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防水透氣織物是指水在一定壓力下無法浸入織物,而人體散發(fā)的汗氣能以水蒸氣的形式通過織物傳導(dǎo)到外界,從而避免汗氣積聚冷凝在體表與織物之間,以保持穿著的舒適性,它是一種高技術(shù)、獨(dú)具特色的功能性織物。防水對(duì)于面料行業(yè)來說并不是什么難題,關(guān)鍵是如何實(shí)現(xiàn)透氣與其兼得并且實(shí)現(xiàn)超強(qiáng)防風(fēng)。
一、防水及其測試標(biāo)準(zhǔn)
水通過潤濕,穿透織物主要通過以下兩種方式:(1)通過毛細(xì)管的作用,將水從織物的一面滲透到另一面(2)通過施加一定的壓力,迫使水穿透面料的孔隙從一邊滲透到另一邊。
拒水性&抗水性/防水性
運(yùn)用這種重要性質(zhì),制成的消費(fèi)品有:
¨ 雨衣
¨ 滑雪服
¨ 帳篷
¨ 雨傘
¨ 其他(如功能性服裝)
定義:
拒水性—織物具有抗拒水潤濕的性能。
抗水性—織物抵抗被水潤濕和滲透的能力。
防水性—織物的孔道被封閉,猶如形成一面阻止水通過的連續(xù)墻,因此,水不易通過。
測試方法:
Ÿ 噴淋測試
將27C ,250ML蒸餾水注入測試器的漏斗中,對(duì)著繃緊的測試樣品,水滴的分布和沾濕部分的尺寸取決于相應(yīng)的面料的憎水性,對(duì)照評(píng)級(jí)表,比較潑水點(diǎn)/沾濕面積來評(píng)估面料的防水性。
Ÿ 雨淋測試
面料的背面附有已知重量的吸水紙,用一個(gè)能提供600mm水壓的噴霧頭對(duì)著面料噴5分鐘,然后再次測定吸水紙的重量,其差值就是透過面料的水的量。
Ÿ 淋雨測試
將一塊已知質(zhì)量的待測試樣施以一定的張力固定在一個(gè)傾斜的毛玻璃板上,毛玻璃板必須緊貼測試樣,將噴頭朝下對(duì)著測試樣潑水,這種模擬陣雨是采用一個(gè)能持續(xù)穩(wěn)定均勻的提供蒸餾水水滴的方法,實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,留在織物上的水和透過面料的水的量是可以被計(jì)算的。
Ÿ 靜水壓測試
織物樣品固定在夾子上,通過水給樣品表面施加逐漸增加的壓力,直到在樣品的表面出現(xiàn)三個(gè)小水滴,這時(shí)數(shù)字讀數(shù)器直接可讀出壓力。
二、透氣性能測試及其測試標(biāo)準(zhǔn)
透氣性面料能夠?qū)⑽覀兩眢w中排出的汗轉(zhuǎn)移到衣服外。排汗的方式有兩種,顯汗的和非顯汗的。非顯汗是指人體連續(xù)的以水蒸氣的形式向外排汗。顯汗是指人在劇烈運(yùn)動(dòng)或者在高溫環(huán)境下運(yùn)動(dòng)時(shí)才會(huì)發(fā)生的,通常以液體的形式排出。
將汗液從皮膚上除去的方式有三種:吸收、芯吸和滲透。吸收和芯吸是以液相形式傳輸?shù)模鴿B透則是以氣相方式傳輸?shù)摹?/p>
透氣性材料主要分為以下三類:
- 貼身的針織和機(jī)織面料,不涂層面料
- 多微孔系統(tǒng)
- 親水系統(tǒng)
測試方法
透氣性作為一種特性,在教科書中并沒有一個(gè)準(zhǔn)確的定義。人們采用了不同的方法來測量這種性能,同時(shí),表征這種性能所用的單位也是不同的。
導(dǎo)氣性或者說透氣性是指面料傳遞水蒸氣的能力,也就是指面料“呼吸”的能力。這種特性對(duì)于織物的舒適度是非常重要的。人們采用了很多的測試方法來測試織物的滲透性,單純的比較這些測試結(jié)果則很容易導(dǎo)致混淆。
水蒸氣滲透性的測試方法
Test method 測試方法 | Air Gap | Air flow speed | Test environment | |
Temperature | R.H.% | |||
BS 7209 | 10mm | Not exceeding 6mm/min | 20 2C | 65 5% |
BS 3546 Part 4 | 10mm | Not exceeding 6m/min | 20 2C | 65 5% |
