防水透濕功能性面料的測試分析和研究

　　藍帝雅纖維科技友情提示：當你去登山的時(shí)候，冷不丁會(huì )下雨，總不能撐著(zhù)雨傘上山吧。爬山又是一項非常消耗體力的運動(dòng)，出大量的汗水，而山上的溫度一般都很

　　當你去登山的時(shí)候，冷不丁會(huì )下雨，總不能撐著(zhù)雨傘上山吧。爬山又是一項非常消耗體力的運動(dòng)，出大量的汗水，而山上的溫度一般都很低，總不能把衣服脫掉吧。那么，怎么樣才能一下解決這類(lèi)問(wèn)題呢？實(shí)際上，人們很早就在研究這個(gè)問(wèn)題了，那就是穿一件既防水又能透濕的衣服。（平時(shí)人們常稱(chēng)它為透氣織物，但不是空氣中的氣體，而是汗水蒸發(fā)出來(lái)的蒸汽）。

　　具體來(lái)講，防水透濕織物是指水在一定壓力下不浸入織物，而人體散發(fā)的汗液卻能以水蒸氣的形式通過(guò)織物傳導到外界，從而避免汗液積聚冷凝在體表與織物之間以保持服裝的舒適性，它是一種高技術(shù)、獨具特色的功能性織物。防水對于普通面料工作者來(lái)說(shuō)并不是什么難題，關(guān)鍵是如何實(shí)現透濕。下面，我們從防水透濕織物的種類(lèi)來(lái)深入了解一下它。

　　一、通過(guò)纖維來(lái)實(shí)現透濕

　　1、文泰爾織物。最早的防水透濕織物是著(zhù)名的文泰爾(Ventile)織物。它是上世紀40年代由英國的Shirley研究所設計的，選用埃及長(cháng)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期間的英國空軍飛行員的防寒抗浸服。當織物干燥時(shí)，經(jīng)緯紗線(xiàn)間的間隙較大，大約10微米，能提供高度透濕的結構；當雨或水淋織物時(shí)，棉紗膨脹，使得紗線(xiàn)間的間隙減至*～4 微米，這一閉孔機制同特殊的拒水整理相結合，保證織物不被雨水進(jìn)一步滲透。目前該類(lèi)面料早已被藍帝雅@防水透濕面料所取代。

　　2、Coolmax類(lèi)面料。杜邦、日本東麗等國際大公司研究的通過(guò)纖維內部制造出孔道的方式實(shí)現將汗水排出體外，也就是市場(chǎng)上的吸濕排汗面料。該類(lèi)纖維生產(chǎn)技術(shù)集中在這類(lèi)國際大公司手上，價(jià)格相對較高，難以成為市場(chǎng)的主流。

　　二、通過(guò)涂層來(lái)實(shí)現透濕

　　采用干法直接涂層、轉移涂層、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、透濕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?？椢锿笣裥詣t通過(guò)涂層上經(jīng)過(guò)特殊方法形成的微孔結構或涂層劑中的親水基團與水分子作用，借助氫鍵和其它分子間力，在高濕度一側吸附水分子，后傳遞到低溫度一側解析的作用來(lái)獲得。涂層面料的價(jià)格低，實(shí)現了一定的透濕，而被廣泛使用。但是由于其防水透濕性能較差，手感也不能令人滿(mǎn)意，市場(chǎng)占有率正在逐步的減少。

　　現在開(kāi)發(fā)出的濕法轉移涂層的面料使得涂層面料又煥發(fā)了新機，它不僅防水透濕等物性指標很高，面布能做100%特氟龍處理，水洗牢度能達到2*次以上，手感也非常好。

　　三、通過(guò)層壓防水透濕膜來(lái)實(shí)現透濕

　　1、PTFE薄膜

　　水蒸氣分子的直徑為0.0004微米，而雨水中直徑最小的輕霧的直徑為20微米，毛毛雨的直徑已經(jīng)高達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，那么既防水又透濕不是就能實(shí)現了嗎？美國GORE公司利用聚四氟乙烯(PTFE)成為第一家生產(chǎn)出該膜的公司，與織物進(jìn)行復合層壓后取商品名為GORE-TEX。但是由于PTFE具有非常強的化學(xué)惰性，幾乎沒(méi)有什么材料可以將它與其它織物很好地層壓在一起，第一代面料牢度非常差。后來(lái)，經(jīng)過(guò)不斷的努力，通過(guò)與其它親水薄膜層亞在一起成為復合薄膜，并在膜吉印通行特殊處理，牢度大大提高。一般認為，Gore-Tex面料水壓可以達到10000mm，水洗6-*次后水壓才有明顯的下降；透濕量最高可以達到10000g/sqm*24hrs，但是這并不是剛做出來(lái)的面料就能達到這個(gè)數值，需要經(jīng)過(guò)幾次水洗，將部分膠水洗去，可用孔隙增多，透濕量上升。

