docPraca dyplomowa Piotr Fortuna – Ocena
download 
Reklamacja Transkrypt
Praca dyplomowa Piotr Fortuna – Ocena
0 UNIWERSYTET EKONOMICZNY W KRAKOWIE WYDZIAŁ TOWAROZNAWSTWA KIERUNEK TOWAROZNAWSTWO Piotr Fortuna OCENA WŁAŚCIWOŚCI DZIANIN Z WŁÓKIEN BAWEŁNIANYCH I POLIESTROWYCH W KONTEKŚCIE ICH ZASTOSOWANIA W BIELIŹNIE SPORTOWEJ Praca dyplomowa napisana w Katedrze Towaroznawstwa Przemysłowego pod kierunkiem dr hab. inż. Renaty Salerno-Kochan KRAKÓW 2014 1 Spis treści Wstęp .......................................................................................................................................... 2 I. CZĘŚĆ TEORETYCZNA ...................................................................................................... 4 1. 2. 3. Charakterystyka włókien tekstylnych stosowanych w odzieży sportowej .......................... 4 1.1. Zagadnienia ogólne ...................................................................................................... 4 1.2. Włókna naturalne ......................................................................................................... 5 1.3. Włókna syntetyczne ..................................................................................................... 9 1.4. Włókna i tekstylia modyfikowane ............................................................................. 17 1.4.1. Cele modyfikacji .................................................................................................... 17 1.4.2. Metody modyfikacji wyrobów tekstylnych............................................................ 18 1.4.3. Przykłady włókien modyfikowanych ..................................................................... 22 Wykorzystywanie nowoczesnych technologii i materiałów w odzieży sportowej .......... 24 2.1. Innowacje technologiczne .......................................................................................... 24 2.2. Innowacje materiałowe .............................................................................................. 28 Komfort użytkowania odzieży sportowej .......................................................................... 31 3.1. Aspekty komfortu użytkowania ................................................................................. 31 3.2. Pojęcie komfortu użytkowania oraz parametry go określające ................................. 33 3.2.1. Przepuszczalność pary wodnej i powietrza ............................................................ 35 3.2.2. Właściwości przeciwbakteryjne włókien ............................................................... 38 3.2.3. Wytrzymałość mechaniczna włókien ..................................................................... 41 II. CZĘŚĆ DOŚWIADCZALNA ............................................................................................. 43 4. Badania laboratoryjne wybranych dzianin stosowanych w bieliźnianych wyrobach sportowych ........................................................................................................................ 43 4.1. Cel i zakres badań ...................................................................................................... 43 4.2. Metody badań ............................................................................................................ 44 4.3. Charakterystyka materiału doświadczalnego ............................................................. 51 4.4. Wyniki badań parametrów komfortu fizjologicznego ............................................... 54 Literatura: ................................................................................................................................. 61 Wykaz norm: ............................................................................................................................ 66 Spis tabel: ................................................................................................................................. 67 Spis rysunków: ......................................................................................................................... 68 2 Wstęp Każda dziedzina przemysłu systematycznie rozwija się technologicznie, wprowadza pewne innowacje, nowości, udoskonalenia. Zjawisko to dotyczy tym samym branży włókienniczej, szczególnie jednego z jej sektorów, mianowicie tekstyliów sportowych. Jest to jedna z najszybciej rozwijających się dziedzin włókienniczych, gdyż wciąż rosną wymagania wśród osób zajmujących się sportem zarówno profesjonalnie, jak również amatorsko, czy rekreacyjnie. Modyfikacje, którym są poddawane włókna dają w dzisiejszych czasach szereg możliwości. Z każdym rokiem wprowadzane są rozwiązania, które zwiększają komfort uprawiania sportu, swobodę wykonywania ruchów, a także jego bezpieczeństwo. W dzisiejszych czasach wiele osób, które zajmują się sportem, nie wyobraża sobie uprawiania go bez odpowiedniej, specjalnie do tego celu projektowanej odzieży. Wszystkie dyscypliny sportowe zaczynając od sportów zespołowych: piłki nożnej, piłki siatkowej czy koszykówki, poprzez sztuki walki, gimnastykę artystyczną oraz aerobik, a kończąc na sportach indywidualnych, takich jak kolarstwo lub różno dystansowe bieganie wymagają właściwie dobranej i dopasowanej bielizny oraz kolejnych warstw ubrań. Celem niniejszej pracy inżynierskiej było przedstawienie charakterystyki włókien i wyrobów tekstylnych stosowanych w wyrobach sportowych, a także porównanie właściwości użytkowych dzianin z włókien bawełnianych oraz poliestrowych stosowanych w bieliźnie sportowej. Były one badane w kontekście spełnienia przez nie funkcji ułatwiających uprawianie sportu, zapewnienia komfortu fizjologicznego podczas wykonywania aktywności fizycznych, a tym samym stopnia spełnienia oczekiwań potencjalnych konsumentów. Dla realizacji powyższego celu dokonano przeglądu literatury przedmiotu, którą stanowiły artykuły naukowe zarówno w języku polskim, jak i obcojęzycznym, w tym głównie w języku angielskim. Wykonano także badania laboratoryjne wybranych parametrów określających komfort użytkowania. Niniejsza praca składa się z dwóch zasadniczych części: teoretycznej oraz doświadczalnej, które podzielono na cztery rozdziały. W rozdziale pierwszym przedstawiono włókna tekstylne stosowane w odzieży sportowej. Podano między innymi ich podział, właściwości oraz możliwości zastosowania. Scharakteryzowano także włókna modyfikowane, metody ich modyfikacji oraz przykładowe produkty handlowe. 3 Drugi rozdział dotyczy odzieży inteligentnej oraz wykorzystywania nowoczesnych technologii w produkcji wyrobów tekstylnych. W tym rozdziale opisano innowacje technologiczne wykorzystywane w odzieży, takie jak biomimetyka, odzież chroniczna, zastosowanie elementów elektroniki oraz nanotechnologii. Przedstawiono również innowacje materiałowe, a mianowicie wykorzystanie włókien przemiany fazowej. W rozdziale trzecim scharakteryzowano parametry higieniczne wpływające na komfort fizjologiczny użytkownika. Do parametrów tych zalicza się przepuszczalność powietrza i pary wodnej oraz właściwości przeciwbakteryjne włókien. Ponadto omówiono parametry określające wytrzymałość mechaniczną, ważną w kontekście trwałości użytkowania tego typu wyrobów. Przedstawiono również inne parametry, ważne dla określenia tzw. komfortu użytkowania. Rozdział czwarty stanowi część doświadczalną pracy. Zostały w nim opisane takie elementy jak: metodyka badań, charakterystyka materiału doświadczalnego, wyniki wykonanych badań oraz wyciągnięte na ich podstawie wnioski. 4 I. CZĘŚĆ TEORETYCZNA 1. Charakterystyka włókien tekstylnych stosowanych w odzieży sportowej 1.1. Zagadnienia ogólne Poszczególne włókna posiadają charakterystyczne cechy fizyczne, mechaniczne oraz chemiczne, które pozwalają osiągnąć różnorodne właściwości, szczególnie ważne w odniesieniu do wyrobów sportowych. Warunki atmosferyczne, wzmożony wysiłek oraz inne czynniki wymuszają wykorzystywanie odpowiednich, właściwie dobranych materiałów. Przepuszczalność pary wodnej czy powietrza, wodo- oraz wiatroszczelność, czy zapewnienie odpowiedniej ochrony termicznej, to tylko niektóre właściwości, które zapewnia odpowiednio dobrany surowiec oraz jego późniejsza obróbka [Materiałoznawstwo Odzieżowe 2001, s. 3233]. Asortyment włókien tekstylnych stosowanych w odzieżowych wyrobach sportowych jest bardzo szeroki. Ze względu na pochodzenie można wyróżnić włókna naturalne pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego, włókna chemiczne, do których należą włókna sztuczne produkowane z polimerów naturalnych oraz włókna syntetyczne, które powstają z polimerów niewystępujących w przyrodzie [Nebo 2005]. Przedmiotem dalszych rozważań będzie przybliżenie cech poszczególnych włókien używanych w odzieżowych wyrobach sportowych. Odpowiedni kształt włókna, jego grubość, gęstość, elastyczność, wytrzymałość na ścieranie czy odporność chemiczna, to tylko niektóre cechy mające olbrzymi wpływ na jego zastosowanie [Needles 1986, s. 4]. 5 Włókna tekstylne stosowane w odzieżowych wyrobach sportowych Włókna naturalne Włókna syntetyczne Wełna Poliester Bawełna Poliamid Włókna modyfikowane Poliuretan Polipropylen Rys. 1. Podział włókien tekstylnych stosowanych w odzieżowych wyrobach sportowych Źródło: opracowanie własne na podstawie [Nebo 2005; Stegmaier, Mavely i Schneider 2005, s. 90107; Bartels 2005, s. 199]. 1.2. Włókna naturalne Do włókien naturalnych, mających zastosowanie w produkcji odzieży sportowej należy zaliczyć głównie włókna z okrywy włosowej zwierząt oraz włókna bawełniane [Stegmaier, Mavely i Schneider 2005, s. 90]. Najpopularniejszym włóknem naturalnym pochodzenia zwierzęcego jest włókno wełniane. Jest ono pozyskiwane z owłosienia owiec. Ponadto wyróżnić można włókno z sierści królików, wielbłądów, kóz oraz innych zwierząt. W swojej strukturze wełna jest bardzo podobna do ludzkiego włosa. Zbudowana jest z keratyny, czyli łańcuchów cząsteczkowych białka. Do najważniejszych cech jakościowych włókna wełny należy jego karbikowatość, grubość oraz długość, a także elastyczność i izolacyjność cieplna. Parametry te zmieniają się oczywiście w zależności od rodzaju włókna wynikającego z rasy owcy, z którego jest pozyskiwana, jego wieku czy sposobu karmienia. Istotny jest również czas strzyżenia, sposób pozyskiwania, proces przędzenia, a także stopień zużycia. Grubość oraz długość włókna zależą od warunków, w jakich jest prowadzona hodowla, a także od rasy zwierzęcia. Grubość może wynosić od 15 do 40 mikrometrów i jest podstawą klasyfikacji wełny. Najbardziej wartościowe wyroby otrzymuje się z cienkich włókien. Włókna wełny charakteryzują się również dużym wydłużeniem podczas rozciągania, z tym, że grubsze 6 włókno ulega większemu wydłużeniu niż cienkie. Zasadniczym aspektem jest także wilgotność włókna. Maksymalne wydłużenie włókna suchego przy rozciąganiu jest możliwe do 50 % jego pierwotnej długości, natomiast wilgotnego nawet do 70 % [Chyrosz i Zembowicz-Sułkowska 1997, s. 44; Materiałoznawstwo Odzieżowe 2001, s. 48-52]. Zgniecenie materiałów wełnianych nie zmienia trwale ich kształtu, gdyż po niedługim czasie wracają do swojej pierwotnej formy. Ze względu na to, że wyroby wełniane są trudno zwilżalne, co wynika z faktu, że są pokryte substancją zwaną tłuszczopotem znajdują swoje przeznaczenie w jesienno - wiosennej odzieży wierzchniej. Tłuszczopot zwany lanoliną jest to mieszanina wosków i tłuszczów [Materiałoznawstwo Odzieżowe 2001, s. 49]. Jednocześnie wełna jest włóknem o najwyższej higroskopijności, przy czym nawet po wchłonięciu 33% pary wodnej nie wydaje się mokra. Wełna jest odporna na działanie kwasów, ale tylko w temperaturze pokojowej, natomiast nie wykazuje odporności na działanie zasad [Materiałoznawstwo Odzieżowe 2001, s. 52]. Odzież używana w celach sportowych pochodząca z włókien wełnianych pochodzi przede wszystkim z wełny merynosowej. Owce gatunku merynos żyją na terenach, na których panują bardzo zmienne warunki atmosferyczne. Są to obszary górskie charakteryzujące się bardzo upalnymi miesiącami letnimi oraz bardzo chłodnymi, mroźnymi zimami. Z uwagi na to runo wełny owiec jest przystosowane w taki sposób, iż może je chronić przed skrajnymi temperaturami. Chroni ono ciało zarówno przed gorącem jak i zimnem, a także spełnia szereg wymagań funkcjonalnych. Włókna te są przede wszystkim bardzo delikatne, nie drapią, nie powodują uczucia swędzenia, przez co zapewniają wysoki komfort użytkowania. Są odpowiednie dla nawet bardzo wrażliwej skóry. Im mniejsza średnica włókna, tym bardziej jest ono przyjazne dla użytkownika. Kolejną bardzo ważną cechą wełny jest jej bardzo duża odporność na wchłaniane zapachów, co gwarantuje uczucie świeżości nawet po bardzo wyczerpującej wędrówce lub innego rodzaju aktywności fizycznej. Wspomniane wcześniej odprowadzanie wilgoci oraz izolacyjność cieplna włókna wełnianego sprawiają, że nawet w skrajnych warunkach atmosferycznych użytkowanie odzieży wełnianej nie powoduje dyskomfortu. Wyroby pochodzące z wełny merynosowej nawet kiedy są mokre zapewniają wysoką izolację cieplną. Jednocześnie wełna jest bardzo przewiewna, oddycha [Merino Wool 2013]. Bielizna wełniana jest także antybakteryjna oraz antystatyczna, ponadto zabezpiecza przed wpływem promieni UV, nie ma negatywnego wpływu na skórę, zmniejsza uczucie zmęczenia mięśni, a także w pewnym stopniu niweluje obciążenie stawów. Ze względu na wysoką sprężystość zapewnia pełną swobodę ruchów. Te wszystkie cechy materiałów 7 wełnianych, a w szczególności wełny merynosowej sprawiają, że są one idealne podczas długich, nawet wielodniowych wycieczek górskich. Są także stosowane podczas uprawiana sportów, gdzie istotnym czynnikiem jest utrzymanie komfortowego poziomu temperatury, a nawet w życiu codziennym [Materiałoznawstwo Odzieżowe 2001, s. 48-52; Needles 1986, s. 61-62]. Szczegółowe właściwości wełny zostały przedstawione w tabeli 1. Tabela 1 Właściwości wełny Wełna Właściwość Gęstość Wytrzymałość właściwa na rozciąganie Wydłużenie przy zerwaniu na sucho Wydłużenie przy zerwaniu na mokro Współczynnik przewodzenia ciepła Higroskopijność przy wilgotności normalnej Higroskopijność przy 100% wilgotności powietrza Zdolność zatrzymywania wody Odporność na kwasy Odporność na zasady Wartość Ok. 1,32 g/cm3 9-18 cN/tex 25-50 % Ok. 70 % 0,193 W/m ∙ K Ok. 17 % 33 % 40-45 % Odporna tylko na słabe kwasy w niskich temperaturach Niska Źródło: opracowanie własne na podstawie [Stegmaier, Mavely i Schneider s. 97-98; Materiałoznawstwo Odzieżowe 2001, s. 48-52; Needles 1986, s. 61-62]. 2005, Mimo wprowadzania coraz większej gamy odzieży z włókien syntetycznych, wyroby wełniane, szczególnie z merynosów, wciąż cieszą się olbrzymim uznaniem wśród osób aktywnych fizycznie. Są cenione zarówno przez profesjonalistów jak i amatorów. Odpowiedni sposób wykończenia materiałów wełnianych pozwala na wprowadzenie charakterystycznego, przyjemnego mikroklimatu. Z uwagi na swoje właściwości są one również powszechne w codziennym użytkowaniu [Shishoo 2005, s. 4; McCann 2005, s. 4447]. Kolejnym włóknem naturalnym powszechnie stosowanym w odzieżowych wyrobach sportowych jest bawełna. Uznawana jest za najważniejsze włókno z uwagi na fakt, że jest najczęściej wykorzystywana w tej dziedzinie przemysłu. Jest to włókno pochodzenia roślinnego, pozyskiwane z rośliny o nazwie bawełnica. Istnieje aż 18 gatunków bawełny, jednak wykorzystywane na skalę przemysłową są tylko cztery z nich. Są one pozyskiwane z bawełnicy kiściastej i ta jest najbardziej powszechna, a także bawełnicy zielonej oraz 8 barbadoskiej, dającej bawełnę o najwyższej jakości. Włókna pozyskiwane są też z bawełnicy drzewiastej, jednak są one gorsze jakościowo [Chyrosz i Zembowicz-Sułkowska 1997, s. 23; Materiałoznawstwo Odzieżowe 2001, s. 41-42; Frydrych 2005]. Gotowe włókno bawełny składa się w 94 % z celulozy. Aby osiągnąć taki wysoki odsetek tego budulca bawełna jest oczyszczana, dzięki czemu zwiększa się jej wytrzymałość oraz chłonność wody. Włókna zostają także w tym procesie wybielone. Podział włókien bawełny obejmuje trzy grupy. Pierwsza z nich to włókna o długości od 33 do nawet 55 milimetrów, charakteryzujące się dużą wytrzymałością oraz połyskiem. Włókna średniowłókniste należą do drugiej grupy i osiągają długość od 20 do około 33 milimetrów, o mniejszym połysku, a zarazem większej grubości. Trzecią grupę stanowi krótkowłóknista bawełna, która jest pozbawiona połysku i najmniej wytrzymała, jednocześnie osiąga długość do około 20 milimetrów [Materiałoznawstwo Odzieżowe 2001, s. 42-43]. Bawełna jest włóknem, które charakteryzuje się dobrą higroskopijnością, potrafi wchłonąć około 25 % wody, przy czym nie zmienia się w dotyku. Bardzo dobrze chłonie parę wodną, a także pot, co zwiększa komfort użytkowania. Bawełna wykazuje stosunkowo dobrą izolacyjność cieplną oraz bardzo dużą wytrzymałość. Z drugiej strony jest ona bardzo mało sprężysta, przez co jest podatna na gniecenie. Bawełna jest najczęściej stosowana przy produkcji tkanin odzieżowych, pościelowych i co najważniejsze wyrobów bieliźnianych przeznaczonych dla dzieci. Wykorzystywana jest również do produkcji bielizny codziennego użytku, a także mimo faktu, że włókna syntetyczne stają się coraz powszechne, do produkcji odzieży dla osób czynnie uprawiających sport [Chyrosz i Zembowicz-Sułkowska 1997, s. 2627; Materiałoznawstwo Odzieżowe 2001, s. 44]. Odzież sportowa produkowana z bawełny preferowana jest zwykle w przypadkach, gdy wysiłek fizyczny nie jest zbyt wielki i długotrwały. Mimo tego, że bawełna dobrze pochłania pot, to nie jest on odprowadzany wystarczająco szybko. Przez to odzież staje się mokra i przykleja się do skóry. Zwiększa się także waga odzieży oraz zmniejsza się izolacja termiczna. W rezultacie tego zjawiska w przypadku większego wysiłku odzież wykonana z bawełny nie zapewnia wysokiego komfortu w użytkowaniu. Szczególnie jest to odczuwalne w momencie, kiedy aktywność fizyczna spada, a tym samym ustaje pocenie. Jest ona również podatna na gnicie i nieodporna na działanie mikroorganizmów. Odzież wykonana w 100 procentach z bawełny ma dużo lepsze właściwości termoizolacyjne, nawet w porównaniu z odzieżą wykonaną z włókien syntetycznych lub mieszanych. Jeśli chodzi o dokładniejsze zastosowanie, to bawełna wykorzystywana jest najczęściej w kolejnych, 9 występujących po bieliźnie, warstwach odzieży sportowej. Dotyczy to szczególnie dresów sportowych, które stosowane są w momencie zakończenia uprawiania sportu lub podczas chwilowej przerwy służącej na przykład regeneracji sił, z uwagi na dobrą izolacyjność cieplną tego surowca. Używana jest także bardzo często do produkcji zewnętrznej części obuwia sportowego. Włókno bawełny stosowane jest również do produkcji odzieży wykonanej w połączeniu z włóknami syntetycznymi, co zostało przedstawione w rozdziale 1.4 [Bartels 2005, s. 184-185; Holmer 2005; Materiałoznawstwo Odzieżowe 2001, s. 41-44]. W tabeli 2 zostały zaprezentowane szczegółowe właściwości bawełny. Tabela 2 Właściwości bawełny Bawełna Właściwość Wartość Gęstość 1,52-1,56 g/cm3 Wytrzymałość właściwa na rozciąganie 19-55 cN/tex Wydłużenie przy zerwaniu na sucho 7-8 % Wydłużenie przy zerwaniu na mokro 8-10 % Zdolność zatrzymywania wody 45-50 % Higroskopijność przy wilgotności normalnej Ok. 7,5 % Higroskopijność przy wilgotności 100% 25-27 % Współczynnik przewodzenia ciepła 0,461 W/m ∙ K Odporność na kwasy Odporna na słabe kwasy Odporność na zasady Dosyć duża Źródło: opracowanie własne na podstawie [Materiałoznawstwo Odzieżowe 2001, s. 41-44; Frydrych 2005; Stegmaier, Mavely i Schneider 2005, s. 97]. 