趙磊     （鹽城紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院，鹽城224005）

原載：第九屆全國后整理學(xué)術(shù)討論會論文集

【擇要】防水透濕織物集防水、透濕、保溫順防風(fēng)于一體，特點光顯，極大地進(jìn)步了織物的服用性能，在市場上具有廣闊的發(fā)展前景。本文詳細(xì)闡述了防水透濕織物的發(fā)展所經(jīng)歷的肇端階段、突破階段及周全發(fā)展三大階段，周全介紹了防水透濕織物防水及透濕的機(jī)理，分外強(qiáng)調(diào)了拒水整理、層壓復(fù)合及涂層整理三種防水透濕整理的方法。

【關(guān)鍵詞】防水；透濕；發(fā)展；原理

0  前言

防水透濕織物（Waterproof and Moisture Permeable Fabric）也被稱作防水透氣織物，在國外又叫做“可呼吸織物”（Waterproof，Windproof，and Breathab“fabric或WWB），它集防水、透濕、保溫順防風(fēng)功能于一體，是世界紡織業(yè)賡續(xù)向高檔次發(fā)展的獨具特色的一種新型織物。該織物重要應(yīng)用于功能性服裝，不僅能夠及時排出人體的汗液和汗氣，而且能夠抵御雨水和寒風(fēng)的侵襲，珍愛肌體，從而使人體保持干爽和溫暖，因此具有特別很是廣闊的發(fā)展前景^[1-2]。

1  防水透濕織物的發(fā)展

防水透濕織物發(fā)展過程的主線是涂層和層壓織物，輔線是高密織物。因為涂層和層壓織物可以按必要提供不同檔次的織物如低防水、高透濕型，中防水、中透濕型和高防水、低透濕型織物，以及不同要求的織物如阻燃、防核生化織物等，而且可以達(dá)到很高的防水透濕性，所以占有了市場的主導(dǎo)地位。高密織物雖然無法達(dá)到很高的防水性，但是它優(yōu)勝的手感和優(yōu)秀的透濕性，使得它在市場上仍然占有一席之地。

本文將防水透濕織物的發(fā)展概括為三個階段：20世紀(jì)70年代中期之前是第一階段，織物防水透濕技術(shù)開始起步；第二階段始于20世紀(jì)70年代中期至 20世紀(jì)80年代后期結(jié)束，此時織物防水透濕技術(shù)取得了突破性的進(jìn)展；第三階段從20世紀(jì)80年代后期至今，為周全發(fā)展時期。

1.1  防水透濕織物的肇端階段

最早的防水透濕織物是比較聞名的文泰爾（Ventel）防雨布，于1940年由英國錫萊研究所設(shè)計，它的出現(xiàn)標(biāo)志著防水透濕織物正式走向市場。文泰爾雨布由含有棉纖維的紗線織制而成，在干燥的情況下，經(jīng)緯紗之間的微孔比較大，直徑約10μm，能夠提供高度透濕的結(jié)構(gòu)，只要一經(jīng)潤濕，棉纖維膨脹，閑暇便縮小到3～4μm，這一閉孔機(jī)制同特別的拒水整理相結(jié)合，珍愛織物不被雨水進(jìn)一步滲透，從而具有防水性。

20世紀(jì)50～70年代，采用聚氯乙烯、聚氨酯、硅橡膠等涂層劑，其涂層厚度一樣平常小于30g/m²，這種織物重量有所減輕，但透濕結(jié)果很差，且涂層薄膜纖薄、機(jī)械強(qiáng)力差，織物防水性也很差。

20世紀(jì)70年代生產(chǎn)的細(xì)特纖維通常是疏水的聚酯或尼龍長絲，行使這種纖維生產(chǎn)的高密度織物，其纖維無需膨脹，而防水、防風(fēng)性能要優(yōu)于傳統(tǒng)的防水透濕織物。

1.2  防水透涅技術(shù)的突破階段^[3-5]

當(dāng)時人們一向渴望發(fā)明一種類似自然皮革那樣具有較好的防水性、優(yōu)勝的透濕和防風(fēng)性能的材料，1969年美國人R.W.Gore成功研制出在某些性能如耐濕、吸濕后不增重、易洗滌等方面甚至超過自然皮革的材料，取得了防水透濕技術(shù)的突破。這種材料是以聚四氟乙烯（Polytetra fluoroethylene，簡稱PTFE）樹脂為質(zhì)料經(jīng)拉伸而形成原纖維狀的微孔結(jié)構(gòu)薄膜。薄膜的厚度為25μm，孔隙率為82%，每平方厘米有14億個微孔，孔徑范圍集中在0.2～0.3μm，小于輕霧的最小直徑（20～100μm），宏大于水蒸氣分子的直徑（0.0004μm）。水蒸氣能通過這些永世的物理微孔通道擴(kuò)散，而水滴則被薄膜阻擋，而且PTFE薄膜是拒水的，因此這種薄膜具有優(yōu)秀的防水透濕能力。