　　PTFE面料現在主要以美國的Gore和Donaldson為代表。Gore自己生產(chǎn)薄膜并做復合，不單獨賣(mài)薄膜，指定較好的服裝生產(chǎn)廠(chǎng)家做服裝，并有單單獨的銷(xiāo)售人員與其配合。Donaldson只生產(chǎn)薄膜，在日本的復合廠(chǎng)家做復合。這兩家公司在市場(chǎng)上的競爭也非常的激烈。國內的PTFE生產(chǎn)廠(chǎng)家現在也逐漸興起，但是都以單組分的PTFE薄膜為主，沒(méi)有與親水性薄膜復合，水洗牢度一般只能在五次左右。我們藍帝雅纖維科技成功研發(fā)了PTFE雙組分膜產(chǎn)品，水洗*次以后功能依然保持10000Mm。

　　雖然PTFE面料防水透濕性能較其它面料出色，但是，也由于其本省的化學(xué)惰性，薄膜難以被自然界降解，燃燒溫度高達40*℃，大規模的應用使得GORE-TEX漸漸成為環(huán)境的殺手。面對如此難題，GORE公司建立了稱(chēng)之為平衡工程的廢棄服裝回收機制以期降低其對環(huán)境的影響。希望在環(huán)境保護主義大行其道的今天，GORE能堅挺的走下去。

　　2、TPU薄膜

　　TPU是熱塑型聚氨酯薄膜的簡(jiǎn)稱(chēng)，屬于無(wú)孔親水性薄膜。由于薄膜本身沒(méi)有孔隙，防水效果自然很好，同時(shí)也還使面料防風(fēng)保暖。透濕主要通過(guò)其的親水特性來(lái)實(shí)現，依靠衣服內外蒸汽壓的差異，將蒸汽從壓力高的地方轉移到低的地方，從而實(shí)現了透濕的功能。本人也長(cháng)期從事TPU復合面料的生產(chǎn)，特作一些簡(jiǎn)單介紹。

　　產(chǎn)品待性：

　　A. 綠色環(huán)保

　　B. 極好的透氣透濕性

　　C. 絕對防水性、防血污、抗菌

　　D. 防風(fēng)且耐寒、防絨、滑爽

　　E. 耐久性、超潑水整理

　　F. 易去污整理，可正常水洗

　　適用范圍：

　　A. 野戰軍服、消防、軍隊特用服裝

　　B. 防護用品、軍隊用帳蓬、睡袋及郵政包

　　C. 登山、滑雪、高爾夫等運動(dòng)用衣

　　D. 鞋帽用材、箱包、遮光窗簾、防紫外線(xiàn)傘布

　　E. 防雨、透氣的雨披、休閑風(fēng)衣

　　F. 醫保用品

　　產(chǎn)品規格：

　　1、門(mén)幅寬度：1*00mm

　　2、產(chǎn)品厚度：0.012~0.02*mm

　　*、低透透明膜、低透霧面膜、低透乳白膜

　　透濕指標：大于1000g/m2*24hrs（ASTM E*6 BW 2000版）

　　耐靜水壓指標：大于10000mmH2O（AATCC 12*）

　　4、中透透明膜、中透霧面膜、中透乳白膜

　　透濕指標：大于*000g/m2*24hrs（ASTM E*6 BW 2000版）

　　耐靜水壓指標：大于10000mmH2O（AATCC 12*）

　　*、高透透明膜、高透霧面膜、高透乳白膜

　　透濕指標：大于*000g/m2*24hrs（ASTM E*6 BW 2000版）

　　耐靜水壓指標：大于10000mmH2O（AATCC 12*）

　　6、適合針織、機織、無(wú)紡布等各種不同面料貼合

　　現在市場(chǎng)上做的最多的TPU復合面料主要為：

　　1，四面彈+TPU+搖粒絨，就是人們常叫的Soft Shell。四面彈主要為**D(做女裝)和100D(做男裝)，搖粒絨主要為**D/*2F和100D/144F兩種?？梢杂衅郊y、斜紋、格子等很多風(fēng)格。由于其防水、透濕、防風(fēng)、保暖，使用范圍現在已經(jīng)不局限于普通的戶(hù)外運動(dòng)服裝，很多國外大型公司將其作為員工的工作服。我的一個(gè)日本客戶(hù)竟然將其用做拉面館服務(wù)員的工作服!