1.3. Włókna syntetyczne Pierwszym z omawianych włókien reprezentujących włókna syntetyczne jest znany i bardzo często stosowany poliester. Powstaje on na drodze estryfikacji kwasu tereftalowego, który otrzymywany jest z ropy naftowej oraz glikolu etylenowego uzyskiwanego z etylenu. W pierwszej fazie powstawania włókna ma ono konsystencje płynnego polimeru, następnie przepuszczany jest on przez specjalne dysze, które nadają mu kształt, w wyniku czego powstają taśmy. Są one następnie cięte na małe płatki, a te są surowcem, z którego formuje się gotowe włókna za pomocą procesów snucia. Następnie wykańcza się je poprzez rozciąganie, stabilizację termiczną, cięcie oraz teksturowanie. W ten sposób powstaje włókno obdarzone bardzo dobrymi właściwościami mechanicznymi oraz odpornością na tarcie, co 10 zapewnia mu dużą trwałość [Chyrosz i Zembowicz-Sułkowska 1997, s. 85; Needles 1986, s. 83-84]. Są to włókna bardzo uniwersalne. Oznacza to, że wytwarzane są zarówno jako włókna cięte, jak i ciągłe. Produkowane są z nich właściwie wszystkie rodzaje odzieży, a także wyroby techniczne oraz użytku domowego. Włókna poliestrowe charakteryzują się także stosunkowo dużym wydłużeniem oraz bardzo wysoką sprężystością. Ostatnia z wymienionych właściwości sprawia, że wyroby odzieżowe wytworzone z włókien poliestrowych są odporne na gniecenie. Ponadto zdolność do zachowania kształtów jest u nich największa spośród wszystkich włókien, zarówno naturalnych, sztucznych czy syntetycznych. Jest to cecha charakterystyczna i wyróżniające te włókna. Poliester obdarzony jest również doskonałymi właściwościami chemicznymi. Jest zupełnie obojętny chemicznie, odporny na działanie bakterii i grzybów, dzięki czemu jest bezpieczny dla zdrowia. Nie zawiera substancji toksycznych, w związku z czym nie wpływa drażniąco na skórę człowieka, nie wywołuje również uczuleń. Jest to włókno w pełni higieniczne, nawet podczas dużego wysiłku i zmęczenia, podczas którego generowane są duże ilości potu. Zapewnia komfort sensoryczny oraz psychiczny. Włókna wykonane z poliestru nie ulegają procesom starzenia, są żywotne i trwałe, jedynie działanie promieni słonecznych sprawia, że ich właściwości mechaniczne maleją. Jednakże w porównaniu z innymi surowcami syntetycznymi są także najbardziej odporne na ten czynnik [Chyrosz i Zembowicz-Sułkowska 1997, s. 86-87; Materiałoznawstwo Odzieżowe 2001, s. 74-75]. Wciąż udoskonalane techniki przędzenia włókien poliestrowych pozwalają na produkowanie wyrobów o wyjątkowych parametrach użytkowych. Wysoki stosunek wytrzymałości do wagi odzieży pochodzącej z tych włókien jest jednym z najważniejszych aspektów, które wpływają na komfort użytkowania. Łatwość nadawania kształtu odzieży poliestrowej powoduje, że jest ona bardzo dobrze dopasowana do ciała. Jej sprężystość i wytrzymałość na rozciąganie powodują, że jednocześnie nie krępuje ona ruchów i zapewnia swobodę wykonywania ćwiczeń. Włókna poliestrowe zapewniają odpowiednią temperaturę ciała podczas aktywności fizycznej. W zależności od tego czy ciało potrzebuje więcej ciepła, czy wręcz przeciwnie, jest przegrzane, włókna poliestrowe gwarantują odpowiednią cyrkulację temperatury. Poliester jest włóknem, w którym można bardzo łatwo wprowadzać zmiany, które mają na celu poprawienie jego właściwości. Dzięki temu znajduje bardzo szerokie zastosowanie. Jest jednym z najczęściej modyfikowanych włókien [Materiałoznawstwo Odzieżowe 2001, s. 7475; McCann 2005, s. 50; Stegmaier, Mavely i Schneider 2005, s. 99; Fourne 1999, s. 787]. 11 Poliester należy do grupy włókien hydrofobowych. Czyste włókna poliestrowe mają bardzo małą higroskopijność, umożliwiają wchłonięcie nie więcej niż 0,4 % wilgoci w warunkach normalnych. Z drugiej strony wyroby poliestrowe schną bardzo szybko [Chyrosz i Zembowicz-Sułkowska 1997, s. 86]. Ma to istotny wpływ na funkcjonalność odzieży, zwłaszcza sportowej. Możliwe jest tutaj swobodne zarządzanie wilgocią w odzieży przeznaczonej dla sportowców. Włókna syntetyczne, a przede wszystkim poliestrowe w ostatnich latach skutecznie wypierają z rynku odzieży sportowej włókna pochodzenia naturalnego. Obecnie spowodowane jest to możliwościami, które zapewniają ich specyficzne właściwości. Poliester jest jednym z najczęściej używanych włókien wykorzystywanych w odzieży przeznaczonej dla aktywnych sportowo użytkowników [Shishoo 2005, s. 2]. W tabeli 3 przedstawiono podstawowe właściwości włókna poliestrowego. Tabela 3 Właściwości poliestru Poliester Właściwość Wartość Gęstość 1,38-1,39 g/cm3 Wydłużenie przy zerwaniu na sucho 40-60 % Współczynnik przewodzenia ciepła 0,141 W/m ∙ K Wydłużenie przy zerwaniu na mokro 40-60 % Zdolność zatrzymywania wody 3-5 % Higroskopijność przy wilgotności normalnej 0,2-0,5 % Odporność na kwasy Dobra Odporność na zasady Odporna tylko na słabe zasady w niskich temperaturach Źródło: opracowanie własne na podstawie [Materiałoznawstwo Odzieżowe 2001, s. 74-75; Stegmaier, Mavely i Schneider 2005, s. 99; Fourne 1999, s. 787]. Kolejnym włóknem zasługującym na omówienie ze względu na jego wykorzystanie w odzieży sportowej jest poliamid. Włókno to wytwarzane jest na drodze przeróbki ropy naftowej, węgla oraz gazu ziemnego. Polimer w formie płynnej, po uprzednim jego stopieniu przepuszcza się przez dyszę, chłodzi oraz poddaje stosownej obróbce. Powstające w ten sposób włókna występują w formie ciętej oraz ciągłej. Włókna poliamidowe występujące na rynku tekstylnym możemy podzielić na dwa typy: poliamid 6, zwany inaczej stilonem oraz poliamid 66, który bardzo często nazywa się nylonem. Zarówno jedno jak i drugie włókno jest powszechnie znane jako materiał do wytwarzania pończoch, skarpet, rajstop, wszelkiego 12 rodzaju bielizny, dywanów, podszewek, tkanin obiciowych, a także, co najistotniejsze odzieży sportowej [Materiałoznawstwo Odzieżowe 2001, s. 70-71; Fourne 1999, s. 34-35]. Oba typy poliamidu są gładkie oraz przyjemne w dotyku, ich powierzchnia jest pozbawiona pęknięć. Są to włókna, które cechuje podobnie jak poliestrowe, duża sprężystość i odporność na gniecenie. Ponadto są bardzo wytrzymałe na rozciąganie. Charakterystyczną cechą włókien poliamidowych jest ich odporność na ścieranie, która jest największa wśród wszystkich rodzajów włókien, zarówno pochodzenia naturalnego, jak i chemicznego. Włókna te obdarzone są również największą higroskopijnością spośród włókien syntetycznych, choć wciąż niezbyt dużą, bo na poziomie ok. 3,5 %. Włókna poliamidowe są wytrzymałe w niskich temperaturach. Użytkowanie ich w wyższych temperaturach powoduje spadek wytrzymałości, a także wpływa na ich wygląd, a dokładniej powoduje, że żółkną. Poliamid jest również bardzo ceniony ze względu na dużą zdolność zachowania kształtu. Odporność na działanie zasad, kwasów, bakterii, a także pleśni to kolejne zalety tego włókna. Zapewnia ono pełną higieniczność i bezpieczeństwo zdrowotne. Dodatkowo poliamid obdarzony jest bardzo dobrymi właściwościami termoizolacyjnymi. Włókno to ma jednak, oprócz wspomnianej wcześniej małej odporności na promienie słoneczne, również inne wady. Pierwszą z nich jest jego skłonność do mechacenia się. Na jego powierzchni tworzą się także bardzo łatwo ładunki elektryczne, które mogą wywoływać nieprzyjemne zjawisko elektryzowania się materiału [Chyrosz i Zembowicz-Sułkowska 1997, s. 81-83; Materiałoznawstwo Odzieżowe 2001, s. 70-71; Stegmaier, Mavely i Schneider 2005, s. 97-99]. Poliamid jest jednym z najczęściej stosowanych włókien do produkcji odzieży sportowej. Jego doskonałe właściwości mechaniczne umożliwiają jego szerokie zastosowanie dla aktywnych użytkowników. Zapewniają wysoki komfort fizyczny jak i psychiczny, ze względu na zdolność swobodnego przepuszczania pary wodnej oraz cyrkulacji powietrza, a także dając przyjemne poczucie świeżości [Smart Fibres, Fabrics and Clothing 2001, s. 84; Stegmaier, Mavely i Schneider 2005, s. 97-99]. W tabeli 4 przedstawione zostały właściwości poliamidu. 13 Tabela 4 Właściwości poliamidu Poliamid Właściwość Wartość Gęstość 1,14 g/cm3 Wytrzymałość na wydłużenie na sucho 44-90 % Wytrzymałość na wydłużenie na mokro 50-60 % Wydłużenie przy zerwaniu 15-70 % Współczynnik przewodzenia ciepła 0.243 W/m ∙ K Zdolność zatrzymywania wody 10-15 % Higroskopijność przy wilgotności normalnej 3,5 % Wytrzymałość na rozciąganie 30-90 cN/tex Moduł początkowy 0,6-5,5 GPa Odporność na kwasy Tylko słabe kwasy temperaturach Odporność na zasady Wysoka odporność Źródło: Opracowanie własne na podstawie [Materiałoznawstwo Stegmaier, Mavely i Schneider 2005, s. 97-99]. w niskich Odzieżowe 2001, s. 70-71, 94; W odzieży sportowej bardzo często wykorzystywane jest także włókno poliuretanowe. Dominującymi cechami tego włókna są bardzo wysoka elastyczność oraz wysoka odporność na ścieranie w mieszankach z innymi materiałami włókienniczymi. Z uwagi na wysoką elastyczność oraz wytrzymałość na ścieranie przędze elastomerowe są bardzo dobrze przystosowane do mieszanek. W przemyśle włókienniczym poliuretan ma bardzo szerokie zastosowanie, z uwagi na możliwość łatwego zmieniania jego struktury [Fourne 1999, s. 134; Chyrosz i Zembowicz-Sułkowska 1997, s. 93; Stegmaier, Mavely i Schneider 2005, s. 114]. Na rysunku 2 przedstawiono przekroje włókien poliuretanowych w zależności od grubości włókna. Poliuretan wykazuje dużą odporność na zużycie. Ponadto jest odporny na wpływ warunków atmosferycznych. Dzięki tym właściwościom znajduje zastosowanie w produkcji odzieży wodoodpornej i oddychającej, a także kamizelkach ratunkowych. Jest on również wykorzystywany jako pianka stosowana w procesie laminowana. Proces ten z zastosowaniem poliuretanu jest bardzo opłacalny. Poliuretan znany jest powszechniej w Stanach Zjednoczonych jako elastan lub jako Spandex. Elastan jest materiałem, który wraz z pojawieniem się na rynku odzieżowym wprowadził wielką rewolucję w produkcji odzieży. Po raz pierwszy został wykorzystany w 1960 roku [Fung 2005, s. 138, 158; Voyce, Dafniotis i Towlson 2005, s. 207]. 14 Rys. 2. Przekroje włókien elastomerowych poliuretanowych Źródło: [Fourne 1999, s. 135]. Elastan ze względu na niską wytrzymałość na zrywanie nie jest wykorzystywany jako samodzielne włókno, jest stosowany jako dodatek do innych włókien w celu poprawienia ich właściwości. Charakteryzuje się dużym wydłużeniem przy zerwaniu, które może wynosić nawet do 1000 %. W miarę zwiększania liczby cykli obciążeń włókno elastanowe wykazuje jednak skłonność do trwałego wydłużania się, co jest zjawiskiem niekorzystnym [Voyce, Dafniotis i Towlson 2005, s. 207; Materiałoznawstwo Odzieżowe 2001, s. 78]. Włókna te są odporne na działanie światła słonecznego oraz starzenie się jedynie w umiarkowanym stopniu. Niskie temperatury powodują spadek ich elastyczności oraz kruchość, natomiast pod wpływem wysokich temperatur tracą one swoją nominalną wytrzymałość, żółkną, a także miękną. Innymi pozytywnymi cechami włókna elastanowego są odporność na pot, detergenty oraz tłuszcz [Materiałoznawstwo Odzieżowe 2001, s. 79]. Jak już wcześniej wspomniano włókno elastanowe występuje również pod nazwą Spandex. Określenie to stosowane jest przede wszystkim w Stanach Zjednoczonych, a także Australii. Do nazw handlowych tego włókna należy także określenie Dorlastan oraz Lycra, które jest najbardziej popularne [Voyce, Dafniotis i Towlson 2005, s. 206]. W zależności od ceny elastanu wahają się jego właściwości. Jego droższe rodzaje są bardziej miękkie w dotyku, mają znacznie lepszą jakość oraz są cieńsze. Jednocześnie cechuje 15 je lepsza wytrzymałość. Elastan nie jest włóknem higroskopijnym [Materiałoznawstwo Odzieżowe 2001, s. 80]. Głównym zastosowaniem elastanu jest odzież, dla której dopasowanie i komfort są najważniejsze. Elastan zapewnia dużą swobodę ruchu oraz minimalizuje ryzyko zmęczenia mięśni. Wykorzystywany jest przede wszystkim do produkcji bielizny, pończoch, skarpetek, rajstop oraz wyrobów turystycznych i sportowych określanych nazwą odzieży aktywnej. Szczególne zastosowanie tego surowca dotyczy odzieży aerobowej, treningowej, sportowej strojów kąpielowych, spodenek rowerowych i dla biegaczy oraz wielu innych [Voyce, Dafniotis i Towlson 2005, s. 212; Materiałoznawstwo Odzieżowe 2001, s. 78]. Szczególnie ważną dziedziną tekstyliów sportowych, w których wykorzystywany jest elastan jest produkcja sprzętu uciskowego, który zmniejsza obciążenie np. stawów. Przykładem są ściągacze, które obniżają ryzyko kontuzji [Voyce, Dafniotis i Towlson, s. 228]. W tabeli 5 przedstawiono najważniejsze właściwości poliuretanu. Tabela 5 Właściwości poliuretanu Właściwość Gęstość Wytrzymałość na rozciąganie Moduł początkowy Wydłużenie przy zerwaniu Współczynnik przewodzenia ciepła Poliuretan Wartość 1,1-1,3 g/cm3 5-70 cN/tex 0,006-0,012 GPa 400-700 % 0,126 W/m ∙ K Źródło: opracowanie własne na podstawie [Materiałoznawstwo Odzieżowe 2001, s. 80; Stegmaier, Mavely i Schneider 2005, s. 97-99]. Do produkcji odzieży sportowej wykorzystuje się również włókna polipropylenowe. Wytwarzanie tych włókien rozpoczyna się od polimeryzacji propylenu według określonych reakcji. Może on być wytwarzany na dwa sposoby. Pierwszy proces jego powstawania polega na jego wytworzeniu jako produkt ubocznego w produkcji etylenu i wyższych wodorotlenków węgla w wysokiej temperaturze w procesie destylacji ropy naftowej i frakcjonowania gazu ziemnego. Propylen powstaje także lub jako produkt uboczny otrzymywania benzyny w wyniku hydrologicznego pękania wyższych wodorotlenków węgla. Drugi proces jest częściej stosowany [Fourne 1999, s. 96]. Sam propylen jest pozbawionym zapachu oraz barwy alkenem. Włókna propylenowe pojawiły się na arenie włókienniczej w 1970 roku i w bardzo szybkim tempie zyskały uznanie 16 wśród włókien syntetycznych. Włókna te zbudowane są z obszarów krystalicznych oraz niekrystalicznych. Ogólny stopień krystaliczności w przypadku tego włókna wynosi około 50-65 %. Wahania tej wartości zależne są od warunków przeprowadzania procesu krystalizacji. Temperatura pękania tych włókien wynosi około 140 stopni Celsjusza, natomiast topnienia w okolicach 165 - 170 stopni. Niskie temperatury oscylujące wokół wartości minus 70 stopni Celsjusza lub niższe powodują zwiększenie elastyczności [Fourne 1999, s. 100; Morton i Hearle 2008, s. 463]. W szerokiej gamie włókien komercyjnych, to właśnie włókna polipropylenowe wykazują najniższy współczynnik przewodzenia ciepła. Wysoka jest również odporność biologiczna tego włókna, jest również stosunkowo tanie. Należy także dodać, że polipropylen jest również stosowany w piankach używanych do laminowania [Fung 2005, s. 138]. Polipropylen oferuje szereg bardzo atrakcyjnych właściwości. Należą do nich doskonałe właściwości wytrzymałościowe, w tym przede wszystkim wysoka odporność na ścieranie. Włókna te są odporne na środki chemiczne. Wykazują zarówno wysoką niepodatność na działanie kwasów, jak i zasad. Są bardzo sprężyste. Do wad należy słaba odporność na działanie promieni słonecznych oraz duża wrażliwość na wysoką temperaturę. Włókna te nie wykazują niestety właściwości higroskopijnych. Są jednak dosyć łatwe w pielęgnacji oraz zapewniają odpowiednią izolacje termiczną [Chrosz i Zembowicz-Sułkowska 1997, s. 92-93; McCann 2005, s. 57; Stegmaier, Mavely i Schneider 2005, s. 97-99]. Właściwości poliuretanu zostały przedstawione w tabeli 6. Tabela 6 Właściwości polipropylenu Polipropylen Właściwość Wartość Gęstość 0,90-0,92 g/cm3 Wytrzymałość na zerwanie 15-20 cN/tex Moduł początkowy 27-46 GPa Wydłużenie przy zerwaniu 15-20 % Współczynnik przewodzenia ciepła 0,117 W/m ∙ K Higroskopijność przy wilgotności normalnej 0% Odporność na kwasy Bardzo dobra Odporność na zasady Bardzo dobra Źródło: opracowanie własne na [Stegmaier, Mavely i Schneider 2005, s. 97-99; Morton i Hearle 2008, s. 220; Fourne 1999, s. 756]. 