一、防水面料的產生
人們在日常生活中,經常要接觸水,這樣就引起人們對穿著的衣物提出了防水的要求,從而客觀上促進了
防水面料
的產生。
首先,據文獻記載,早在公元1600年以前,中美和南美的居民就生產出了防水面料。隨著高分子科學的發展,相繼出現多種合成材料;此種材料可作為塗層材料,作用於面料
上,製成防水面料。
其次,早期的塗層防水面料,有一定的防水效果,但不透溼,防水不透溼面料對穿著者產生不舒適甚至低溫寒冷的後果。
二、防水透溼面料的產生
防水不透溼面料存在的這些問題,使人們尋求一種可呼吸(breathable)面料。在二戰期間,Shirley學院的研究人員最先研製出防水透溼面料(WBF),主要用於軍事、戶外活動、醫生手術服等。隨後此類技術引起了大量科學家和企業的關注。
三、防水透溼面料的分類
從不同的防水機理和生產方法來看,防水面料可分為:緊密面料型防水服裝,塗層型防水面料和貼上薄膜型防水面料。
1、
緊密面料型防水服裝
緊密型防水面料是利用改變面料結構而達到防水透溼的目的。由於此類面料是最早研製成功的防水透溼面料,其主要機理為:水汽在紗線空隙之間簡單的擴散;纖維束之間的毛細管傳遞;在單根纖維之間的擴散。
要提高耐水壓,可透過減小紗線之間的孔大小,或增大接觸角來實現,而增大接觸角一般透過對面料進行憎水處理來實現。
2、
塗層防水透溼面料
塗層法是指面料直接或間接地進行塗層,使面料具有防水性,透氣性是透過產生微孔結構或使其具有親水性而得到的。根據其防水透氣機理,可分為三種類型:微孔塗層法,親水性塗層法,微孔親水結合法。
2。1
微孔塗層法
微孔塗層具有防水透溼功能,主要是由於水汽分子和雨滴尺寸有很大的不同,水汽分子直徑一般為4×10-4μm,雨滴的直徑通常為102μm。塗層的微孔大小一般為2μm,因此,即使是最小的雨滴由於面張力作用也不能透過微孔,而水汽能自由透過。
2。2
親水性塗層法
利用含有親水性基團(-OH,-COOH,-NH2等)的物質進行塗層,所形成的阻擋層,一般為緻密實心層,起到防水的作用,塗層聚合物本身含有的某些基團可以吸收、擴散和解吸水蒸氣,能很好地透溼。
3。
貼上薄膜型防水透溼面料
此種技術,是把功能性膜貼上到面料上。粘合劑起到了一個很重要的角色,粘合劑主要有兩種:一種為透溼型,可連續塗層;另一種為不透溼型,只能以網點式粘合,不致於破壞透溼性。
此類面料按所用的功能性膜分類可分為:微孔膜型,緻密親水膜,微孔親水結合膜。
3。1
微孔膜
微孔膜防水透溼機理與微孔塗層類似,其成膜方法為:水溶性聚合物分散體形成泡沫,乾燥後壓制成膜;相分離法,溼法凝固;“乾式”凝固拉伸成膜。
3。2
緻密親水膜防水透溼面料
緻密親水膜防水透氣面料是指利用親水性高聚物(含有
親水性
基團或側鏈)製成緻密實心膜,再粘到面料上。其防水透溼機理同此類塗層面料。
四、
防水透溼面料的比較
各類面料都有其能生存下來的優勢,也有其需要改進的不足,現分別進行闡述。
4。1 緊密型面料
優勢:工藝簡單,主要是紗線和絲纖度的變化;製成的衣物懸垂性好,透溼性好。
缺點:其面料耐水壓太低(在三種機理面料中是最低的),這大大限制了它的應用範圍。棉型Ventile面料遇水變僵硬,不利於穿著,這也是此類面料缺點之一。
4。2 塗層面料
優勢:生產工藝的成本較低;親水性塗層以水為溶劑,成本低,汙染少;親水性塗層可按傳統工藝進行;放電法塗層為乾式過程,過程簡單,產生汙染環境的廢液少。
缺點:塗層法以有機溶劑體系為主,溶劑回收裝置費用較高,且易造成環境汙染;面料塗層處理後,懸垂性和柔軟性變差;防水耐久性差,附著牢度差;微孔塗層過程,要產生連續均勻的微孔結構工藝較難控制;親水性塗層透溼性相對低一些;放電塗層處理過程條件高,一直未能實現工業化。
4。3 貼上薄膜型面料:
優勢;防水效果好,附著牢度高。
缺點:二維拉伸制膜工藝複雜,成本太高,成衣價格高,其柔軟性、懸垂性不令人滿意。
五、總結
防水面料的發展,從有文獻記載到現在,有幾百年的歷史,在此期間,逐漸形成了緊密型、塗層型和貼上薄膜型三大種類,這三大種類各有其特點和
適用範圍
,很難說哪一種能完全取代另外兩種!
故本文認為,防水透溼面料應該在發揮本身優勢的基礎上,改進其存在的不足,並不斷探索新品種,新方法。對緊密面料來說,應該在纖維細度、纖維型別和合理調整紗線結構上下功夫,超細旦纖維的應用,共聚法紡制本身具有防水、憎水功能的纖維都是很好的嘗試。
塗層法應該探求新的塗層體系,由有機溶劑型徹底向水溶液型發展。放電塗層也是一個很好的方向,放電塗層在光學和電子工業上取得了很大的成功,如能充分發揮其優勢,探索出適合面料或其它高聚物塗層的工藝和裝置,將對此領域有很大的影響。
貼上薄膜法,應簡化工藝降低制膜成本,或尋求其它低成本可替代Gore-Tex膜的制膜技術,粘合劑也應該向大眾化發展。
防水透溼面料隨著其技術的發展與改進,效能的提高,它與人們的生活將會更加密切,尤其在軍事、國防和一些惡劣環境中的作用會越來越明顯。