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防水透湿织物的工艺技术和发展方向
(山东省纺织研究所)
2020/12/27
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防水透湿织物的工艺技术和发展方向



[提要]本文综合了当前国内外防水透湿织物的主要工艺技术,叙述了防水透湿织物的功能原理,织物构造和后整理加工工艺,以日本产品为主,列举其主要产品的种类和用途,推荐了防水透湿织物功能的测试方法,探讨了我国发展本产品的方向
一、加工方法和构造
防水透湿织物的加工方法大致可分为三种类型,现将其方法和构造介绍如下。
1、粘合法;这种方法以美国戈尔公司和日本润工公司合制的戈尔特克斯透湿材料为代表,取聚四氟乙烯树脂在熔融状态前作成薄膜,然后加热到融点(327℃),再迅速地进行纵横双向拉伸,冷却后形成热固型蛛网状的微细多孔结构,厚约25微米,气孔率为82%的薄膜(平均1平方英寸中有90亿个孔径为0.2~5微米彼此沟通的微孔),把这种薄膜粘在尼龙绸或涤纶织物上,即成为戈尔特克第一代拒水、防水、透湿织物(0·2微米为水滴直径的500-15000分之一,水蒸汽粒子直径的500倍,因此,可防止水滴侵入而又容水蒸汽自由通过)。该产品(穿着性、运动性等一般性能不包括在内)的防污性较差,受到汗脂,发油等污染后。防水透湿性就显著下降。同时它的耐洗性也很差,用洗涤剂清洗时,洗涤剂中的表面活性剂会浸入薄膜,堵塞微孔,使防水性能下降,干洗时情况也相同。第二代戈尔特克斯产品,除保持原长处外,还有(1)耐污性能强,它是将厚0.025毫米,布满最大孔径为0.2微米微孔的聚四氟乙烯薄膜夹粘在两层织物之间而制成的,因而能把油脂等物质完全屏蔽掉,经水洗或干洗都不会影响其防水性能;(2)耐洗性好,因织物表面具有复合结构,故不受表面活性剂影响而降低防水性能。其耐水压值达7公斤/厘米2;(3)有良好的防风性及保暖性;(4)用胶带热压于接缝处,根本解决了接缝处的漏水问题。
目前,用戈尔特克斯材料制成的运动衣、雨衣、便服等已在市场上出售多年,同类产品有日东电器公司的米克拉特克斯,帝人公司的波拉斯及尤尼吉可公司的考波兰等。
2、涂层法;有干法和湿法两种;过去采用的干法主要是加热除去树脂溶液中的溶剂而使树脂固化成膜,但当具备实用价值的透气性时,则孔隙变大,难以达到防水效果。最近报导,将羧基乙烯聚合物的有机胺盐溶解在乙醇系或酰胺系溶剂中形成粘稠液体,同溶解在有机溶剂中的氟系树脂混合,然后在其混合物中适量加入亲水、亲油平衡值在8以上的非离子活性剂,涂敷在底布上干后,经水处理就形成贯穿的微细多孔薄膜,用以制成的防水透湿性织物能耐水在2千毫米以上,透湿度1280克/米2·24小时(35℃、R.H.65%)。
湿法的成膜方式是将底布浸在溶液中,通过处理使表面形成一层薄而软,有无数0.2~5微米相互连接成蜂窝状小孔结构的皮膜。用这种方法的有日本东丽公司的恩特兰特和帝人公司的波拉斯等。恩特兰特产品是用有微孔的聚氨酯薄膜的涂层加工而成,有优良的防水性、拒水性、透湿性和柔软风格。在市场上出售的有低耐水度的500毫米型产品;风格柔软,有拒水性,透湿度为4000克/米2·24小时以上,用于制作高尔夫球服、运动便服和外套等的耐水度1000毫米型产品和用特殊的聚氨醋在织物上湿涂层加工而成的耐水度2000毫米的产品,可用于制作激烈运动量和恶劣气象条件中穿着的滑雪衫、登山服、海上工作服等。
恩待兰特1000、2000是用耐纶、涤纶长丝和短纤维织物为底布的双层(底布+薄膜)结构产品,但不能加工为有伸缩性的织物。到1982年增添了经、纬向都有伸缩性的东丽恩特兰特型多功能弹性织物、能加工成针织物和双向有弹性的织物的三层
(底布+薄膜+针织物)结构产品。该产品使用斯潘德克斯弹性纤维为原料,在底布上采用伸长为300%以上多微孔聚氨酯薄膜的特殊加工,有一般拒水、防水、透湿加工材料所不能获得的经纬向合计40~200%的弹性。该产品有从中等到高等弹性,从软到硬各品种,可根据需要制成各种用途的服装。各公司同类产品的功能列于表1。
表1各公司防水、透湿、弹力织物的功能

