纺织学报 第六卷 第六期·363·[43]

羽绒服装的防水透湿高密织物

吴文兰

(上海市纺织科学研究院)

[提要]本文从棉织物品种的创新出发，对羽绒服织物的结构特点和性能要求，从机理分析着手，研制了功能性和舒适性兼备的防水透湿防羽绒逸出的高密棉布。

羽绒服装的面料是一种功能性织物，对它的性能要求比一般衣着织物高，要有防羽绒逸出、防风、防水而又透湿等功能，又要兼备外观挺括、手感柔软，从而使羽绒服不仅能防寒保暖，而且服用时形体美观、舒适、轻便。近年来，追求衣料的舒适性、功能性，已形成一种流行趋势，羽绒服的面料尤为突出。1979年以来，国外流行运动式服装，在国内也很流行，但我国对面料的开发与国外相比，存在一定的差距。

防水透湿织物是由美国Gore公司于1973年首创，大致可分为四类[1]:棉高密织物、粘合薄膜织物、涂层织物和超细纤维高密织物。其中粘合簿膜和涂层织物，从消费者角度看，存在手感稍硬，摩擦时有不悦耳的音响、不宜干洗和耐用性差等问题。因此，尚有待改进其穿着舒适性和服用性，而棉高密织物则不存在上述缺点，在穿着舒适性方面更显出其优越性，是一种功能性和舒适性兼备的产品，不仅适用作羽绒服装，还适用作运动式服装、睡袋、雨农、风衣、手术衣。

一、防水透湿功能的机理

羽绒服中的保温填充料羽绒，它的绒毛纤细，细绒的轴径为20μ左右，若要阻止其逸出，则织物的孔隙应小于2Oμ。羽绒服衣料应能防止风的穿透，方可保持服装内的空气静止，使服装获得良好的绝热性能，因而也要求织物的孔隙度小，即织物的透气量要小，但织物需有一定的透气性，以防止服装内羽绒的窒息。

羽绒忌沾水，故衣料要有防水性，织物阻止水的渗透，取决于织物表面能和织物的结构，当织物的表面能低于水时，水因其内聚力作用呈珠状，从而使织物具有防水性。表面能的衡量一般是测量水滴与织物表面的接触角θ， 当θ≥90°时，即织物的临界表面张力小于水的临界表面张力时，织物可不被水润湿。由于织物为多孔质材料，具有芯吸性，不能阻止水的渗透，故需进行防水整理，便其临界表面张力小于73达因/厘米，而具有拒水性。

人体随着环境和活动状态的不同，穿着不同的衣服，从而在人的皮肤周围呈现出使人感到舒适的人工气候，称之为衣服内的微小气候。衣服内微小气候的舒适温度为32℃，相对湿度50%左右。人在运动时，微小气候温度升高，人体便通过发汗来散热，以保持正常体温。当服装散热受障碍时，会形成热蓄积，使人感到闷热粘着不舒适感，故服装应具有调节体内产热与散热平衡的功能，以维持人的正常活动需要。在环境-衣服-人体体系中存在湿和热的传递。湿的传递有二种；无感蒸发排泄(气相传递)和出汗发散 (液相传递)。排汗的速率对服装的舒适性影响很大，故衣着织物要有良好的湿传递性，即既能吸湿又能将湿汽尽快地传递出去。这个性能与纤维的种类、织物结构、织物的表面整理等都有密切关系[2]。

防风和防羽绒逸出是同一性质的要求，可用透气量作为评价指标。但防水和透湿却是相反的，需从织物结构和加工方式上来取得一致。先从织物结构上看，雨滴的直径约为0.1-3毫米，水蒸汽粒子直径为0.0004μ，若织物中的孔隙直径介于两者之间时，便可起到透湿不透水的作用。水蒸汽传递还取决于外界空气与衣服内微小气候间的温差及水蒸汽压差，透湿量与衣服内外侧水蒸汽压差存在线性关系，当衣服内部压力大于外部压力时，衣内侧的湿气可向外侧传递。

二、高密织物结构设计与加工工艺

羽绒服织物的结构特点是孔隙度小，设计高密度织物时，可从三方面来度量，织物的透气量、织物的紧度和织物的孔隙度。

织物的透气量与织物中孔隙大小、数量、深度及其形状有关；即与织物的结构、纱支、捻度、织物密度、厚度和经纬纱的配置有关；透气量又与盖覆程度有密切关系。织物盖覆度由经向盖覆εj、纬向盖覆εw、重叠盖覆组成。织物透气量取决于表面盖覆度和经纬盖覆比(εj/εw)，若织物的支数重量相同，εj/εw大的织物，其重叠盖覆小于εj/εw小的织物，即前者透气量小于后者[3]。故我们设计的高密织物，采用εj＞＞εw的方式，以经向盖覆为主，织物外观为经支持面，结合羽绒服的隔热要求，织物应有一定的厚度，设计为0.30～0.35毫米，高密织物的重量与一般外衣面料相当，设计为200克/米²以下，由于高密织物的透气量很小，为了获得良好的湿迁移性，经纱宜采用优质纯棉股线，纬向可采用线或单纱，其经向紧度为100%以上，纬向紧度为30～40%，织物的透气量在30升/米²/秒以下。

空气透过织物，相似于流体流经多孔介质的流动，织物的孔隙截面相当于流体运动中所经流程之截面[4]。由织物的透气量、厚度、重量等，按照计算多孔介质的当量孔隙半径的方法，计算高密织物的孔隙直径如下:

Q=αr²ΔP/8ηι²

式中，Q为织物透气量(升/米²/秒)；r为织物孔隙平均当量半径(μ)；α为单位面积织物中孔隙度(厘米³/厘米²)；ΔP为试验时压差(0.5英寸)；ι为织物厚度(厘米)。

按上式验算设计的织物孔隙直径d可符合 100μ(水)＞d＞0.0004μ(水蒸汽)和d＜20μ(羽绒轴径)二项要求，经防水整理后，便可获得不透水滴而透水蒸汽的功能。

用蒸发法实测我们研制的高密棉布，在2O℃、65%RH条件下的透湿量，并与日本东丽Entrant尼龙涂层绸、国产尼龙涂层绸对比，结果如下，高密棉布为365，东丽为297，国产尼龙绸为203克/米²/24小时。表明高密棉布的透湿性优于涂层织物。

高密织物的纺织染整加工，采用纯棉传统工艺，织造时严格控制经纱张力均匀，采用重箱打纬。染整加工时在保持织物平整条件下，采取收幅低伸长，防水整理后仍保持织物的多孔状态。整理后的织物具有良好的防水级，手感柔软滑爽，其硬挺度为4.7×3.3厘米，纯弯曲(刚度)为0.13×0.09克/厘米²厘米，在低温(-40℃)下，手感不变硬。

参 考 资 抖

[1]<J.T.N.> 1982,2;1982,12;1983,2

[2]《纺织学报》，1984,4p.19-23

[3]1965年华东纺织工学院研究生论文，《卡普纶平纹织 物的结构与透气量关系》。

[4]P.C，Carman，<Flow of Gases Through Porous Media>/1956