17 1.4. Włókna i tekstylia modyfikowane 1.4.1. Cele modyfikacji Włókna tekstylne są surowcami odzieżowymi, które w zależności od wykorzystania wymagają odpowiednich właściwości technicznych i funkcjonalnych. Ważne są także właściwości związane z ich wyglądem zewnętrznym, takie jak estetyka wykonania lub inne czynniki wizualne. Włókna tekstylne zwykle przerabiane są na drodze przędzenia, a następnie tkania, ale również na przykład w procesie pikowania lub filcowania. Tak zwane czyste, 100 procentowe włókna jednego rodzaju posiadają określone właściwości, zarówno mechaniczne, jak i chemiczne. W oparciu o swoje cechy znajdowane są dla nich odpowiednie zastosowania, tak aby zapewnić maksymalną satysfakcję użytkowania. Aby rozszerzyć możliwości wykorzystania poszczególnych włókien prowadzone są modyfikacje, które zwiększają możliwość zastosowania oraz funkcjonalność zarówno odzieży codziennego użytku, jak i tej wykorzystywanej w specjalnych celach. Wśród specjalistycznej odzieży swoje miejsce znajdują tekstylia przeznaczone do celów sportowych [Shishoo 2005, s. 2-3]. Modyfikacje włókien w tej dziedzinie powinny poprawić te cechy, które odpowiadają za komfort użytkowania, zarówno jeśli chodzi o właściwości mechaniczne, gdzie na pierwszy plan wysuwają się wytrzymałość oraz elastyczność, jak i właściwości chemiczne, w szczególności zdolność odzieży do odprowadzania wilgoci, przepuszczania powietrza, a także antybakteryjności. W tym celu dokonywane są zabiegi zmieniające strukturę włókna, dokonuje się jego powlekania lub laminowania. Stosowane jest również mieszanie różnych włókien posiadających uzupełniające się właściwości, a także wykorzystywane są modyfikacje za pomocą plazm [Shishoo 2005, s. 2; Stegmaier, Mavely i Schneider 2005, s. 117-118; Bartels 2005, s. 186; Voyce, Dafniotis i Towlson 2005, s. 205]. Generalnie celem takich zabiegów jest rozszerzenie zakresu użyteczności. W wyniku takowych działań możliwe jest doskonalenie cech sensorycznych przekładających się na delikatność materiału oraz przyjemność w dotyku. Ulepszana jest również ergonomia materiałów odzieżowych. Są one dopasowane do sylwetki, pozwalają na swobodny, pełny zakres ruchów. Poprawiany jest również komfort fizjologiczny. Właściwie zmodyfikowane włókno pozwala na regulowanie temperatury ciała, prawidłowe odprowadzanie nadmiaru potu, przepuszczalność powietrza oraz pary wodnej. Wraz z podanymi czynnikami poprawia 18 się ogólny stan psychiczny użytkownika, możliwe jest bezstresowe wykonywanie elementów aktywności fizycznej [Shishoo 2005, s. 6; Bartels 2005, s. 177-178]. W dzisiejszych czasach rozwój technologiczny pozwala również na łączenie tekstyliów z elementami elektronicznymi. W branży sportowej odzież często łączona jest z urządzeniami kontrolującymi sprawność funkcjonowania organizmu, przebyty dystans, wpływ czynników zewnętrznych środowiska na użytkownika oraz wiele innych właściwości [Voyce, Dafniotis i Towlson 2005, s. 227]. 1.4.2. Metody modyfikacji wyrobów tekstylnych Kiedy na pierwszy plan wysuwa się komfort noszenia produktów odzieżowych najpierw trzeba wziąć pod uwagę ich skład. Bardzo ważne są właściwości higroskopijne włókien naturalnych, takich jak na przykład bawełna, ale również włókien syntetycznych, do których należą poliester, poliamid czy polipropylen, które zostały opisane w rozdziałach 1.2 oraz 1.3. Niektórzy producenci preferują stosowanie materiałów naturalnych, między innymi z bawełny. Jej właściwości są idealne podczas codziennego noszenia. Jednak w dziedzinie tekstyliów sportowych, których nadrzędnym zadaniem jest odprowadzanie nadmiernej ilości wilgoci, bawełna może być polecana tylko jako włókno znajdujące się na zewnątrz wyrobu, podczas gdy od strony wewnętrznej, przy skórze, stosowany jest materiał syntetyczny. Jeżeli bawełna wykorzystywana jest jako włókno główne, wyroby tekstylne bardzo szybko nasiąkają wilgocią i stają się mokre. W wyniku tego dochodzi do wychłodzenia organizmu, kiedy pot wchłonięty przez materiał oziębia się. O ile sama bawełna nie potrafi w sposób dostateczny pozbywać się nadmiaru zgromadzonego w niej płynu, to w połączeniu z innymi włóknami syntetycznymi czas schnięcia bardzo dobrze koreluje z odpowiednią ilością tego włókna. Nie zawsze modyfikacja włókna prowadzi do zadowolenia użytkownika. Świadczą o tym wyniki przeprowadzonych badań, które wykazały, że mniejsza ilość modyfikacji często jest korzystniejsza. Przykładowo poliamid w połączeniu z włóknem bakteriostatycznym bazującym na jonach srebra okazał się, jeżeli chodzi o komfort noszenia, gorszy w stosunku do tego samego włókna poliamidowego bez dodatku włókna bakteriostatycznego [Shishoo 2005, s. 2; Stegmaier, Mavely i Schneider 2005, s. 104; Bartels 2005, s. 185, 194-196]. Bardzo powszechną praktyką stosowaną od dawna w przemyśle włókienniczym jest mieszanie włókien. Badania dotyczące tkanin wykonanych z mieszanek skupiają się przede wszystkim na mieszanych przędzach. W zależności od zastosowanych proporcji 19 wykorzystywanych podczas łączenia rodzajów włókien otrzymywane są wymagane właściwości. Stosowane mogą być różne mieszanki, zarówno z włókien naturalnych z syntetycznymi, jak i syntetycznych ze sobą. Bardzo często stosowaną tego typu kombinacją jest łączenie ze sobą poliestru oraz bawełny. Licznie przeprowadzone badania udowadniają, iż tego typu modyfikacja powoduje znaczne polepszenie właściwości gotowego materiału. Materiał wykonany w 65 % z poliestru i 35 % z bawełny wykazuje znacznie zmodyfikowane właściwości w stosunku do każdego z tych włókien osobno. Jednakże nie w każdym wypadku mieszanka włókien przewyższa swoimi zaletami czyste włókno. W wielu przypadkach proces ten stosowany jest w celu obniżenia ceny gotowego materiału. Odpowiednio zastosowane proporcje w odpowiedni sposób pozwalają łączyć zalety włókna naturalnego oraz syntetycznego [Bartels 2005, s. 194-196; Hassan 2012]. Często stosowane są również inne rodzaje mieszanek. Niektóre z nich zostały przedstawione w tabeli 7. Tabela 7 Przykłady kombinacji włókien i ich wykorzystanie Składniki mieszanki Poliester/bawełna Poliester/celuloza Poliester/wełna Wełna/Poliamid Wełna/ celuloza Proporcje mieszania (%) 50/50 65/35 70/30 55/45 70/30 75/25 80/20 85/15 50/50 70/30 Przykłady wykorzystania Bielizna, bielizna nocna, bluzy, podkoszulki, odzież robocza, odzież sportowa Golfy, spodnie, uniformy, płaszcze Golfy, skarpety, pulowery Kurtki, sportowe nakrycia wierzchnie Źródło: opracowanie własne na podstawie [Fourne 1999, s. 790]. Do metod modyfikowania można zaliczyć również powlekanie i laminowanie wyrobów tekstylnych. Zazwyczaj stosuje się materiał kompozytowy, który zostaje nanoszony na jedną stronę powlekanej tkaniny, chociaż w razie potrzeby nie ma przeciwwskazań, aby polepszyć jej właściwości poprzez obustronne nanoszenie wskazanej substancji. Powłoka polimerowa wpływa na zmianę właściwości materiału, w zależności od jej rodzaju. Mogą to być dodatki zwiększające trwałość, chroniące przed wpływem środków chemicznych lub bardziej nowoczesne materiały przemiany fazowej. Właściwości tkaniny określają takie parametry jak: 20 wytrzymałość na rozciąganie, wytrzymałość na rozdarcie, wydłużenie czy stabilność kształtu. Polimer wykorzystywany do powlekania reguluje właściwości odpornościowe na czynniki chemiczne. Procesy powlekania i laminowania są szeroko stosowane w produktach sportowych, w szczególności w celu zapewnienia ochrony przed warunkami atmosferycznymi. Ochronna odzież sportowa musi być odporna na działanie wiatru, a przede wszystkim deszczu. Ciało ludzkie musi być utrzymywane w wąskim zakresie temperatur i takie zadanie powinna spełniać takiego typu odzież. Niezbędna jest więc izolacja termiczna w połączeniu z właściwym odprowadzaniem potu oraz cyrkulacją powietrza i pary wodnej. Aby uzyskać pełny komfort użytkowania organizm człowieka powinien swobodnie „oddychać”. Pozostałe parametry wymagane dla tkanin powlekanych i laminowanych to między innymi: stabilność wymiarowa, odporność na rozwarstwienie oraz ogólna wytrzymałość na czyszczenie, a także starzenie. W ten sposób odzież laminowana oraz powlekana zapewnia komfort fizyczny, a zarazem psychiczny [Fung 2005, s. 139-140]. Takiego rodzaju odzież wierzchnia używania jest przede wszystkim w turystyce górskiej, chociaż oczywiście znajduje zastosowanie w innych sportach uprawianych na świeżym powietrzu. Przykładami może tutaj być żeglarstwo, wędkarstwo, kolarstwo czy nawet golf. Odzież wytworzona na bazie laminatów i materiałów powlekanych obejmuje kurtki, getry, skarpety, buty trekkingowe, a także nakrycia głowy oraz rękawiczki. W ostatnich latach dużą popularność wśród osób aktywnych zyskał tak zwany nordic walking, który szeroko wykorzystuje tego typu asortyment sportowy [Fung 2005, s. 135]. Niezbędnym materiałem, który zapewnia wysoką jakość laminowanej i powlekanej odzieży jest materiał bazowy. Stosowane są zazwyczaj materiały syntetyczne, takie jak poliester lub nylon, z uwagi na ich właściwości użytkowe. Brane są tutaj pod uwagę takie parametry jak wytrzymałość, odporność na chemikalia oraz antybakteryjność. Z uwagi na niską cenę oraz większą stabilność wymiarową często stosowany jest poliester. Z kolei najczęściej stosowanym surowcem na powłoki polimerowe jest poliuretan. Stosowany jest głównie do produkcji odzieży sportowej mającej zastosowanie ochronne. Cechuje się on dużą trwałością, elastycznością oraz odpornością na działanie wody. Posiada on jednak zasadniczą wadę: nie jest materiałem „oddychającym”. Materiały te stosowane są do produktów sportowych, takich jak plecaki, namioty, a także odzież ochronna nieoddychająca [Fung 2005, s. 139]. Czynniki, które decydują o wyborze laminatu to najczęściej koszt jego wytworzenia oraz waga. 21 Istnieje wiele metod powlekania. Najprostszym sposobem powlekania jest metoda bezpośrednia. Pasta polimerowa rozprowadzana jest za pomocą specjalnego ostrza na powierzchni tkaniny. Następnie powłoka zostaje wysuszona w profilowanym piecu. Drugi sposób polega na zastosowaniu techniki transferowej używanej do dzianin, które w porównaniu z tkaninami są rozciągliwe i nie mogą być powlekane metodą bezpośrednią. Kolejną możliwością jest powlekanie z użyciem obrotowej matrycy. Obraca się ona i rozprowadza polimer po powierzchni materiału. Zaletą tej metody jest to, że nie jest tutaj wymagane naciągnięcie powlekanego materiału, dlatego stosowana może być nawet do lekkich materiałów elastycznych oraz włóknin. Istnieją oczywiście również inne sposoby powlekania materiałów, jednak nie są one zbyt powszechnie stosowane w produkcji odzieży sportowej [Fung 2005, s. 143-150; Carr 1995, s. 213-216]. Materiały kompozytowe, które nie mogą być wytwarzane poprzez powlekanie mogą być produkowane za pomocą laminowania. Laminowanie można podzielić na trzy grupy. Do pierwszej należą laminaty dwuwarstwowe, które zawierają nośnik oraz membranę, z tym, że membrana przyklejona jest do materiału od strony zewnętrznej. Drugą reprezentują te, w których membrana jest przyłączona od strony podszewki. Z kolei w trzeciej grupie trójwarstwowy laminat łączy ze sobą materiał wierzchni, membranę oraz podszewkę [McCann 2005, s. 57; Carr 1995, s. 212]. Na rysunku 3 przedstawiono różnice pomiędzy wyrobem powlekanym, a laminowanym. Rys. 3. Przekroje: a) materiał powlekany, b) materiał laminowany Źródło: [Carr 1995, s. 210]. Wodoodporne i oddychające membrany złożone są z mikroporowatej folii, która jest w pełni impregnowana polimerem hydrofilowym. Umieszczona ona jest pomiędzy 22 zewnętrzną, a wewnętrzną częścią tkaniny, a następnie laminowana w celu wytworzenia odpowiedniej izolacji termicznej. Dzięki swojej strukturze membrana ta zapobiega działaniu deszczu, deszczu ze śniegiem i śniegu oraz stanowi doskonałą ochronę przed wpływem wiatru. Zapobiega również gromadzeniu się wilgoci od wewnętrznej strony odzieży, tej znajdującej się od strony ciała [Inteligent Textiles and Clothing 2006, s. 119-120]. Nowoczesne materiały włókiennicze modyfikowane są również za pomocą systemów wykorzystania plazmy. Metoda ta jest szczególnie przydatna w przypadku delikatnych materiałów, których przykładem jest bawełna. Badania wykazują, że obróbka za pomocą plazmy jest bardzo skuteczną metodą w celu zmian powierzchni materiału włókienniczego, a także zmian morfologii włókien. Ponadto plazmatyczna modyfikacja nie zaburza mechanicznych właściwości materiałów. Jest to świetny substytut innych stosowanych obecnie technologii, przez co wpływa jednocześnie bardzo pozytywnie na gospodarkę i ekonomię procesów przemysłowych. Plazmy są uznawane za jedne z najbardziej skutecznych narzędzi inżynierii powierzchni ze względu na ich niezrównane właściwości fizyczne, chemiczne oraz szeroki zakres termiczny. Wprowadzane są ciągle nowe materiały oraz prowadzone nowe badania, w celu polepszenia tego rodzaju modyfikacji, a także zmniejszające negatywny wpływ na środowisko. Modyfikacja może być przeprowadzana poprzez dwa warianty nanoszenia. Pierwszy z nich, to plazmy niskociśnieniowe. Do zalet tej techniki należy łatwa kontrola podczas jej stosowania oraz duża powtarzalność działania. Natomiast w drugim wariancie wykorzystywane jest działanie ciśnienia atmosferycznego [Carr 1995, s. 210-213]. 1.4.3. Przykłady włókien modyfikowanych Wraz z coraz prężniej rozwijającym się rynkiem włókienniczych materiałów sportowych, pojawia się coraz więcej nazw włókien modyfikowanych. Producenci wciąż szukają unikalnych rozwiązań, które mają zachęcić konsumenta do zakupu. Najbardziej istotnym czynnikiem obok oddychalności materiałów jest ich termoregulacja. Produkty opatrzone nazwą Drycontrol wytwarzane są z odpowiednio modyfikowanego poliestru, który zapewnia bardzo szybkie schnięcie. Przeznaczone są one do produkcji bielizny sportowej [Drycontrol 2013]. Neo-Active to włókno dzianinowe posiadające właściwości termoaktywne. Dzięki swoim właściwościom zapewnia utrzymanie optymalnej temperatury ciała, jednocześnie 23 umożliwiając komfortowe uprawianie sportu poprzez zagwarantowanie pełnej swobody ruchów [Neoactive 2013]. Włókna Thermodry zapewniają większe wchłanianie wilgoci oraz wydajność wydzielania ciepła, w związku z czym zapewniają średni wzrost absorpcji wody o około 40 % w porównaniu do tradycyjnie stosowanej bawełny. Tkaniny wykorzystujące system Thermodry pozostają suche, dzięki czemu zapewniają wysoki komfort użytkowania [Thermodry 2013]. Dri-FIT jest to tkanina wykonana z wysokiej jakości poliestru stosowana do produkcji bielizny sportowej. Na skutek odprowadzania nadmiaru wilgoci z ciała podczas uprawiania sportu pozostaje ona sucha, dzięki czemu zapewnia wysoki komfort użytkowania [Nike Miller UV 2013]. Techfit to odzież, której najważniejszym zadaniem jest zwiększenie wydajności treningu. Jest to odzież kompresyjna, przeznaczona dla osób aktywnych fizycznie w każdych warunkach zaawansowania [Techfit Preparation… 2013]. Climacool to technologia, która wykorzystuje łączenie kombinacyjne różnego rodzaju materiałów technicznych oraz kanalików wentylacyjnych czy też siatki. Zapewnia ona odpowiednie odprowadzanie nadmiaru potu oraz ciepła od ciała, a także odpowiednią cyrkulację powietrza. Wszystkie te czynniki zapewniają maksymalną wydajność i komfort uprawiania sportu [Prime Tee 2013]. Climalite+ to szybkoschnąca tkanina wykonana z poliestru. Jej charakterystyczną cechą jest połączenie funkcjonalności poliestru oraz miękkości i delikatności bawełny. System Climalite zapewnia odpowiednią ochronę oraz chłodzenie nawet w najcieplejszych warunkach. Jest to materiał oddychający, który skutecznie odprowadza pot zapewniając wysoki komfort użytkowania [Techfit Preparation… 2013]. Drycell to technologia wykorzystująca w 100 % poliester. Zapewnia ona w pełni komfortowy trening poprzez odprowadzanie potu od ciała w czasie treningu, dzięki czemu noszony materiał jest suchy [Men’s evoSPEED… 2013]. Technologia CoolCELL sprawia, że użytkownik czuje się sucho oraz komfortowo. Materiały wysokiej jakości odprowadzają pot od skóry, a także zapewniają termoregulację [Men’s King… 2013]. Fitzone to system, który powstał dzięki zaangażowaniu projektantów i sportowców uprawiających sport zawodowo. Zapewnia on pełen komfort oraz stabilność wykonywania ćwiczeń [Koszulka damska… 2013]. 