A,Watkins法 B,Mernander法 C,Farnworth法 D,VanBeest法 E,Ruchman法 F,Gibson法
真的是太多了,我们还是来具体了解一下几个相对比较有用的方法吧。 1,最常用的方法:ASTME96BW,美国材料试验学会标准,水蒸气倒杯法。 由于美国在这个行业一直处于领先地位,而且该国的市场也非常的大,该方法测试的数据也相对较高,ASTM标准自然而然成为最常用的方法。现在大部分客户都采用该方法做检测。
测试原理如下:将被测试的织物覆盖在盛有蒸馏水的透湿杯上,固定后倒置,用精度为0.001g的顶加载天平称其重量,并将其安置在风洞排的位置上。在杯子进入温度为23℃、相对湿度50%、风速2.5m/s的环境室进行称量之前,记录环境的温度和相对湿度。每个杯子的重量和称量的时间都记录下来。将3h,6h,9h,13h,23h,26h,30h时的重量记录下来,用WVT=24*△m/(s*t)公式计算水蒸气传递速度。6个样品的平均值作为测试的结果,平均值乘以24转换为以g/m2*24h为单位的结果。
需要特别指出的是,ASTME96BW法有1995版和2000版,95版的测试条件不成熟,测试的相对数据较高,现在基本上采用的都是2000版。 2,测试结果最高的方法:JISL-1099B1、B2日本工业标准
测试原理如下:用醋酸钾作为干燥剂。将PTFE薄膜用橡皮环箍在塑料杯上制成一个水蒸气通透杯子。在将薄膜包覆在杯子上之前,将足够的醋酸钾溶液放入到水蒸气通透杯子中,充满杯子容积约2/3。从每一织物上取出20cm*30cm见方的3块样品。每一样品放置在测试支撑架上。所有涂层或层压织物用橡皮环固定在支撑架上,并且涂层或层压面朝外。样品支撑系统的安装以能够漂浮在23℃水温的水槽中为准。在薄膜朝上方向测试完测试杯质量(包括试样、干燥剂和薄膜)后,迅速将测试杯倒过来并放入样品支撑架中。这一装配方式被放置在恒温30℃±2℃装置中。15min后,将测试杯取出恒温装置,将其倒置过来并测定其重量。水蒸气通透性按WVT=24*△m/(s*t)公式计算。
在透湿测试中,日本的干燥剂倒杯法似乎更收到生产商的青睐,因为它可以迅速在较小试样上进行测试,不需要对环境中的相对湿度进行控制,而且测试装置和耗材较为便宜。该方法给出最高的透湿量值,也是生产商所喜欢的,并且该方法和出汗热盘法(被许多研究者所采用)有很好的相关性。
3,最令人关注的测试方法:ISO11092出汗热盘法
热盘测试法是一种用来测试模拟紧贴皮肤所发生的传热传质过程的装置。从测试原理来看,出汗热盘测试方法属于蒸发热转移阻抗法,是用于测量不同类型织物对水蒸气的阻抗(水蒸气阻抗是指织物两侧的蒸气压力差值除以压力梯度方向单位面积总的蒸发热流量)。蒸发阻抗越高,织物的呼吸性越差;蒸发阻抗越低,则透水汽性能越好,或者说出汗热盘法测试的是蒸气热传递阻力。蒸发阻力测试值(Ret值)范围一般为148.7~3.9m2Pa/w。 Ret值小于6时,认为是极端透气,在高运动水平时穿着舒适;在6与13之间时为非常透气,在高运动水平时穿着舒适程度一般,但在一般运动水平时穿着舒适;在13与20之间时为透气,在高运动水平时穿着不舒适,但在一般运动水平时穿着舒适;在20与30之间时,为低透气,在高运动水平时穿着非常不舒适,但在低运动水平时一般舒适;高于30时为不透气,在所有运动水平时穿着都不舒适。
出汗热盘法由于其更加合理性,正被越来越多的业者所采用。但是,国内面临最大的问题是现在还没有一家测试机构能够做该测试,香港也不能做,台湾的纺拓会能做,但却认证的资历不足。正因为如此,国内的面料生产厂家对该测试认识不足,无法确定该如何选择正确的薄膜和工艺。今年就有一家兄弟企业因为不能没有达到Ret值为13而损失惨重。 织物透湿性测试的方法鱼龙混杂,而且各种测试方法的结果又没有相关性和可比性,因此,确定测试方法是所有指标的前提。我们往往在某些品牌上看到防水透湿指标如何高,却没有指明使用何种测试方法测试。 四、防水与防水透湿整理
防水透湿织物的开发主要有高密度织造、织物涂层和微孔薄膜层压复合3种方法,其中以聚四氟乙烯防水透湿层压复合加工最为典型。由于聚四氟乙烯微孔薄膜具有一定的接触角和微孔半径,故有一定的耐水压和透湿性能,采用双向拉伸聚四氟乙烯微孔薄膜生产的层压织物具有防水性、防风性和透湿性等功能。 1 防水性
