1、国内外防水透气面料生产与技术进展防水透湿面料是指水在一定压力下不浸入面料，而人体散发的汗液却能以水蒸气的形式通过面料传导到外界，从而避免汗液积聚冷凝在体表与面料之间以保持服装的舒适性，它是一种高技术、独具特色的功能性面料。防水对于普通面料工作者来说并不是什么难题，关键是如何实现透湿。下面，我们从防水透湿面料的种类来深入了解一下它。 一、通过纤维来实现透湿 1 文泰尔织物。最早的防水透湿织物是著名的文泰尔(Ventile)织物。它是上世纪40年代由英国的Shirley研究所设计的，选用埃及长绒棉的高支低捻度纯棉纱高密重平组织织物，最初主要用于第二次世界大战期间的英国空军飞行员的防寒抗浸服。当织物
2、干燥时，经纬纱线间的间隙较大，大约10微米，能提供高度透湿的结构；当雨或水淋织物时，棉纱膨胀，使得纱线间的间隙减至34微米，这一闭孔机制同特殊的拒水整理相结合，保证织物不被雨水进一步渗透。目前该类面料早已被其它防水透湿面料所取代。 2 Coolmax类面料。杜邦、日本东丽等国际大公司研究的通过纤维内部制造出孔道的方式实现将汗水排出体外，也就是市场上的吸湿排汗面料。该类纤维生产技术集中在这类国际大公司手上，价格相对较高，难以成为市场的主流。 二、通过涂层来实现透湿 采用干法直接涂层、转移涂层、泡沫涂层、相位倒置或湿法涂层（凝固涂层）等工艺技术，将各种各样具有防水、透湿功能的涂层剂涂敷在织物的表面
3、上，使织物表面孔隙被涂层剂封闭或减小到一定程度，从而得到防水性。织物透湿性则通过涂层上经过特殊方法形成的微孔结构或涂层剂中的亲水基团与水分子作用，借助氢键和其它分子间力，在高湿度一侧吸附水分子，后传递到低温度一侧解析的作用来获得。涂层面料的价格低，实现了一定的透湿，而被广泛使用。但是由于其防水透湿性能较差，手感也不能令人满意，市场占有率正在逐步的减少。 现在开发出的湿法转移涂层的面料使得涂层面料又焕发了新机，它不仅防水透湿等物性指标很高，面布能做100%特氟龙处理，水洗牢度能达到25次以上，手感也非常好。 三、通过层压防水透湿膜来实现透湿 1 PTFE薄膜 水蒸气分子的直径为0.0004微米，
4、而雨水中直径最小的轻雾的直径为20微米，毛毛雨的直径已经高达400微米，如果能够制造出孔隙直径在水蒸气和雨水之间的薄膜，那么既防水又透湿不是就能实现了吗？美国GORE公司利用聚四氟乙烯(PTFE)成为第一家生产出该膜的公司，与织物进行复合层压后取商品名为GORE-TEX。但是由于PTFE具有非常强的化学惰性，几乎没有什么材料可以将它与其它织物很好地层压在一起，第一代面料牢度非常差。后来，经过不断的努力，通过与其它亲水薄膜层亚在一起成为复合薄膜，并在膜上进行特殊处理，牢度大大提高。一般认为，Gore-Tex面料水压可以达到10000mm，水洗6-7次后水压才有明显的下降；透湿量最高可以达到100
5、00g/sqm*24hrs，但是这并不是刚做出来的面料就能达到这个数值，需要经过几次水洗，将部分胶水洗去，可用孔隙增多，透湿量上升。 PTFE面料现在主要以美国的Gore和Donaldson为代表。Gore自己生产薄膜并做复合，不单独卖薄膜，指定较好的服装生产厂家做服装，并有单单独的销售人员与其配合。Donaldson只生产薄膜，在日本的复合厂家做复合。这两家公司在市场上的竞争也非常的激烈。国内的PTFE生产厂家现在也逐渐兴起，但是都以单组分的PTFE薄膜为主，没有与亲水性薄膜复合，水洗牢度一般只能在五次左右。上次在上海的产业面料展会上碰到一家印尼的生产厂家，据称水洗也是五次左右。 虽然PTF