24 Coolzone to kombinacja odpowiednio dobranych materiałów, które zapewniają oddychalność oraz termoaktywność wyrobu. System powstał aby zapewnić maksymalny komfort oraz uczucie suchości przez długi czas użytkowania [Koszulka TECHNICAL… 2013]. Devold Breeze jest to bielizna wytworzona z włókna wełny merynosowej o przeznaczeniu sportowym oraz rekreacyjnym. Jest to bielizna oddychająca oraz termo aktywna. Jej wysokie właściwości bakteriostatyczne pozwalają nawet na długotrwałe używanie [Devold Breeze 2013]. Thinsulate to mikrowłókno charakteryzujące się wysoką jakością oraz stosunkowo małą objętością. Jest ono stosowane jako materiał izolacyjny [Thinsulate 2013]. Jednakże przedstawione materiały stanowią jedynie część tego typu materiałów dostępnych na rynku. 2. Wykorzystywanie nowoczesnych w odzieży sportowej technologii i materiałów 2.1. Innowacje technologiczne Przemysł tekstylny i odzieżowy należą do ważnych sektorów działalności gospodarczej. Obejmuje on bardzo szeroki zakres produktów, wykorzystywanych przez człowieka w wielu aspektach codziennego życia. Pojawia się również coraz większa konkurencja na rynku. Producenci prześcigają się oferując konsumentowi różnego rodzaju nowości i ułatwienia [Trends and Drivers... 2008]. Wraz ze wzrostem wymagań w stosunku do odzieży codziennej, także sektor odzieży sportowej rodzi nowe oczekiwania. Możliwość łatwego korzystania z inteligentnych technologii oraz materiałów daje szeroki wachlarz możliwości wyboru oraz wprowadzania zmian, unowocześnień oraz innowacji. Odzież przyszłości powinna dostosować się jeszcze korzystniej do warunków otoczenia, zwiększać wydajność fizyczną użytkownika oraz, w większym stopniu niż obecnie, wpływać pozytywnie na komfort. Możliwości są coraz większe, a człowiek skutecznie je wykorzystuje [Meinander 2005, s. 131-132]. Rynek odzieży sportowej w szczególny sposób zmusza producentów do ciągłego wprowadzania zmian, nowości oraz udoskonaleń, których zadaniem jest zwiększenie funkcjonalności odzieży poprzez zwiększenie jej zalet. Producenci prześcigają się we wprowadzaniu udoskonalonych, zmodyfikowanych materiałów, sposobach ich łączenia 25 oraz innych działaniach, które mają za zadanie przyciągnąć rzeszę aktywnych sportowo klientów. Materiały potrafiące ściśle dopasowywać się do ciała użytkownika, wrażliwe na temperaturę jego skóry oraz otoczenia, potrafiące zmieniać barwę na skutek działania różnych bodźców zewnętrznych, wzorujące się na przyrodzie i otaczającej człowieka naturze, zawierające dodatkowe akcesoria z dziedziny informatyki i elektroniki, badające czynności życiowe i wydajność pracy osoby, która je nosi oraz wykorzystujące nanocząstki to tylko niektóre przykłady innowacji stosowanych w odzieży inteligentnej, odzieży XXI wieku. Biomimetyka, zwana również inaczej bioniką, to nauka, która wzoruje się na przyrodzie. Natura dostarcza materiały oraz procesy począwszy od skali makro, aż do skali mikro. Imitowane jest tutaj działanie systemów organizmów żywych, roślin czy zwierząt. Źródłami inspiracji dla tej dziedziny jest właściwie wszystko, co jest związane z przyrodą [Brushan 2009; Buirski 2005]. Materiały takie zapewniają szereg właściwości, takich jak na przykład wysoka wytrzymałość mechaniczna, samooczyszczalność, wysoka chłonność oraz wiele innych [Brushan 2009]. Jednym z najczęściej przytaczanych przykładów jest naśladowanie struktury powierzchni liści lotosu, mianowicie jego napięcia powierzchniowego, dzięki czemu krople wody spływają z materiału. Jednocześnie przepuszcza on parę wodną i powietrze [Buirski 2005]. Innym przykładem jest włókno bambusa. Ma ono niejednorodną strukturę, wewnątrz jest miękkie, natomiast na zewnątrz bardzo gęste i twarde, co zapewnia dużą odporność w warunkach zimowych, mroźnych i wietrznych [Hongu, Phillips i Takigami 2005, s. 26]. Materiały z pamięcią kształtu mogą zmienić swoją postać w zależności od wpływu na nie pewnego bodźca. Takim impulsem może być na przykład zmiana temperatury otoczenia, wpływ wody, czy choćby promieniowanie UV [Inteligent Textiles and Clothing 2006, s. 85]. Aby otrzymać materiał, który jest zdolny do odzyskiwania pewnego kształtu, jednym z najważniejszych czynników jest proces jego produkcji. W pierwszej fazie odpowiedni polimer jest poddawany obróbce w celu otrzymania stałego kształtu. Późniejsze intensywne ogrzewanie produktu powoduje zmianę jego formy, po czym dochodzi do otrzymania efektu pamięci, czyli powrotu materiału do jego pierwotnej postaci. Materiały takie mogą być wykorzystywane w wielu typach funkcjonalnej odzieży, w tym sportowej. Są one obdarzone również innymi właściwościami, takimi jak: zdolność do tłumienia wstrząsów i odpowiedniego przepuszczania wilgoci, a przede wszystkim izolacyjność termiczna [Meinander 2005, s. 123]. Biorąc pod uwagę wykorzystanie technologii pamięci kształtu we 26 włókiennictwie należy wspomnieć o membranie o nazwie Diaplex. Materiał ten potrafi aktywnie reagować na zmiany otoczenia oraz ciała użytkownika [Diaplex 2013]. Kolejnym przykładem innowacyjnej odzieży są materiały potrafiące zmieniać kolor, tak zwane chroniczne. Aby doszło do zmiany barwy materiału niezbędny jest odpowiedni bodziec, jak na przykład działanie światła, ciśnienie cieczy lub temperatura. Możliwe to jest dzięki specjalnym pigmentom zawartym w materiale. Mogą to być pigmenty fotochromowe, w przypadku gdy materiał zmienia swoją barwę pod wpływem światła lub termochromowe, gdy to działanie temperatury powoduje zmianę barwy [Meinander 2005, s. 125; Smart Fibres, Fabrics and Clothing 2001, s. 84]. Wykorzystanie elektroniki we włókiennictwie jest wciąż także stosunkowo nowym kierunkiem. Daje ona wiele możliwości. Przykładami są przenośne odtwarzacze muzyki, urządzenia monitorujące pracę serca, czy pedometry. Są one zwykle stosowane w celach rekreacyjnych bądź hobbistycznych. Muzyczna kurtka, opracowana w Massachusetts Institute of Technology, zawierająca wyhaftowane elementy, które stanowią klawiaturę odtwarzacza muzycznego jest jednym z przykładów tego typu odzieży [Park Javaraman 2003, s. 585]. Najprostszymi ubraniami, które wyposażone zostały w elementy elektroniki są ubrania narciarskie lub snowboardowe, w których zainstalowane są odtwarzacze mp3. Odzież dla osób uwielbiających wędrowanie w górach oraz wspinaczkę górską może być zintegrowana z systemem GPS, który w razie wypadku informuje określone służby o położeniu geograficznym osoby poszkodowanej. Pewne rodzaje odzieży biegowej, w szczególności obuwia zawierają system elektroniczny, który pozwala na monitorowanie pokonanego dystansu, pulsu biegacza oraz wielu innych czynności organizmu [Hannikainen 2006, s. 20]. Impulsy piezoelektryczne stosowane są między innymi w urządzeniach mających za zadanie poprawę koordynacji i techniki sportowca. Tutaj przykład stanowi specjalna opaska na kolano, uzbrojona w zestaw sensorów, które monitorują prace stawu kolanowego podczas skoków i lądowania. Impulsy elektryczne przekazywane są do komputera, a ten wskazuje ewentualne możliwości poprawy wykonywania danej czynności, pozwala na prawidłowe ułożenie części ciała sportowca [Coyle 2007, s. 437]. Połączenie podzespołów elektronicznych z materiałami tekstylnymi znajduje również swoje zastosowanie w medycynie. Biotex to technologia, która pozwala na monitorowanie zdrowia osoby noszącej ubranie, natomiast tkaniny Protex pozwalają monitorować otaczające środowisko ze względu na ewentualne skażenia powietrza lub inne zagrożenia [Coyle 2007, s. 438]. 27 Aby części elektroniki mogły być wykorzystywane w odzieży muszą one jednak spełniać szereg kryteriów. Powinny znajdować się w odpowiednim miejscu odzieży, żeby nie krępowały ruchów. Nie mogą być także zbyt ciężkie, gdyż może to powodować spowolnienie aktywności. Powinny również być zainstalowane w taki sposób, aby nie utrudniały procesów czyszczenia, prania materiału oraz innych parametrów mechanicznych bądź fizycznych [Hannikainen 2006, s. 22]. Bardzo ważna jest również funkcjonalność stosowanych podzespołów elektronicznych. Wzorowa odzież powinna w całości być wielką elastyczną płytą główną, do której zostały podłączone poszczególne składniki. Odpowiednia ochrona w przesyłaniu danych, odporność na zakłócenia elektromagnetyczne, łatwość diagnozowania i naprawiania usterek, podatność na proste przeglądy techniczne i udoskonalenia systemowe, a także koszt takiego ubrania również powinny być również brane pod uwagę przy tworzeniu odzieży tego typu [Park Javaraman 2003, s. 588]. Coraz częściej w dzisiejszych czasach słyszy i mówi się o nanotechnologii. Jest to inżynieryjne połączenie odkryć nauk biologicznych, chemicznych oraz informatycznych, które dotyczy materiałów mierzonych w miliardowych częściach metra. Nanotechnologia zajmuje się materiałami o wielkości od 1 do 100 nm, tysiąckrotnie mniejszymi od grubości ludzkiego włosa [Sawhney 2008, s. 1; Fourne 2007; Salerno-Kochan 2012, s. 106]. Nanotechnologie znajdują zastosowanie już w tysiącach produktów konsumenckich. Wykorzystywane są w przemyśle medycznym oraz farmaceutycznym, elektronicznym i komputerowym oraz sportowym, a także wielu, wielu innych dziedzinach życia. W dzisiejszych czasach odzież wojskowa, ochronna, czy termoaktywna w dużej mierze wykorzystuje nanotechnologie [Sawhney 2008, s. 5; Sass 2007; Salerno-Kochan 2012, s. 107]. Nanocząsteczki mogą na wiele sposobów zwiększyć funkcjonalność materiałów. Są lekkie i bardzo wytrzymałe, dzięki czemu mogą zastąpić na przykład metal [Simonis i Schilthuizen 2006]. Nanotechnologia stanowi ogromny impuls dla modyfikacji i unowocześnienia właściwości technicznych takich jak przewodnictwo elektryczne, podatność magnetyczna, ochrona chemiczna, kontrola tarcia, odporność na ścieranie, na zabrudzenia i inne [Stegmaier, Mavely i Schneider 2005, s. 116]. W tabeli 8 pokazane zostały właściwości poszczególnych nanomateriałów. W branży odzieży sportowej prowadzi się bardzo wiele badań w celu poprawienia wyników sportowych oraz komfortu użytkowania wyrobów. Materiał typu Gore-tex wykorzystuje membranę produkowaną z PTFE, która zbudowana jest z porów mających 28 średnicę mniejszą od 1 nm. Zastosowanie nanotekstyliów zapewnia również dużo lepsze dopasowanie do ciała użytkownika przy jednoczesnym zwiększeniu komfortu noszenia. Przykładem może być specjalnie skonstruowany strój dla pływaków, który imituje skórę rekina. W ten sposób zmniejszane zostają opory wody, co pozwala na efektywniejsze i szybsze pokonanie określonego dystansu [Coyle 2007, s. 437]. Tabela 8 Charakterystyka nanowłókien Nanomateriały wykorzystywane do poprawy funkcjonalności tekstyliów: Nanowłókno Właściwości Zwiększają wytrzymałość, podnoszą odporność chemiczną oraz przewodnictwo elektryczne Węglowe nanowłókna Nanoczątki tlenków metali Zwiększają odporność chemiczną, cieplną i elektryczną, hamują działanie promieniowania UV, potęgują działanie antykorozyjne Zwiększają zdolność fotokatalityczną, przewodnictwo elektryczne, są przeciwdrobnoustrojowe, samoczyszczące Nanorurki węglowe Przewodnictwo elektryczne podobne do miedzi, dobra przewodność cieplna, wysoka wytrzymałość Nanocząstki związków glinu Źródło: opracowanie własne na podstawie [Coyle 2007, s. 436]. 2.2. Innowacje materiałowe Ciekawym przykładem wykorzystania nowoczesnych materiałów w odzieży sportowej są materiały przemiany fazowej PCM. Materiały te pod wpływem zmiany temperatury lub ciśnienia zmieniają swój stan skupienia, strukturę krystaliczną lub którąś z innych właściwości fizycznych. Materiał taki zdolny jest do pochłaniania, a następnie magazynowania ciepła, zwanego ciepłem utajonym w granicach zakresu temperatury, czyli w zakresie przemiany fazowej. Ciepło to zostaje w późniejszym okresie, w zależności od potrzeb uwolnione [Modal 2007, s. 1536; Inteligent Textiles and Clothing 2006, s. 21-22]. Materiały przemiany fazowej stosowane w przemyśle odzieżowym są to kombinacje różnych typów związków, w zależności od stopnia krystalizacji oraz temperatury topnienia. Są one zamykane w mikrokapsułkach, w celu zapobiegania wyciekania materiału w fazie ciekłej, a następnie na różne sposoby wprowadzane w późniejszych procesach przetworzenia. Podczas przemiany stanu skupienia z ciała stałego do cieczy energia jest magazynowana, natomiast, kiedy zachodzi odwrotne zjawisko, gdy ciecz zamienia się w ciało stałe, zostaje 29 skutecznie uwalniana. Tym samym w razie zbyt dużej temperatury, ciepło jest pochłaniane, po czym następuje efekt chłodzenia. Natomiast kiedy temperatura jest zbyt niska, ciepło zostaje uwalniane w celu ogrzania [Meinander 2005, s. 121-122; Inteligent Textiles and Clothing 2006, s. 21-22]. Powstałe struktury spełniają wiele funkcji: absorbują nadmierną ilość ciepła, stanowią izolację cieplną, czy też działają termoregulacyjnie. Kiedy panują niskie temperatury otoczenia głównym celem odzieży wykorzystującej przemianę fazową, jest zapobieganie spadkom temperatury skóry [Inteligent Textiles and Clothing 2006, s. 21-22; Onofrei, Rocha i Catarino 2010, s. 99]. W zależności od aktywności funkcjonalnej tekstyliów inteligentnych można podzielić je na pasywne lub aktywne. I właśnie do tych drugich należą materiały przemiany fazowej. Materiały przemiany fazowej to związki nieorganiczne, na przykład sole. Są nimi również związki organiczne, których przedstawicielami są najczęściej wykorzystywane parafiny. Cechy materiałów powstałych z tych związków przedstawione zostały w tabeli 9 [Onofrei, Rocha i Catarino 2010, s. 100]. Tabela 9 Rodzaje związków w materiałach przemiany fazowej Związki Nieorganiczne Materiały przemiany fazowej Charakterystyka Szeroki zakres temperatury topnienia (8,1- 130 stopni Celcjusza), Wysoka gęstość objętościowa, Stosunkowo wysoka przewodność cieplna Organiczne Stabilność chemiczna i termiczna, Łatwość recyklingu, Łatwość użycia i przetworzenia Żródło: opracowanie własne na podstawie [Onofrei, Rocha i Catarino 2010, s. 100]. Jak wskazano wcześniej najczęściej stosowanymi w odzieży związkami są parafiny. Ich przykładami są: heksadekan, heptadekan, oktadekan, eikosan i inne. Różnią się one między sobą temperaturą topnienia, temperaturą krystalizacji oraz zdolnością do przechowywania ciepła. W tekstyliach stosuje się jedynie materiały w zakresie temperatur bliskich temperatury skóry człowieka [Modal 2007, s. 1544]. 30 Wprowadzanie materiałów przemiany fazowej do włókien i struktur odzieżowych zachodzi poprzez mikrokapsułkowanie parafiny. Dokonywane to jest na różne sposoby. Po pierwsze mikrokapsułki mogą być trwale umieszczone w strukturze ciekłego włókna polimeru, co dokonywane jest w trakcie jego przędzenia na sucho lub mokro. Ten rodzaj mikrokapsułkowania zapewnia większą miękkość, zwiększoną rozciągalność oraz większą oddychalność, a także przepuszczalność powietrza przez materiał [Meinander 2005, s. 121122]. Drugim sposobem jest wprowadzanie związku do powłok na przykład akrylowych czy poliuretanowych, a następnie nakładanie na materiał tekstylny, którym w tym wypadku jest tkanina. Istnieje wiele sposobów powlekania. Wykorzystywane są tutaj węglowodory parafinowe. Trzeci sposób wprowadzania mikrokapsułek to umieszczanie ich wraz z wodą w piance poliuretanowej, którą stosuje się w procesie laminowania. Następnie woda zostaje usuwana w procesie suszenia [Onofrei, Rocha i Catarino 2010, s. 100; Modal 2007, s. 1544]. Intensywność i czas działania włókien przemiany fazowej jest zależna od podłoża tekstylnego, a także od sposobu ich mikrokapsułkowania. Wpływ na ich działanie ma także rodzaj związków, z których zostały wytworzone. Cieńsze tkaniny o wyższych gęstościach potęgują efekt chłodzenia, grubsze i mniej gęste struktury prowadzą z kolei do bardziej efektywnego wydzielania ciepła. Aby osiągnąć oczekiwany cel należy wybrać odpowiednie podłoże, a także zastosować odpowiednią ilość włókna przemiany fazowej. Ważne są również zakresy temperatury, w których dochodzi do zmiany fazy [Inteligent Textiles and Clothing 2006, s. 27-28]. Przykładami produktów handlowych wytworzonych w oparciu o technologię zmiany fazy są Outlast, Thermasorb oraz Comfortemp. Jeśli chodzi o zastosowanie włókien przemiany fazowej w tekstyliach, to jest ono bardzo różnorodne. Wykorzystywane są one do produkcji skafandrów, rękawic i innych części garderoby niezbędnej astronautom. Chronią one także bardzo skutecznie przed zimnem podczas czynności wykonywanych w przestrzeni kosmicznej. Mikrokapsułki włączane są również do pościeli, dzięki czemu możliwe jest kontrolowanie temperatury podczas snu. Kiedy robi się cieplej energia jest wchłaniana, a temperatura ciała zmniejsza się i na odwrót, w momencie jej spadku energia zostaje uwalniana, co powoduje ogrzanie. Asortyment obejmuje koce, poszewki, prześcieradła i inne. Włókna przemiany fazowej są bardzo pożądane w odzieży wykorzystywanej do celów medycznych, mianowicie do produkcji odzieży dla pacjentów, ale także bandaży i opatrunków oraz innych materiałów higienicznych. 