防水透濕功能性面料性能及測(cè)試方法

防水透濕功能性面料性能及測(cè)試方法

防水透濕面料是指水在一定壓力下不浸入面料，而人體散發(fā)的汗液卻能以水蒸氣的形式通過面料傳導(dǎo)到外界，從而避免汗液積聚冷凝在體表與面料之間以保持服裝的舒適性，它是一種高技術(shù)、獨(dú)具特色的功能性面料。防水對(duì)于普通面料工作者來(lái)說并不是什么難題，關(guān)鍵是如何實(shí)現(xiàn)透濕。下面，我們從防水透濕面料的種類來(lái)深入了解一下它。 

    一、通過纖維來(lái)實(shí)現(xiàn)透濕 

 1、文泰爾織物。最早的防水透濕織物是著名的文泰爾(Ventile)織物。它是上世紀(jì)40年代由英國(guó)的Shirley研究所設(shè)計(jì)的，選用埃及長(zhǎng)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(guó)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，能提供高度透濕的結(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濕面料所取代。 

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

    二、通過涂層來(lái)實(shí)現(xiàn)透濕 

    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(lái)獲得。涂層面料的價(jià)格低，實(shí)現(xiàn)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，手感也不能令人滿意，市場(chǎng)占有率正在逐步的減少。 

現(xiàn)在開發(fā)出的濕法轉(zhuǎn)移涂層的面料使得涂層面料又煥發(fā)了新機(jī)，它不僅防水透濕等物性指標(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，手感也非常好。

    三、通過層壓防水透濕膜來(lái)實(shí)現(xiàn)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(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，那么既防水又透濕不是就能實(shí)現(xiàn)了嗎？美國(guó)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(fù)合層壓后取商品名為GORE-TEX。但是由于PTFE具有非常強(qiáng)的化學(xué)惰性，幾乎沒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)過不斷的努力，通過與其它親水薄膜層亞在一起成為復(fù)合薄膜，并在膜上進(jìn)行特殊處理，牢度大大提高。一般認(rèn)為，Gore-Tex面料水壓可以達(dá)到10000mm，水洗6-7次后水壓才有明顯的下降；透濕量最高可以達(dá)到10000g/sqm*24hrs，但是這并不是剛做出來(lái)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，透濕量上升。 

    PTFE面料現(xiàn)在主要以美國(guó)的Gore和Donaldson為代表。Gore自己生產(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，并有單單獨(dú)的銷售人員與其配合。Donaldson只生產(chǎn)薄膜，在日本的復(fù)合廠家做復(fù)合。這兩家公司在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)也非常的激烈。國(guó)內(nèi)的PTFE生產(chǎn)廠家現(xiàn)在也逐漸興起，但是都以單組分的PTFE薄膜為主，沒有與親水性薄膜復(fù)合，水洗牢度一般只能在五次左右。上次在上海的產(chǎn)業(yè)面料展會(huì)上碰到一家印尼的生產(chǎn)廠家，據(jù)稱水洗也是五次左右。 

    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(dá)405℃，大規(guī)模的應(yīng)用使得GORE-TEX漸漸成為環(huán)境的殺手。面對(duì)如此難題，GORE公司建立了稱之為平衡工程的廢棄服裝回收機(jī)制以期降低其對(duì)環(huán)境的影響。希望在環(huán)境保護(hù)主義大行其道的今天，GORE能堅(jiān)挺的走下去。

2、TPU薄膜

TPU是熱塑型聚氨酯薄膜的簡(jiǎn)稱，屬于無(wú)孔親水性薄膜。由于薄膜本身沒有孔隙，防水效果自然很好，同時(shí)也還使面料防風(fēng)保暖。透濕主要通過其的親水特性來(lái)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)了透濕的功能。本人也長(zhǎng)期從事TPU復(fù)合面料的生產(chǎn)，特作一些簡(jiǎn)單介紹。 

TPU薄膜產(chǎn)品待性：

    A.綠色環(huán)保 

    B.極好的透氣透濕性 

    C.絕對(duì)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(zhàn)軍服、消防、軍隊(duì)特用服裝 