6、E面料防水透湿性能较其它面料出色，但是，也由于其本省的化学惰性，薄膜难以被自然界降解，燃烧温度高达405，大规模的应用使得GORE-TEX渐渐成为环境的杀手。面对如此难题，GORE公司建立了称之为平衡工程的废弃服装回收机制以期降低其对环境的影响。希望在环境保护主义大行其道的今天，GORE能坚挺的走下去。 2 TPU薄膜 TPU是热塑型聚氨酯薄膜的简称，属于无孔亲水性薄膜。由于薄膜本身没有孔隙，防水效果自然很好，同时也还使面料防风保暖。透湿主要通过其的亲水特性来实现，依靠衣服内外蒸汽压的差异，将蒸汽从压力高的地方转移到低的地方，从而实现了透湿的功能。 产品待性： A.绿色环保 B.极好的透气透湿
7、性 C.绝对防水性、防血污、抗菌 D.防风且耐寒、防绒、滑爽 E.耐久性、超泼水整理 F.易去污整理，可正常水洗 适用范围： A.野战军服、消防、军队特用服装 B.防护用品、军队用帐蓬、睡袋及邮政包 C.登山、滑雪、高尔夫等运动用衣 D.鞋帽用材、箱包、遮光窗帘、防紫外线伞布 E.防雨、透气的雨披、休闲风衣 F.医保用品 产品规格： 1、门幅宽度：1500mm 2、产品厚度：0.0120.025mm 3、低透透明膜、低透雾面膜、低透乳白膜 透湿指标：大于1000g/m2*24hrs（ASTME96BW2000版） 耐静水压指标：大于10000mmH2O（AATCC127） 4、中透透明膜、中透
8、雾面膜、中透乳白膜 透湿指标：大于3000g/m2*24hrs（ASTME96BW2000版） 耐静水压指标：大于10000mmH2O（AATCC127） 5、高透透明膜、高透雾面膜、高透乳白膜 透湿指标：大于5000g/m2*24hrs（ASTME96BW2000版） 耐静水压指标：大于10000mmH2O（AATCC127） 6、适合针织、机织、无纺布等各种不同面料贴合 现在市场上做的最多的TPU复合面料主要为： 1，四面弹+TPU+摇粒绒，就是人们常叫的SoftShell。四面弹主要为75D(做女装)和100D(做男装)，摇粒绒主要为75D/72F和100D/144F两种。可以有平纹、斜
9、纹、格子等很多风格。由于其防水、透湿、防风、保暖，使用范围现在已经不局限于普通的户外运动服装，很多国外大型公司将其作为员工的工作服。我的一个日本客户竟然将其用做拉面馆服务员的工作服! 2，化纤机织布+TPU+Tricot(涤纶经编网眼布)。机织布主要春亚纺、塔丝隆、牛津布、桃皮绒、尼丝纺等。普通的如228T塔丝隆可以作为冲锋衣的主要面料；而尼龙迷彩印花的面料就可以做军队服装；荧光类的面料可以做警察服等工装； 防水透湿面料的测试方法介绍 在上海的面料展会上，经常会遇到这样的客户，需要防水透湿达到10000/10000的复合面料。一听我就晕了，前面我已经讲过，美国Gore的面料能够达到这个透湿量，
10、一般的TPU高透薄膜做三合一(面布+膜+里布)也只能达到5000的透湿量。如果用英国的Porelle或荷兰的Sypamtex薄膜透湿量会高一些，但也不能达到10000，而且这些进口膜的价格也不菲。那怎么解释客户会要求这么高的指标呢?一种可能就是客户不懂这行，看到Gore的衣服上标着10000/10000，就要做这么高的指标；还有一种可能，也就是外行人不懂而被一些常常利用的，那就是测试方法的不同。 现在的测试方法有 1、控制杯法 1.1 水蒸气透过法 1.1.1 正杯法 A,中国国家标准:GB/T12704-91B B,美国材料实验协会标准：ASTME96ProduceBandD C,日本工业标