31 Technologię przemiany fazowej wykorzystuje się również w obuwiu narciarskim, trekkingowym, a także innym specjalnego przeznaczenia, na przykład dla kierowców wyścigowych. Innym obszarem wykorzystującym mikrokapsułki jest także przemysł samochodowy, a dokładnie tapicerki i pokrycia foteli pasażerskich. Stosowane są one także w kaskach, kombinezonach strażackich czy woderach wędkarskich. Najważniejszym zastosowaniem włókien przemiany fazowej, w kontekście niniejszej pracy, jest oczywiście odzież sportowa. Tutaj ich wykorzystanie pełni bardzo dużą rolę z uwagi na częste zmiany w temperaturze ciała człowieka podczas aktywności fizycznej. Termoregulacja jest jednym z najważniejszych elementów, które gwarantują komfort użytkowania odzieży w sporcie. Bielizna do jazdy na rowerze, biegania, ubrania narciarskie, snowboardowe, stroje dla drużyn piłkarskich, siatkarskich, czy koszykarskich, to tylko niektóre przykłady zastosowań włókien przemiany fazowej. Oczekiwania użytkowników w tym sektorze odzieży stale rosną [Modal 2007, s. 1547; Onofrei Rocha i Catarino 2010, s. 103]. 3. Komfort użytkowania odzieży sportowej 3.1. Aspekty komfortu użytkowania Rozważając problem zapewnienia odpowiedniego poziomu komfortu użytkowania w odzieży sportowej, jest on głównie analizowany w kontekście właściwości technicznych oraz wydajności ubioru. Mniejsze znaczenie ma w tym zastosowaniu jego strona wizualna, chociaż i ona nie jest oczywiście pomijana. Rynek oferuje sportowcom szeroki wachlarz profesjonalnej odzieży. Mechaniczne i fizyczne parametry materiałów włókienniczych są dopasowywane w zależności od rodzaju uprawianej dyscypliny. W zależności od rodzaju wykorzystanego włókna, konstrukcji oraz struktury materiału osiągane zostają wartości, które wspomagają wydolność organizmu oraz komfort uprawiania sportu [Hassan 2012]. Komfort odzieży można przeanalizować na podstawie podziału wprowadzonego przez J. Mecheelsa [Bartels 2005, s. 177-178]. Na rysunku 4 przedstawiono najważniejsze czynniki kształtujące komfort użytkowania odzieży. 32 Rys. 4. Komfort użytkowania odzieży, podział Źródło: opracowanie własne na podstawie [Bartels 2005, s. 177-178]. Aspekt termofizjologiczny komfortu odzieży definiuje się jako stopień utrzymywania przez nią równowagi cieplnej podczas wykonywania różnych rodzajów aktywności. Istotne tutaj są właściwości materiału dotyczące transportu ciepła oraz wilgoci. Parametry te mają wpływ na środowisko termiczne człowieka [Prek 2006]. Badania prowadzone w celu uzyskania jak najlepszych właściwości termicznych dają różne rezultaty. Aby właściwości transportu ciepła pomiędzy ciałem, a środowiskiem zewnętrznym zapewniały jak największą wydajność fizyczną użytkownika oraz odpowiednią cyrkulację powietrza i pary wodnej analizuje się różne sploty, grubości oraz mieszanki włókien [Wu, Zhang i Li 2009]. Właściwości sensoryczne odzieży charakteryzują takie parametry materiału włókienniczego jak jej elastyczność, rozciągliwość, chropowatość, śliskość, gładkość czy miękkość. Na właściwości sensoryczne składają się również parametry zastosowanego włókna: jego rodzaj, struktura morfologiczna, długość czy sprężystość. Ważna jest również charakterystyka przędzy, a dokładnie charakter włókien: cięte, ciągłe lub teksturowane. Istotna jest także ogólna charakterystyka materiału, wynikająca z zastosowanej techniki produkcji, tj. czy odzież powstała w procesie tkania czy dziania. Ważne są także procesy wykończeniowe [Kayseri, Ӧ zdil i Mengüc 2012]. Aspekt ergonomiczny wiąże się z dopasowaniem odzieży do ciała osoby z niej korzystającej. Ważna jest także jej elastyczność, która zapewnia odpowiednią swobodę wykonywania ruchów [Bartels 2005, s. 178, 183]. Głównymi kryteriami dotyczącymi ergonometrii jest zwiększenie zakresu, a także szybkości wykonywanych ruchów. Zbyt luźna i obszerna odzież może powodować spowolnienie oraz zmniejszenie tego zakresu. Przylegające do ciała materiały odzieżowe zwiększają zarówno wydajność wykonywanych 33 czynności, jak i zwiększają bezpieczeństwo, co jest szczególnie ważne podczas uprawiania sportu [Gupta 2011, s. 328-329]. Osobiste preferencje oraz zmieniająca się moda to niektóre z czynników, które mają wpływ na psychologiczny komfort odzieży [Bartels 2005, s. 178]. Aspekt ten wiąże się z zewnętrzną, widoczną przez innych ludzi częścią okrycia wierzchniego. Często bywa tak, że mimo iż zachowane są przez nią wszystkie sensoryczne, termofizjologiczne oraz ergonomiczne cechy dotyczące komfortu, to nie spełnia ona oczekiwań użytkownika. Ten aspekt jest związany ściśle z przynależnością do pewnej grupy ludzi, identyfikowania się z określoną modą. W zależności od wieku, płci, czynników kulturowych i geograficznych czy choćby statusu społecznego każdy z ludzi odpowiednio dobiera własną garderobę. Estetyczny i właściwy wygląd stanowi bardzo istotny czynnik komfortu. Także w niektórych dyscyplinach sportu równie ważne jak cechy wydajnościowe są trendy modowe. Za doskonały przykład można tutaj podać grę w tenisa lub golfa [Gupta 2011, s. 329]. 3.2. Pojęcie komfortu użytkowania oraz parametry go określające Zapewnienie komfortu użytkowania odzieży jest podstawowym wymaganiem, jakie stawia jej konsument i dlatego właściwość ta jest przedmiotem wielu badań. Komfort jest definiowany jako stan fizjologicznej, fizycznej oraz psychologicznej równowagi pomiędzy człowiekiem, a środowiskiem [Raj i Sreenivasan 2009]. W podobny sposób właściwość tą definiuje Nielsen. Przedstawia on komfort w fizycznym sensie jako równowagę cieplną pomiędzy organizmem człowieka, a środowiskiem kiedy ciało nie jest skrępowane strojem i nie powoduje on podrażnień oraz nieprzyjemnego uczucia na skórze [Nielsen 1991]. Ishtiaque poszerza to stwierdzenie definiując komfort jako całość złożoną z trzech składowych, mianowicie: ciała człowieka, klimatu oraz odzieży [Ishtiaque 2001]. Komfort odzieży sportowej jest bardzo ważnym kryterium jej jakości. Pod tym określeniem rozumiemy zespół cech, które pozwalają użytkownikowi w wygodny sposób uprawiać sport [Bartels 2005, s. 177]. Komfort noszenia odzieży jest ściśle związany z procesami fizjologicznymi jakie zachodzą w organizmie człowieka. Procesy te można zmierzyć za pomocą badań prowadzonych z udziałem człowieka. Wykonywane są one w specjalnych komorach klimatycznych, bądź w warunkach naturalnych [Bartels 2005, s. 180]. 34 W przypadku aktywnego uprawiania sportu wyznacznikiem utrzymywania komfortu jest zapewnie ochrony podczas każdych warunków atmosferycznych, w deszczu, śniegu lub przy wysokiej temperaturze i przy intensywnym upale. Dlatego odzież powinna utrzymywać odpowiedni bilans cieplny ciała w taki sposób, aby nadmiar ciepła oraz wilgoci został odprowadzony z zewnętrznej części odzieży, a następnie został skutecznie z niej rozproszony. Obserwuje się duże postępy związane z poprawianiem komfortu noszenia odzieży. Nowe technologie, techniki projektowania dzianin i tkanin, wykorzystywanie procesów powlekania i laminowania owocują wytwarzaniem materiałów o coraz lepszych właściwościach dotykowych, termicznych, a także mechanicznych [Shishoo 2005, s. 6]. Aby odzież można było nazwać wygodną i komfortową musi ona zapewniać odpowiednią wewnętrzną izolację termiczną, która jest zależna od przenikania ciepła na drodze przewodzenia go przez materiał. Bardzo ważna jest również izolacja zewnętrzna, czyli ta która wiąże się z temperaturą otoczenia. Kolejnym parametrem, który należy wziąć pod uwagę jest przewodność cieplna, przepuszczalność powietrza i pary wodnej. Istotna jest również absorpcja wody, związana z ilością potu jaką jest w stanie pochłonąć wyrób tekstylny oraz z czasem pochłaniania przez wyrób wody. Komfort określa także szybkość suszenia, czyli tempo, w którym ciecz odparowuje z zewnętrznej strony odzieży. Nie można zapominać o walorach sensorycznych odzieży podczas jej noszenia. Kontakt zachodzący między skórą, a materiałem tekstylnym powoduje pewne reakcje, które mogą prowadzić do niekomfortowych sytuacji, a nawet podrażnień lub innych urazów ciała. Właściwości odzieży odczuwane przez człowieka podczas jej użytkowania to: odpowiednia chropowatość, grubość, stopień miękkości, gładkości oraz oczywiście dopasowanie do ciała. Do czynników charakteryzujących komfort odzieży zaliczany jest także stopień ochrony przed promieniowaniem UV. Im większy stopień zabezpieczenia przed wpływem niekorzystnego działania światła słonecznego, tym materiał jest bezpieczniejszy. Właściwości antybakteryjne oraz zmniejszające wyczuwalność nieprzyjemnych zapachów są kolejnymi cechami odzieży o wysokim komforcie użytkowania [Higgins i Anand 2003; Textiles and Human Skin, Microclimate… 2006]. Podczas przegrzewania się ciała lub jego zbyt niskiej temperatury oraz kiedy ruch użytkownika jest w pewien sposób ograniczony lub odzież jest niedopasowania zachodzi zjawisko dyskomfortu. Może ono być także spowodowane ocieraniem się materiału o ciało lub jego nieatrakcyjnym wyglądem. Istotnych wiadomości związanych z fizjologią człowieka mogą dostarczyć lekarze, z usług których często korzysta się uprawiając sport [McCann 2005, s. 55-56]. 35 Komfort noszenia odzieży można zmierzyć ilościowo. Próby wykonywane są na ludziach w warunkach naturalnych lub w komorach klimatycznych, z odpowiednio regulowanymi parametrami, które można dodatkowo monitorować. Badania muszą być prowadzone na dużej grupie zróżnicowanych osób, aby zaprojektowana w następnym etapie odzież mogła być efektywnie wykorzystywana przez szerokie grono użytkowników [Bartels 2005, s. 178]. Do najważniejszych parametrów określających komfort używania odzieży należą przede wszystkim przepuszczalność pary wodnej i powietrza, właściwości przeciwbakteryjne włókien oraz właściwości mechaniczne. Komfort wiąże się jednak nie tylko z odpowiednimi cechami mechanicznymi i fizycznymi, dopasowaniem odzieży czy rodzajami zastosowanych włókien, ale także z trendami w modzie oraz zastosowaniem nowych technologii [Nayak, Punj i Chatterjee 2009]. 3.2.1. Przepuszczalność pary wodnej i powietrza Bardzo ważnym czynnikiem kształtującym komfort odzieży jest przepływ pary wodnej oraz powietrza przez materiał noszony przez użytkownika. Temperatura ciała ludzkiego wynosi około 37 stopni Celsjusza i to właśnie ta wartość gwarantuje prawidłowe samopoczucie człowieka. Przepuszczalność materiału powinna zapewnić uczucie suchości, a tym samym chronić przed chłodem związanym z poceniem się skóry [Inteligent Textiles and Clothing 2006, s. 114]. Kiedy ubranie nie może „oddychać’, nadmiar ciepła nie może zostać uwolniony ze skóry. Wiąże się to z wydzielaniem potu. Tworząca się para wodna nie może znaleźć ujścia i osadza się na wewnętrznej stronie materiału. Ochładzając się powoduje w rezultacie dyskomfort. Zjawisko to jest szczególnie dotkliwe jeśli dochodzi do niego w miejscu o niskiej temperaturze powietrza [Voyce, Dafniotis i Towlson 2005, s. 223]. Istnieją różne sposoby zwiększenia właściwości cieplnych, a także poprawy komfortu użytkowania odzieży w trakcie zwiększonego wysiłku fizycznego. Jednym z nich jest wykorzystanie rozwiązań konstrukcyjnych, do których należą specjalne otwory wentylujące, usytuowane w miejscach charakteryzujących się największym współczynnikiem potliwości. Przykładem są okolice górnej części pleców czy pach. Również stosowanie bielizny specjalistycznej, która współpracuje z odzieżą wierzchnią podczas transportu wilgoci oraz ciepła na zewnątrz poprawia komfort użytkowania tego typu odzieży [Maklewska 2010]. Najlepszym sposobem, aby uzyskać odpowiednie właściwości przepuszczalne jest zastosowanie materiałów oddychających. 36 W dzisiejszych czasach w coraz większym stopniu uprawiany jest sport na świeżym powietrzu. Rośnie liczba osób, które wybierają różny sposób aktywności w warunkach zewnętrznych. Można tutaj wyróżnić wędrowanie oraz wspinaczkę górską, jazdę na rowerze, bieganie, a także sporty zimowe, jak na przykład narciarstwo. Szczególnie w odzieży, która znajduje w nich wykorzystanie pożądane są przez użytkowników określone parametry zachowania komfortu. Sporty te wymagają przede wszystkim odpowiedniej przepuszczalności pary wodnej oraz powietrza, a także ochrony przed deszczem i wpływem wilgoci [Ruckman 2005, s. 287]. Na odprowadzanie wilgoci w materiale wpływa kilka czynników. Można do nich zaliczyć typ użytego włókna, grubość oraz masę, jego budowę oraz zastosowany splot, strukturę samego materiału, a także bardzo często stosowane zabiegi chemiczne [Waterproof Breathable… 2013, s. 3; Salerno-Kochan 2006]. Materiały posiadające wspomniane właściwości można podzielić na cztery typy. Pierwszy z nich to tkanina poddana obróbce hydrofobowej, drugi to mikroporowate laminaty i powłoki. Kolejny stanowią laminaty i powłoki hydrofilowe, natomiast ostatni połączenie mikroporowatej powłoki hydrofilowej z powłoką zewnętrzną. Tkanina poddana obróbce hydrofobowej jest tkana z mikrowłókien, przepuszczalność pary wodnej jest tutaj wysoka. Poddanie jej dodatkowej obróbce zapewnia ochronę przed deszczem, ale w ograniczonym stopniu. Mikroporowate powłoki i laminaty, aby mogły wprowadzać określone właściwości muszą zostać połączone w odpowiedni sposób z dobranym do tego celu materiałem podstawowym. Zasada działania takich połączeń polega na utworzeniu takich porów, aby przepuszczalność powietrza i pary wodnej na zewnątrz była możliwa, a kropelki wody nie mogły wniknąć w głąb materiału. Hydrofilowe laminaty i powłoki poprzez swoją zwartą strukturę zapobiegają przenikaniu wody do wewnątrz materiału, natomiast para wodna jest przepuszczana na zewnątrz dzięki mechanizmowi cząsteczkowemu. Grupy hydrofilowe, wbudowane w łańcuchy polimerowe mogą wchłonąć oraz rozproszyć cząsteczki pary wodnej przez błonę, a także je uwolnić. Powłoka mikroporowata może być także dodatkowo pokryta warstwą hydrofobową, co powoduje zwiększenie wodoodporności. Należy jednak wybrać takie wykończenie, które nie spowoduje spadku oddychalności całego materiału [Inteligent Textiles and Clothing 2006, s. 145-148; Waterproof Breathable… 2013, s. 1-3]. W tabeli 10 zostały przedstawione przykłady materiałów posiadających omawiane właściwości. 37 Mechanizm transportu wilgoci w materiałach tekstylnych jest bardzo podobny do przepływu płynów przez kapilary. Jest to zależne od dwóch ich właściwości, mianowicie średnicy, a także wewnętrznej energii powierzchniowej. Im większa jest energia powierzchniowa lub im mniejsza średnica kapilary, tym większa staje się możliwość poruszania się cieczy wewnątrz kapilary. Na odprowadzanie wilgoci w materiale wpływa kilka czynników. Można do nich zaliczyć typ użytego włókna, jego grubość oraz masę, budowę i zastosowany splot, a także bardzo często stosowane zabiegi chemiczne [Waterproof Breathable… 2013, s. 3]. Tabela 10 Przykładowe materiały przepuszczające powietrze oraz parę wodną Materiał Drylete Gore-tex Hydrofil Synera Thintech Opis Połączenie nylonu oraz hydrofobowego poliestru powoduje odprowadzanie wilgoci z powierzchni skóry i przenoszenie jej na zewnątrz materiału Laminowana oddychająca oraz wodoodporna tkanina Bardzo chłonny nylon odprowadzający pot z dala od skóry Bardzo wytrzymały i lekki polipropylen zapewnia odprowadzenie wilgoci z powierzchni skóry Wodoodporny oraz oddychający materiał laminowany Zastosowanie Odzież narciarska oraz rowerowa i biegowa Odzież biegowa oraz rowerowa, a także odzież zewnętrzna, np. kurtki, rękawice, czapki Odzież rowerowa, bielizna, podszewki kurtek Bielizna, podszewki kurtek Odzież narciarska oraz zewnętrzna Źródło: opracowanie własne na podstawie [Smart Fibres, Fabrics and Clothing 2001, s. 73]. W bieliźnie sportowej najczęściej wykorzystywane są dzianiny, gdyż charakteryzują się one większą rozciągliwością niż tkaniny. Co bardzo ważne wyróżniają się również lepszą przepuszczalnością pary wodnej i powietrza. Materiały wykorzystywane w bieliźnie sportowej są zazwyczaj połączeniem hydrofobowych włókien syntetycznych oraz bawełny. Pierwsze z nich znajdują się w bezpośrednim kontakcie ze skórą i odprowadzają one parę wodną ze skóry. Włókno naturalne z kolei znajduje się po zewnętrznej stronie, a jego zadaniem jest przeniesienie zebranej wilgoci na zewnątrz. Dzięki takiej kombinacji użytkownik doświadcza uczucia suchości, nawet mimo intensywnego pocenia [Stegmaier, Mavely i Schneider 2005, s. 104]. 38 Właściwości fizjologiczne materiałów włókienniczych są ściśle powiązane z komfortem ich użytkowania, dlatego stanowią tak ważny element odzieży nie tylko wykorzystywanej przez sportowców, ale także tej, która towarzyszy człowiekowi podczas codziennego życia. 