    B.防護(hù)用品、軍隊(duì)用帳蓬、睡袋及郵政包 

    C.登山、滑雪、高爾夫等運(yùn)動(dòng)用衣 

    D.鞋帽用材、箱包、遮光窗簾、防紫外線傘布 

    E.防雨、透氣的雨披、休閑風(fēng)衣 

F.醫(yī)保用品  

  TPU薄膜產(chǎn)品規(guī)格：

    1、門幅寬度：1500mm 

    2、產(chǎn)品厚度：0.012~0.025mm 

    3、低透透明膜、低透霧面膜、低透乳白膜 

    透濕指標(biāo)：大于1000g/m2*24hrs（ASTME96BW2000版） 

    耐靜水壓指標(biāo)：大于10000mmH2O（AATCC127） 

    4、中透透明膜、中透霧面膜、中透乳白膜 

    透濕指標(biāo)：大于3000g/m2*24hrs（ASTME96BW2000版） 

    耐靜水壓指標(biāo)：大于10000mmH2O（AATCC127） 

    5、高透透明膜、高透霧面膜、高透乳白膜 

    透濕指標(biāo)：大于5000g/m2*24hrs（ASTME96BW2000版） 

    耐靜水壓指標(biāo)：大于10000mmH2O（AATCC127） 

6、適合針織、機(jī)織、無(wú)紡布等各種不同面料貼合

    現(xiàn)在市場(chǎng)上做的最多的TPU復(fù)合面料主要為： 

    1，四面彈+TPU+搖粒絨，就是人們常叫的SoftShell。四面彈主要為75D(做女裝)和100D(做男裝)，搖粒絨主要為75D/72F和100D/144F兩種。可以有平紋、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(xiàn)在已經(jīng)不局限于普通的戶外運(yùn)動(dòng)服裝，很多國(guó)外大型公司將其作為員工的工作服。我的一個(gè)日本客戶竟然將其用做拉面館服務(wù)員的工作服! 

2，化纖機(jī)織布+TPU+Tricot(滌綸經(jīng)編網(wǎng)眼布)。機(jī)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(duì)服裝；熒光類的面料可以做警察服等工裝；

防水透濕面料的測(cè)試方法介紹 

    在上海的面料展會(huì)上，經(jīng)常會(huì)遇到這樣的客戶，需要防水透濕達(dá)到10000/10000的復(fù)合面料。一聽我就暈了，前面我已經(jīng)講過，美國(guó)Gore的面料能夠達(dá)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(dá)到5000的透濕量。如果用英國(guó)的Porelle或荷蘭的Sypamtex薄膜透濕量會(huì)高一些，但也不能達(dá)到10000，而且這些進(jìn)口膜的價(jià)格也不菲。那怎么解釋客戶會(huì)要求這么高的指標(biāo)呢?一種可能就是客戶不懂這行，看到Gore的衣服上標(biāo)著10000/10000，就要做這么高的指標(biāo)；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(cè)試方法的不同。 

    現(xiàn)在的測(cè)試方法有多少？我列出來(lái)的方法希望大家不用堅(jiān)持不下去哦！ 

    1、控制杯法 

    1.1水蒸氣透過法 

    1.1.1正杯法 

    A,中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn):GB/T12704-91B 

    B,美國(guó)材料實(shí)驗(yàn)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)：ASTME96ProduceBandD 

    C,日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：JISL-1099A2 

    D,加拿大標(biāo)準(zhǔn)：(CGSB)-4.2No.49-99 

    E,英國(guó)標(biāo)準(zhǔn):BS7209-1990 

    1.1.2倒杯法(也叫吸濕法) 

    A，美國(guó)材料實(shí)驗(yàn)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)：ASTME96BW(1995版和2000版) 

    1.2干燥劑法 

    1.2.1正杯法 

    A，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：GB/T12704-91A 

    B，日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：JISL-1099A1 

    C，美國(guó)材料試驗(yàn)學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)：ASTME-96A、C、E 

    1.2.2倒杯法 

    A，日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：JISL-1099B1、B2 

    B，美國(guó)材料試驗(yàn)學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)：ASTME-96 

    C，比利時(shí)UCB公司標(biāo)準(zhǔn)：UCB法 

    D，英國(guó)標(biāo)準(zhǔn):B.T.T.G法 

   2、出汗熱盤法，也稱皮膚模型法 

    A，ISO標(biāo)準(zhǔn)：ISO11092 

    B，消防防護(hù)服測(cè)試：NFPA1971 

    C，美國(guó)材料試驗(yàn)學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)：ASTMF1868-98B 

    D，德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)：DIN54010T01-A

 3、出汗假人法 

    出汗假人法的假人有點(diǎn)像熱盤，用來(lái)模擬典型人體的形狀和尺寸。假人測(cè)試比出汗熱盤測(cè)試更具有實(shí)際意義，因?yàn)樗�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(shù)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(yùn)動(dòng)狀態(tài)等。但是，還沒有一個(gè)出汗假人可以測(cè)試在諸如行走時(shí)動(dòng)態(tài)條件下的蒸發(fā)熱阻力。 

    當(dāng)前，還沒有出汗假人的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)試步驟。而且由于出汗假人更加復(fù)雜和昂貴，使得假人測(cè)試費(fèi)用比熱盤法高。 

    4、其它方法 

    A，Watkins法      B，Mernander法      C，F(xiàn)arnworth法 

D，VanBeest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(duì)比較有用的方法吧。 

防水透濕面料的測(cè)試方法

    1，最常用的方法：ASTME96BW，美國(guó)材料試驗(yàn)學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)，水蒸氣倒杯法。 

