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防水透濕面料性能與測試

防水透濕面料性能與測試

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)、獨具特色的功能性面料。防水對于普通面料工作者來說并不是什么難題，關(guān)鍵是如何實現(xiàn)透濕。下面，我們從防水透濕面料的種類來深入了解一下它。
一、通過纖維來實現(xiàn)透濕
1、文泰爾織物。早的防水透濕織物是著名的文泰爾(Ventile)織物。它是上世紀40年代由英國的Shirley研究所設(shè)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，初主要用于第二次大戰(zhàn)期間的英國空軍飛行員的防寒抗浸服。當織物干燥時，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(jié)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濕面料所取代。
2、Coolmax類面料。杜邦、日本東麗等國際大公司研究的通過纖維內(nèi)部制造出孔道的方式實現(xiàn)將汗水排出體外，也就是市場上的吸濕排汗面料。該類纖維生產(chǎn)技術(shù)集中在這類國際大公司手上，價格相對較高，難以成為市場的主流。
二、通過涂層來實現(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。織物透濕性則通過涂層上經(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。涂層面料的價格低，實現(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，它不僅防水透濕等物性指標很高，面布能做100%特氟龍?zhí)幚恚蠢味饶苓_到25次以上，手感也非常好。
三、通過層壓防水透濕膜來實現(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現(xiàn)了嗎？美國GORE公司利用聚四氟乙烯(PTFE)成為家生產(chǎn)出該膜的公司，與織物進行復(fù)合層壓后取商品名為GORE-TEX。但是由于 PTFE具有非常強的化學惰性，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，代面料牢度非常差。后來，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6-7次后水壓才有明顯的下降；透濕量高可以達到10000g/sqm*24hrs，但是這并不是剛做出來的面料就能達到這個數(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)在主要以美國的 Gore和Donaldson為代表。Gore自己生產(chǎn)薄膜并做復(fù)合，不單獨賣薄膜，指定較好的服裝生產(chǎn)廠家做服裝，并有單單獨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。這兩家公司在市場上的競爭也非常的激烈。國內(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惰性，薄膜難以被自然界降解，燃燒溫度高達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，同時也還使面料防風保暖。透濕主要通過其的親水特性來實現(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，從而實現(xiàn)了透濕的功能。本人也長期從事TPU 復(fù)合面料的生產(chǎn)，特作一些簡單介紹。
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、休閑風衣
F.醫(yī)保用品
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：大于1000g/m2*24hrs（ASTME96BW2000版）
耐靜水壓指標：大于10000mmH2O（AATCC127）
4、中透透明膜、中透霧面膜、中透乳白膜
透濕指標：大于3000g/m2*24hrs（ASTME96BW2000版）
耐靜水壓指標：大于10000mmH2O（AATCC127）
5、高透透明膜、高透霧面膜、高透乳白膜
透濕指標：大于5000g/m2*24hrs（ASTME96BW2000版）
耐靜水壓指標：大于10000mmH2O（AATCC127）
6、適合針織、機織、無紡布等各種不同面料貼合
現(xiàn)在市場上做的多的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?？梢杂衅郊y、斜紋、格子等很多風格。由于其防水、透濕、防風、保暖，使用范圍現(xiàn)在已經(jīng)不局限于普通的戶外運動服裝，很多國外大型公司將其作為員工的工作服。我的一個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
在上海的面料展會上，經(jīng)常會遇到這樣的客戶，需要防水透濕達到 10000/10000的復(fù)合面料。一聽我就暈了，前面我已經(jīng)講過，美國Gore的面料能夠達到這個透濕量，一般的TPU高透薄膜做三合一(面布+膜+里布)也只能達到5000的透濕量。如果用英國的Porelle或荷蘭的Sypamtex薄膜透濕量會高一些，但也不能達到10000，而且這些進口膜的價格也不菲。那怎么解釋客戶會要求這么高的指標呢一種可能就是客戶不懂這行，看到Gore的衣服上標著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(xiàn)在的測試方法有多少？我列出來的方法希望大家不用堅持不下去哦！