3.2.2. Właściwości przeciwbakteryjne włókien Jakość materiałów tekstylnych może zostać obniżona z uwagi na niekorzystny wpływ mikroorganizmów. Drobnoustroje w postaci grzybów czy bakterii wpływają zarówno na optyczny wygląd odzieży, jak i na czynniki związane z komfortem jej użytkowania, a w szczególności ze zjawiskiem powstawania nieprzyjemnych zapachów. Mikroorganizmy są również w stanie przeniknąć do struktury wyrobu tekstylnego i w ten sposób spowodować jego zanieczyszczenie lub zainfekowanie. Na podstawie wiedzy na temat szkodliwych mikroorganizmów opracowano środki przeciwdrobnoustrojowe wykorzystywane do wykończania wyrobów włókienniczych. Technika ta wykorzystywana jest w wielu obszarach przemysłu włókienniczego. Środki przeciwdrobnoustrojowe stosowane są w materiałach technicznych, medycznych, ale także mniej specjalistycznych. Przykładem może być bielizna, a także odzież sportowa [Antimicrobial Functionalisation of… 2007, s. 23-24]. Dodatkowo źródłem pożywienia dla mikroorganizmów mogą być niektóre substancje dodawane do włókien w celu poprawienia ich właściwości. Jako przykład można wymienić środki antystatyczne, modyfikujące oraz smary. Te ostatnie są substancjami, mogącymi stanowić także potencjalne środowisko rozwoju drobnoustrojów. Istnieje kilka czynników, które istotnie wpływają na rozwój mikroorganizmów w materiałach włókienniczych. Pewne wartości wilgotności oraz temperatury przyczyniają się do zwiększonego rozwijania się bardzo dużej ilości różnego rodzaju drobnoustrojów [Szostak-Kot 2007, s. 92]. Szczególnie narażone na mikrobiologiczne ataki zewnętrzne są włókna naturalne. Przykładem może być bawełna, która jest wrażliwa na wpływ grzybów lub wełna podatna na ataki bakterii. Również materiały syntetyczne nie są całkowicie odporne na działania mikroorganizmów. Świadczą o tym wyniki badań, w których zaobserwowano uszkodzone powłoki oraz włókna poliuretanowe [Shahidi i Wiener 2012, s. 387]. 39 Zanieczyszczenie tekstyliów drobnoustrojami może także powodować obniżenie ich właściwości użytkowych. Na przykład wytrzymałości materiału na rozciąganie oraz obniżenie elastyczności [Antimicrobial Functionalisation of… 2007, s. 24]. Istnieje wiele możliwości produkcji tekstyliów o właściwościach antybakteryjnych. Metody te mają charakter fizyczny bądź chemiczny. Zazwyczaj jest to wprowadzanie odpowiednich środków chemicznych podczas lub w fazie końcowej produkcji [Shahidi i Wiener 2012, s. 388]. Niektóre ze sposobów zwiększania odporności mikrobiologicznej materiałów włókienniczych zostały przedstawione na rys 5. Produkcja materiałów antybakteryjnych Dodanie substancji bakteriobójczych podczas wytwarzania materiału włókienniczego Wykorzystanie właściwości jonów metali, podczas formowania włókien Zmiana w strukturze surowego włókna poprzez używanie antybiotyków oraz substancji chemicznych Mieszanie róznych typów włókien Obróbka plazmowa włókien Zabiegi wykończeniowe z wykorzystaniem substancji bioaktywnych Rys. 5. Metody produkcji materiałów tekstylnych zwiększające odporność mikrobiologiczną Źródło: opracowanie własne na podstawie: [Shahidi i Wiener 2012, s. 388; Szostak-Kot 2007, s. 9596]. Wykorzystanie substancji mających właściwości higieniczne w dzisiejszych czasach jest szczególnie ważne między innymi w stosunku do bielizny oraz odzieży sportowej [Antimicrobial Functionalisation of… 2007, s. 24]. Biorąc pod uwagę stosowane środki chemiczne istnieje bardzo duży wybór substancji, które wpływają na wzmożenie odporności 40 na czynniki mikrobiologiczne. Mają one działanie bakterio i grzybobójcze. Zastosowany środek prowadzi do eliminacji niepożądanych drobnoustrojów, a co najważniejsze chroni również przed ich wpływem, a tym samym hamuje ewentualne zagrożenia mikrobiologiczne. Ponadto odpowiednie substancje niwelują powstawanie nieprzyjemnych zapachów. Te wszystkie procesy są możliwe poprzez odpowiednie działanie związków chemicznych. Mogą one blokować enzymy, reagować ze strukturą komórkową lub zapobiegać reprodukcji komórek [Wypkema 2005, s. 411; Antimicrobial Functionalisation of… 2007, s. 27; Shahidi i Wiener 2012, s. 388; Szostak-Kot 2007, s. 95]. W tabeli 11 przedstawiono wybrane środki chemiczne wykorzystywane do zwiększenia właściwości higienicznych materiałów tekstylnych oraz poszerzające zakres ich działania. Tabela 11 Wybrane środki chemiczne zwiększające właściwości higieniczne materiałów tekstylnych Środek chemiczny Czwartorzędowa sól amoniowa Działanie mikrobiologiczne Poprawienie działania antybakteryjnego Chitozan Szeroki zakres działania wobec bakterii gramdodatnich oraz gramujemnych Działanie biobójcze, w szczególności w stosunku do bakterii chorobotwórczych Działanie przeciwgrzybiczne oraz przeciwbakteryjne Cyklodekstryny Pochłanianie nieprzyjemnych zapachów, odoru Triklosan Jony srebra Źródło: opracowanie własne na podstawie [Wypkema 2005, s. 415-416; Antimicrobial Functionalisation of… 2007, s. 34; Shahidi i Wiener 2012, s. 389-400]. Obecnie w obiegu znajduje się wiele handlowych ulepszeń włókien. Producenci stosują środki, które pozwalają im na tworzenie oryginalnych nazw odzieży, której zadaniem jest zapewnienie użytkownikowi bezpieczeństwa użytkowania i higieniczności [Antimicrobial Functionalisation of… 2007, s. 32]. Prowadzone są starania, aby w przyszłości wydajność stosowanych zabiegów uległa poprawie przy jednoczesnym spadku nakładów pieniężnych, potrzebnych do ich wykonania. Istotne jest także zmniejszenie szkodliwego wpływu na środowisko w poszczególnych etapach produkcyjnych. Istotą prowadzonych w tym kierunku badań jest spotęgowanie 41 trwałości oraz zwiększenie bezpieczeństwa produktów włókienniczych wykorzystujących aplikacje przeciwdrobnoustrojowe. Aby środek biobójczy był idealny, powinien posiadać szeroki zakres działania, być odpowiednio długotrwały, nie pozostawiać własnego zapachu, nie posiadać żadnej barwy, a także nie powodować przyśpieszenia lub zmian w różnego rodzaju procesach obniżających właściwości materiału. Powinien również być odporny na czynniki zewnętrzne, a jednocześnie nie wpływać negatywnie na środowisko, a jego cena nie powinna być zbytnio wysoka [Shahidi i Wiener 2012, s. 402-404]. 3.2.3. Wytrzymałość mechaniczna włókien Właściwości mechaniczne włókien charakteryzuje się za pomocą określenia ich odporności na działanie czynników zewnętrznych. Odporność ta pozwala na ocenę jakości materiałów, podatność na zmiany kształtu czy wymiarów, a co najważniejsze umożliwia przewidzenie długości okresu użytkowania odzieży [Materiałoznawstwo Odzieżowe 2001, s. 93]. Na właściwości te wpływa wiele parametrów. Są to między innymi moduł sprężystości, wytrzymałość na rozciąganie, wydłużenie przy zerwaniu, wytrzymałość na obciążenia statyczne oraz inne [Stegmaier, Mavely i Schneider 2005, s. 89]. Najczęstszym oddziaływaniem mechanicznym, na które są narażone materiały włókiennicze jest rozciąganie. Jest to właściwość, która może być mierzona w różny sposób. Jednym ze wskaźników, które charakteryzują ten parametr jest wytrzymałość właściwa, której jednostką jest cN/tex. Jest to stosunek siły zrywającej do grubości włókna. Ważna jest również wytrzymałość bezwzględna, którą wyznacza się poprzez przedstawienie minimalnej siły potrzebnej, aby zerwać włókno podczas rozciągania. Ten parametr jest wyrażany w cN. Oprócz tych dwóch wskaźników istotne jest również naprężenie zrywające oraz samozryw. Ten ostatni wskaźnik liczony jest poprzez obliczenie długości rozciągania włókna w metrach lub kilometrach, które spowoduje jego zerwanie. Ważnym wskaźnikiem wytrzymałości mechanicznej materiałów jest również wydłużenie przy zerwaniu, które określa się jako wydłużenie względne oraz bezwzględne. To pierwsze mierzone jest w %, natomiast drugie w mm [Materiałoznawstwo Odzieżowe 2001, s. 93-94]. Istotnym parametrem charakteryzującym mechaniczne właściwości materiałów włókienniczych jest także odporność na ścieranie. Zależne jest ono od siły tarcia, która generuje opór pomiędzy dwoma powierzchniami. Od sił tarcia oprócz ścierania się materiałów zależne są także takie parametry jak na przykład wytrzymałość nici w szwach. 42 Powierzchnia styku, szybkość z jaką przyłożone zostaje obciążenie, czas w jakim zachodzi kontakt, stopień wilgotności, wysokość temperatury czy ciśnienie między płaszczyznami, to czynniki, które mają wpływ na intensywność siły tarcia. Od niej zależne jest przeznaczenie materiału, a co za tym idzie jego eksploatacja [Materiałoznawstwo Odzieżowe 2001, s. 95]. Odporność na ścieranie jest związana ze stopniem gładkości materiału. Istotny wpływ na tę cechę ma grubość oraz wygięcie nitek, a także rodzaj zastosowanego splotu [Materiałoznawstwo Odzieżowe 2001, s. 97]. W tabeli 12 przedstawiono wybrane właściwości mechaniczne materiałów stosowanych w odzieży sportowej. Tabela 12 Wybrane właściwości mechaniczne włókien stosowanych w odzieży sportowej Właściwość Wytrzymałość właściwa na rozciąganie (cN/tex) Wydłużenie przy zerwaniu (%) Sprężystość Wełna Bawełna Poliester Poliamid Polipropylen Poliuretan 9-18 19-55 32-45 33-52 25-60 5-70 25-50 7-8 40-60 44-90 15-20 400-700 Mała Bardzo duża Bardzo duża Bardzo duża Duża Duża Źródło: opracowanie własne na podstawie [Stegmaier, Mavely i Schneider 2005, s. 97; Materiałoznawstwo Odzieżowe 2001; Chyrosz i Zembowicz-Sułkowska 1997]. Odzież dla aktywnych jest szczególnie narażona na wpływ czynników mechanicznych podczas uprawiania niektórych form sportu. Parametry wytrzymałościowe są szczególnie istotne w trakcie uprawiania aktywności, podczas której wyroby są narażone na przetarcie, rozerwanie lub powinny dzięki swojej elastyczności dopasować się do ciała użytkownika. Piłka ręczna, futsal, koszykówka oraz inne sporty halowe wymagają dużej wytrzymałości podczas kontaktu z innym zawodnikiem lub podłożem. Natomiast podczas biegania lub uprawiania kolarstwa niezbędne jest odpowiednie dopasowanie stroju, a w konsekwencji wysoka elastyczność. To tylko niektóre przykłady, które uwidaczniają istotność właściwości mechanicznych materiałów włókienniczych wykorzystywanych w sporcie. 43 II. CZĘŚĆ DOŚWIADCZALNA 4. Badania laboratoryjne wybranych w bieliźnianych wyrobach sportowych dzianin stosowanych 4.1. Cel i zakres badań Z problemem doboru odpowiedniego rodzaju bielizny podczas uprawiania aktywności fizycznej boryka się wielu amatorów i profesjonalistów uprawiających sport. Zastosowanie odpowiedniego rodzaju materiału podczas wzmożonego wysiłku wpływa istotnie na komfort użytkowania czy odporność na czynniki mechaniczne. Odprowadzanie potu z powierzchni skóry, termoregulacja, swoboda ruchów, to tylko niektóre z czynników, które mają bardzo duży wpływ na zachowanie się organizmu użytkownika. Część eksperymentalna niniejszej pracy została podjęta celem zbadania zasadności stosowania włókien bawełnianych i poliestrowych w produkcji bielizny sportowej i określenia, który z badanych materiałów w lepszym stopniu zapewnia komfort użytkowania tych wyrobów. Dla zrealizowania tego celu przeprowadzono badania laboratoryjne dzianin z ww. włókien w zakresie parametrów określających właściwości użytkowe materiałów, wynikających z funkcji, jakie spełniać powinna bielizna sportowa. Zakres pracy doświadczalnej obejmował następujące etapy: wybór materiału doświadczalnego, identyfikację włókien tekstylnych w dzianinach w celu sprawdzenia jego zgodności ze składem deklarowanym, określenie parametrów budowy dzianin, w tym: splotu, grubości, masy powierzchniowej oraz porowatości, oznaczenie parametrów biofizycznych, takich jak: przepuszczalność powietrza, transport pary wodnej, higroskopijność, wodochłonność oraz czas suszenia, oznaczenie odporności na ścieranie powierzchniowe określające trwałość materiałów. 44 4.2. Metody badań Identyfikacja włókien tekstylnych Identyfikację włókien tekstylnych w badanych materiałach przeprowadzono na podstawie oceny organoleptycznej, próby spalania, obserwacji widoków podłużnych włókien pod mikroskopem oraz zachowania się włókien pod wpływem odczynników chemicznych [Rozporządzenie... 2011; PN-72/P-04604]. Próba palenia polegała na umieszczeniu w wyregulowanym płomieniu palnika kilku skręconych włókien. Oceny dokonano na podstawie obserwacji zmiany postaci oraz wyglądu struktury włókna. Badanie mikroskopowe przeprowadzono na mikroskopie optycznym. Preparaty wykonano na mokro. Próbę rozpuszczania włókien pod wpływem odczynników chemicznych wykonano wykorzystując kwas mrówkowy w temperaturze pokojowej oraz 80 % fenol na gorąco. Masa powierzchniowa Pomiar masy powierzchniowej został wykonany zgodnie z metodyką określoną w normie PN/P-04613:1997. Jest ona wyznaczana na podstawie pomiaru masy, szerokości oraz długości próbki w warunkach klimatu normalnego. Pobrane zostały po dwie próbki z każdego materiału o wymiarach 10x10 cm, wycięte za pomocą szablonu, które następnie zważono na wadze analitycznej z dokładnością do 0,001 g. Masa powierzchniowa ( FO) została obliczona w gramach na metr kwadratowy według wzoru: FO = ∙ 104 gdzie: FO – powierzchnia próbki, w cm2, moi – masa i-tej próbki, w gramach, n – liczba próbek. Grubość Grubość każdego z materiałów, wyrażona w milimetrach, została obliczona jako odległość pomiędzy płytką odniesienia oraz płytką dociskową grubościomierza (patrz rys. 6). Wynikiem badania była średnia arytmetyczna 10 pomiarów. Nacisk stopki dociskowej wynosił 1 ± 0,01 kPa, natomiast powierzchnia stopki dociskowej wynosiła 25 cm2. Procedurę wykonywanego pomiaru przeprowadzono według normy PN-EN ISO 5084:1999P. 45 Rys. 6. Grubościomierz Źródło: [Turek 1995, s. 114]. Porowatość Porowatość materiałów tekstylnych wyznaczono jako różnicę gęstości dzianiny i gęstości włókna w stosunku do gęstości włókna. Została ona wyrażona w procentach. Gęstość włókna bawełnianego wynosiła 1,56 g/cm3 (patrz rozdział 1.2), natomiast włókna poliestrowego 1,39 g/cm3 (patrz rozdział 1.3). Gęstość dzianin wyznaczono na podstawie mas powierzchniowych badanych dzianin. Porowatość (P), wyrażoną w %, badanych materiałów obliczono na podstawie wzoru: P = 100 gdzie: ρdz - gęstość dzianiny, ρwł.- gęstość włókna. Przepuszczalność powietrza Badanie przepuszczalności powietrza, czyli prędkości powietrza przechodzącego prostopadle przez badaną próbkę, przeprowadzono na podstawie metody określonej w normie EN ISO 9237:1998P. Aparatem pomiarowym było urządzenie umożliwiające stały przepływ powietrza o wskazanej wilgotności oraz temperaturze, wytwarzające spadek ciśnienia pomiędzy 50 Pa, a 500 Pa. Zostało ono wyposażone w licznik objętości wskazujący natężenie przepływu w milimetrach na sekundę (rys. 7). 46 Rys. 7. Aparat do oznaczania przepuszczalności powietrza Źródło: [Turek 1995, s. 160]. Pole badanej powierzchni wynosiło 20 cm2. Próbki zamocowano w okrągłym uchwycie, w taki sposób, że na jej powierzchni nie powstawały zagniecenia, a następnie włączono pompę stającą w celu wykonania pomiaru. Wartość przepływu powietrza rejestrowano w momencie ustabilizowania się warunków przepływu. Zastosowano spadek ciśnienia o wartości 50 Pa, z uwagi na zbyt wysoką przepuszczalność jednego z materiałów. Przepuszczalność powietrza (R), wyrażoną w mm/s, obliczono na podstawie wzoru: R= ∙ 167, gdzie: qv - ilość przepływającego powietrza, określona w dm3 na minutę, A - powierzchnia badanego wyrobu, określona w cm2, 167 - współczynnik przeliczeniowy z dm3 na minutę i cm2 na milimetry na sekundę. Przepuszczalność pary wodnej Przepuszczalność pary wodnej, wyrażona ilością pary wodnej, jaka przechodzi przez jednostkową powierzchnię badanej próbki, w określonych warunkach temperatury, prędkości powietrza oraz wilgotności względnej, przeprowadzonych w danej jednostce czasu została ustalona na podstawie normy PN/71-P-04611. Pomiar został przeprowadzony na 3 próbkach wyciętych z każdego materiału o średnicy 60 milimetrów, a następnie nałożonych na naczynka. Zostały one zważone dwukrotnie z dokładnością do 0,001 g i wstawione do wgłębień termostatywnej łaźni wodnej, w której temperatura wynosiła 37 ± 0,2 stopnia 47 Celsjusza. Po raz pierwszy masę zmierzono po upływie 1 godziny od momentu wstawienia do łaźni wodnej oraz po raz wtóry po upływie dodatkowych 3 godzin od włożenia do łaźni po pierwszym ważeniu. Wyniki oznaczenia zostały przedstawione zgodnie z wymaganiami normy. W ten sposób wyznaczono przepuszczalność pary wodnej (pi), określoną w g/dm3/h każdej z dzianin na podstawie wzoru: pi = , gdzie: m1 - masa naczynka z próbką oraz wodą w pierwszym ważeniu, w gramach, m2 - Masa naczynka z próbką oraz wodą w drugim ważeniu, w gramach, F - powierzchnia otworu w pokrywce naczynka, w dm2, t - czas pomiędzy pierwszym oraz drugim ważeniem, w godzinach. Wodochłonność Badanie wodochłonności przeprowadzono na dwóch próbkach każdego z materiałów doświadczalnych o wymiarach 10x10 cm na podstawie normy PN-72/P-04734. Przygotowane próbki zostały zważone w naczynkach na wadze analitycznej z dokładnością do 0,001 g, a następnie umieszczone w wodzie destylowanej zgodnie z przyjętą metodyką na okres 5 minut, po czym ponownie zważone. Jako wynik obliczono średnią wodochłonność względną, wyrażoną w procentach, jako iloraz wody pochłoniętej przez aklimatyzowaną próbkę po zanurzeniu jej w wodzie na określony czas w stosunku do masy próbki aklimatyzowanej. Obliczono także wodochłonność bezwzględną wyrażoną w gramach na metr kwadratowy, określoną jako iloraz masy wody pochłoniętej przez aklimatyzowaną próbkę po zamoczeniu jej w ciągu określonego czasu w wodzie do powierzchni tej próbki. Wodochłonność względną (Ww), wyrażoną w %, obliczono ze wzoru: Ww = ∙ 100, gdzie: mm – masa mokrej próbki z naczynkiem, wyrażona w gramach, ma – masa próbki aklimatyzowanej z naczynkiem, wyrażona w gramach, mn – masa naczynka, wyrażona w gramach. 