织物的防水性是指织物阻抗水分子透过的性能。传统的处理方式是在织物的表面涂上一层不透水的涂层,如聚氯乙烯树脂、聚氨基甲酸酯类树脂等,以消除其透水性,此类方法
过去应用较多,但却并不是解决问题的最好方法,因为这种涂层不能透过水蒸汽,它限制了人体汗液蒸发后的散发,并使水汽冷凝在织物的内表面,穿着很不舒服。 2 防水透湿机理
防水性和透湿性表面上似乎是矛盾的,但从织物结构和加工方式上可取得一致。水汽分子的直径一般为4×10-4μm,雨滴的直径通常为102μm 。所以只要织物中孔隙的直径控制在水汽分子可通过而水滴不能通过的范围内,便可起到防水透湿的作用。织物要阻止水的渗透,取决于织物表面能的大小及水滴对织物表面的接触角Q,当Q大于等于90时,织物的临界表面张力小于水的临界表面张力,织物可以被水润湿。但由于织物具有芯吸性(毛细管效应),不能阻止水滴的渗透,所以要进行适当的防水整理,使织物的表面能低于水,同时由于水的内聚力的作用,水滴呈珠状,从而使织物具有防水性能。
在人体、衣服、环境三者形成的体系中存在湿与热的传递,湿的传递方式有两种:出汗发散(液相传递)和无感蒸发排泄(气相传递)。人体随环境和活动状态及穿着衣服的不同,在人的皮肤周围出现的人工气候,其相对湿度为50%,舒适温度为32℃。织物的透湿性与纤维的种类、织物的结构和织物的整理等密切相关,当服装内侧的温度高于外侧时,在织物两侧就存在一个压力梯度,在它的作用下,水蒸气分子能通过织物细密通道与外界进行热湿交换。
3 防水透湿整理
新的防水透湿整理方法是采用在织物表面涂上具有微孔的薄膜或采用超细纤维织造紧密织物,从而阻止液态水的通过,而允许水蒸汽分子通过,同时保持了织物具有一定的透气和透湿(水蒸汽)能力,因此又称为防水透气整理或防水透湿整理涤纶的防水透湿织物主要有如下三种:
(1) 经拒水整理的高密织物
紧密型防水织物是利用改变织物结构而达到防水透湿的目的。此类织物是最早研制成功的防水透湿织物,其机理为:水汽在纱线空隙之间简单的扩散;纤维束之间的毛细管传递;在单根纤维之间的扩散。现在的紧密型防水织物,大多采用超细聚酯纤维为原料,此类织物中,纤维之间、纱线之间紧密排列,使织物在不进行拒水整理的情况下,耐水压达104-105Pa。同时,纤维纱线之间形成毛细管,由于毛细管效应的存在,能很好地传输水蒸气。 紧密型织物的优点在于制备工艺简单,主要是纱线和丝纤度的变化,制成的衣物悬垂性好,透湿性好。但该织物耐水压较低,大大限制了它的应用范围。 (2) 层压织物
层压织物又称粘贴薄膜型防水透湿织物,它是把功能性膜粘贴到织物上,此类织物按所用的功能性膜可分为三类:微孔膜型、致密亲水膜、微孔亲水结合膜。粘合剂在此处也起到很重要的作用,粘合剂主要有两种:透湿型,可连续涂层;不透湿型,只能以网点式粘合,不至于破坏透湿性,此类织物最成功、最著名的是美国W.L.Gore公司的Gore-Tex织物[3],它是目前市场上公认的最先进的防水透湿织物,它是利用聚四氟乙烯(PTFE)微孔膜与织物复合而成,由于该微孔膜的制备需要特殊的设备与工艺,产品加工难度大,成本高,成衣价格贵,其柔软性、悬垂性,不太令人满意。 (3) 涂层织物
涂层法是指织物直接或间接地进行涂层,使织物具有防水性,透气性是通过产生微孔结构或使其具有亲水性而得到的[7]。它可以分为三种类型:微孔涂层法、亲水性涂层法、微孔亲水结合法。
涂层织物的生产工艺的成本较低,亲水性涂层以水为溶剂,成本低,污染少,亲水性涂层可按传统工艺进行。但涂层法以有机溶剂体系为主,溶剂回收设备费用较高,且易造成环境污染。织物涂层处理后,悬垂性和柔软性变差,防水耐久性差,附着牢度差。 五、涤纶织物的拒水、拒油整理及其发展情况 1 织物的拒水
织物的拒水性是指织物将水滴从其表面反拨落下的性能,拒水整理的目的是阻止水对织物的润湿,利用织物毛细管的附加压力,阻止液态水的透过,但仍然保持了织物的透气透湿性能,此类织物做成的服装,既有良好的防水性,又能较快地将体表汗液蒸汽排出,保持了服装干爽、温暖的感觉,从而大大提高了服装的舒适性,扩大了织物的应用范围,拒水整理织物首先用于生产军服、防护服,现在己广泛用于制作运动服、旅行包、旅行装、帐篷等。国内、国际市场上对这类面料的需求正在逐年增加。 2 织物拒水、拒油机理
根据润湿理论,液体润湿固体表面的能,采用铺展系数S表示: S=YS-YL/YSL