1976年美國高爾公司成功地用PTFE薄膜與織物進(jìn)行層壓復(fù)合，制得了第一代商品名為Gore-Tex的防水透濕層壓織物。Gore-Tex織物具有優(yōu)勝的防水透濕性能，但是，用第一代Gore-Tex膜制成的服裝結(jié)果并不好，薄而不耐穿，也不美觀，而且隨著服用時間的增加，防水透濕結(jié)果漸漸變差，甚至?xí)霈F(xiàn)面料滲水的征象。為此，1979年日本潤公社和高爾公司合作，推出了第二代PTFE膜。它是由PTFE膜和聚氨酯構(gòu)成的雙組分薄膜，聚氨酯組分具有高度選擇透過性，它僅讓水蒸氣分子通過，其他的液體都不能滲透，戰(zhàn)勝了第一代產(chǎn)品的部分瑕玷。第二代Gore-Tex層壓織物的透濕量大，耐水壓高，綜合性能好，是目前市場上公認(rèn)的最先輩的防水透濕織物之一。

1.3  防水透濕技術(shù)周全發(fā)展

1980年代后期開始，采用聚氨酯材料，或不同的聚氨酯復(fù)合、聚醚聚酯共聚物等制成的非微孔膜型材料（親水性薄膜）的研究非常活躍，新工藝、新品種賡續(xù)問世。采用這些材料生產(chǎn)的防水透濕的典型產(chǎn)品有：荷蘭AKZO公司的Sympatex層壓織物，美國寶立泰國際股份有限公司的優(yōu)泰克（Qualitex）多功能防水透濕織物等。

Qualitex薄膜是以聚氨酯為主，近十種化學(xué)質(zhì)料反應(yīng)合成的多相高分子材料，屬于無孔親水性薄膜。薄膜在吸水后，仍能保持優(yōu)秀的機(jī)械性能，從而解決了親水性與牢度的矛盾，大大增長了薄膜的防水性能，其織物的防水透濕性能接近聚四氟乙烯膜層壓織物。Sympatex薄膜由聚酯嵌段高聚物制成，其厚度僅為10μm，而一樣平常涂層的厚度達(dá)70～100μm，因此Sympatex具有重量輕、手感柔軟和水蒸氣排出的距離短等好處。Sympatex薄膜是沒有微孔的實心體，如許液體完全不能透過薄膜而濕透途徑也不會被堵塞。另外，據(jù)報道日本尤尼契卡公司已率先開發(fā)出微孔聚氨基酸涂層材料，美國一家公司也開發(fā)出聚偏氟乙烯涂層材料，涂層微孔直徑平均僅0.1μm。這臨時期，也有人做過在塑料薄膜上高壓電脈沖打微孔制備防水透濕薄膜的研究。

2  防水透濕織物的原理

2.1  織物的防水原理

織物的防水性是指織物阻抗水分子透過的性能。傳統(tǒng)的處理方式是在織物的外觀涂上一層不透水的涂層，如聚氯乙烯樹脂、聚氨基甲酸酯類樹脂等，以消弭其透水性，此類方法曩昔應(yīng)用較多，但并不是解決題目的最好方法，由于這種涂層不能透過水蒸汽，限定了人體汗液蒸發(fā)后的散發(fā)，并使水汽冷凝在織物的內(nèi)外觀，穿著很不恬逸。

2.2  織物的透濕原理

在人體、衣服、環(huán)境三者形成的系統(tǒng)中存在濕與熱的傳遞，濕的傳遞方式有兩種出汗發(fā)散（液相傳遞）和無感蒸發(fā)排泄（氣相傳遞）。人體隨環(huán)境和運動狀況及穿著衣服的不同，在人的皮膚四周出現(xiàn)的人工天氣的相對濕度約為50%，舒適溫度為32℃。織物的透濕性與纖維的種類、織物的結(jié)構(gòu)和織物的整理等密切相干，當(dāng)服裝內(nèi)側(cè)的溫度高于外側(cè)時，在織物兩側(cè)就存在一個壓力梯度，在它的作用下，水蒸氣分子能通過織物的精密通道與外界進(jìn)行熱濕交換：^[6-7]。

