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技術文章
防水透氣織物詳解
防水透氣織物是指水在一定壓力下無法浸入織物，而人體散發的汗氣能以水蒸氣的形式通過織物傳導到外界，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、獨具特色的功能性織物。防水對于面料行業來說并不是什么難題，關鍵是如何實現透氣與其兼得并且實現超強防風。
一、防水及其測試標準
水通過潤濕，穿透織物主要通過以下兩種方式：（1）通過毛細管的作用，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
運用這種重要性質，制成的消費品有：
¨ 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的面料的憎水性，對照評級表，比較潑水點/沾濕面積來評估面料的防水性。
Ÿ 雨淋測試
面料的背面附有已知重量的吸水紙，用一個能提供600mm水壓的噴霧頭對著面料噴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
將一塊已知質量的待測試樣施以一定的張力固定在一個傾斜的毛玻璃板上，毛玻璃板必須緊貼測試樣，將噴頭朝下對著測試樣潑水，這種模擬陣雨是采用一個能持續穩定均勻的提供蒸餾水水滴的方法，實驗結束后，留在織物上的水和透過面料的水的量是可以被計算的。
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三個小水滴，這時數字讀數器直接可讀出壓力。
二、透氣性能測試及其測試標準
透氣性面料能夠將我們身體中排出的汗轉移到衣服外。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的以水蒸氣的形式向外排汗。顯汗是指人在劇烈運動或者在高溫環境下運動時才會發生的，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的，而滲透則是以氣相方式傳輸的。
透氣性材料主要分為以下三類：
- 貼身的針織和機織面料，不涂層面料
- 多微孔系統
- 親水系統
測試方法
透氣性作為一種特性，在教科書中并沒有一個準確的定義。人們采用了不同的方法來測量這種性能，同時，表征這種性能所用的單位也是不同的。
導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果則很容易導致混淆。
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、防水透汽性能實現的方法
1、防水
為了防水，織物需經過化學處理或者涂層處理。*常用的方法是在織物的表面涂上一次高品質的薄膜。
無論織物的防水性能如何的好，也可能會在接縫的地方發生滲透。
Ÿ 絕對的防水服裝必須在接縫的地方也達到良好的密封。
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
Ÿ 使用者必須遵守防水服裝上洗水標所提供的洗水指示。
Ÿ 錯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 |
| 價格 |
|
天然橡膠 （聚異戊二烯） | · 很好的拉伸強度及彈性。 · 增強過濾器改善了撕裂強度及抗磨損性（如炭黑）。 · 被硫化后所有的有機液體中是不溶的。 · 烴及含氯溶劑會使之高度膨脹。 · 不受稀酸、堿和水的影響。 · 易氧化；在臭氧環境中被氧化的比較小。 · 包含2-4% 的蛋白質，增強了生物降解性。 · 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。 ·但提高了對熱、光以及在有機液體中的氧化老化和膨脹的抵抗力。 |
適中 |
|
氯�。ǘ┫鹉z（聚氯丁烯） | · 具有良好的機械性能。 · 耐大多數的化學品及有機液體；在氯化和芳緩溶劑中會膨脹。 · 很好的風化特性。 · 低溫特性不如天然橡膠。 · 使用溫度約在120°C |
適中偏低 |
|
丁基橡膠（異丁烯-橡膠基質共聚物）
| · 對熱老化、氧化及紫外線、臭氧及一般化學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。 · 相對弱的耐低溫性能。
|
適中 |
|
PVC（聚氯乙烯） | · 天然堅硬的材料；對于耐久、柔軟的涂層需要特別的配方。 · 較大的可塑劑容量（按重量計算可達40%） · 很好的化學特性，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） | · 對于化學品、溶劑、熱、氧化、風化和微量有機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。 · 一些級別對燃料和油有很好的抵抗力。 出色的強力性能，抗撕裂和耐磨損性。 · 可得到不同的熱塑性級別。
|
適中偏高 |
|
硅樹脂橡膠 （聚硅氧烷） | · 機械特性低于普通橡膠。 · 除了濃酸和濃堿外，對大多數的化學品有很好的抵抗力。 · 抗氧化、老化和微生物。 · 相當高的氣體滲透性。 · 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現透汽
Ÿ PTFE薄膜
水蒸氣分子直徑為0.0004微米，雨水中直徑*小的輕霧直徑為20微米，毛毛雨的直徑則高達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，則能實現既防水又透氣。美國戈爾公司利用聚四氟乙烯（PTFE）成為家生產出該膜的公司，與織物進行復合層壓后取商品名為GORE-TEX（戈爾特斯TM）薄膜。經過不斷努力，通過與其它親水薄膜層壓在一起成為復合薄膜，在膜上進行特殊處理，其牢度大大提高。一般認為，該面料水壓可以達到10000mm，水洗6-7次后水壓才有明顯下降；透氣量可以達到10000g/sqm*24hrs，但并不是剛做出來的面料就能達到這個數值，需要經過幾次水洗，將部分膠水洗去，可用孔隙增多，透氣量上升；同時，該面料做成的服裝還可以阻擋冷風的侵入，防止風透過布料將身體散發的熱量帶走，使身體不因熱量的喪失而感到風冷；此外，該面料還可以抵御97.5%的紫外線。
PTFE面料現在主要以美國的戈爾和Donaldson為代表。戈爾自己生產薄膜并做復合，不單獨賣薄膜，指定較好的服裝生產廠家做服裝，并有單獨的銷售人員與其配合。戈爾生產出獨特的具有防水、防風、透氣功能的該面料后，可以說譜寫了戶外領域的一個神話，在歐美被譽為“世紀之布”，所制成的服裝、鞋帽、手套多年來一直保護著美國宇航員和無數探險者，德國、法國、北歐國家、韓國、新加坡等國軍隊也都部分采用了該面料，被《財富》雜志列為世界上100個的美國產品。世界的戶外服飾品牌幾乎都采用GORE-TEX（戈爾特斯TM）面料，為戶外活動愛好者提供周全的保護，并使他們充分享受戶外活動的樂趣，其中為中國消費者所熟悉的品牌有：Arc’ Teryx, The North Face, Black Yak, Ozark, Bonton, Garmont, Arctic Fox, Nautica, Timberland, Tecnica, Vasque, Treksta等。近年來戈爾公司更是經過不斷努力，將GORE-TEX（戈爾特斯）面料的不同功能及適用性進行了準確的定位，開發出能滿足不同戶外運動需求的四大品類：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的絕對地位；Donaldson只生產薄膜，在日本的復合廠家做復合。
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，從而實現了透氣的功能。
�。�2）通過涂層來實現透汽
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，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通過涂層上經過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獲得。涂層面料的價格低，實現了一定的透氣，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。
現在開發的濕法轉移涂層面料使得涂層面料煥發新機，不僅防水透氣等物性指標很高，面布能做100%特氟龍處理，水洗牢度能達到25次以上，手感非常好。
�。�3）通過纖維來實現透汽
文泰爾織物。是上世紀40年代由英國的Shirley研究所設計的，選用埃及長絨棉的高支低捻度純棉紗高密重平組織織物，*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，經緯紗線間的間隙較大，大約10微米，能提供高度透氣的結構；當雨或水淋織物時，棉紗膨脹，使得紗線間的間隙減至3～4 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一步滲透。目前該類面料早已被其它防水透氣面料所取代。
原創作者：弘埔技術（香港）有限公司
