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冲锋衣既能防水又能透湿,这么神奇的功能是怎么实现的?
发布时间:2019-10-21

 

作为户外运动爱好者常用的服装,冲锋衣一直有着比较大的消费人群,我们知道冲锋衣所具有的一个重要的功能就是防水透湿,这样可以让人在户外运动时及时排除运动所产生的大量水汽,又可以防御因不确定性天气带来的降雨,对使用者起到很好的保护作用。但是无论是雨水还是水汽,其本质都是水分子,那么冲锋衣是怎么能够同时做到既不让雨水渗透进服装又能让水汽透过服装而排除的呢?

要解答这个问题就必须首先知道雨水与水汽的物理状态。雨水是液态的水,是由水分子组成,但液态水中的水分子之间的间距很小,是以成千上万的水分子组团的形式存在的,整个水分子团的直径比较大;水汽是气态的水,其也是由水分子组成,但水分子之间的距离要比液体水大几百倍,水汽分子团中一般只有少量的水分子,所以水汽分子团的直径就比较小。如果面料上纤维之间的孔隙的直径比水汽分子团大而比雨水分子团的小,那么这种面料就能防止雨水渗入同时又能让水汽透过,冲锋衣所具有的防水透湿性能就是通过控制服装面料上孔隙的直径的大小来达到的。


在防水透湿面料的生产史上,最原始的方法就是通过生产高支高密的面料,通过面料紧度的增加来缩小纱线之间的空隙,从而使得面料具有一定的防水性能。但是由于受到织造过程中打纬阻力的影响,面料的紧度不可能无限增加,所以这种面料上的孔隙还是比较大的,一般透湿性能很好但防水性能就很一般。

第二代的防水透湿面料是通过涂层的方法,用物理填埋的方式使得面料上的孔隙被封堵住,从而使得面料具有防水的功能,面料的透湿性能一般是靠涂层工艺所产生的微小气孔来实现的,但这样所取得的透湿性能是很弱的,所以这类面料往往防水性能很好但透湿性能一般。

第三代的防水透湿面料是通过贴合的方法,通过面料与具有防水透湿功能的薄膜贴合从而赋予面料防水透湿功能。目前主流的防水透湿膜主要有两类,一种是疏水性的微孔膜,通过薄膜的疏水性提供防水性能,通过微孔提供透湿性能;另一种是亲水性的无孔膜,通过无孔的薄膜封堵住面料上的孔隙从而提供防水性能,通过膜的亲水性提供透湿性能。至于面料的表面抗湿性能,都需要通过面料本身的拒水整理来实现。

疏水性微孔膜是通过控制微孔膜上孔隙的大小来实现防水透气的功能。目前使用的多微孔透气膜是由聚四氟乙烯树脂通过挤压拉伸而制成的具有微小孔隙的薄膜,薄膜上孔隙的大小可以通过对拉伸工艺过程中的拉伸温度、拉伸间距和拉伸倍数等工艺参数的调节来控制,通过对薄膜上开孔数量和孔隙直径大小的调节,可以生产出高防水低透湿、中防水中透湿和低防水高透湿不同规格的产品。使用多微孔透湿膜制成的冲锋衣,由于水汽可以直接通过孔隙排除而水滴又不能通过孔隙,所以这种服装往往具有很好的防水透湿功能。但是由于聚四氟乙烯具有很强的化学惰性,而且含氟化合物在高温下会裂解出剧毒的物质,对环境很不友好,在追求可持续发展的今天,这种产品的应用越来越受到限制。

亲水性无孔膜是由热塑性聚氨酯树脂通过流涎吹膜而制成的,由于膜本身无孔,所以防水性能很好,其透湿性能是靠亲水性基团的搬运,把水汽从浓度高的内侧搬到浓度低的外侧而实现的。通过这种方法制成的冲锋衣,与普通的涂层面料相比,其透湿性能有显著的提高,但由于其透湿性能是靠亲水性基团的搬运来实现的,与多微孔透湿膜的水汽直接穿透相比,其透湿性能要稍微逊色一些。由于聚氨酯无毒,对环境友好,所以在注重绿色环保的今天,其应用还是很有潜力的。

虽然亲水性无孔膜的防水性能要比疏水性微孔膜好,而且透气性能已经能满足一般的户外运动的需要,但是对于极限运动状态下的透气性能还是不太满意,在防水透气膜的研究上,大的方向还是在疏水性微孔膜上,利用无氟环保的多微孔膜来取代聚四氟乙烯多微孔膜,毕竟多微孔膜的透气性要比无孔膜的透气性好很多。据相关报道,目前已经有研究机构研发出了无氟环保的纤维基防水透湿膜,通过对使用静电纺丝技术生产出来的纳米纤维微孔膜进行疏水性改性,使得这种纳米纤维微孔膜具有优良的防水透湿功能,相信规模化生产后一定会在功能性运动服装上有广泛的应用。