防水透气 防水透湿面料的发展与现状

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 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

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