还有恩特兰特T型,是在恩特兰特涂层面上加一层金属铝层,用防止辐射散热来提高保暖性的一种产品,思特兰特K型是由特殊拒水技术加工而成,能经受(降雨量为100毫米/小时的)暴雨连续15小时以上。或反复洗涤20次以上,织物表面仍不透水和具有较高耐揉搓强力和耐摩损性的织物。最近旭化成公司开发了莱奥瑟姆型产品,在树脂涂层中掺入有光泽的细箱粉,以提高织物的保暖性和耐寒性,在-25℃下使用不发生任何变化,其柔软程度也较一般的涂层织物好。
3.超细纤维的高密度织物,经拒水整理而成为拒水透湿织物有以下两种。
(1)高密度织物,有耐纶高密织物(260~290根/英寸)和大和纺的本蒂莱等高密度棉织物(50~280根/英寸)其防水透湿性能见表2。
表2各公司高密度棉织物的防水透湿性能

(2)高密度超细合纤长丝织物,是用超细旦合纤长丝作纬纱再经防水处理后的产品,如钟纺公司的“萨维纳DP”,帝人公司的“海拉克”和尤尼吉可的"杰姆司塔"等。其性能列于表3。
表3各公司高密超细合纤长丝织物的防水透湿性能

萨维纳DP是用70/30(涤/耐)分割型复合纤维制成的超细丝作纬纱,75旦/72根纤维的普通涤纶长丝作经纱,织成高密织物经热处理和化学药品处理,使纬向收缩40%。分割后的单纤维不到0.2旦,所得的高密度超细纤维的经纬丝,每平方英寸达68580根。故除具较好的防水透湿性能外,还具有伸缩性、保暖性、高防风性等功能。这种织物轻巧、柔软、其丝绸光泽和手感,染色性能良好。帝人公司的"海拉克"是用涤纶、耐纶空心丝作纬纱。尤尼吉可公司的"杰姆司塔"是用普通纺丝方法纺制,即用不经收缩的100%涤纶纤维,纬丝的单纤维为0.3旦,每平方英寸织物的经纬丝有45000根纤维。他们认为本方法的优点是加工工序简单,拒水性、耐摩性和色牢度稳定。
最近,帝人公司研制出荷叶结构的高级拒水性的高密织物,称”迈克罗夫特、丽克德斯”主要用于制作滑雪衫等户外运动服装。
二、种类和用途
1.用粘合加工带成的防水透湿织物
⑴ 美戈尔公司。日润工公司的。”戈尔特克斯(Goretex)”第一、二代,其特点如前述,主要供制作运动服、雨衣、便服、登山服、鞋、袜类。
(2)日东电器工业公司的"米克拉特克斯(Micro-tex)"是由聚四氟乙烯树脂多微孔薄膜层压的粘合制品,每平方英寸有10亿个直径为0.6微米的微孔,具防水透湿、透气、保暖、抗燃等功能,主要供制作运动服、羽绒服、雨衣、帐篷、睡袋。
(3)帝人公司的"波拉斯 (Polus)"是用100%弹性的特种聚氨酯薄膜粘合的针织物,它是藉薄膜本身的物理性能而达到透气目的的,主要供制作运动服、普通服料、面料;其K-Ⅲ型则是由氨基甲酸酯薄膜粘合而成,有良好的透湿性、防水性、防风性及弹性、柔软性等,主要供制作体操服,滑雪衫、高尔夫球服、运动便服。
(4)尤尼吉可公司的"考波兰(Corplan)I型",系薄膜粘合,具防水、透湿功能的针织物,经向弹性15%,纬向弹性40%,主要供制作滑雪衫、冬装、登山服,雨衣、风雪衣、钓鱼衫。
2.用涂层法制成的防水透湿织物
(1)东丽公司的"恩特兰特"500、100、2000、α、T、K型,其特点和用途如前所述。
(2)旭化成公司的"里波拉(Lepola)"属多微孔薄膜结构的特种功能织物 (微孔直径为l~l0微米),主要供制作高尔夫球服、网球服、风衣、滑雪衫、钓鱼衫;本产品的1000型和2000型的防水性分别超过1000毫米和2000毫米,主要供制作羽绒服、登山服、钓鱼衫、帐篷、鞋等。
该公司的。里诺马克(Lenomic)经阻燃处理,有抗燃性,其撕破强力比普通织物高两倍,主要供制作羽绒茄克衫。高尔夫茄克衫、帐篷、睡袋。
该公司的’莱奥瑟姆(Leothemo)",I型具防风、防水和优度的保暖性,Ⅱ型还有优良的透湿性,主要供制作滑雪衫、训练服、登山服、网球服、捕鱼服、防风衣。
(3)钟纺公司的”拉伐克(Lavock)”。500型和1000型,该织物表面涂有防水微孔薄膜,防水性能分别超过500~600和1000毫米,主要供制作滑雪衫、风雪衣、雨衣、登山服、,钓鱼衫。