    由于美國(guó)在這個(gè)行業(yè)一直處于領(lǐng)先地位，而且該國(guó)的市場(chǎng)也非常的大，該方法測(cè)試的數(shù)據(jù)也相對(duì)較高，ASTM標(biāo)準(zhǔn)自然而然成為最常用的方法�，F(xiàn)在大部分客戶都采用該方法做檢測(cè)。 

    測(cè)試原理如下：將被測(cè)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23℃、相對(duì)濕度50%、風(fēng)速2.5m/s的環(huán)境室進(jìn)行稱量之前，記錄環(huán)境的溫度和相對(duì)濕度。每個(gè)杯子的重量和稱量的時(shí)間都記錄下來(lái)。將3h，6h，9h，13h，23h，26h，30h時(shí)的重量記錄下來(lái)，用WVT=24*△m/(s*t)公式計(jì)算水蒸氣傳遞速度。6個(gè)樣品的平均值作為測(cè)試的結(jié)果，平均值乘以24轉(zhuǎn)換為以g/m2*24h為單位的結(jié)果。 

需要特別指出的是，ASTME96BW法有1995版和2000版，95版的測(cè)試條件不成熟，測(cè)試的相對(duì)數(shù)據(jù)較高，現(xiàn)在基本上采用的都是2000版。 

    2，測(cè)試結(jié)果最高的方法：JISL-1099B1、B2日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 

    測(cè)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，充滿杯子容積約2/3。從每一織物上取出20cm*30cm見方的3塊樣品。每一樣品放置在測(cè)試支撐架上。所有涂層或?qū)訅嚎椢镉孟鹌きh(huán)固定在支撐架上，并且涂層或?qū)訅好娉�外。樣品支撐系統(tǒng)的安裝以能夠漂浮在23℃水溫的水槽中為準(zhǔn)。在薄膜朝上方向測(cè)試完測(cè)試杯質(zhì)量(包括試樣、干燥劑和薄膜)后，迅速將測(cè)試杯倒過來(lái)并放入樣品支撐架中。這一裝配方式被放置在恒溫30℃±2℃裝置中。15min后，將測(cè)試杯取出恒溫裝置，將其倒置過來(lái)并測(cè)定其重量。水蒸氣通透性按WVT=24*△m/(s*t)公式計(jì)算。 

在透濕測(cè)試中，日本的干燥劑倒杯法似乎更收到生產(chǎn)商的青睞，因?yàn)樗�可以迅速在較小試樣上進(jìn)行測(cè)試，不需要對(duì)環(huán)境中的相對(duì)濕度進(jìn)行控制，而且測(cè)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法(被許多研究者所采用)有很好的相關(guān)性。 

    3，最令人關(guān)注的測(cè)試方法：ISO11092出汗熱盤法 

    熱盤測(cè)試法是一種用來(lái)測(cè)試模擬緊貼皮膚所發(fā)生的傳熱傳質(zhì)過程的裝置。從測(cè)試原理來(lái)看，出汗熱盤測(cè)試方法屬于蒸發(fā)熱轉(zhuǎn)移阻抗法，是用于測(cè)量不同類型織物對(duì)水蒸氣的阻抗(水蒸氣阻抗是指織物兩側(cè)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，或者說出汗熱盤法測(cè)試的是蒸氣熱傳遞阻力。蒸發(fā)阻力測(cè)試值(Ret值)范圍一般為148.7～3.9m2Pa/w。 

    Ret值小于6時(shí)，認(rèn)為是極端透氣，在高運(yùn)動(dòng)水平時(shí)穿著舒適；在6與13之間時(shí)為非常透氣，在高運(yùn)動(dòng)水平時(shí)穿著舒適程度一般，但在一般運(yùn)動(dòng)水平時(shí)穿著舒適；在13與20之間時(shí)為透氣，在高運(yùn)動(dòng)水平時(shí)穿著不舒適，但在一般運(yùn)動(dòng)水平時(shí)穿著舒適；在20與30之間時(shí)，為低透氣，在高運(yùn)動(dòng)水平時(shí)穿著非常不舒適，但在低運(yùn)動(dòng)水平時(shí)一般舒適；高于30時(shí)為不透氣，在所有運(yùn)動(dòng)水平時(shí)穿著都不舒適。 

    出汗熱盤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(guó)內(nèi)面臨最大的問題是現(xiàn)在還沒有一家測(cè)試機(jī)構(gòu)能夠做該測(cè)試，香港也不能做，臺(tái)灣的紡?fù)貢?huì)能做，但卻認(rèn)證的資歷不足。正因?yàn)槿绱�，�?guó)內(nèi)的面料生產(chǎn)廠家對(duì)該測(cè)試認(rèn)識(shí)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?yàn)椴荒軟]有達(dá)到Ret值為13而損失慘重。 

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