　　2，化纖機織布+TPU+Tricot(滌綸經(jīng)編網(wǎng)眼布)。機織布主要春亞紡、塔絲隆、牛津布、桃皮絨、尼絲紡等。普通的如228T塔絲隆可以作為沖鋒衣的主要面料；而尼龍迷彩印花的面料就可以做軍隊服裝；熒光類(lèi)的面料可以做警察服等工裝；

　　防水透濕面料的測試方法介紹

　　在上海的面料展會(huì )上，我們經(jīng)常會(huì )遇到這樣的客戶(hù)，需要防水透濕達到10000/10000的復合面料。當我們拿出我們藍帝雅的產(chǎn)品，老外驚呆了，我們的產(chǎn)品性能不遜色于美國Gore的面料，同樣我們也能夠達到這個(gè)透濕量，一般的TPU高透薄膜做三合一(面布+膜+里布)也只能達到*000的透濕量。如果用英國的Porelle或荷蘭的Sypamtex薄膜透濕量會(huì )高一些，但也不能達到10000，而且這些進(jìn)口膜的價(jià)格也不菲。那怎么解釋客戶(hù)會(huì )要求這么高的指標呢?一種可能就是客戶(hù)不懂這行，看到Gore的衣服上標著(zhù)10000/10000，就要做這么高的指標；還有一種可能，也就是外行人不懂而被一些常常利用的，那就是測試方法的不同。

　　現在的測試方法有多少？

　　1、控制杯法

　　1.1 水蒸氣透過(guò)法

　　1.1.1正杯法

　　A,中國國家標準:GB/T12*04-*1 B

　　B,美國材料實(shí)驗協(xié)會(huì )標準：ASTM E*6 Produce B and D

　　C,日本工業(yè)標準：JIS L-10** A2

　　D,加拿大標準：(CGSB)-4.2 No.4*-**

　　E,英國標準:BS *20*-1**0

　　1.1.2倒杯法(也叫吸濕法)

　　A，美國材料實(shí)驗協(xié)會(huì )標準：ASTM E*6 BW(1***版和2000版)

　　1.2 干燥劑法

　　1.2.1正杯法

　　A，中國國家標準：GB/T 12*04-*1 A

　　B，日本工業(yè)標準：JIS L-10** A1

　　C，美國材料試驗學(xué)會(huì )標準：ASTM E-*6 A、C、E

　　1.2.2倒杯法

　　A，日本工業(yè)標準：JIS L-10** B1、B2

　　B，美國材料試驗學(xué)會(huì )標準：ASTM E-*6

　　C，比利時(shí)UCB公司標準：UCB 法

　　D，英國標準:B.T.T.G法

　　2、出汗熱盤(pán)法，也稱(chēng)皮膚模型法

　　A，ISO標準：ISO 110*2

　　B，消防防護服測試：NFPA 1**1

　　C，美國材料試驗學(xué)會(huì )標準：ASTM F 1868-*8 B

　　D，德國標準：DIN *4 010 T01-A

　　*、出汗假人法

　　出汗假人法的假人有點(diǎn)像熱盤(pán)，用來(lái)模擬典型人體的形狀和尺寸。假人測試比出汗熱盤(pán)測試更具有實(shí)際意義，因為它可以考慮更多的變量，包括服裝覆蓋人體的表面積，紡織品的層數和人體表面空氣層的分布，松還是緊配合，人體不同部分的皮膚溫度差異，身體的位置和運動(dòng)狀態(tài)等。但是，還沒(méi)有一個(gè)出汗假人可以測試在諸如行走時(shí)動(dòng)態(tài)條件下的蒸發(fā)熱阻力。

　　當前，還沒(méi)有出汗假人的設計標準和測試步驟。而且由于出汗假人更加復雜和昂貴，使得假人測試費用比熱盤(pán)法高。

　　4、其它方法

　　A，Watkins 法

　　B，Mernander法

　　C，Farnworth法

　　D，Van Beest法

　　E，Ruchman法

　　F，Gibson法

　　真的是太多了，我們還是來(lái)具體了解一下幾個(gè)相對比較有用的方法吧。

　　1，最常用的方法：ASTM E*6 BW，美國材料試驗學(xué)會(huì )標準，水蒸氣倒杯法。

　　由于美國在這個(gè)行業(yè)一直處于領(lǐng)先地位，而且該國的市場(chǎng)也非常的大，該方法測試的數據也相對較高，ASTM標準自然而然成為最常用的方法?，F在大部分客戶(hù)都采用該方法做檢測。

　　測試原理如下：將被測試的織物覆蓋在盛有蒸餾水的透濕杯上，固定后倒置，用精度為0.001g的頂加載天平稱(chēng)其重量，并將其安置在風(fēng)洞排的位置上。在杯子進(jìn)入溫度為2*℃、相對濕度*0%、風(fēng)速2.*m/s的環(huán)境室進(jìn)行稱(chēng)量之前，記錄環(huán)境的溫度和相對濕度。每個(gè)杯子的重量和稱(chēng)量的時(shí)間都記錄下來(lái)。將*h，6h，*h，1*h，2*h，26h，*0h時(shí)的重量記錄下來(lái)，用WVT=24*△m/(s*t)公式計算水蒸氣傳遞速度。6個(gè)樣品的平均值作為測試的結果，平均值乘以24轉換為以g/m2*24h為單位的結果。

