防水透气 防水透湿面料的发展与现状 详解(上)
一、防水面料的产生
人们在日常生活中,经常要接触水,这样就引起人们对穿着的衣物提出了防水的要求,从而客观上促进了防水面料的产生。
首先,据文献记载,早在公元1600年以前,中美和南美的居民就生产出了防水面料。随着高分子科学的发展,相继出现多种合成材料;此种材料可作为涂层材料,作用于面料上,制成防水面料。
其次,早期的涂层防水面料,有一定的防水效果,但不透湿,防水不透湿面料对穿着者产生不舒适甚至低温寒冷的后果。
二、防水透湿面料的产生
防水不透湿面料存在的这些问题,使人们寻求一种可呼吸(breathable)面料。在二战期间,Shirley学院的研究人员最先研制出防水透湿面料(WBF),主要用于军事、户外活动、医生手术服等。随后此类技术引起了大量科学家和企业的关注。
三、防水透湿面料的分类
从不同的防水机理和生产方法来看,防水面料可分为:紧密面料型防水服装,涂层型防水面料和粘贴薄膜型防水面料。
1、紧密面料型防水服装
紧密型防水面料是利用改变面料结构而达到防水透湿的目的。由于此类面料是最早研制成功的防水透湿面料,其主要机理为:水汽在纱线空隙之间简单地扩散;纤维束之间的毛细管传递;在单根纤维之间的扩散。
要提高耐水压,可通过减小纱线之间的孔大小,或增大接触角来实现,而增大接触角一般通过对面料进行憎水处理来实现。
2、涂层防水透湿面料
涂层法是指面料直接或间接地进行涂层,使面料具有防水性,透气性是通过产生微孔结构或使其具有亲水性而得到的。根据其防水透气机理,可分为三种类型:微孔涂层法,亲水性涂层法,微孔亲水结合法。
2.1 微孔涂层法
微孔涂层具有防水透湿功能,主要是由于水汽分子和雨滴尺寸有很大的不同,水汽分子直径一般为4×10-4μm,雨滴的直径通常为102μm。涂层的微孔大小一般为2μm,因此,即使是最小的雨滴由于面张力作用也不能透过微孔,而水汽能自由通过。
2.2 亲水性涂层法
利用含有亲水性基团(-OH,-COOH,-NH2等)的物质进行涂层,所形成的阻挡层,一般为致密实心层,起到防水的作用,涂层聚合物本身含有的某些基团可以吸收、扩散和解吸水蒸气,能很好地透湿。
3. 粘贴薄膜型防水透湿面料
此种技术,是把功能性膜粘贴到面料上。粘合剂起到了一个很重要的角色,粘合剂主要有两种:一种为透湿型,可连续涂层;另一种为不透湿型,只能以网点式粘合,不致于破坏透湿性。
此类面料按所用的功能性膜分类可分为:微孔膜型,致密亲水膜,微孔亲水结合膜。
3.1 微孔膜
微孔膜防水透湿机理与微孔涂层类似,其成膜方法为:水溶性聚合物分散体形成泡沫,干燥后压制成膜;相分离法,湿法凝固;“干式”凝固拉伸成膜。
3.2 致密亲水膜防水透湿面料
致密亲水膜防水透气面料是指利用亲水性高聚物(含有亲水性基团或侧链)制成致密实心膜,再粘到面料上。其防水透湿机理同此类涂层面料。
四、 防水透湿面料的比较
各类面料都有其能生存下来的优势,也有其需要改进的不足,现分别进行阐述。
4.1 紧密型面料
优势: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。
缺点:其面料耐水压太低(在三种机理面料中是最低的),这大大限制了它的应用范围。棉型Ventile面料遇水变僵硬,不利于穿着,这也是此类面料缺点之一。
4.2 涂层面料
优势:生产工艺的成本较低;亲水性涂层以水为溶剂,成本低,污染少;亲水性涂层可按传统工艺进行;放电法涂层为干式过程,过程简单,产生污染环境的废液少。
缺点: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;面料涂层处理后,悬垂性和柔软性变差;防水耐久性差,附着牢度差;微孔涂层过程,要产生连续均匀的微孔结构工艺较难控制;亲水性涂层透湿性相对低一些;放电涂层处理过程条件高,一直未能实现工业化。
4.3 粘贴薄膜型面料:
优势;防水效果好,附着牢度高。
缺点:二维拉伸制膜工艺复杂,成本太高,成衣价格高,其柔软性、悬垂性不令人满意。
五、总结
防水面料的发展,从有文献记载到现在,有几百年的历史,在此期间,逐渐形成了紧密型、涂层型和粘贴薄膜型三大种类,这三大种类各有其特点和适用范围,很难说哪一种能完全取代另外两种!
故本文认为,防水透湿面料应该在发挥本身优势的基础上,改进其存在的不足,并不断探索新品种,新方法。对紧密面料来说,应该在纤维细度、纤维类型和合理调整纱线结构上下功夫,超细纤维的应用,共聚法纺制本身具有防水、憎水功能的纤维都是很好的尝试。
涂层法应该探求新的涂层体系,由有机溶剂型彻底向水溶液型发展。放电涂层也是一个很好的方向,放电涂层在光学和电子工业上取得了很大的成功,如能充分发挥其优势,探索出适合面料或其它高聚物涂层的工艺和设备,将对此领域有很大的影响。
粘贴薄膜法,应简化工艺降低制膜成本,或寻求其它低成本可替代Gore-Tex膜的制膜技术,粘合剂也应该向大众化发展。
防水透湿面料随着其技术的发展与改进,性能的提高,它与人们的生活将会更加密切,尤其在军事、国防和一些恶劣环境中的作用会越来越明显。 返回搜狐,查看更多
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