由上式可得出以下结论:
(1)固体表面能YS越大,S就越大,固体越容易被液体润湿,反之,如果固体表面能YS越小,S越小,固体越难被液体润湿,固体就具有抗拒液体润湿的能力。
(2)液体的表面能YL越小,S就越大,液体越容易润湿固体。
(3)固体与液体的界面表面能YSL 越小,S越大,水的表面能比较高,为72.6mJ/M2。拒水材料的表面能必须比此值小。油类的表面能一般在20-40 J/M2,拒油材料的表面能必须比此值小,所以,油的润湿能力远大于水,所以,拒油的物质一定拒水,而一般的涤纶织物,表面能远大于水和油的表面能,因此,为了使涤纶织物拒水拒油,就要在其表面涂一层低表面能的材料。硅橡胶的表面能约为25mJ/m2,是比较理想的拒水材料,氟树脂的表面能约为5 mJ/m2,是比较理想的拒抽材料。 3 拒水、拒油整理剂
由拒水拒油整理的机理可以看出,在涤纶织物表面吸附一层物质,使其原来的高能表面变为低能表面,就可以获得具有拒水效果的织物,且表面能愈小效果愈好,国内外生产和使用的拒水剂主要有以下几种:(1)石蜡-铝皂类,(2)吡啶季铵盐类,(3)羟甲基三聚氰胺衍生物,(4)硬脂酸铬络合物,(5)有机硅型,(6)氟烷基树脂类[10]。前五类拒水剂有共同弱点:不拒油、不防污、耐洗性差。近年来,含氟化合物在织物拒水、拒油、防污整理力面的应用正在发展中。在纺织品拒水加工中,氟烷基化合物的实用化是在20世纪50年代,最早由美国杜邦公司进行氟聚合物织物拒水拒油整理的尝试,并率先发表了以四氟乙烯乳液作为织物拒水拒油整理剂的专利。后来美国3M公司研制开发了以全氟羧酸铬的络合物为主要成份的织物整理剂,但很快被性能更好的含氟丙烯酸酯形成的聚合物所取代,并用于织物拒水拒油整理,推出的商品为Scotchguard,而后杜邦的Teflon,旭硝子的Asahi guard,大金工业株式会杜Unidync等相继问世[11],这些含氟拒水剂具有拒水、拒油性,而且不损害纤维原有的风格,因此得到了迅速普及推广,成为当今拒水剂的主流。
国外最早将有机氟树脂运用于尼龙、涤纶、涤/棉、棉等织物的拒水拒油整理报道较多,国内在拒水性方面研究也有一些报道。 六、国内外新产品开发
1 东丽公司开发耐久防水透湿面料
东丽公司为了迎接北京2008年奥运会的到来,针对中国运动面料市场逐步升温的局面,新开发的ENTRANT面料已开始进入中国市场。面料具有耐久防水性,再加上使用了微细多孔膜技术和特殊膜质的无孔质膜,因此面料具有防雨水和排汗、排气的功能。面料适宜制作滑雪服装、高尔夫服装等。
2 我国新一代高科技防水透湿面料问世
湖州京荣特种纤维染整有限公司(总后军需装备研究所膜材料生产基地)是由浙江丝得莉集团有限公司,中国人民解放军总后军需装备研究所,上海新特纺织材料研究中心,共同组建而成。公司拥有雄厚的技术力量,完善的检测手段,严格的管理体系,良好的企业信誉。所生产的聚四氟乙烯PTFE双向拉伸微孔薄膜处于国内领先水平。PTFE层压面料生产的服装已经用与我国极地考察服,联合登山服,多功能警服,新型军用冬服,军用防寒鞋,海关现场服,高速公路巡逻服等。经受住了恶劣气候的考验,并已出口到美国、德国、韩国、新加坡等国家。实践证明PTFE层压复合面料是防透湿、防风保暖的最好材料,是真正的“可呼吸面料”人体的第二层皮肤。
3 华源护神开发超级防水透湿面料
新乡华源护神最近研制出一种新型的超级防水面料,这种PTFE膜系列产品主要用于部队、石油化工、冶金、环保、服装、交通运输、医院等行业。PTFE膜系列
“护神”牌聚四氟乙烯微孔薄膜(PTFE)是采用特殊及系列产品的双向拉伸工艺而成,微孔孔径是水分子的700倍,比水滴小2万倍,具有优异的防水透湿、防风、保暖等功能,而且华神已开发生产出大气除尘及空气净化的微孔膜及覆膜滤料。 这种面料的主要用途:
1、用于污水处理净化及液体过滤的微孔膜及覆膜滤料; 2、用于医药生物工程等除菌用微孔膜及其覆膜滤料; 3、用于服装行业的防水透湿微孔膜等系列产品。
多功能层压防水透湿面料此面料是采用特殊技术和设备,将面料、聚四氟乙烯微孔薄膜,里料三者层压而成。它的耐静水压超过50千巴,透湿能力每平方米每天超过5KG,空气穿透能力小于0.5ml/cm2?qsec。它的防水透湿防风保暖功能在当今世界上的各种织物中是最好的,可广泛用于制作雨具特种防护服浸水作业服防寒服等。