防水透湿织物性能rz-080808-2

李朝晖， 南通海盟股份有限公司，江苏 南通 226006

王春梅   南通工学院，江苏 南通 226006

原载：亨斯迈2007全国纺织品特种整理论文汇编;191-193,2007年3月

网上来稿: zhanyizhen 08-8-8

 

1  前言[1-4]

防水透湿织物既能防雨、防风，又能排汗、透气，穿着舒适。在穿着过程中，水在一定压力下不能浸透织物，而人体散发的汗液却能以汗汽形式透过织物到外界，不在人体表面与织物之间冷凝积聚，以保持于爽、一温暖的穿着感。这种织物不仅能满足严寒、雨雪和大风等恶劣环境中人们活动时的穿着需要，也适用于人们日常生活需求，具有很好的发展前景。目前防水透湿织物已成为各国纺织产品开发的主要项目，尤其该类织物已向产业化领域不断伸展，西方发达国家已将其列为高科技产品。

20世纪40年代初，文泰尔(Venilte)防雨布问世，标志着防水透湿织物正式走向市场。其后市场上出现了许多涂层防水透湿织物，特别是以聚氨酯为代表的干/湿涂层技术的研究开发，为防水透湿织物的推广起到了巨大的推动作用。1969年，美国的R.W.Gore研制成功PTFE(聚四氟乙烯)薄膜，标志着防水透湿技术取得了突破性进展。1976 年，Core公司成功地将商品名为Core-tex的层压复合织物推向市场。随后，荷兰、英国、德国、意大利、日本、我国台湾等国家和地区的相关企业也开发出微孔或无孔的聚氨酯薄膜，以及无孔的聚酯薄膜层压复合织物。

目前，国内市场上防水透湿织物的开发方兴未艾，既有涂层织物的开发，又有复合织物的开发;既有微孔聚四氟乙烯薄膜的开发，又有亲水性无孔聚氨酯薄膜的开发。本公司引进了国外最先进的热熔复合设备，使用清洁原料——湿固化聚氨酯(PUR)，生产用于中高档服装的防水透湿复合织物。

本文主要介绍国内市场上的防水透湿织物与本公司生产的防水透湿复合织物的性能，特别是水洗性能、水洗前后的透湿性能和耐静水压性能的变化。

2    耐静水压性能

2.1   耐静水压测试

以织物承受的静水压来表示水透过织物所受阻力。在标准大气压条件下，试样的一面承受一个持续上升的水压(可以从试样的上面或下面施加)，直到有三处渗水为止，并记录此时的压力。

2.2   测试方法

按照国家标准G/BT474-1979，从试样的下面施加水压[3]。

2.3 防水透湿织物的耐静水压性能

各种防水透湿织物水洗前后的耐静水压见表1。

表1 防水透湿织物的耐静水压

样品编号

样品名称

静水压/(x104Pa)

初始

洗一次

洗二次

洗三次

洗四次

洗五次

l

进口PTFE薄膜两层复合

＞9.8

4.9

4.9

4.9

4.9

4.9

2

进口PTFE薄膜三层复合

＞9.8

＞9.8

＞9.8

＞9.8

＞9.8

＞9.8

3

国产PTFE薄膜两层复合

＞9.8

＜0.49

 

 

 

 

4

国产PTFE薄膜三层复合

＞9.8

＜0.49

 

 

 

 

5

微孔TPU薄膜两层复合

＞9.8

7

7

3

3

3

6

微孔TPU薄膜三层复合

＞9.8

7

7

4.9

4.9

4.9

7

亲水性PES薄膜两层复合

＞9.8

＞9.8

＞9.8

＞9.8

＞9 8

＞9.8

8

亲水性PES薄膜三层夏合

＞9.8

＞9.8

9.8

＞9.8

＞9.8

＞9.8

9

亲水性TPU薄膜两层复合

＞9.8

＞9.8

＞9.8

9.8

9.8

＞9.8

l0

亲水性TPU薄膜三层复合

＞9.8

＞9.8

＞9.8

＞9.8

＞9.8

＞9.8

ll

涤纶格子春亚纺+亲水性PU涂层

2.45

＜0.49

 

 

 

 

l2

涤纶塔丝隆+微孔PU涂层

3.43

1.96

1.47

1.47

1.47

1.47

l3

涤纶格子春亚纺+亲水性TPU薄膜

7.84

7.84

<0.49

 

 

 