11、准：JISL-1099A2 D,加拿大标准：(CGSB)-4.2No.49-99 E,英国标准:BS7209-1990 1.1.2 倒杯法(也叫吸湿法) A，美国材料实验协会标准：ASTME96BW(1995版和2000版) 1.2 干燥剂法 1.2.1 正杯法 A，中国国家标准：GB/T12704-91A B，日本工业标准：JISL-1099A1 C，美国材料试验学会标准：ASTME-96A、C、E 1.2.2 倒杯法 A，日本工业标准：JISL-1099B1、B2 B，美国材料试验学会标准：ASTME-96 C，比利时UCB公司标准：UCB法 D，英国标准:B.T.T.G法 2、出汗热盘法
12、，也称皮肤模型法 A，ISO标准：ISO11092 B，消防防护服测试：NFPA1971 C，美国材料试验学会标准：ASTMF1868-98B D，德国标准：DIN54010T01-A 3、出汗假人法 出汗假人法的假人有点像热盘，用来模拟典型人体的形状和尺寸。假人测试比出汗热盘测试更具有实际意义，因为它可以考虑更多的变量，包括服装覆盖人体的表面积，纺织品的层数和人体表面空气层的分布，松还是紧配合，人体不同部分的皮肤温度差异，身体的位置和运动状态等。但是，还没有一个出汗假人可以测试在诸如行走时动态条件下的蒸发热阻力。 当前，还没有出汗假人的设计标准和测试步骤。而且由于出汗假人更加复杂和昂贵，使得
13、假人测试费用比热盘法高。 4、其它方法 A，Watkins法 B，Mernander法 C，Farnworth法 D，VanBeest法 E，Ruchman法 F，Gibson法 真的是太多了，我们还是来具体了解一下几个相对比较有用的方法吧。 1，最常用的方法：ASTME96BW，美国材料试验学会标准，水蒸气倒杯法。 由于美国在这个行业一直处于领先地位，而且该国的市场也非常的大，该方法测试的数据也相对较高，ASTM标准自然而然成为最常用的方法。现在大部分客户都采用该方法做检测。 测试原理如下：将被测试的织物覆盖在盛有蒸馏水的透湿杯上，固定后倒置，用精度为0.001g的顶加载天平称其重量，并将其
14、安置在风洞排的位置上。在杯子进入温度为23、相对湿度50%、风速2.5m/s的环境室进行称量之前，记录环境的温度和相对湿度。每个杯子的重量和称量的时间都记录下来。将3h，6h，9h，13h，23h，26h，30h时的重量记录下来，用WVT=24*m/(s*t)公式计算水蒸气传递速度。6个样品的平均值作为测试的结果，平均值乘以24转换为以g/m2*24h为单位的结果。 需要特别指出的是，ASTME96BW法有1995版和2000版，95版的测试条件不成熟，测试的相对数据较高，现在基本上采用的都是2000版。 2，测试结果最高的方法：JISL-1099B1、B2日本工业标准 测试原理如下:用醋酸钾