2.3  防水透濕機(jī)理

防水性和透濕性外觀上好像是矛盾的，但從調(diào)整織物結(jié)構(gòu)和加工方式上入手可以兼顧防水性和透濕性。水汽分子的直徑一樣平常為4×104μm，雨滴的直徑通常為102μm。所以只要織物中孔隙的直徑控制在水汽分子可通過而水滴不能通過的范圍內(nèi)，便可起到防水透濕的作用。織物要阻止水的滲透，取決于織物外觀能的大小及水滴對織物外觀的接觸角Q，當(dāng)Q≥90°時，織物的臨界外觀張力小于水的臨界外觀張力，織物可以被水潤濕。此外，因為織物具有芯吸性（毛細(xì)管效應(yīng)），不能阻止水滴的滲透，所以要進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆浪恚箍椢锏耐庥^能低于水，同時因為水的內(nèi)聚力的作用，水滴呈珠狀，從而使織物具有防水性能。

2.4  防水遺漫的整理

新的防水透濕整理方法是采用在織物外觀涂上具有微孔的薄膜或采用超細(xì)纖維織造緊密織物，從而阻止了液態(tài)水的滲透，而許可水蒸汽分子通過，同時織物保持了肯定的透氣和透濕（水蒸汽）能力，因此又稱為防水透氣整理或防水透濕整理。

2.4.1  拒水整理

緊密型防水織物行使改變織物結(jié)構(gòu)而達(dá)到防水透濕的目的。此類織物是最早研制成功的防水透濕織物，其防水透濕機(jī)理為：通過降低液態(tài)水在織物外觀的接觸角而達(dá)到防水結(jié)果，而水汽在紗線閑暇之間簡單的擴(kuò)散，在纖維束之間的毛細(xì)管傳遞以及在單根纖維之間的擴(kuò)散，可達(dá)到透濕結(jié)果。如今的緊密型防水織物大多采用超細(xì)聚酯纖維為質(zhì)料，此類織物中，纖維之間、紗線之間緊密排列，使織物在不進(jìn)行拒水整理的情況下，耐水壓達(dá)104-105Pa。同時，纖維紗線之間形成毛細(xì)管，因為毛細(xì)管效應(yīng)的存在，能很好地傳輸水蒸氣。

緊密型織物的好處在于制備工藝簡單，重要是紗線和長絲細(xì)度的轉(zhuǎn)變，制成的衣物懸垂性好，透濕性好。但該織物耐水壓較低，大大限定了它的應(yīng)用范圍。

2.4.2  層壓織物

層壓織物又稱粘貼薄膜型防水透濕織物，它是把功能性膜粘貼到織物上，此類織物按所用的功能性膜可分為三類：微孔型膜、致密親水膜、微孔親水結(jié)合膜。粘合劑在此處也起到很緊張的作用，粘合劑重要有兩種：可延續(xù)涂層透濕型粘合劑，以及為了不破壞織物透濕性只能以網(wǎng)點式粘合的不透濕型粘合劑。美國W. L. Gore公司的Gore-Tex織物是此類織物的代表，它是目前市場上公認(rèn)的最先輩的防水透濕織物之一。該織物行使聚四氟乙烯（PTFE）微孔膜與織物復(fù)合而成，因為微孔膜的制備必要特別的設(shè)備與工藝，產(chǎn)品加工難度大，所以成本高，成衣價格貴，且其柔軟性、懸垂性也不太令人寫意。

2.4.3  涂層織物

涂層法是指對織物直接或間接地進(jìn)行涂層，使織物具有防水性，織物的透氣性是通過產(chǎn)生微孔結(jié)構(gòu)或使其具有親水性而得到的。它可以分為三種類型：微孔涂層法、親水性涂層法、微孔親水結(jié)正當(dāng)。涂層織物的生產(chǎn)工藝的成本較低，親水性涂層以水為溶劑，成本低，污染少，可按傳統(tǒng)工藝進(jìn)行。但涂層法以有機(jī)溶劑系統(tǒng)為主，溶劑回收設(shè)備費用較高，且易造成環(huán)境污染。織物涂層處理后，懸垂性和柔軟性變差，防水耐久性差，附著牢度差。

3  結(jié)束語

隨著人們生活水平的進(jìn)步，對于產(chǎn)業(yè)用復(fù)合織物也會提出越來越多的要求，其凸起點在于織物能夠具有各項較優(yōu)的服用性能，而防水透濕織物能很好地知足人類如許的需求，必將會吸引更多院校及科研單位做進(jìn)一步深入研究，引起市場的廣泛關(guān)注。

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