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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，而人體散發的汗液卻能以水蒸氣的形式通過面料傳導到外界，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、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，關鍵是如何實現透濕。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，能提供高度透濕的結構；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部制造出孔道的方式實現將汗水排出體外，也就是市場上的吸濕排汗面料。該類纖維生產技術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，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。
現在開發出的濕法轉移涂層的面料使得涂層面料又煥發了新機，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25次以上，手感也非常好。
三、通過層壓防水透濕膜來實現透濕
1、PTFE薄膜
水蒸氣分子的直徑為0.0004微米，而雨水中直徑小的輕霧的直徑為20微米，毛毛雨的直徑已經高達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了嗎？美國GORE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。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，經過不斷的努力，通過與其它親水薄膜層亞在一起成為復合薄膜，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值，需要經過幾次水洗，將部分膠水洗去，可用孔隙增多，透濕量上升。
PTFE面料現在主要以美國的 Gore和Donaldson為代表。Gore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，并有單單獨的銷售人員與其配合。 Donaldson只生產薄膜，在日本的復合廠家做復合。這兩家公司在市場上的競爭也非常的激烈。國內的PTFE生產廠家現在也逐漸興起，但是都以單組分的PTFE薄膜為主，沒有與親水性薄膜復合，水洗牢度一般只能在五次左右。上次在上海的產業面料展會上碰到一家印尼的生產廠家，據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℃，大規模的應用使得GORE-TEX漸漸成為環境的殺手。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境的影響。希望在環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，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，從而實現了透濕的功能。本人也長期從事TPU 復合面料的生產，特作一些簡單介紹。
產品待性：
A.綠色環保
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.醫保用品
產品規格：
1、門幅寬度：1500mm
2、產品厚度：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
現在市場上做的多的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、格子等很多風格。由于其防水、透濕、防風、保暖，使用范圍現在已經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員的工作服!
2，化纖機織布+TPU+Tricot(滌綸經編網眼布)。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，經常會遇到這樣的客戶，需要防水透濕達到 10000/10000的復合面料。一聽我就暈了，前面我已經講過，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,美國材料實驗協會標準：ASTME96ProduceBandD
C,日本工業標準：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等。但是，還沒有一個出汗假人可以測試在諸如行走時動態條件下的蒸發熱阻力。
當前，還沒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，該方法測試的數據也相對較高，ASTM標準自然而然成為常用的方法。現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的環境室進行稱量之前，記錄環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：ASTME96BW法有1995版和2000版，95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，測試結果高的方法：JISL-1099B1、B2日本工業標準
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。所有涂層或層壓織物用橡皮環固定在支撐架上，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23℃水溫的水槽中為準。在薄膜朝上方向測試完測試杯質量(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)有很好的相關性。
3，令人關注的測試方法：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生的傳熱傳質過程的裝置。從測試原理來看，出汗熱盤測試方法屬于蒸發熱轉移阻抗法，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的蒸氣壓力差值除以壓力梯度方向單位面積總的蒸發熱流量)。蒸發阻抗越高，織物的呼吸性越差；蒸發阻抗越低，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，正被越來越多的業者所采用。但是，國內面臨大的問題是現在還沒有一家測試機構能夠做該測試，香港也不能做，臺灣的紡拓會能做，但卻認證的資歷不足。正因為如此，國內的面料生產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果又沒有相關性和可比性，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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