理论教育 可呼吸织物:防水透气、吸汗透气、亲水抗静电的优秀选择

可呼吸织物:防水透气、吸汗透气、亲水抗静电的优秀选择

时间:2023-06-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:防水透湿织物,也叫防水透气织物,国外称为“可呼吸织物”。吸汗透气整理能同时赋予织物亲水抗静电性、柔软性。还有高密度织物和不同吸湿性能织物复合的产品等。据试验,用Coolmax纤维制成的一件湿的运动衣,只需30min几乎可完全干燥,而一般棉织物仍有50%左右的水分,羊毛织物也仍有28%左右的水分。超细纤维织物是用超细、不吸湿的纱线如聚酯或尼龙微细纤维织成的紧密织物。微孔膜的透气性是确定汗液通过织物蒸发速度的主要因素。

可呼吸织物:防水透气、吸汗透气、亲水抗静电的优秀选择

防水透湿织物,也叫防水透气织物,国外称为“可呼吸织物”。是指水在一定压力下不浸入织物,而人体散发的汗液却能以水蒸气的形式通过织物传导到外界,从而避免汗液积聚冷凝在体表与织物之间,保持服装的舒适性。

防水透湿织物是集防水、透湿、防风和保暖性能于一体的功能织物,要达到防水透湿功能必须满足以下条件:透湿量维持在出汗量以上;衣服内由于湿度增加而冷凝成的水,能迅速被吸收并向外扩散;有保温性和散热性;有拒水和防水性。

评定织物的舒适性的指标包括三个基本因素:纺织品对热的传递性能、对水分的传递性能以及对空气的传递性能。对于冬季内衣,着重考虑热传递性和空气传递性,对于夏季外衣,着重考虑水分传递性能和空气传递性能。智能型防水透湿整理是指随外界温度的变化透湿性也发生相应变化。吸汗透气整理能同时赋予织物亲水抗静电性、柔软性。

防水透湿的膜材料有聚四氟乙烯(特氟龙)薄膜、聚酯薄膜、聚氨酯(PU)膜、氨基酸微多孔膜等。最常见的是价格相对低廉的PU涂层产品,特氟龙薄膜、热塑性聚氨酯(TPU)膜与针织或机织物复合的产品。还有高密度织物和不同吸湿性能织物复合的产品等。如德国W.L.Gore&Associates公司研制的Gore-tex®防水透气织物,常用于登山服。瑞士Schoeller公司开发的具有防水防污、透气和快干特性的3X DRY®织物,适用于运动旅行商业领域

按照作用机理的不同,防水透湿织物可分为两种,即微孔型和传导型。

(一)微孔型

荷兰的Akzo Nobel和Micro Thermal Systerm公司正在研究开发的Stomatex织物是一种具有呼吸功能的智能材料。其原理是利用一系列的凸形小汽室,结合有闭孔泡沫材料的织物,通过在每个小汽室顶上的小孔来排气。当身体处于较剧烈的活动状态,有过多的热产生时,织物就快速地将湿气排出,这种排气方式模仿了发生在树叶气孔中的换气过程,达到对湿气的控制释放,提供了穿着舒适的特性,同时保持紧靠皮肤处的微气候平衡,使人体处于最佳状态。

吸湿排汗功能是利用织物纤维表面微细沟槽所产生的毛细效应,将人体汗水经芯吸、扩散、传输等作用,迅速迁移致织物的表面并发散,保持身体的干爽感。同时,在湿润状态也不会像棉纤维那样倒伏,始终能够保持织物与皮肤间舒适的微气候状态,达到提高舒适性的目的。

透湿排汗的另外一种方法是采用中空、异形截面(非圆形,如工字钢形、十字形)的新纤维,例如把涤纶和一种性能近似涤纶的可溶性有机物混合纺丝,涤纶包覆在外呈“箭鞘”状、可溶物在内呈“箭芯”状:织成织物之后再通过热碱溶液把“箭芯”溶解掉,使其成为中空结构,形成许许多多的毛细管,使水蒸气顺利通畅地向外界排出。当然这种孔道很小而且是疏水性的,水珠无法通过它进入织物内部。

Coolmax是杜邦公司开发的一种新纤维,这种纤维有独特的四条沟槽,导湿性能十分优越,同样可以将体表的湿气和汗水在最短时间内排至织物表层,降低身体温度,显示出超强的排汗导湿功能,并具有良好的透气性。据试验,用Coolmax纤维制成的一件湿的运动衣,只需30min几乎可完全干燥,而一般棉织物仍有50%左右的水分,羊毛织物也仍有28%左右的水分。穿着Coolmax织物,体温比棉织物低8℃,阿迪达斯、美津浓都已有采用Coolmax纤维制作运动衣。(www.daowen.com)