48 Wodochłonność bezwzględną (Wb) wyrażoną w g/m2 obliczono ze wzoru: W b = mF ∙ , gdzie: mF - masa powierzchniowa wyrobu w g/m2, - wodochłonność względna wyrobu, w procentach. Higroskopijność Wyznaczenie higroskopijności, czyli zdolności materiału do pochłonięcia pary wodnej z otoczenia w warunkach wilgotności względnej 100 % zostało przeprowadzone w oparciu o normę PN-80/P-04635. Higroskopijność została wyrażona w procentach, jako stosunek masy próbki przetrzymanej w powietrzu mającym 100 procentową wilgotność względną oraz suchej jej masy do suchej masy próbki. Do wykonania badania przygotowano po 3 próbki każdego z badanych materiałów o powierzchni 25 cm2. Próbki ponumerowano, a następnie poddano aklimatyzacji w eksykatorze z wodą destylowaną, w warunkach 100 % wilgotności powietrza przez 24 godziny. Po upływie określonego czasu próbki zważono na wadze analitycznej z dokładnością do 0,0001 grama. Następnie wysuszono je w suszarce do stałej masy oraz ponownie zważono. Temperatura suszenia wynosiła 105 ± 1 stopni Celsjusza. Średnią arytmetyczną wartość higroskopijności (Hi), wyrażoną w % obliczono z dokładnością do trzech cyfr znaczących według wzoru: Hi = ∙ 100, gdzie: mm - masa próbki przetrzymywanej w powietrzu o wilgotności względnej 100 %, w gramach, ms - masa próbki suchej, w gramach. Czas suszenia Pomiar czasu suszenia materiałów został wykonany w oparciu o normę PN-91/P-04601. Suszenie próbek, poddanych uprzednio aklimatyzacji w warunkach 100 % wilgotności względnej powietrza przez okres 24 godzin, zostało wykonane w trzech powtórzeniach dla każdej dzianiny. Suszenie prowadzono w wagosuszarce, w temperaturze 105 ± 1 stopni Celcjusza. Pomiar masy suszonych próbek dokonywany był w jednominutowych odstępach 49 czasu i rejestrowany na ekranie komputera. Próbki suszono do momentu uzyskania stałej, suchej masy. Ponadto, według tej samej procedury, przeprowadzono pomiar czasu suszenia próbek nasączonych 1,4 cm3 wody destylowanej. Ilość wody wykorzystanej do nasączenia została wyznaczona na podstawie możliwości do jej pochłonięcia mniej chłonnego materiału, tj. dzianiny poliestrowej. Materiał ten nie zdołał przyjąć większej ilości wody. Za wynik przyjęto czas suszenia próbek do otrzymania suchej masy wyrażony w minutach oraz obraz graficzny przedstawiający krzywe suszenia w formie wykresu. Odporność na ścieranie powierzchniowe Pomiar odporności materiałów tekstylnych na ścieranie wykonano za pomocą urządzenia Martindale’a (rys. 8) zgodnie z procedurą określoną w normie PN-EN ISO129471:2000/AC:2006. Rys. 8. Przyrząd Martindale’a Źródło: [Maszyna Martindale’a 2014]. Przyrząd Martindale’a składa się z płyty podstawowej, w którą wmontowane są stoły ścierania i mechanizm napędu. Drugą częścią jest płyta prowadząca uchwyty próbek. Wyposażona jest ona w niskotarciowe łożyska z obudowami. W łożyskach umieszczone są trzpienie uchwytów próbek. Uchwyty składają się z oprawy, nakrętki i wkładki. Próbki poruszały się po torze figury Lissajous (rys. 9), czyli ruchem, który zmienia się cyklicznie oraz stopniowo z kołowego do coraz węższego eliptycznego aż do linii prostej, wykonując 50 ruchy translacyjne. Ruchy te odliczał licznik, w który wyposażone jest urządzenie. Dodatkowo każda z próbek obracała się prostopadle do medium ścierającego wokół własnej osi. Rys. 9. Tor ruchów figury Lissajous Źródło: [Maor 2013]. Oznaczenie przeprowadzono w dwóch powtórzeniach dla każdej dzianiny przy obciążeniu 9 kPa. Ścieraczem dla próbek była gładka tkanina wełniana. Próbki zostały wycięte za pomocą wykrojnika o średnicy 38 milimetrów, zważone na wadze analitycznej z dokładnością do 0,001 g, a następnie zamocowane w przyrządzie Martindale’a. Łącznie wykonano 35 000 cykli ścierania i na ich podstawie analizowano średni ubytek masy każdego z wykorzystanych materiałów, wyrażony w gramach oraz procentowo (zob. Tabela 17), a także zmiany wyglądu powierzchni próbek po określonych liczbach cykli. Metody analizy danych Do opracowania wyników badań wybranych parametrów wykorzystano elementy analizy statystycznej. W tym celu zastosowano następujące statystyki opisowe: średnią arytmetyczną, odchylenie standardowe oraz współczynnik zmienności . Odchylenie standardowe (Sr) obliczono na podstawie wzoru: Sr = gdzie: - kolejne wartości danej zmiennej losowej w próbie, - średnia arytmetyczna z próby, n - liczba elementów zawartych w próbie. , 51 Współczynnik zmienności (Wz), wyrażony w % obliczono na podstawie wzoru: Wz = ∙ 100, gdzie: sr – odchylenie standardowe z próby, – średnia arytmetyczna z próby. Wyniki z przeprowadzonych badań zaprezentowano w tabelach, na fotografiach oraz w postaci wykresów. 4.3. Charakterystyka materiału doświadczalnego Materiał badawczy stanowiły dzianinowe materiały włókiennicze pochodzące z podkoszulków sportowych przeznaczonych do halowych gier zespołowych. Wspomniane podkoszulki wyprodukowane zostały z bawełny oraz poliestru. Wybór materiału badawczego dokonano na podstawie przeprowadzonej analizy rynku bieliźnianych wyrobów sportowych, która wykazała, że właśnie z tych surowców najczęściej produkowana jest bielizna dla sportowców uprawiających halowe gry zespołowe. Na rys. 10 przedstawiono fotografie badanych materiałów, natomiast w tabeli 13 zestawiono podstawowe parametry strukturalne. a) b) Rys. 10. Materiał badawczy: a) dzianina 1, b) dzianina 2 Źródło: opracowanie własne. 52 Tabela 13 Charakterystyka materiału badawczego Badany materiał Średnia grubość (mm) Średnia masa powierzchniowa (g/m2) Skład surowcowy Rodzaj splotu Porowatość (%) złożony na bazie lewoprawego 99,2 lewoprawy 99,2 Dzianina 1 0,575 167,45 ± 1 100 % poliester Dzianina 2 0,619 201,00 ± 1 100 % bawełna Źródło: badania własne. Dzianina 1 według informacji na oznakowaniu (wszywce), została wykonana w 100 % z włókien poliestrowych. Charakteryzowała się ona splotem złożonym na bazie splotu zasadniczego lewoprawego. Zgodnie z oznakowaniem w postaci wszywki, dzianina 2 utworzona była w 100 % z włókien bawełnianych. Dzianina ta charakteryzowała się splotem lewoprawym. Średnia masa powierzchniowa dzianiny 1 wyniosła 167,45 ± 1 g/m2, natomiast dzianiny 2 była nieco większa i wyniosła 201,00 ± 1 g/m2. Również średnia grubość dzianiny 1 okazała się być mniejsza, niż w dzianinie 2 i wyniosła 0,575 mm, w stosunku do 0,619 mm grubości dzianiny 2. Zaistniałe różnice związane są z pewnością z mniejszą masą właściwą i grubością włókien poliestrowych w stosunku do włókien bawełnianych (patrz pkt 4.2). Porowatość obu dzianin okazała się zbliżona oraz bardzo wysoka i wyniosła ponad 99 %. Taka budowa sprzyja wysokiej przepuszczalności pary wodnej oraz powietrza badanych dzianin, co w przypadku bielizny jest bardzo ważnym czynnikiem kształtującym komfort fizjologiczny. Celem sprawdzenia zgodności deklarowanego składu ze stanem faktycznym przeprowadzono identyfikację włókien zgodnie z metodyką określoną w pkt 4.2. Włókna pobrane z dzianiny 1 podczas próby palenia topiły się, płomień kopcił, a po spaleniu pozostałość przyjęła formę szklistej masy, charakterystyczną dla włókien syntetycznych. W celu określenia rodzaju włókna syntetycznego zastosowano analizę chemiczną. Pod wpływem działania kwasu mrówkowego w temperaturze pokojowej włókno nie uległo rozpuszczeniu, natomiast w wyniku oddziaływania na nie 80 % roztworu fenolu na gorąco rozpuściło się. Włókna z dzianiny 2 spalały się szybko, jasnym płomieniem i wydzielały zapach palonego papieru. Obraz mikroskopowy tych włókien był jednorodny 53 i przedstawiał włókna spłaszczone, lekko poskręcane, przypominające tasiemkę, charakterystyczną dla włókien bawełnianych. Zjawiska powstałe podczas próby palenia, obserwacja widoków podłużnych włókien pod mikroskopem oraz, w wypadku włókna poliestrowego, badanie wpływu działania odczynników chemicznych jednoznacznie potwierdziły zgodność informacji podanych na oznakowaniu z rzeczywistym rodzajem włókien wykorzystanych do produkcji materiałów. Obrazy mikroskopowe widoków podłużnych włókien zostały zamieszczone w tabeli 14, natomiast wyniki obserwacji z próby palenia oraz działania odczynników chemicznych zostały przedstawione w tabeli 15. Tabela 14 Obrazy mikroskopowe badanych włókien Badany materiał Dzianina 1 Dzianina 2 Źródło: badania własne. Obrazy mikroskopowe 54 Tabela 15 Identyfikacja badanych włókien Potencjalne włókno Próba palenia Wpływ odczynników chemicznych Bawełna Szybki spalanie, jasny płomień, zapach palonego papieru. - Próbka topi się, pali kopcącym płomieniem, po wyjęciu z płomienia tworzy szklistą masę. Pod wpływem działania kwasu mrówkowego w temperaturze pokojowej włókno nie ulega rozpuszczeniu, działanie 80% fenolu na gorąco powoduje rozpuszczenie włókna. Poliester Źródło: badania własne. 4.4. Wyniki badań parametrów komfortu fizjologicznego Mając na uwadze najważniejsze funkcje, które powinna spełniać bielizna wykorzystywana przez sportowców w pierwszym etapie skoncentrowano się na parametrach charakteryzujących komfort fizjologiczny. W tabeli 16 przedstawiono wyniki badanych właściwości biofizycznych próbek dzianin przeznaczonych do wykorzystania w bieliźnie sportowej. Na podstawie wyników zawartych w tabeli 16 można stwierdzić, że przepuszczalność powietrza dzianiny bawełnianej, wynosząca 94,36 mm/s jest niemal 7 razy mniejsza w stosunku do dzianiny poliestrowej, której przepuszczalność powietrza wynosi 653,39 mm/s. W związku z tym faktem zapewnia ona zdecydowanie większy komfort termiczny związany ze swobodnym oddychaniem skóry. Obliczone parametry statystyczne dla obu dzianin wskazują dużą zmienność badanej cechy, w szczególności w przypadku dzianiny wykonanej z włókien poliestrowych. Wyniki przepuszczalności pary wodnej obu z dzianin okazały się zbliżone. Dzianina bawełniana wykazała przepuszczalność o wartości 1,56 g/dm2/h, natomiast poliestrowa 1,64 g/dm2/h. Także w wypadku tego badania zmienność analizowanego parametru była stosunkowo duża, na co wskazują wysokie wartości współczynników zmienności, wynoszące odpowiednio 28% i 30%. Należy to wiązać, tak jak w przypadku oznaczenia przepuszczalności powietrza, z nierównomierną strukturą każdej z dzianin. Wodochłonność względna okazała się zdecydowanie większa w przypadku dzianiny bawełnianej. Wartość wodochłonności względnej dla tej dzianiny wyniosła ok. 238 %, a dla dzianiny poliestrowej ok. 136 %. Wodochłonność bezwzględna dzianiny bawełnianej 55 wyniosła 478,52 g/m2, okazała się ponad 2 razy większa od wodochłonności bezwzględnej dzianiny poliestrowej, której wartość dla tego parametru wyniosła 228,72 g/m2. Analiza statystyczna wykazała po raz kolejny małą dokładność pomiarów. Uzyskane wyniki pomiarów wodochłonności świadczą o dużej chłonności wody dzianiny wykonanej z bawełny, która może powodować niemiłe poczucie ciężkości oraz nadmiernej wilgotności podczas użytkowania gotowego wyrobu w warunkach wzmożonego wysiłku fizycznego. Tabela 16 Wyniki badań właściwości fizycznych dzianin przeznaczonych na bieliznę sportową Dzianina 1 (bawełniana) Wskaźnik Dzianina 2 (poliestrowa) Średnia Odch. stand. Wsp. Zmienności (%) Średnia Odch. Stand. Wsp. Zmienności (%) 94,36 30,12 8 31,93 653,39 72,791 11,14 1,56 0,526 28,20 1,64 0,602 30,37 238,07 0,338 14,21 135,99 0,322 23,71 478,52 6,800 14,21 227,72 0,540 23,71 22,26 0,010 2,54 1,26 0,010 16,56 Przepuszczalność powietrza (mm/s) Przepuszczalność pary wodnej (g/dm2/h) Wodochłonność względna (%) Wodochłonność bezwzględna (g/m2) Higroskopijność (%) Źródło: badania własne. Sorpcja pary wodnej z powietrza o wilgotności względnej 100 %, czyli higroskopijność materiałów, okazała się, podobnie jak w przypadku wodochłonności, zdecydowanie większa w przypadku dzianiny wykonanej z bawełny i wynosiła 22,26 %. W wypadku dzianiny poliestrowej wartość ta została określona na 1,26 %. Dokładność pomiarów była stosunkowo duża, na co wskazały wyniki analizy statystycznej. Uzyskane pomiary higroskopijności potwierdziły ogólnie znaną prawidłowość, że bawełna wykazuje lepsze zdolności sorpcji pary wodnej. W sytuacji wzmożonego wysiłku fizycznego, jest to jednak niewystarczające. Jak wspomniano w rozdz. 3.2.1 ilość wydzielanego potu podczas uprawiania sportu jest tak duża, że żadne ze znanych włókien nie jest w stanie związać takiej ilości wody. Parametr ten nie jest zatem najważniejszy w odniesieniu do bielizny dla sportowców. 56 Na rysunku 11 przedstawiono przebieg szybkości suszenia dzianin aklimatyzowanych w warunkach 100 % wilgotności powietrza. Dzianina bawełniana przyjęła zdecydowanie większą ilość wilgoci niż poliestrowa. Zawartość maksymalna wilgoci w próbce dzianiny bawełnianej wyniosła 0,0303 g/g, a w dzianinie poliestrowej jedynie 0,0055 g/g. Suszenie próbek obu materiałów przeprowadzano do momentu osiągnięcia suchej masy. W przedziale do 2 minut, wilgoć bardzo intensywnie wyparowywała z badanych próbek, zmniejszając się średnio o ponad połowę w stosunku do wartości początkowej. W przedziale pomiędzy 2 a 4 minutą, szybkość desorpcji wilgoci z próbek zmniejszyła się dążąc do stabilizacji. Po upływie 4 minut szybkość suszenia próbek uległa ustabilizowaniu, a pozostała w dzianinach wilgoć powoli zmniejszała się, aż do całkowitego wyparowania wilgoci z dzianiny poliestrowej po upływie 6 minut, a dzianiny bawełnianej po 9 minutach. Czas suszenia okazał się znacznie krótszy (o 30 %) dla próbek pobranych z dzianiny poliestrowej, co związane jest z właściwościami hydrofobowymi tego włókna (tabela 16). Zawartość wilgoci w materiale (g/g) Krzywe szybkości suszenia 0,0350 0,0300 Bawełna 0,0250 0,0200 Poliester 0,0150 0,0100 0,0050 0,0000 -0,0050 0 2 4 6 8 10 Czas (min) Rys. 11. Przebieg suszenia dzianin aklimatyzowanych w 100 % wilgotności powietrza Źródło: badania własne. Zawartość wilgoci w materiale (g/g) 57 Krzywe czasu suszenia 2,500 2,000 Bawełna 1,500 Poliester 1,000 0,500 0,000 Czas (min) Rys. 12. Przebieg suszenia dzianin nasączonych 1,4 cm3 wody destylowanej Źródło: badania własne. Rysunek 12 przedstawia pomiar szybkości suszenia dzianin nasączonych określoną ilością wody destylowanej, wynoszącą 1,4 cm3. Ilość wody wykorzystanej do nasączenia związana jest z chłonnością jednego z materiałów (patrz rozdział 4.2). Początkowa zawartość wilgoci w materiałach wynosiła około 2,200 g/g. Suszenie próbek obu materiałów przeprowadzano do momentu uzyskania suchej masy. W przedziale do 9 minut, z próbek dzianin wilgoć wyparowywała bardzo intensywnie, a obrazujące ten proces krzywe miały charakter liniowy, z tym, że próbka dzianiny poliestrowej charakteryzowała się nieco większą szybkością odparowywania. Po 9 minutach próbka z dzianiny poliestrowej uległa całkowitemu wyschnięciu. W przypadku próbki z dzianiny bawełnianej proces suszenia zakończył się dopiero po 12 minutach. Uzyskane wyniki są bardzo pozytywne w odniesieniu do dzianiny z włókien poliestrowych. Można zatem stwierdzić, że włókna te są bardziej pożądane podczas uprawiania sportu. Badania odporności na ścieranie powierzchniowe wykazały brak wyraźnych zmian w przypadku obu dzianin, w postaci przetarcia po 35 000 cykli. Pomiary masy próbek poddanych ścieraniu przy użyciu standaryzowanej tkaniny wełnianej, wykonane po kolejnych etapach badań wykazały jednak pewne różnice w ubytku masy analizowanych dzianin, świadczące o różnej ich wytrzymałości na ścieranie. Ubytek masy badanych dzianin powstały na skutek ścierania, wyrażony w gramach oraz procentach przedstawiono w tabeli 17. Całkowity ubytek masy w przypadku dzianiny bawełnianej, wyniósł 0,019 grama, co odpowiada 8,8 % całkowitej 58 masy badanej próbki, natomiast w przypadku dzianiny poliestrowej wyniósł 0,003 grama, czyli 1,7 % całkowitej masy. Uzyskane wyniki wskazują na znacznie większą odporność dzianiny poliestrowej na ścieranie. Badanie to wykazało, iż dzianina bawełniana jest ponad sześć razy mniej odporna na wpływ tego czynnika. Tabela 17 Średni ubytek masy powstały wskutek ścierania Ubytek masy (g) Liczba cykli Ubytek masy (%) Dzianina Dzianina Dzianina Dzianina bawełniana poliestrowa bawełniana poliestrowa 5000 0,009 0,001 4,2 0,6 10000 0,012 0,002 5,6 1,1 15000 0,014 0,002 6,5 1,1 25000 0,016 0,003 7,4 1,7 35000 0,019 0,003 8,8 1,7 Źródło: badania własne. a) b) Rys. 13. Zmiany w wyglądzie dzianiny bawełnianej powstałe na skutek ścierania: a) Zdjęcie wykonane przed próbą ścierania, b) Zdjęcie wykonane po wykonaniu 35 tys. cykli Źródło: badania własne. 59 a) b) Rys. 14. Zmiany w wyglądzie dzianiny poliestrowej powstałe na skutek ścierania: a) Zdjęcie wykonane przed próbą ścierania, b) Zdjęcie wykonane po wykonaniu 35 tys. cykli Źródło: badania własne. Obrazy wyglądu powierzchni badanych próbek, przedstawiono na rysunkach 13 i 14. W przypadku dzianiny bawełnianej widoczne są pojedyncze włókna, które zostały oderwane na skutek przetarcia. Po przekroczeniu 10 000 cykli ścierania doszło również do zjawiska pillingu na powierzchni tej dzianiny. Powierzchnia dzianiny poliestrowej nie wykazała żadnych widocznych zmian. 