихся в узлах. Повышение температуры обработки или скорости деформации приводит к более однородному расширению с более сферически симметричными порами и большим количеством пересечений между фибриллами. Формирование ePTFE обеспечивается раскручиванием молекул ПТФЭ для создания крупных пор в структуре. Это благоприятствует высокоупорядоченному, кристаллическому ПТФЭ, который позволяет молекулам легче и равномернее распутываться при растяжении. Пористость в значительной степени определяется температурой и скоростью растяжения. Изменение скорости растяжения с 4,8 м/мин до 8 м/мин может увеличить пористость с 60,4% до 70,8%.
Свойства
Из-за высокой скорости упрочнения при деформации ПТФЭ, ePTFE значительно прочнее, чем нерастянутый материал. На микроскопическом уровне это упрочнение соответствует увеличению кристалличности ПТФЭ по мере распутывания и ориентации фибрилл при приложении внешней нагрузки. ePTFE обладает поразительно высокой предельной прочностью на растяжение (50 800 МПа) по сравнению с материалом полной плотности (20-30 МПа) благодаря своей высокой кристалличности. Такое поведение также приводит к отрицательному коэффициенту Пуассона из-за расширения ePTFE во всех направлениях, в отличие от более ожидаемого сжатия в направлениях, перпендикулярных направлению нагрузки, при сохранении объема. ПФОА является стойким загрязнителем окружающей среды. Международное агентство по изучению рака классифицировало ПФОА как канцерогенное для человека. Компания Gore в 2017 году взяла на себя обязательство отказаться от использования ПФУ, таких как ПФОА, к 2023 году, хотя основная технология по-прежнему будет основана на ПТФЭ, который является соединением класса PFAS. Многие изделия Gore-Tex имеют прочное водоотталкивающее покрытие, а версии, не содержащие ПФУ, вызывающих экологические опасения, продаются под названием "Gore PFCEC Free DWR". В отличие от "Gore DWR", они не обладают маслоотталкивающими свойствами. Компания планирует заменить мембрану ePTFE на мембрану из вспененного полиэтилена к 2025 году в потребительских тканях. Новый материал, хотя и предназначен для достижения сопоставимых характеристик с существующим материалом ePTFE, будет стоить дороже и потребует более частой стирки.
Иск за загрязнение
Два иска были поданы против компании Gore в связи с загрязнением воды, вызванным PFAS, вокруг ее производственного предприятия в округе Сесил, штат Мэриленд. Департамент охраны окружающей среды штата Мэриленд распорядился провести расследование, а жителям зоны мониторинга предложено питьевая вода в бутылках. В одном из исков утверждается, что компания знала об опасности ПФОА/ПФАС с 1990-х годов.
Приложения
Материалы Gore-Tex обычно изготавливаются на основе термомеханически расширенного ПТФЭ и других фторполимерных продуктов. Они применяются в широком спектре областей, включая высокоэффективные ткани, медицинские имплантаты, фильтрующие материалы, изоляцию для проводов и кабелей, прокладки и герметики. Тем не менее, ткань Gore-Tex наиболее известна своим использованием в защитной и при этом дышащей дождевой одежде.
Использование в одежде для дождя
До появления Gore-Tex самая простая дождевая одежда состояла из двухслойной конструкции, где внешний слой обычно изготавливался из плетеного нейлона или полиэстера для обеспечения прочности. Внутренний слой был из полиуретана (сокращенно: ПУ) для обеспечения водонепроницаемости, но в ущерб воздухопроницаемости. Ранняя ткань Gore-Tex заменила внутренний слой невоздухопроницаемого ПУ тонким пористым фторполимерным мембранным покрытием (Тефлон), соединенным с тканью. Эта мембрана содержала около 9 миллиардов пор на квадратный дюйм (примерно 1,4 миллиарда пор на квадратный сантиметр). Каждая пора примерно в 1/20 000 раза меньше капли воды, что делает ее непроницаемой для жидкой воды, при этом позволяя более летучим молекулам водяного пара проходить сквозь нее. Внешний слой ткани Gore-Tex снаружи покрыт водоотталкивающей пропиткой (DWR). DWR предотвращает намокание внешнего слоя, что снижает воздухопроницаемость всей ткани. Однако DWR не отвечает за водонепроницаемость куртки. Без DWR слой Gore-Tex промокнет, тем самым блокируя воздухопроницаемость, и пот, выделяемый внутри, не сможет испаряться, что приведет к ощущению влажности. Это может создать впечатление, что ткань протекает, хотя это не так. Износ и стирка снижают эффективность ткани Gore-Tex, разрушая эту водоотталкивающую пропитку (DWR). DWR можно восстановить, просушив изделие в сушильной машине или прогладив его при низкой температуре. Gore требует, чтобы все изделия, изготовленные из их материала, имели проклеенные швы для предотвращения протечек. Windstopper, продукт-компаньон Gore, аналогичен Gore-Tex в плане ветрозащиты и воздухопроницаемости, он также может растягиваться, но не является водонепроницаемым. Система наименований Gore не указывает на конкретную технологию или материал, а скорее на определенный набор эксплуатационных характеристик.
Использование в другой одежде
Экспандированный политетрафторэтилен используется в одежде благодаря своей воздухопроницаемости и водонепроницаемости. Помимо применения в дождевиках, ePTFE сейчас можно встретить и в космических скафандрах.
Другие применения
Gore Tex также используется внутри организма в медицинских целях, поскольку он практически инертен в теле. В частности, расширенный политетрафторэтилен (E PTFE) может быть выполнен в виде сетчатой ткани. Применение сетчатой формы в медицине представляет собой перспективное технологическое свойство материала. Кроме того, пористость Gore Tex позволяет тканям организма прорастать сквозь материал, интегрируя трансплантированный материал в систему кровообращения. Gore Tex применяется в широком спектре медицинских областей, включая швы, сосудистые протезы, заплаты для сердца и синтетические связки коленного сустава, что спасло тысячи жизней. В форме расширенного политетрафторэтилена (E PTFE) Gore Tex зарекомендовал себя как надежный синтетический медицинский материал при лечении пациентов с дефектами спинки носа. В более поздних исследованиях расширенный политетрафторэтилен (E PTFE) стал использоваться в качестве мембранных имплантатов при хирургическом лечении глаукомы. Gore Tex на протяжении многих лет применяется для консервации иллюминированных рукописей. Датчики взрывчатых веществ наносятся на одежду из Gore Tex, что обеспечивает чувствительное вольтметрическое обнаружение нитроароматических соединений. Торговая марка "Gore Tex" ранее использовалась для промышленных и медицинских продуктов. С 1980-х годов Gore Tex используется для изготовления мехов для волынок (духового инструмента) в качестве альтернативы мехам из шкур животных, поскольку он способен удерживать воздух, позволяя при этом выходить влаге и не разрушаться под воздействием воды.