衝鋒衣既能防水又能透溼,這麼神奇的功能是怎麼實現的?

2020-12-23 紡織科技達人

作為戶外運動愛好者最常用的服裝,衝鋒衣一直有著比較大的消費人群,我們知道衝鋒衣所具有的一個重要的功能就是防水透溼,這樣可以讓人在戶外運動時及時排除運動所產生的大量水汽,又可以防禦因不確定性天氣帶來的降雨,對使用者起到很好的保護作用。但是無論是雨水還是水汽,其本質都是水分子,那麼衝鋒衣是怎麼能夠同時做到既不讓雨水滲透進服裝又能讓水汽透過服裝而排除的呢?

要解答這個問題就必須首先知道雨水與水汽的物理狀態。雨水是液態的水,是由水分子組成,但液態水中的水分子之間的間距很小,是以成千上萬的水分子組團的形式存在的,整個水分子團的直徑比較大;水汽是氣態的水,其也是由水分子組成,但水分子之間的距離要比液體水大幾百倍,水汽分子團中一般只有少量的水分子,所以水汽分子團的直徑就比較小。如果面料上纖維之間的孔隙的直徑比水汽分子團大而比雨水分子團的小,那麼這種面料就能防止雨水滲入同時又能讓水汽透過,衝鋒衣所具有的防水透溼性能就是通過控制服裝面料上孔隙的直徑的大小來達到的。

在防水透溼面料的生產史上,最原始的方法就是通過生產高支高密的面料,通過面料緊度的增加來縮小紗線之間的空隙,從而使得面料具有一定的防水性能。但是由於受到織造過程中打緯阻力的影響,面料的緊度不可能無限增加,所以這種面料上的孔隙還是比較大的,一般透溼性能很好但防水性能就很一般。

第二代的防水透溼面料是通過塗層的方法,用物理填埋的方式使得面料上的孔隙被封堵住,從而使得面料具有防水的功能,面料的透溼性能一般是靠塗層工藝所產生的微小氣孔來實現的,但這樣所取得的透溼性能是很弱的,所以這類面料往往防水性能很好但透溼性能一般。

第三代的防水透溼面料是通過貼合的方法,通過面料與具有防水透溼功能的薄膜貼合從而賦予面料防水透溼功能。目前主流的防水透溼膜主要有兩類,一種是疏水性的微孔膜,通過薄膜的疏水性提供防水性能,通過微孔提供透溼性能;另一種是親水性的無孔膜,通過無孔的薄膜封堵住面料上的孔隙從而提供防水性能,通過膜的親水性提供透溼性能。至於面料的表面抗溼性能,都需要通過面料本身的拒水整理來實現。

疏水性微孔膜是通過控制微孔膜上孔隙的大小來實現防水透氣的功能。目前使用的多微孔透氣膜是由聚四氟乙烯樹脂通過擠壓拉伸而製成的具有微小孔隙的薄膜,薄膜上孔隙的大小可以通過對拉伸工藝過程中的拉伸溫度、拉伸間距和拉伸倍數等工藝參數的調節來控制,通過對薄膜上開孔數量和孔隙直徑大小的調節,可以生產出高防水低透溼、中防水中透溼和低防水高透溼不同規格的產品。使用多微孔透溼膜製成的衝鋒衣,由於水汽可以直接通過孔隙排除而水滴又不能通過孔隙,所以這種服裝往往具有很好的防水透溼功能。但是由於聚四氟乙烯具有很強的化學惰性,而且含氟化合物在高溫下會裂解出劇毒的物質,對環境很不友好,在追求可持續發展的今天,這種產品的應用越來越受到限制。

親水性無孔膜是由熱塑性聚氨酯樹脂通過流涎吹膜而製成的,由於膜本身無孔,所以防水性能很好,其透溼性能是靠親水性基團的搬運,把水汽從濃度高的內側搬到濃度低的外側而實現的。通過這種方法製成的衝鋒衣,與普通的塗層面料相比,其透溼性能有顯著的提高,但由於其透溼性能是靠親水性基團的搬運來實現的,與多微孔透溼膜的水汽直接穿透相比,其透溼性能要稍微遜色一些。由於聚氨酯無毒,對環境友好,所以在注重綠色環保的今天,其應用還是很有潛力的。

雖然親水性無孔膜的防水性能要比疏水性微孔膜好,而且透氣性能已經能滿足一般的戶外運動的需要,但是對於極限運動狀態下的透氣性能還是不太滿意,在防水透氣膜的研究上,大的方向還是在疏水性微孔膜上,利用無氟環保的多微孔膜來取代聚四氟乙烯多微孔膜,畢竟多微孔膜的透氣性要比無孔膜的透氣性好很多。據相關報導,目前已經有研究機構研發出了無氟環保的纖維基防水透溼膜,通過對使用靜電紡絲技術生產出來的納米纖維微孔膜進行疏水性改性,使得這種納米纖維微孔膜具有優良的防水透溼功能,相信規模化生產後一定會在功能性運動服裝上有廣泛的應用。

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