JIS L 1099 – 85 (A-1) | 3mm | 0.5 m/s | 40 2C | 90 5C |
JIS L 1099 – 85 (A-2) | 10mm | 0.5 m/s | 40 2C | 50 5C |
JIS L 1099 – 85 (B) | Sample floating in the water | 0.5 m/s | 30 2C | / |
ASTM E96-90 (A) | ¼ in. (6mm) | At least 2.5m/s, not less than 7.7 times the permanent | 23C | 50 5C |
ASTM E96-90 (B) | ¾ in. (19mm) | 2.8m/s - 3.5m/s not less than ten times the permanent | 23C | 50 5C |
ASTM E96-90 (BW) | / | 2.8m/s - 3.5m/s not less than ten times the permanent | 23C | 50 5C |
ASTM E96-90 (C) | ¼ in. (6mm) | 2.8m/s - 3.5m/s not less than ten times the permanent | 32.2C (90F) | 50 5C |
ASTM E96-90 (D) | ¾ in. (19mm) | 2.8m/s - 3.5m/s not less than ten times the permanent | 32.2C (90F) | 50 5C |
ASTM E96-90 (E) | ¼ in. (6mm) | 2.8m/s - 3.5m/s not less than ten times the permanent | 37.8C (100F) | 50 5C |
CAN 2-4 2-M77 Method 49-1977 | Control dishes: internal air layer: 4,9,14mm; Sample Dishes: approx. 14mm (37ml of water) | Not more than 6mm/min | 20C | 65% |
DIN 53 122 part 1 (A) | 3 – 4 mm | 0.5 – 2.5 m/s | 25 +/- 1 C | 90 +/- 2% |
DIN 53 122 part 1 (B) | 3 – 4 mm | 0.5 – 2.5 m/s | 38 +/- 1 C | 90 +/- 2% |
DIN 53 122 part 1 (C) | 3 – 4 mm | 0.5 – 2.5 m/s | 25 +/- 1 C | 75 +/- 2% |
DIN 53 122 part 1 (D) | 3 – 4 mm | 0.5 – 2.5 m/s | 23 +/- 1 C | 85 +/- 2% |
DIN 53 122 part 1 (E) | 3 – 4 mm | 0.5 – 2.5 m/s | 20 +/- 1 C | 85 +/- 2% |
三、防水透汽性能實(shí)現(xiàn)的方法
1、防水
為了防水,織物需經(jīng)過化學(xué)處理或者涂層處理。最常用的方法是在織物的表面涂上一次高品質(zhì)的薄膜。
無論織物的防水性能如何的好,也可能會(huì)在接縫的地方發(fā)生滲透。
Ÿ 絕對(duì)的防水服裝必須在接縫的地方也達(dá)到良好的密封。
Ÿ 并且所有的夾層和拉鏈也必須用密封帶密封。
Ÿ 密封帶包括聚氨酯薄膜和聚氯乙烯薄膜以及某些織物薄膜。
Ÿ 防水用品的維護(hù)
Ÿ 使用者必須遵守防水服裝上洗水標(biāo)所提供的洗水指示。
Ÿ 錯(cuò)誤的洗水過程可能損害服裝的防水性能。
不同涂層的回顧
涂層名稱 |
| 價(jià)格 |
天然橡膠 (聚異戊二烯) | · 很好的拉伸強(qiáng)度及彈性。 · 增強(qiáng)過濾器改善了撕裂強(qiáng)度及抗磨損性(如炭黑)。 · 被硫化后所有的有機(jī)液體中是不溶的。 · 烴及含氯溶劑會(huì)使之高度膨脹。 · 不受稀酸、堿和水的影響。 · 易氧化;在臭氧環(huán)境中被氧化的比較小。 · 包含2-4% 的蛋白質(zhì),增強(qiáng)了生物降解性。 · 需縫合或粘合接縫。 · 可在溫度范圍-55°C至70°C內(nèi)使用。 |