15、作为干燥剂。将PTFE薄膜用橡皮环箍在塑料杯上制成一个水蒸气通透杯子。在将薄膜包覆在杯子上之前，将足够的醋酸钾溶液放入到水蒸气通透杯子中，充满杯子容积约2/3。从每一织物上取出20cm*30cm见方的3块样品。每一样品放置在测试支撑架上。所有涂层或层压织物用橡皮环固定在支撑架上，并且涂层或层压面朝外。样品支撑系统的安装以能够漂浮在23水温的水槽中为准。在薄膜朝上方向测试完测试杯质量(包括试样、干燥剂和薄膜)后，迅速将测试杯倒过来并放入样品支撑架中。这一装配方式被放置在恒温302装置中。15min后，将测试杯取出恒温装置，将其倒置过来并测定其重量。水蒸气通透性按WVT=24*m/(s*t)公式计
16、算。 在透湿测试中，日本的干燥剂倒杯法似乎更收到生产商的青睐，因为它可以迅速在较小试样上进行测试，不需要对环境中的相对湿度进行控制，而且测试装置和耗材较为便宜。该方法给出最高的透湿量值，也是生产商所喜欢的，并且该方法和出汗热盘法(被许多研究者所采用)有很好的相关性。 3，最令人关注的测试方法：ISO11092出汗热盘法 热盘测试法是一种用来测试模拟紧贴皮肤所发生的传热传质过程的装置。从测试原理来看，出汗热盘测试方法属于蒸发热转移阻抗法，是用于测量不同类型织物对水蒸气的阻抗(水蒸气阻抗是指织物两侧的蒸气压力差值除以压力梯度方向单位面积总的蒸发热流量)。蒸发阻抗越高，织物的呼吸性越差；蒸发阻抗越低
17、，则透水汽性能越好，或者说出汗热盘法测试的是蒸气热传递阻力。蒸发阻力测试值(Ret值)范围一般为148.73.9m2Pa/w。 Ret值小于6时，认为是极端透气，在高运动水平时穿着舒适；在6与13之间时为非常透气，在高运动水平时穿着舒适程度一般，但在一般运动水平时穿着舒适；在13与20之间时为透气，在高运动水平时穿着不舒适，但在一般运动水平时穿着舒适；在20与30之间时，为低透气，在高运动水平时穿着非常不舒适，但在低运动水平时一般舒适；高于30时为不透气，在所有运动水平时穿着都不舒适。 出汗热盘法由于其更加合理性，正被越来越多的业者所采用。但是，国内面临最大的问题是现在还没有一家测试机构能够做
18、该测试，香港也不能做，台湾的纺拓会能做，但却认证的资历不足。正因为如此，国内的面料生产厂家对该测试认识不足，无法确定该如何选择正确的薄膜和工艺。今年就有一家兄弟企业因为不能没有达到Ret值为13而损失惨重。 织物透湿性测试的方法鱼龙混杂，而且各种测试方法的结果又没有相关性和可比性，因此，确定测试方法是所有指标的前提。我们往往在某些品牌上看到防水透湿指标如何高，却没有指明使用何种测试方法测试。 四、防水与防水透湿整理 防水透湿织物的开发主要有高密度织造、织物涂层和微孔薄膜层压复合3种方法，其中以聚四氟乙烯防水透湿层压复合加工最为典型。由于聚四氟乙烯微孔薄膜具有一定的接触角和微孔半径，故有一定的耐
19、水压和透湿性能，采用双向拉伸聚四氟乙烯微孔薄膜生产的层压织物具有防水性、防风性和透湿性等功能。 1 防水性 织物的防水性是指织物阻抗水分子透过的性能。传统的处理方式是在织物的表面涂上一层不透水的涂层，如聚氯乙烯树脂、聚氨基甲酸酯类树脂等，以消除其透水性，此类方法过去应用较多，但却并不是解决问题的最好方法，因为这种涂层不能透过水蒸汽，它限制了人体汗液蒸发后的散发，并使水汽冷凝在织物的内表面，穿着很不舒服。 2 防水透湿机理 防水性和透湿性表面上似乎是矛盾的，但从织物结构和加工方式上可取得一致。水汽分子的直径一般为410-4m，雨滴的直径通常为102m 。所以只要织物中孔隙的直径控制在水汽分子可通