(4)仓敷公司的”凡赛拉(Fansela)”L型、H型,是将特殊的聚胺酯在涤纶长丝(L型)或棉混纺(H型)底布上进行湿法涂层后的产品,具良好的防水透湿、防寒和柔软性能,其防水性能L型和H型分别超过400和1500毫米,L型供制作高尔夫球服、网球服、滑雪衫、羽绒服,羽绒风衣等,H型供制作登山服、睡袋、捕鱼服、劳动服等。
(5)帝人公司的"波拉斯"I型、Ⅱ型、Ⅲ型是用特种丙烯酸树脂进行涤层,涂层薄膜上有无数直径为0.5~3微米的微孔,其防水性能I型为500毫米,Ⅱ型为1000毫米,Ⅲ型为2000毫米,I型供制作运动服、高尔夫球服、滑雪衫、田径运动衣,Ⅱ、Ⅲ型供制作滑雪衫、钓鱼服、登山服。
(6)尤尼吉可公司生产的。”考波兰” Ⅱ型是用聚氨酯湿法涂层的针织物。经向弹性为20%。纬向弹性为30-40%,主要供制作高尔夫球服、风雪衣等。
该公司的"斯帕拉希(Splash)” Ⅲ型、Ⅳ型是利用手感柔软无粘性的树脂制成的无数直径为几个微米的织物,其防水性能Ⅲ型为600毫米,Ⅳ型为1000毫米,Ⅲ型主要供制作滑雪衫、雨衣、风雪衣、高尔夫球服、钓鱼衫,Ⅳ型主要供制作登山服、航海服、钓鱼衫、冬装、雨衣。
其XW型、XE型、XM型则是将5-10微米的铝片层压在聚氨酯微孔结构树脂层上,能反射人体散发的热量,XW为透湿
防水、保温材料,XE为透湿防水伸缩性材料,XM为透湿防水、保暖伸缩性材料;主要供制作乒乓球服、高尔夫球服、保暖运动服、登山服、风雪衣。
该公司的"埃弗雷什(Evereshs)"SW、SK型为透湿弹性织物,系用布面和中间层之间加粘合剂的无张力直接涂层法,在中间与底布之间采用粉点粘合法来克服透湿性差的缺点,能耐水压2000毫米以上,防水性100分,透湿性6000克/米2·24小时,透气性0.1毫升/厘米2·秒,SW型为机织物,SK型为针织物,供制作滑雪衫。
该公司的”斯佩西(Spacie)”I、Ⅱ、Ⅲ型;I型是三层结构的针织物,在水分转移层和扩散层之间有水分转移促进层,Ⅱ型具双层结构,Ⅲ型是经过特殊方法处理的织物;I型适用于作激烈运动的运动服,Ⅱ型适用于作缓和运动的运动服或网球服,Ⅲ型主要用于高尔夫球运动衣和体育便服。
3.高密和超高密度织物
(1)大和纺织公司的”本蒂莱(Bentile)”是具有高耐水压的防水透湿耐寒织物,纬密近400根/英寸,耐水压达1200毫米,拒水性能为棉蓬帆布的2倍,伞用布的4倍,主要供制作防寒耐水服,海上救护服、飞行员耐水服。
(2)仓敷公司的”TAF-TG和TAF-DP”是将棉纱织成的超高密度织物经耐久性树脂加工的产品,有棉织物的外观和风格,还有优良的防水、拒水和透湿性能,主要供制作外科手术衣,手术覆盖布、手术器材包装布及运动服、便服等。
(3)钟纺公司的"萨维纳DP(Savina DP)",其特点如前述,主要供制作运动服装、羽绒便服、鞋、帽、伞、包、芋套等。
(4)尤尼吉可公司的"杰姆司塔(Gymstar)"EQ、XQ、XW型,是具有高度拒水性能的类似100%聚酯的超高密度织物,有拒
水、透湿、透气和防水功能。色泽优良,光泽柔和,有柔软、悬垂和挺刮的风格,主要供制作羽绒服、风雪衣、高尔夫球服、航海服、渔业服、登山服、帐篷等。
(5)帝人公司的”哈伊雷塔(Highrata)”是由聚酯和耐纶组成的特殊复合分裂型超细纤维制成,具防水、透湿、防风性能,柔软而有光泽,主要供制作便服、体操服、高尔夫球服、派克服等。
该公司的另一产品"爱莱特(Elet)"是由聚酯和耐纶组成的特殊复合分裂型超细纤维组成,耐水压150毫米以上,透湿度6000克/米2·24小时,并具低透气性,主要供制作运动
服、体操服、登山服、高尔夫球服、水手服等。
三.性能的测定和评价
防水透湿润织物目前尚无统一的测试方法,一般采用似下方法测试和评价透湿、防水和拒水性。
1.透湿性;通过从人体排出的水蒸汽进行测定,经科学研究和穿着试验得出的结果是,用JISZ 2208测试服料透湿度以达到4000克/米2·24小时为好。
2.防水性
(1)织物的防水性,用邦迪斯门防水度试验法的JISL l092C法(DlN 53888)是较合乎运动时实际情况的,即在织物里面受强烈揉磨的同时,向底布表面喷射相当于大雨时40倍的暴雨来检验的试验方法,具体用降雨量和雨浸透到织物内所需要的时间来评定防水性,见表4。
表4降雨量和雨浸透到织物内所需时间