注 :1～1 0-海盟公司使用PUR粘合剂点状复合;1～12国产;13进口，使用溶剂型粘合剂，全涂复合。水洗方法按照国家标准cB/T8629-2001《纺织品试验用家庭洗涤和干燥程序》，即水温40℃，浴比1:40，无磷洗衣粉用量1g/L，一次洗涤周期约为45min，然后于60℃恒温烘干。

这其中既有微孔结构，又有亲水性;既有涂层，又有复合。本公司生产的产品，其面料大多采用30T春亚纺，三层复合的衬里大多采用18D尼龙经编织物。由表1可知，在未水洗时，复合织物的耐静水压要远大于涂层织物;采用PUR粘合剂的复合织物的静水压要比使用溶剂型粘合剂的高。同样是PTFE薄膜，国产的无论是两层还是三层复合的，耐静水压在一次水洗后就下降了很多，几乎失去了防水功能;进口的耐洗性能很好，经过5次水洗后，两层复合的静水压仍能达到4.9×l04Pa(5mH20)，三层复合的则不低于9.8×l04Pa(5mH20)。微孔热塑性聚氨酯(TPU)的耐洗性能也 不错，经过5次水洗后，两层复合的静水压仍能达到2.49×l04Pa，三层复合的仍能达到4.9×l04Pa(5mH20)。采用PUR胶的亲水性薄膜的耐洗性能非常好，无论是PES薄膜还是PTU薄膜，水洗前后的静水压大于9.8×l04Pa。亲水性涂层织物的耐洗性能差，耐静水压在一次水洗后下降很多，几乎失去了防水功能。微孔涂 层织物的耐静水压，随着洗涤次数的增加而逐步下降，达到一定数值后就不再变化。使用溶剂型粘合剂的复合织物，可能是由于胶的耐洗性能不高，水洗二次后薄膜与织物间的粘合力迅速下降，在做耐水压时，水压稍有增加，膜与织物就不均匀地分离，造成压力分布不匀，在很低的压力下薄膜将发生破裂。

2.4  织物耐静水压性能分析

综上所述，国产PTFE薄膜耐水洗性能较差。这主要是由于微孔薄膜的比表面积大，容易吸附粉尘、汗液中的盐、油脂、化妆品和洗涤剂等物质，引起毛细管吸水现象，使水珠可以渗人或渗出，导致服装的防水性下降。所以，该薄膜目前还不能适应服装的洗涤要求，只能适用于一次性或没有洗涤要求的产品。同样是微孔薄膜，进口PfFE和TPU薄膜都具有一.定的耐洗性能。这是由于它们都经过特殊的表面处理一形成复合膜，避免了毛细管现象的产生，从而大大提高耐洗性能。三层复合的耐洗性能比两层复合的好，这可能是由于两层复合织物的薄膜完全暴露在外，在水洗过程中容易受到损伤，所以洗后的耐静水压下降较多。

亲水性薄膜(无论是PES还是PTU)的耐水洗性非常好，两层和三层的洗涤性能基本没有区别。这是由于 亲水性薄膜的牢度比较好，不易损伤。

PUR粘合剂的耐水洗性能较溶剂型粘合剂要好得多，更适用于需要经常洗涤的普通服装。

涂层的初始耐静水压比较低。亲水性涂层的耐洗性能很差，一次水洗后就失去了防水功能;微孔涂层则稍许好一些，但也不理想，都只能用于耐静水压、水洗要求较低的产品。

3 透湿性能

防水透湿织物的另一项重要指标就是透湿率，亦即水汽透过率。常用的测试纺织品水汽透过率的方法是透湿杯法，按照工作原理又分为吸湿法和透湿法两种。

3.1 透湿性能测试原理

把盛有吸湿剂或水，并封以织物试样的透湿杯放置于规定温度和湿度的密封环境中，根据一定时间内透湿杯(包括试样、吸湿剂和水)质量的变化计算出透湿量。

3.2 测试方法

同一品种，采用不同的标准、不同的测试方法，所得的数据相差很大，相互之间没有可比性。本项目的测试方法按照国家标准GB/T12704一1991，A法(吸湿法)进行[6]。

3.3   防水透湿织物的透湿性能[7]

各种防水透湿织物洗涤前后的透湿量见表2。

表2 水洗后防水透湿织物的透湿量

样品编号

透湿量/g·(m2·d)-1

初始

洗一次

洗二次

洗三次

洗四次

洗五次

l

5080

5D63

5169

5026

5109

5177

2

4263

4263

4312

4165

4259

4180

3

8717

8655

8736

8696

8677

8702

4

7513

7632

7652

7526

7541

7577

5

5389

5513

5619

5398

5月6

5551

6

4719

4755

4848

4692

4893

4779

7

3579

3579

3526

3659

3622

3592

8

3211

3211

3310

3274

3185

3241

9

3758

3758

3725

3743

3816

3774

l0

3387

3387

3345

3329

3375

3402

ll

2385

2920

 