　　需要特別指出的是，ASTM E*6 BW法有1***版和2000版，**版的測試條件不成熟，測試的相對數據較高，現在基本上采用的都是2000版。

　　2，測試結果最高的方法：JIS L-10** B1、B2 日本工業(yè)標準

　　測試原理如下:用醋酸鉀作為干燥劑。將PTFE薄膜用橡皮環(huán)箍在塑料杯上制成一個(gè)水蒸氣通透杯子。在將薄膜包覆在杯子上之前，將足夠的醋酸鉀溶液放入到水蒸氣通透杯子中，充滿(mǎn)杯子容積約2/*。從每一織物上取出20cm**0cm見(jiàn)方的*塊樣品。每一樣品放置在測試支撐架上。所有涂層或層壓織物用橡皮環(huán)固定在支撐架上，并且涂層或層壓面朝外。樣品支撐系統的安裝以能夠漂浮在2*℃水溫的水槽中為準。在薄膜朝上方向測試完測試杯質(zhì)量(包括試樣、干燥劑和薄膜)后，迅速將測試杯倒過(guò)來(lái)并放入樣品支撐架中。這一裝配方式被放置在恒溫*0℃±2℃裝置中。1*min后，將測試杯取出恒溫裝置，將其倒置過(guò)來(lái)并測定其重量。水蒸氣通透性按WVT=24*△m/(s*t)公式計算。

　　在透濕測試中，日本的干燥劑倒杯法似乎更收到生產(chǎn)商的青睞，因為它可以迅速在較小試樣吉印通行測試，不需要對環(huán)境中的相對濕度進(jìn)行控制，而且測試裝置和耗材較為便宜。該方法給出最高的透濕量值，也是生產(chǎn)商所喜歡的，并且該方法和出汗熱盤(pán)法(被許多研究者所采用)有很好的相關(guān)性。

　　*，最令人關(guān)注的測試方法：ISO 110*2 出汗熱盤(pán)法

　　熱盤(pán)測試法是一種用來(lái)測試模擬緊貼皮膚所發(fā)生的傳熱傳質(zhì)過(guò)程的裝置。從測試原理來(lái)看，出汗熱盤(pán)測試方法屬于蒸發(fā)熱轉移阻抗法，是用于測量不同類(lèi)型織物對水蒸氣的阻抗(水蒸氣阻抗是指織物兩側的蒸氣壓力差值除以壓力梯度方向單位面積總的蒸發(fā)熱流量)。蒸發(fā)阻抗越高，織物的呼吸性越差；蒸發(fā)阻抗越低，則透水汽性能越好，或者說(shuō)出汗熱盤(pán)法測試的是蒸氣熱傳遞阻力。蒸發(fā)阻力測試值(Ret值)范圍一般為148.*～*.*m2Pa/w。

　　Ret值小于6時(shí)，認為是極端透氣，在高運動(dòng)水平時(shí)穿著(zhù)舒適；在6與1*之間時(shí)為非常透氣，在高運動(dòng)水平時(shí)穿著(zhù)舒適程度一般，但在一般運動(dòng)水平時(shí)穿著(zhù)舒適；在1*與20之間時(shí)為透氣，在高運動(dòng)水平時(shí)穿著(zhù)不舒適，但在一般運動(dòng)水平時(shí)穿著(zhù)舒適；在20與*0之間時(shí)，為低透氣，在高運動(dòng)水平時(shí)穿著(zhù)非常不舒適，但在低運動(dòng)水平時(shí)一般舒適；高于*0時(shí)為不透氣，在所有運動(dòng)水平時(shí)穿著(zhù)都不舒適。

　　出汗熱盤(pán)法由于其更加合理性，正被越來(lái)越多的業(yè)者所采用。但是，國內面臨最大的問(wèn)題是現在還沒(méi)有一家測試機構能夠做該測試，香港也不能做，臺灣的紡拓會(huì )能做，但卻認證的資歷不足。正因為如此，國內的面料生產(chǎn)廠(chǎng)家對該測試認識不足，無(wú)法確定該如何選擇正確的薄膜和工藝。今年就有一家兄弟企業(yè)因為不能沒(méi)有達到Ret值為1*而損失慘重。

　　織物透濕性測試的方法魚(yú)龍混雜，而且各種測試方法的結果又沒(méi)有相關(guān)性和可比性，因此，確定測試方法是所有指標的前提。我們往往在某些品牌上看看到防水透濕指標如何如何高，卻沒(méi)有指明使用何種測試方法測試。

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