20、过而水滴不能通过的范围内，便可起到防水透湿的作用。织物要阻止水的渗透，取决于织物表面能的大小及水滴对织物表面的接触角Q，当Q大于等于90时，织物的临界表面张力小于水的临界表面张力，织物可以被水润湿。但由于织物具有芯吸性(毛细管效应)，不能阻止水滴的渗透，所以要进行适当的防水整理，使织物的表面能低于水，同时由于水的内聚力的作用，水滴呈珠状，从而使织物具有防水性能。 在人体、衣服、环境三者形成的体系中存在湿与热的传递，湿的传递方式有两种：出汗发散(液相传递)和无感蒸发排泄(气相传递)。人体随环境和活动状态及穿着衣服的不同，在人的皮肤周围出现的人工气候，其相对湿度为50%，舒适温度为32。织物的透湿
21、性与纤维的种类、织物的结构和织物的整理等密切相关，当服装内侧的温度高于外侧时，在织物两侧就存在一个压力梯度，在它的作用下，水蒸气分子能通过织物细密通道与外界进行热湿交换。 3 防水透湿整理 新的防水透湿整理方法是采用在织物表面涂上具有微孔的薄膜或采用超细纤维织造紧密织物，从而阻止液态水的通过，而允许水蒸汽分子通过，同时保持了织物具有一定的透气和透湿(水蒸汽)能力，因此又称为防水透气整理或防水透湿整理涤纶的防水透湿织物主要有如下三种: (1) 经拒水整理的高密织物 紧密型防水织物是利用改变织物结构而达到防水透湿的目的。此类织物是最早研制成功的防水透湿织物，其机理为：水汽在纱线空隙之间简单的扩散；
22、纤维束之间的毛细管传递；在单根纤维之间的扩散。现在的紧密型防水织物，大多采用超细聚酯纤维为原料，此类织物中，纤维之间、纱线之间紧密排列，使织物在不进行拒水整理的情况下，耐水压达104-105Pa。同时，纤维纱线之间形成毛细管，由于毛细管效应的存在，能很好地传输水蒸气。 紧密型织物的优点在于制备工艺简单，主要是纱线和丝纤度的变化，制成的衣物悬垂性好，透湿性好。但该织物耐水压较低，大大限制了它的应用范围。 (2) 层压织物 层压织物又称粘贴薄膜型防水透湿织物，它是把功能性膜粘贴到织物上，此类织物按所用的功能性膜可分为三类：微孔膜型、致密亲水膜、微孔亲水结合膜。粘合剂在此处也起到很重要的作用，粘合剂
23、主要有两种：透湿型，可连续涂层；不透湿型，只能以网点式粘合，不至于破坏透湿性，此类织物最成功、最著名的是美国W.L.Gore公司的Gore-Tex织物3，它是目前市场上公认的最先进的防水透湿织物，它是利用聚四氟乙烯(PTFE)微孔膜与织物复合而成，由于该微孔膜的制备需要特殊的设备与工艺，产品加工难度大，成本高，成衣价格贵，其柔软性、悬垂性，不太令人满意。 (3) 涂层织物 涂层法是指织物直接或间接地进行涂层，使织物具有防水性，透气性是通过产生微孔结构或使其具有亲水性而得到的7。它可以分为三种类型：微孔涂层法、亲水性涂层法、微孔亲水结合法。 涂层织物的生产工艺的成本较低，亲水性涂层以水为溶剂，成
24、本低，污染少，亲水性涂层可按传统工艺进行。但涂层法以有机溶剂体系为主，溶剂回收设备费用较高，且易造成环境污染。织物涂层处理后，悬垂性和柔软性变差，防水耐久性差，附着牢度差。 五、涤纶织物的拒水、拒油整理及其发展情况 1 织物的拒水 织物的拒水性是指织物将水滴从其表面反拨落下的性能，拒水整理的目的是阻止水对织物的润湿，利用织物毛细管的附加压力，阻止液态水的透过，但仍然保持了织物的透气透湿性能，此类织物做成的服装，既有良好的防水性，又能较快地将体表汗液蒸汽排出，保持了服装干爽、温暖的感觉，从而大大提高了服装的舒适性，扩大了织物的应用范围，拒水整理织物首先用于生产军服、防护服，现在己广泛用于制作运动