 

 

 

l2

2827

2928

2970

2902

2804

2854

l3

2708

2750

2623

2659

2774

2741

由表2知 ，国产PTFE薄膜复合织物的透湿量最高;其次为进口只浑E薄膜复合织物和微孔TFU薄膜复合织物;亲水性PES薄膜复合织物和亲水性TPU薄膜复合织物的透湿量也比较高;微孔PU 涂层织物的透湿量也还可以;而亲水性PU 涂层织物和使用溶剂型粘合剂的TPU薄膜复合织物的透湿量则要低些，三层复合的透湿量比两层复合的要低10%一15%。除亲水性涂层织物外，其它织物的透湿能力在洗涤后变化不大，而且洗涤次数对透湿量的影响也不大，这说明洗涤基本不会对防水透湿织物的透湿能力产生负面影响。亲水性涂层织物的透湿量在水洗一次后增加很多，对比分析表1中的耐静水压变化，其原因是该织物的涂层强度差，一次水洗后涂层膜受到严重损伤，透湿量迅速增加。

3.4   织物透湿性能分析

人体的出汗量是随人的活动量而变化的，而人体分泌的汗液能够得到及时、顺利的蒸发才会使人感到舒适。因而，织物的透湿量必须大于人体的出汗量，才能确保人体产生的汗汽不在体表与织物之间产生积聚而冷凝，并顺利地散发出去。对人的各种常规活动时的出汗量测试结果见表3和4。

表3 人的各种活动时的出汗t

活动种类

出汗量/g·(m2·d)-1

活动种类

出汗量/g·(m2·d)-1

休息

350

砌砖

930

步行(5.5kM/h)

1305

据软木

1400

挖土

2

伐木

1860/2780

登梯(负重20kg)

2750

登梯(不负重)

2090

表4 人体不同温度下的出汗.

活动量

/KJ·(m2·d)-1

不同温度下的出汗量/g·(m2·d)-1

0℃

10℃

20℃

坐(209)

290

320

430

站(如6)

430

520

720

步行(586)

580

660

1010

中等劳动(920)

1010

l330

1730

重劳动(1255)

1930

1990

2880

从表3和4知，若织物透湿量在3000g/m2·d以上，就能保持穿着舒适性。从表2知，薄膜复合的防水透湿织物都能达到这个要求，其中微孔薄膜的透湿量要高出许多，还可以满足更高的透湿要求。涂层及溶剂复合的防水透湿织物，只能满足人在一般状态下的透湿要求，当人的活动量稍大时，如重劳动和负重登梯等，就无法满足透湿要求。

4 结论

4.1 亲水性薄膜(无论是PES还是TPU)具有优良的透湿性能、较高的耐静水压和极佳的耐洗性能，非常适合于需要经常洗涤的常规服装，如风衣、夹克和运动外套等。

4.2 进口的微孔薄膜(PTFE和TPU)具有很高的透湿性能、初始耐静水压和耐洗性能，更适合于透湿要求较高、不需要经常水洗的特殊服装，如特种工装、防寒服和登山服等。

4.3 微孔涂层织物的透湿性能不高，初始耐静水压一般，耐洗性能也不太理想，可适用于要求不高的中档服装。

4.4 亲水性涂层的透湿性能不高、初始耐静水压一般、耐洗性能差，只适用于要求不高的低档服装。

4.5 国产PTFE薄膜的性能尚未完全达到服用要求。

4.6 PUR粘合剂的耐洗性能远远好于溶剂型粘合剂，更适合用于复合服装面料。

参考文献:

[1] 张建春，黄机质，郝新敏.织物防水透湿原理与层压织物,生产技术[M]北京:中国纺织出版社，2003，5.

[2] 戴晋明，任玉杰，普会云.防水透气织物舒适性[M]北京:中国纺织出版社，2003，6

[3] 付延鲍，刘萍，王东，等.防水透湿织物的发展与现状[J]青岛大学学报，1999，14(4):33-36

[4] 周小红，张志龙，郭薇佳，等.防水透湿织物透湿性能的研究[J]现代纺织技术，2003，11(4);1-3

[5]GB/T4744一1997,纺织织物抗渗水性测定——静水压试验[S]

[6]GB/T12704一1991 织物透湿量测定方法——透湿杯法[S]

[7] Holmcs David A.Performane Characteristics of waterproof Breathable Fabircs [J]J.of lnd.Tex.，2000，29(4):307-316