60 Zakończenie i wnioski Przemysł włókienniczy oferuje szeroki zakres włókien mających różne pochodzenie oraz właściwości. Ilość produkowanych włókien syntetycznych stale wzrasta, co związane jest z możliwością nadawania im szczególnych właściwości. Odzież jest bardzo ważnym elementem branży sportowej. Jej właściwości zarówno fizyczne jak i mechaniczne mają ogromny wpływ na komfort wykonywania aktywności fizycznej. Szczególnie ważna jest pierwsza warstwa odzieży, która znajduje się w bezpośrednim kontakcie ze skórą człowieka. Odpowiednie parametry, które charakteryzują poszczególne materiały odzieżowe, rodzaje materiałów włókienniczych, a także odpowiednie połączenia poszczególnych włókien, to tylko nieliczne składowe, które mają wpływ na końcowy poziom jakości odzieży. Na komfort użytkowania odzieży sportowej wpływa wiele aspektów. Związany jest on z psychologiczną naturą człowieka, fizjologią organizmu, odczuciami sensorycznymi oraz upodobaniami w zakresie mody. Istotne są również parametry mechaniczne, które mają wpływ na wytrzymałość materiałów wykorzystywanych podczas uprawiania sportu. Analiza literaturowa oraz badania własne wykazały, że wybór surowca do produkcji odzieży przeznaczonej dla osób aktywnych fizycznie ma bardzo duże znaczenie. Istotny w tym kontekście jest również rodzaj oraz stopień intensywności uprawianego sportu. Pod uwagę należy wziąć również warstwę odzieży, do której powinny zostać użyte odpowiednie surowce. Szczególnie jest to istotne w przypadku warstwy znajdującej się najbliżej ciała człowieka, a mianowicie bielizny. Przeprowadzone badania laboratoryjne mogą wskazywać, że dzianina poliestrowa jest bardziej odpowiednim materiałem do produkcji bielizny sportowej. Wykazuje ona lepsze właściwości biofizyczne i mechaniczne w porównaniu do dzianiny bawełnianej. Jest także bardziej odporna na uszkodzenia, do których może dojść podczas użytkowania, charakteryzuje się również wyższą higienicznością niż dzianina bawełniana. Zapewnia ona większy komfort użytkowania dzięki doskonałym właściwościom przepuszczania pary wodnej oraz powietrza, wysokiej porowatości oraz niskiej wodochłonności, a także krótszemu czasowi suszenia. 61 Literatura: 1. Bartels V. [2005], Physiological Comfort of Sportswear, w: Textiles in Sport, eds. Shishoo R., Woodhead Publishing Limited, Cambridge. 2. Brushan B. [2009], Biomimetics: Lessons From Nature - An Overview, Philosophical Transactions Of The Royal Society A, nr 367, s. 1. 3. Buirski D. [2005], Market Overview, w: Textiles in Sport, eds. Shishoo R., Woodhead Publishing Limited, Cambridge, s. 20-21. 4. Carr C. M. [1995], Chemistry of Textile Industry, Blackie Academic & Professional, An Imprint Chapman & Hall, Wester Cleddens Road, Bishopbriggs, Glasgow. 5. Chaudhari S. Chitnis R. Ramkrishnan R., [2013], Waterproof Breathable Active Sports Wear Fabrics, http://www.sasmira.org/sportwear.pdf, dostęp: 28.10.13, s. 1-3. 6. Chyrosz M., Zembowicz-Sułkowska E. [1997], Materiałoznawstwo Odzieżowe, WSiP, Warszawa. 7. Coyle S. et al. [2007], Smart Nanotextiles: A Review of Materials and Applications, MRS Bulletin, nr 5, s. 437-438. 8. Devold Breeze. Technologie firmy Wolfgang [2013], http://www.wolfgang.pl/?p=wolf&cid=84&id=117, Dostęp: 27.09.2013. 9. Diaplex [2013], http://www.hellingeuroski.nl/prod.php?L=en&prod=262, dostęp: 13.10.2013. 10. Drycontrol. Technologie firmy 4f [2013], http://4f.com.pl/technologie/drycontrol, dostęp: 14.06.2013. 11. Fourne F. [1999], Synthetic Fibers, Hanser Publishers, Monachium. 12. Fourne F. [2007], Nanotechnology’s Invisible Threat. Small Science, Big Consequences, Natural Resources Defense Council, New York, s. 4. 13. Frydrych I. [2005], Bawełna- Systemy i Metody Oceny, Monografie Politechniki Łódzkiej, Łódź, s. 7-10. 14. Fung W. [2005], Coated and Laminated Textiles in Sportswear, w: Textiles in Sport, eds. Shishoo R., Woodhead Publishing Limited, Cambridge. 15. Gupta D. [2011], Design and Engineering of Functional Clothing, Indian Journal of Fibre & Textiles Research, nr. 36, s. 328-329. 62 16. Hannikainen J. [2006], Electronic Intelligence Development for Wearable Applications, Tampere University of Technology. Publication 630, Tampere, s. 2022. 17. Hassan M. et al. [2012], Influence of Sportswear Fabric Properties on the Health and Performance of Athletes, Fibres and Textiles in Eastern Europe, nr. 4(93), s. 82-88. 18. Heine E. et al. [2007]. Antimicrobial Functionalisation of Textiles Materials, w: Multifunctional Barriers for Flexible Structure, eds. Hull R., Osgood R. M. Jr., Parisi J., Warlimont H., Springerlink, Berlin, s. 23-34. 19. Higgins S. C., Anand M. E. [2003], Textiles Materials and Products for Activewear and Sportswear, Technical Textiles Market, nr 1, s. 9-40. 20. Holmer I. [2005], Protection Against Cold, w: Textiles in Sport, eds. Shishoo R., Woodhead Publishing Limited, Cambridge, s. 279-283. 21. Hongu T., Phillips G., Takigami M. [2005], New Millenium Fibres, Woodhead Publishing Limited, Cambridge, s. 26. 22. Inteligent Textiles and Clothing [2006], eds. H. Mattila, Woodhead Publishing Limited, Cambridge. 23. Ishtiaque S. M. [2001], Engineering Comfort, Asian Textiles Journal, nr 11, s.36 24. Kayseri G., Ӧ zdil N., Mengüc G. [2012], Sensorial Comfort of Textile Materials, w: Woven Fabrics, ed. Jeon H., InTech, s. 236-237. 25. Koszulka damska Runner Tee. Katalog produktów http://hummelshop.pl/?434,koszulka-damska-runner-tee-08-158-30-, firmy Hummel. dostęp: 27.09.2013. 26. Koszulka TECHNICAL X POLO. Katalog produktów firmy Hummel [2013], http://hummelshop.pl/?249,koszulka-technical-x-polo-02-421, dostęp: 27.09.2013 27. Maklewska E. [2010], Odzież “Oddychająca” czy “Paroprzepuszczalna”? Techniczne Wyroby Włókiennicze, nr 3/4, s. 35. 28. Maor E. [2013], Trigonometric Delights, Princeton University Press, Princeton, s. 148. 29. Maszyna Martindale’a. http://www.prlog.org/10765313-midi-martindale-905-5- station-abrasion-pilling-tester.jpg, dostęp 07.01.14. 30. Materiałoznawstwo Radomska, Radom. Odzieżowe [2001], pod red. M. Pawłowa, Politechnika 63 31. McCann J. [2005], Material Requirements For the Design of Performance Sportswear, w: Textiles in Sport, eds. Shishoo R., Woodhead Publishing Limited, Cambridge. 32. Meinander H. [2005], Smart and Intelligent Textiles and Fibres, w: Textiles in Sport, eds. Shishoo R., Woodhead Publishing Limited, Cambridge. 33. Men’s evoSPEED Training T-Shirt. Katalog produktów firmy Puma [2013], http://www.shop-eu.puma.com/Men%27s-evoSPEED-Training-TShirt/653756,en,pd.html&cgid dostęp: =51120#!i%3D1%26color%3D46_blackberry_cordial%26size%3DINT_S, 27.09.2013. 34. Men’s King Football T-shirt. Katalog produktów firmy Puma [2013], http://www.shop-eu.puma.com/Men%27s-King-Football-TShirt/653606,en,pd.html&cgid=51120#!i%3D23%26color%3D04_white-black, dostęp: 27.09.2013. 35. Modal S. [2007], Phase Change Materials for Smart Textiles- An Overview, Applied Thermal Engineering, nr 28. 36. Morton W.E., Hearle J.W.S. [2008], Physical Properties of Textile Fibres, Woodhead Publishing Limited, Cambridge. 37. Nayak R. K., Punj S. K., Chatterjee K. N. [2009], Comfort Properties of Suiting Fabrics, Indian Journal of Fibre & Textiles Reasearch, nr. 34, s. 122. 38. Nebo M. [2005], Functional Sport Footwear, w: Textiles in Sport, eds. Shishoo R., Woodhead Publishing Limited, Cambridge, s. 82. 39. Needles H. L. [1986], Textile Fibres, Dyes, Finishes, and Processes. A Concise Guide, University of California, California. 40. Neoactive. Technologie firmy 4f. [2013], http://4f.com.pl/technologie/neo-active, dostęp: 14.06.2013 41. Nielsen R. [1991], Work Clothing, International Journal of Pharmaceutics, nr 7, s.77. 42. Nike Miller UV. Katalog produktów firmy Nike [2013], http://store.nike.com/pl/en_gb/pd/miler-uv-running-shirt/pid-720404/pgid-676228, dostęp: 27.09.2013. 43. Onofrei E., Rocha A.M., Catarino A. [2010], Textiles Integrating PcmsA Review, Buletinul Institului Politehnic Din Iasi, nr 2, s. 199-102. 64 44. Park S., Javaraman S. [2003], Smart Textiles: Wearable Electronic Systems, MRS Bulletin, nr 8, s. 585-588. 45. Prek M. [2006], Thermodynamical Analysis of Human Thermal Comfort, Energy, nr 31, s. 733. 46. Prime Tee. Katalog produktów firmy Adidas [2013], http://www.adidas.pl/PrimeTee/G83183_290,pl_PL,pd.html, dostęp: 27.09.2013. 47. Raj S., Sreenivasan S. [2009], Total Wear Comfort Index as an Objective Parameter for Characterization of Overall Wearability of Cotton Fabrics, Journal of Engineered Fibres and Fabrics, nr 4, s.29. 48. Ruckman J. [2005], Water Resistance and Water Vapour Transfer, w: Textiles in Sport, eds. Shishoo R., Woodhead Publishing Limited, Cambridge, s. 287. 49. Salerno-Kochan R. [2006], Analiza Wybranych Wskaźników Określających Zdrowotność Wyrobów Odzieżowych, Zeszyty Naukowe Akademii Ekonomicznej w Krakowie, nr 718, Kraków, s. 138. 50. Salerno-Kochan R. [2012], The Foresight Technologies for Textiles Industries, w: Selected Problems of Industrial Product Quality, ed. Żuchowski J., Zieliński R., Wydawnictwo Politechniki Radomskiej, Radom. 51. Sass J. [2007], Nanotechnology’s Invisible Threat. Small Science, Big Consequences, NRDC Issue Paper, nr 5, s. 6. 52. Sawhney A. P. S. et al. [2008], Modern Applications of Nanotechnology in Textiles, Textiles Research Journal, nr 83, s. 1,5. 53. Shahidi S., Wiener J. [2012], Antibacterial Agents in Textile Industry, w: Antimicrobial Agents, ed. Bobbarala V., InTech, s. 378-404. 54. Shishoo R. [2005], Introduction, w: Textiles in Sport, eds. Shishoo R., Woodhead Publishing Limited, Cambridge. 55. Simonis F., Schilthuizen S. [2006], Nanotechnology: Innovation Opportunities for Tomorrow’s Defence, Tno Science and Industry, s. 25. 56. Smart Fibres, Fabrics and Clothing [2001] pod red. T. Xiaoming, Woodhead Publishing Limited, Cambridge. 57. Stegmaier T., Mavely J. Schneider P. [2005], High- performance and High- functional Fibres and Textiles, w: Textiles in Sport, eds. Shishoo R., Woodhead Publishing Limited, Cambridge. 65 58. Szostak-Kot J. [2007], Zagrożenia Mikrobiologiczne Wyrobów Włókienniczych, Wydawnictwo UEK, Kraków. 59. Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) nr 1007/2011 z dnia 27 września 2011 r. w sprawie nazewnictwa włókien tekstylnych oraz etykietowania i oznakowywania składu surowcowego wyrobów włókienniczych, a także uchylenia dyrektywy Rady 73/44/EWG oraz dyrektyw Parlamentu Europejskiego i Rady 96/73/WE i 2008/121/WE. 60. Techfit Preparation Long Sleeve Tee. Katalog produktów firmy Adidas [2013], http://www.adidas.pl/Techfit-Preparation-Long-SleeveTee/G70429_310,pl_PL,pd.html, dostęp: 27.09.2013. 61. Thinsulate. Technologie Firmy Hi-tec [2013]; http://hi-tec.com.pl/pl/technologie/thinsulate, dostęp: 27.09.2013. 62. Trends and drivers of change in the European textiles and clothing sector [2008], dostęp: http://www.eurofound.europa.eu/pubdocs/2008/15/en/1/ef0815en.pdf, 11.10.13. 63. Turek K. [1995], Pracownia Materiałoznawstwa Odzieżowego, WSziP, Warszawa. 64. Voyce J., Dafniotis P., Towlson S. [2005], Elastic Textiles, w: Textiles in Sport, eds. Shishoo R., Woodhead Publishing Limited, Cambridge. 65. Wełna Merino [2013], http://www.merino.com.pl,edr4, dostęp: 27.12.13. 66. Wu H. Y., Zhang W.Y., Li J. [2009], Study of Imroving the Thermal-Wet Comfort of Clothing During Exercise with Assembly of Fabrics, Fibres & Textiles in Eastern Europe, nr 4(75), s. 46. 67. Wypkema A. W. [2005], Microbicides for the Protection of Textiles, w: Directory of Microbicides for the Protection of Materials, ed. Paulus W., Springer, s. 411-416. 68. Zhong W. et al. [2006], Textiles and Human Skin, Microclimate, Cutaneous Reactions: An Overview, UC Davis, s. 23-24. 66 Wykaz norm: 1. EN ISO 5084:1999P Tekstylia – Wyznaczanie grubości tekstyliów I wyrobów włókienniczych. 2. EN ISO 9237:1998P Tekstylia – Wyznaczanie przepuszczalności powietrza wyrobów włókienniczych. 3. PN-71/P-04611 Metody badań wyrobów włókienniczych – Wyznaczanie przepuszczalności pary wodnej (Wycofana, bez zastąpienia). 4. PN-72/P-04604 Metody badań surowców włókienniczych -- Rozpoznawanie włókien (wycofana, bez zastąpienia). 5. PN-72/P-04734 Metody badań wyrobów włókienniczych – Wyznaczanie wodochłonności (Wycofana, bez zastąpienia). 6. PN-80/P-04635 Metody badań wyrobów włókienniczych -- Wyznaczanie higroskopijności (Wycofana, bez zastąpienia). 7. PN-91/P-04601 Tekstylia – Wyznaczanie wilgotności (Wycofana, bez zastąpienia). 8. PN-EN ISO 12947-1:2000/AC:2006 Tekstylia – Wyznaczanie odporności płaskich wyrobów na ścieranie metodą Martindale’a – wyznaczanie zniszczenia próbki. 9. PN/P-04613:1997 Tekstylia – Dzianiny i przędziny – Wyznaczanie masy liniowej i powierzchniowej. 67 Spis tabel: Właściwości wełny ..................................................................................................................... 7 Właściwości bawełny ................................................................................................................. 9 Właściwości poliestru ............................................................................................................... 11 Właściwości poliamidu ............................................................................................................ 13 Właściwości poliuretanu........................................................................................................... 15 Właściwości polipropylenu ...................................................................................................... 16 Przykłady kombinacji włókien i ich wykorzystanie ................................................................. 19 Charakterystyka nanowłókien .................................................................................................. 28 Rodzaje związków w materiałach przemiany fazowej ............................................................. 29 Przykładowe materiały przepuszczające powietrze oraz parę wodną ...................................... 37 Wybrane środki chemiczne zwiększające właściwości higieniczne materiałów tekstylnych .. 40 Wybrane właściwości mechaniczne włókien stosowanych w odzieży sportowej ................... 42 Charakterystyka materiału badawczego ................................................................................... 52 Obrazy mikroskopowe badanych włókien ............................................................................... 53 Identyfikacja badanych włókien ............................................................................................... 54 Wyniki badań właściwości fizycznych dzianin przeznaczonych na bieliznę sportową ........... 55 Średni ubytek masy powstały wskutek ścierania ..................................................................... 58 68 Spis rysunków: Rys. 1. Podział włókien tekstylnych stosowanych w odzieżowych wyrobach sportowych ...... 5 Rys. 2. Przekroje włókien elastomerowych poliuretanowych .................................................. 14 Rys. 3. Przekroje: a) materiał powlekany, b) materiał laminowany......................................... 21 Rys. 4. Komfort użytkowania odzieży, podział........................................................................ 32 Rys. 5. Metody produkcji materiałów tekstylnych zwiększające odporność mikrobiologiczną .................................................................................................................................................. 39 Rys. 6. Grubościomierz ............................................................................................................ 45 Rys. 7. Aparat do oznaczania przepuszczalności powietrza .................................................... 46 Rys. 8. Przyrząd Martindale’a .................................................................................................. 49 Rys. 9. Tor ruchów figury Lissajous ........................................................................................ 50 Rys. 10. Materiał badawczy: a) dzianina 1, b) dzianina 2 ........................................................ 51 Rys. 11. Przebieg suszenia dzianin aklimatyzowanych w 100 % wilgotności powietrza ........ 56 Rys. 12. Przebieg suszenia dzianin nasączonych 1,4 cm3 wody destylowanej ........................ 57 Rys. 13. Zmiany w wyglądzie dzianiny bawełnianej powstałe na skutek ścierania: a) Zdjęcie wykonane przed próbą ścierania, b) Zdjęcie wykonane po wykonaniu 35 tys. cykli .................................................................................................................................................. 58 Rys. 14. Zmiany w wyglądzie dzianiny poliestrowej powstałe na skutek ścierania: a) Zdjęcie wykonane przed próbą ścierania, b) Zdjęcie wykonane po wykonaniu 35 tys. cykli .................................................................................................................................................. 59