25、服、旅行包、旅行装、帐篷等。国内、国际市场上对这类面料的需求正在逐年增加。 2 织物拒水、拒油机理 根据润湿理论，液体润湿固体表面的能，采用铺展系数S表示： S=YS-YL/YSL 由上式可得出以下结论: (1)固体表面能YS越大，S就越大，固体越容易被液体润湿，反之，如果固体表面能YS越小，S越小，固体越难被液体润湿，固体就具有抗拒液体润湿的能力。 (2)液体的表面能YL越小，S就越大，液体越容易润湿固体。 (3)固体与液体的界面表面能YSL 越小，S越大，水的表面能比较高，为72.6mJ/M2。拒水材料的表面能必须比此值小。油类的表面能一般在20-40 J/M2，拒油材料的表面能必须比此值
26、小，所以，油的润湿能力远大于水，所以，拒油的物质一定拒水，而一般的涤纶织物，表面能远大于水和油的表面能，因此，为了使涤纶织物拒水拒油，就要在其表面涂一层低表面能的材料。硅橡胶的表面能约为25mJ/m2，是比较理想的拒水材料，氟树脂的表面能约为5 mJ/m2，是比较理想的拒抽材料。 3 拒水、拒油整理剂 由拒水拒油整理的机理可以看出，在涤纶织物表面吸附一层物质，使其原来的高能表面变为低能表面，就可以获得具有拒水效果的织物，且表面能愈小效果愈好，国内外生产和使用的拒水剂主要有以下几种：(1)石蜡-铝皂类，(2)吡啶季铵盐类，(3)羟甲基三聚氰胺衍生物，(4)硬脂酸铬络合物，(5)有机硅型，(6)氟
27、烷基树脂类10。前五类拒水剂有共同弱点：不拒油、不防污、耐洗性差。近年来，含氟化合物在织物拒水、拒油、防污整理力面的应用正在发展中。在纺织品拒水加工中，氟烷基化合物的实用化是在20世纪50年代，最早由美国杜邦公司进行氟聚合物织物拒水拒油整理的尝试，并率先发表了以四氟乙烯乳液作为织物拒水拒油整理剂的专利。后来美国3M公司研制开发了以全氟羧酸铬的络合物为主要成份的织物整理剂，但很快被性能更好的含氟丙烯酸酯形成的聚合物所取代，并用于织物拒水拒油整理，推出的商品为Scotchguard，而后杜邦的Teflon，旭硝子的Asahi guard，大金工业株式会杜Unidync等相继问世11，这些含氟拒水剂
28、具有拒水、拒油性，而且不损害纤维原有的风格，因此得到了迅速普及推广，成为当今拒水剂的主流。 国外最早将有机氟树脂运用于尼龙、涤纶、涤/棉、棉等织物的拒水拒油整理报道较多，国内在拒水性方面研究也有一些报道。 六、国内外新产品开发 1 东丽公司开发耐久防水透湿面料 东丽公司为了迎接北京2008年奥运会的到来，针对中国运动面料市场逐步升温的局面，新开发的ENTRANT面料已开始进入中国市场。面料具有耐久防水性，再加上使用了微细多孔膜技术和特殊膜质的无孔质膜，因此面料具有防雨水和排汗、排气的功能。面料适宜制作滑雪服装、高尔夫服装等。 2 我国新一代高科技防水透湿面料问世 湖州京荣特种纤维染整有限公司(总后军需装备研究所膜材料生产基地)是由浙江丝得莉集团有限公司，中国人民解放军总后军需装备研究所，上海新特纺织材料研究中心，共同组建而成。公司拥有雄厚的技术力量，完善的检测手段，严格的管理体系，良好的企业信誉。所生产的聚四氟乙烯PTFE双向拉伸微孔薄膜处于国内领先水平。PTFE层压面料生产的服装已经用与我国极地考察服，联合登山服，多功能警服，新型军用冬服，军用防寒鞋，海关现场服，高速公路巡逻服等。经受住了恶劣气候的考验，并已出口到美国、德国、韩国、新加坡等国家。实践证明