从试验结果看,便服、运动服耐水压应在500~1000毫米范围内,激烈运动的运动服耐水压应在1500毫米以上。
(2)衣服的防水性,即使织物有良好的防水性能,做成衣服后,从缝针孔里也会漏水。恩特兰特和戈尔特克斯公司制造了专门用于防止缝孔漏水的热粘合型胶带。在缝孔内侧,用镶边机粘合,能制成完善的防水服。
(3)拒水性;用喷雾法(JIST l092)进行测定。
(4)防风性;恩特兰特2和2000型有厚约40微米的聚氨酯薄膜层,有优良的防风性和保暖性。
(5)耐久性;作为防永透湿织物的耐洗性甚为重要,拒水度、耐水度、耐洗涤性和剥离强力都是涂层法比粘合法好。根据经验介绍,作为运动服用的织物剥离强力需在250克/厘米以上。
四、防水透湿织物的发展方向
防水透湿织物是七十年代中期发展起来的,以良好的防水和透湿性而受到欢迎,是一种高功能,具有较强市场生命力酌新型产品。近年来,我国人民对服装舒适性的要求也越来越高,只防水不透气的防水服已不能适应要求。因此,我们也应对防水透湿织物的品种、质量、加工技术和用途等各方面加以研究来满足国内外市场需要。具体要做好下列几项工作。
1.大力发展新品种,增加新产品
(1)加强防水透湿工业用布的开发,目前我国的防水布不透气,穿着很不舒服,篷盖布透气不好使遮盖的粮食等物品发热霉烂,损失很大。故研究开发优良的防水透湿工业用布,将有较好的实用性和经济效益。
(2)结合服装款式发展新产品,防水透湿织物的应用范围较广,除作运动服、便服、雨衣、帐篷、鞋袜等外,还可用于羽绒服、劳动服、外套、冬装等。另外,多功能的防水透湿织物还可扩大到国防、航海、捕鱼、油井、消防、运输等各个领城。
2.提高产品质量和外观风格;(l)运动衣料,可进一步提高透湿、保暖、防寒、散热、耐洗等性能;(2)雨农、流行衣料,可研究熔接口缝制、封口加工及外观多样化等。
3.加工技术及设备的研究;要进一步提高涂层技术,同时在设备和测试仪器的研制以及制订相应的测试方法和产品标准方面努力。
参考资料
[1]《纤维科学》,1982年第12期;1983年第6期(日)。
[2]《加工技术》,1982年第6期(日)。
[3]《JTN》,1982年第12期;1983年9、10、11期。

              

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