適中 |
丁苯橡膠 (苯乙烯-丁二烯橡膠)
| · 與天然橡膠相似,但改良了彈性及抗磨損性,特別是在高溫、高燥的條件下。 · 抗撕裂強(qiáng)度較差,可用溫度范圍較窄。 · 抗生物降解。 |
適中 |
丁腈橡膠(丙烯腈-丁二烯共聚物) | ·與天然橡膠相似。 ·但提高了對(duì)熱、光以及在有機(jī)液體中的氧化老化和膨脹的抵抗力。 |
適中 |
氯丁(二烯)橡膠(聚氯丁烯) | · 具有良好的機(jī)械性能。 · 耐大多數(shù)的化學(xué)品及有機(jī)液體;在氯化和芳緩溶劑中會(huì)膨脹。 · 很好的風(fēng)化特性。 · 低溫特性不如天然橡膠。 · 最高使用溫度約在120°C |
適中偏低 |
丁基橡膠(異丁烯-橡膠基質(zhì)共聚物)
| · 對(duì)熱老化、氧化及紫外線、臭氧及一般化學(xué)侵蝕有很好的抵抗力。 · 較低的氣體滲透性。 · 較難裂開 · 適用溫度范圍在-50°C至+125°C
|
適中偏低
|
Hypalon (氯磺化聚乙烯) | · 與氯丁橡膠相似。 · 相對(duì)弱的耐低溫性能。
|
適中 |
PVC(聚氯乙烯) | · 天然堅(jiān)硬的材料;對(duì)于耐久、柔軟的涂層需要特別的配方。 · 較大的可塑劑容量(按重量計(jì)算最高可達(dá)40%) · 很好的化學(xué)特性,雖然溶劑往往可能萃取增塑劑,并且使聚合物變硬。 · 較好的防風(fēng)蝕及防火性。 · 除非使用特殊的增塑劑,否則低溫性能較差。 · 具有熱塑性;可在熱空氣,無線電頻率,和超聲波焊接下裂開。 | Low低 |
PVDC (聚偏二乙烯氯化物) | · 與PVC相似。 · 較好的防火能力。 · 較低的氣體滲透性。 |
適中偏低 |
PTEE (聚四氟乙烯) | · 對(duì)于化學(xué)品、溶劑、熱、氧化、風(fēng)化和微量有機(jī)物有異常好的抵抗力。 · 出色的電特性及不粘特性。 · 不易裂開。 · 適用溫度范圍-70至250°C |
非常高 |
PVF(聚氟乙烯) PVDF(聚偏氟乙。 |
· 與PTFE相似。 · 抵抗化學(xué)品和熱的能力較差。 |
高至非常高 |
PU(聚氨酯) | · 可變性很大的化合物;特性范圍從堅(jiān)硬、不可彎曲的塑料,到柔軟、有彈性的涂層。 · 不需要增塑劑。 · 一些級(jí)別對(duì)燃料和油有很好的抵抗力。 出色的強(qiáng)力性能,抗撕裂和耐磨損性。 · 可得到不同的熱塑性級(jí)別。
|
適中偏高 |
硅樹脂橡膠 (聚硅氧烷) | · 機(jī)械特性低于普通橡膠。 · 除了濃酸和濃堿外,對(duì)大多數(shù)的化學(xué)品有很好的抵抗力。 · 抗氧化、老化和微生物。 · 相當(dāng)高的氣體滲透性。 · 無味道、無氣味及有物理惰性。 · 不易裂開。 · 適用溫度范圍從-60°C到200°C |
高 |
2、透汽
(1)通過層壓防水透氣膜來實(shí)現(xiàn)透汽
Ÿ PTFE薄膜
水蒸氣分子直徑為0.0004微米,雨水中直徑最小的輕霧直徑為20微米,毛毛雨的直徑則高達(dá)400微米,如果能夠制造出孔隙直徑在水蒸氣和雨水之間的薄膜,則能實(shí)現(xiàn)既防水又透氣。美國戈?duì)柟纠镁鬯姆蚁≒TFE)成為第一家生產(chǎn)出該膜的公司,與織物進(jìn)行復(fù)合層壓后取商品名為GORE-TEX(戈?duì)柼厮筎M)薄膜。經(jīng)過不斷努力,通過與其它親水薄膜層壓在一起成為復(fù)合薄膜,在膜上進(jìn)行特殊處理,其牢度大大提高。一般認(rèn)為,該面料水壓可以達(dá)到10000mm,水洗6-7次后水壓才有明顯下降;透氣量最高可以達(dá)到10000g/sqm*24hrs,但并不是剛做出來的面料就能達(dá)到這個(gè)數(shù)值,需要經(jīng)過幾次水洗,將部分膠水洗去,可用孔隙增多,透氣量上升;同時(shí),該面料做成的服裝還可以阻擋冷風(fēng)的侵入,防止風(fēng)透過布料將身體散發(fā)的熱量帶走,使身體不因熱量的喪失而感到風(fēng)冷;此外,該面料還可以抵御97.5%的紫外線。