纺织品的功能性也可以通过织物结构设计、复合层压、化学整理等多种途径的结合使其更加完善。例如防水透湿织物的开发,以往传统的涂层整理,产品的舒适性及外观不能满足人们新的要求,新开发的产品从纤维入手,借助超细纤维、高密机织、荷叶组织结构设计以及化学整理,使其具有良好的防水透气性和自然美的外观。

又如间隔织物,就是采用高性能玻璃纤维或其他高性能纤维用机织或针织方法织造,创新的结构设计将两片平面织物在垂直方向上由纤维或纱线连接,织物的上层和底层之间形成中空间距,由此形成的织物易被压缩—回弹,得到轻量夹心材料,经树脂固化成为具有高拉伸和高剪切强度的纤维增强材料。用于工业地板、汽车制造、船艇建造,如船艇甲板和船身的夹心结构等。总之,高性能纤维配以现代织物结构设计,以及多功能复合和整理技术拓宽了纺织纤维的应用领域。

文泰尔(Ventile)织物和超细纤维织物是以织物结构的紧密度达到防水透湿。它利用纯棉高支纱织成平纹织物,当织物干燥时,经纬纱线间的间隙较大(约10μm);当雨或水淋织物时,棉纱膨胀,使纱线间的间隙减至3~4μm。文泰尔织物防水与透湿性随棉纱的膨胀而变化。超细纤维织物是用超细、不吸湿的纱线如聚酯或尼龙微细纤维织成的紧密织物。它不是利用膨胀机理,而是利用纱的极细细度(每根长丝为0.1~0.3dtex)和织物中纱线之间的间隙足够小,使水分不能通过,但水蒸气可以通过。

微孔织物即是利用了水滴与水蒸气分子之间尺寸的差异通过镀膜形成的微孔织物,依靠层压或涂敷层的许多0.1~3μm的微孔达到防水透气的目的。涂层形成的膜大多数是非对称微孔膜,具有网状结构。在水蒸气压差下,空气和水蒸气可自由地通过弯弯曲曲的微孔,这种微孔结构可以迅速转移水蒸气。微孔膜的透气性是确定汗液通过织物蒸发速度的主要因素。这类织物的缺陷是微孔会因拉伸而不断扩大,从而使液态水易于渗透。

微孔防水透湿织物透湿性的主要影响因素是微孔孔径、单位面积的孔数、厚度和通道的曲折系数。在稳定扩散状态下,水分通过这些孔道扩散的理论透湿量与通道的厚度成反比,与两侧压差成正比,同时如果空隙通道的弯曲越多,相应扩散体分子与孔壁碰撞的机会也越多,微孔防水透湿织物的传湿阻力也越大,理论透湿量越小;微孔孔径越大,水蒸气扩散的自由截面积也越大,理论透湿量越大;单位面积孔数越多,理论透湿量也越大。

Daedalus在设计开发一种海上工作人员穿戴的制服,这种服装能对水进行响应从而成为一种理想的救生服装。丙烯酸系聚合物具有很高的吸水性,它能吸收数百倍自身重量的水,溶胀成为一种松弛的胶体。如果用它进行纺丝,将其以纤维的形式织入布料中。这种布料做成的服装在平时穿着时具有良好的透气性;一旦浸入水中,丙烯酸系聚合物纤维吸水膨胀堵塞衣服上的孔隙,阻止了海水向衣服内部的渗透,从而有效防止人体热的散失。但Daedalus的救生服不仅仅是抗浸,它还会积极地生热。Daedalus计划给服装上配备一套“浸沉电池组”,电池组以海水作电解质,为一个信号灯供电。这套救生服一旦浸入海水中电池组就会被引发而开始工作。用几百克的锌作为电池的电极,所产生的热量就会使落水者在最冷的海水中数小时内保持温暖。另外,电池副反应中所产生的氢气使救生服内的衣袋充分膨胀,从而对防止落水者沉没也会起到积极的作用。

(二)传导型

利用高聚物膜的亲水成分提供足够的化学基团作为水蒸气分子的阶石,水分子由于氢键和其他分子间力,在高湿度一侧吸附水分子,通过高分子链上亲水基团传递到低湿度一侧解吸,形成“吸附—扩散—解吸”过程,达到透气的目的,亲水成分可以是分子链中的亲水基团或是嵌段共聚物的亲水组分。

除了选择纤维和涂层整理方法外,在织物结构上也可以尽量做到吸湿排汗。比如采用双层组织结构,贴身的内层用疏水性纤维Coolmax和LYCRA(杜邦的氨纶弹性纤维品牌),而外层用亲水性纤维Tencel或棉,这样汗液就能依靠毛细管作用从皮肤转移到内层纤维上,由于外层亲水性纤维与水分子的结合力强于内层疏水性纤维,水分子再次从织物的内层转移到外层,最后散发到大气中去。

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