防水面料的历史
文章中讲述了衣物防水要求提出的背景,本文就详细讲解一下不同时期防水的制备方法。
在涂层法制备防水透汽面料方面,最先利用的涂层材料为丙烯酸和聚氨酯系列。在60年代末和70年代初期,很多学者对涂层面料进行了大量的研究。
在80年代以前,一般是利用溶液或溶剂体系产生的聚合物来作为涂层体系。自80年代以来,水溶性涂层材料的研究引起了很多研究者的兴趣。现在研制成功的水溶性涂层防水材料,主要为聚氨酯(PU)及其改性产品。
80年代中期,又出现了一种新的涂层工艺--放电涂层。此种技术是利用物理和化学手段,借助等离子体镀膜技术,在面料面进行改性,使其具有憎水、防水能力。
2、防水面料的发展过程
在防水面料的发展过程中,粘贴薄膜式防水面料起到了一个很重要的作用。此类防水面料的代产品为Gore-Tex膜面料。Gore-Tex膜是W.L.GoreAssociatesInc.的PTFE膜产品商品名,于年首次研究成功。日本的NITTOElec.Inc.生产的MICROTEX也属此类膜。Gore-Tex面料在产业和技术上的成功,大大激发了聚合物成膜研究和发展,特别是在美国和日本。
3、不同分类的防水面料
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。下面详细讲解一下不同的防水面料。
3.1.紧密面料型防水服装紧密型防水服装,主要有早期的全棉Ventile型和现在的超细聚酯纤维面料。Ventlie型面料是由低捻棉纱以牛津布的形式织成,此结构使布面平整,面料紧密但不僵硬。在干态下,人体排汗产生的水汽在纱线之间的空隙中穿过亲水纤维扩散和通过纤维束进行毛细管传送。在遭到雨淋时,棉纤维的亲水性引起纱线溶胀,使纱线之间的空隙从10μm减小到3μm。现在的紧密型防水面料,多用超细聚酯或尼龙纤维为原料织成。在此类面料中,纤维之间、纱线之间紧密排列,使得面料在不进行憎水整理的情况下,也能耐水压-Pa。纤维纱线之间形成毛细管,由于毛细管效应,能很好传输水蒸汽。
3.2.涂层防水透湿面料
早在年,Fonseca.G.F26得出了泡沫涂层微孔防水面料的传湿速率经验公式:wvt为传湿速率,B为孔隙率,T为厚度,d为微孔直径,A为常数。Tagawa等人根据Hager-Posuille方程得出了传湿量公式27:W为传湿量,d为微孔直径,ρ为传输物质密度,n为孔数,g为重力加速度,L为涂层厚度。从上式看出,传湿量与孔数、厚度成反比,这与传湿速率一致,传湿量与孔径的四次方成正比,这与传湿速率、防水要求相反。
微孔涂层面料具体实施方法有:泡沫涂层,相分离相转换,等离子体法。
3.3.粘贴薄膜型防水面料
利用拉伸成膜法的典型例子为Gore-Tex膜。它是通过把烧结挤出的PTFE棒,加热到稍低于℃,再以较高的速率进行二维拉伸而制得的。通过电镜观察,可以发现,Gore-Tex膜有很多结节(spinal),结节之间由原纤连接,结构较规整。结节形成了很多微小的孔隙,孔隙率可达96%(一般在25%—96%之间),因此透湿性很好。Gore-Tex膜微孔一般为0.02——15μm,具有优良的防水能力。Gore-Tex膜面料把防水(耐水压1.75kg/cm2)与透湿很好地结合在一起,是第一个同时满足防水与透气的面料。此类面料结构如同“三明治”,分三层,外层一般为尼龙面料,内层为针织品,中间为不连续粘合的Gore-Tex膜。
4、防水面料的作用
防水透湿面料具有防水的作用,这样的面料同时具有透湿的功能,可以把身体排出的汗和湿气排到面料的外面。