PTFE面料現(xiàn)在主要以美國的戈?duì)柡虳onaldson為代表。戈?duì)栕约荷a(chǎn)薄膜并做復(fù)合,不單獨(dú)賣薄膜,指定較好的服裝生產(chǎn)廠家做服裝,并有單獨(dú)的銷售人員與其配合。戈?duì)柹a(chǎn)出獨(dú)特的具有防水、防風(fēng)、透氣功能的該面料后,可以說譜寫了戶外領(lǐng)域的一個(gè)神話,在歐美被譽(yù)為“世紀(jì)之布”,所制成的服裝、鞋帽、手套多年來一直保護(hù)著美國宇航員和無數(shù)探險(xiǎn)者,德國、法國、北歐國家、韓國、新加坡等國軍隊(duì)也都部分采用了該面料,被《財(cái)富》雜志列為世界上100個(gè)最好的美國產(chǎn)品之一。世界頂尖的戶外服飾品牌幾乎都采用GORE-TEX(戈?duì)柼厮筎M)面料,為戶外活動(dòng)愛好者提供周全的保護(hù),并使他們充分享受戶外活動(dòng)的樂趣,其中為中國消費(fèi)者所熟悉的品牌有:Arc’ Teryx, The North Face, Black Yak, Ozark, Bonton, Garmont, Arctic Fox, Nautica, Timberland, Tecnica, Vasque, Treksta等。近年來戈?duì)柟靖墙?jīng)過不斷努力,將GORE-TEX(戈?duì)柼厮梗┟媪系牟煌δ芗斑m用性進(jìn)行了準(zhǔn)確的定位,開發(fā)出能滿足不同戶外運(yùn)動(dòng)需求的四大品類:GORE-TEX? Pro Shell、GORE-TEX? Performance Shell、GORE-TEX?Soft Shell和GORE-TEX? Paclite?Shell,確立了其在功能性面料行業(yè)的絕對(duì)領(lǐng)先地位;Donaldson只生產(chǎn)薄膜,在日本的復(fù)合廠家做復(fù)合。
Ÿ TPU薄膜
TPU是熱塑型聚氨酯薄膜的簡稱,屬于無孔親水性薄膜。由于薄膜本身沒有孔隙,防水效果自然很好。透氣主要通過其的親水特性來實(shí)現(xiàn),依靠衣服內(nèi)外蒸汽壓的差異,將蒸汽從壓力高的地方轉(zhuǎn)移到低的地方,從而實(shí)現(xiàn)了透氣的功能。
(2)通過涂層來實(shí)現(xiàn)透汽
采用干法直接涂層、轉(zhuǎn)移涂層、泡沫涂層、相位倒置或濕法涂層(凝固涂層)等工藝技術(shù),將各種各樣具有防水、透氣功能的涂層劑涂敷在織物的表面上,使織物表面孔隙被涂層劑封閉或減小到一定程度,從而得到防水性?椢锿笟庑詣t通過涂層上經(jīng)過特殊方法形成的微孔結(jié)構(gòu)或涂層劑中的親水基團(tuán)與水分子作用,借助氫鍵和其它分子間力,在高濕度一側(cè)吸附水分子,后傳遞到低溫度一側(cè)解析的作用來獲得。涂層面料的價(jià)格低,實(shí)現(xiàn)了一定的透氣,而被廣泛使用。但是由于其防水透氣性能較差,手感也不能令人滿意,市場占有率正在逐步的減少。
現(xiàn)在開發(fā)的濕法轉(zhuǎn)移涂層面料使得涂層面料煥發(fā)新機(jī),不僅防水透氣等物性指標(biāo)很高,面布能做100%特氟龍?zhí)幚,水洗牢度能達(dá)到25次以上,手感非常好。
(3)通過纖維來實(shí)現(xiàn)透汽
文泰爾織物。是上世紀(jì)40年代由英國的Shirley研究所設(shè)計(jì)的,選用埃及長絨棉的高支低捻度純棉紗高密重平組織織物,最初主要用于第二次世界大戰(zhàn)期間的英國空軍飛行員的防寒抗浸服。當(dāng)織物干燥時(shí),經(jīng)緯紗線間的間隙較大,大約10微米,能提供高度透氣的結(jié)構(gòu);當(dāng)雨或水淋織物時(shí),棉紗膨脹,使得紗線間的間隙減至3~4 微米,這一閉孔機(jī)制同特殊的拒水整理相結(jié)合,保證織物不被雨水進(jìn)一步滲透。目前該類面料早已被其它防水透氣面料所取代。
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