1、控制杯法
1.1水蒸氣透過法
1.1.1正杯法
A,中國國家標準:GB/T12704-91B
B,美國材料實驗協(xié)會標準：ASTME96ProduceBandD
C,日本工業(yè)標準：JISL-1099A2
D,加拿大標準：(CGSB)-4.2No.49-99
E,英國標準:BS7209-1990
1.1.2倒杯法(也叫吸濕法)
A，美國材料實驗協(xié)會標準：ASTME96BW(1995版和2000版)
1.2干燥劑法
1.2.1正杯法
A，中國國家標準：GB/T12704-91A
B，日本工業(yè)標準：JISL-1099A1
C，美國材料試驗學會標準：ASTME-96A、C、E
1.2.2倒杯法
A，日本工業(yè)標準：JISL-1099B1、B2
B，美國材料試驗學會標準：ASTME-96
C，比利時UCB公司標準：UCB法
D，英國標準:B.T.T.G法
2、出汗熱盤法，也稱皮膚模型法
A，ISO標準：ISO11092
B，消防防護服測試：NFPA1971
C，美國材料試驗學會標準：ASTMF1868-98B
D，德國標準：DIN54010T01-A
3、出汗假人法
出汗假人法的假人有點像熱盤，用來模擬典型人體的形狀和尺寸。假人測試比出汗熱盤測試更具有實際意義，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(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，身體的位置和運動狀態(tài)等。但是，還沒有一個出汗假人可以測試在諸如行走時動態(tài)條件下的蒸發(fā)熱阻力。
當前，還沒有出汗假人的設(shè)計標準和測試步驟。而且由于出汗假人更加復(fù)雜和昂貴，使得假人測試費用比熱盤法高。
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，我們還是來具體了解一下幾個相對比較有用的方法吧。
1，常用的方法：ASTME96BW，美國材料試驗學會標準，水蒸氣倒杯法。
由于美國在這個行業(yè)一直處于地位，而且該國的市場也非常的大，該方法測試的數(shù)據(jù)也相對較高，ASTM標準自然而然成為常用的方法?，F(xiàn)在大部分客戶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的頂加載天平稱其重量，并將其安置在風洞排的位置上。在杯子進入溫度為23℃、相對濕度 50%、風速2.5m/s的環(huán)境室進行稱量之前，記錄環(huán)境的溫度和相對濕度。每個杯子的重量和稱量的時間都記錄下來。將3h，6h，9h，13h， 23h，26h，30h時的重量記錄下來，用WVT=24*△m/(s*t)公式計算水蒸氣傳遞速度。6個樣品的平均值作為測試的結(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版的測試條件不成熟，測試的相對數(shù)據(jù)較高，現(xiàn)在基本上采用的都是2000版。
2，測試結(jié)果高的方法：JISL-1099B1、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?。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。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，迅速將測試杯倒過來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，將測試杯取出恒溫裝置，將其倒置過來并測定其重量。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上進行測試，不需要對環(huán)境中的相對濕度進行控制，而且測試裝置和耗材較為便宜。該方法給出高的透濕量值，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，令人關(guān)注的測試方法：ISO11092出汗熱盤法
熱盤測試法是一種用來測試模擬緊貼皮膚所發(fā)生的傳熱傳質(zhì)過程的裝置。從測試原理來看，出汗熱盤測試方法屬于蒸發(fā)熱轉(zhuǎn)移阻抗法，是用于測量不同類型織物對水蒸氣的阻抗(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148.7～3.9m2Pa/w。
Ret值小于6時，認為是極端透氣，在高運動水平時穿著舒適；在6與13之間時為非常透氣，在高運動水平時穿著舒適程度一般，但在一般運動水平時穿著舒適；在13與20之間時為透氣，在高運動水平時穿著不舒適，但在一般運動水平時穿著舒適；在20與30之間時，為低透氣，在高運動水平時穿著非常不舒適，但在低運動水平時一般舒適；高于 30時為不透氣，在所有運動水平時穿著都不舒適。
出汗熱盤法由于其更加合理性，正被越來越多的業(yè)者所采用。但是，國內(nèi)面臨大的問題是現(xiàn)在還沒有一家測試機構(gòu)能夠做該測試，香港也不能做，臺灣的紡?fù)貢茏觯珔s認證的資歷不足。正因為如此，國內(nèi)的面料生產(chǎn)廠家對該測試認識不足，無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)因為不能沒有達到Ret值為13而損失慘重。
織物透濕性測試的方法魚龍混雜，而且各種測試方法的結(jié)果又沒有相關(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，卻沒有指明使用何種測試方法測試。

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