纺织品防水透湿工艺及检测标准

　　摘要：纺织品的阻水透气功能向来是人们追求的目标，根据不同的加工工艺，效果也不完同，本文总结了纺织品阻水透气的加工工艺，并对国内外较为常用的检测办法进行了分析，以便于更好地对纺织品阻水透气性能进行评价．
　　关键词：拒水透气；拒水透气工艺；检测标准
　　1前言
　　随着纺织品加工技术的进展，具有肯定功能性的纺织产品不断涌现。拒水纺织品或同时具有透气透湿、保暖等功效的拒水纺织品，在户外Outdoor Jackets、消防灭火防护服、蓬盖布及医疗专用防护服等产品上的应用越来越多。从目前来瞧，阻水透气纺织材料的加工工艺有多种，不同后整理工艺生产的产品，其阻水透气效果不完相同。为了更好的开展拒水透气纺织品的检测和评价工作，本文总结与分析了阻水透气纺织品的加工工艺，并对市场上较为常用的拒水透气检测办法与评价指标进行了研究。
　　2阻水透气工艺
　　纺织品的阻水透气性可利用水蒸汽分子与水分子的庞大差异实现，假如设法在布料上形成某种“孔”，使孔径的大小介于水滴小直径（100μm）与水汽直径（0.0004μm）之间，则可以使面料只同意水蒸汽分子通过，而阻挠水滴的透过，从而使布料既具有拒水功能，又具有良好的透气效果。而致密亲水膜阻水透气布料则是通过亲水膜亲水链段的化学吸附，在肯定的温度与湿度梯度下传递水蒸汽；通过亲水膜的疏水链段阻挠液态水的渗透。拒水和透气是相互矛盾的一对指标，不能绝对地提出阻水性极好而透气性又优良的苛刻要求。目前纺织品的拒水透气工艺主要有一下三种。
　　2.1疏水剂后整理法
　　为了防雨，人们用桐油、亚麻油之类天然产物，涂于布或纸上，制成不透湿的油布、油纸，达到拒水效果，但很硬，耐久性很差。橡胶发觉后，做成橡胶PU涂层布，虽然柔软一些，仍不透湿，穿着很不舒畅。为知道决透湿性问题，相继发明了许多疏水处理剂，如早期的铝皂拒水剂，石蜡乳液等，现在一般的雨衣就是用疏水剂处理的，近期的有机硅、有机氟等疏水剂，性能较为优良，用途更为广泛。
　　布料经过各种疏水剂的乳液或溶液浸渍、干燥、焙烘后，在布料表面成一层疏水基因，达到拒水目的，这是众周知的。透气性随不同的疏水剂略有不同，但阻水性不理想，耐水压低，不耐清洗。
　　2.2PU涂层后整理法
　　高分子合成材料的浮现，产生许多聚合物涂料，如氯丁橡胶、乙烯基树脂、聚丙烯酸酪类树脂、聚氨基甲酸酪等，和此同时进展的合成纤维工业，又提供强度高、分量轻的纯尼龙之类的布料作为基布，使PU涂层阻水面料轻薄柔软。由于PU涂层配方随聚合物不同，可以添加各种助剂，因而品种众多可以给予耐低温、防油、防霉等各种优异能，有的添加亲水性物质，透气性也有增添，进一步提高了有用性能。近年来，高分子论与合成技术发展很大，已能创造具有微孔的超薄高分子膜，采纳粘结或贴合技术使和布料结合，如PTFE多微孔薄膜和尼龙面料复合成层压材料，保持布料柔软，轻薄特点，又能透气阻水。
　　主要利用PU涂层与薄膜的多微孔性质，过去在PU涂层中加入亲水性微粒，多孔填料，发泡剂等办法，使PU涂层中产生排出汗水气的通路，但是这些办法产生的小孔不均匀，不能尽全阻挡水滴浸入。现在从高聚物微结构形态着手，发觉某些高聚物在特定工艺条件下，能生成原纤维组成的行列薄片结构，经单轴拉伸而形变，在行列之间形成多微孔，经过热处理，该结构被固定下来，这些微孔直径0.2～10微米，孔隙率达80%以上，相当于一个平方厘米上有十多亿个微孔，由于微孔直径是水滴直径的1/5000～1/20000，是水蒸气分子直径的700倍左右，因此可以阻挠水滴通过，而让水蒸气分子自由通过，汗水蒸汽利用衣料内温度和外界环境温度之间温差及湿度差而排向外界。
　　2.3密切布料法
　　应用高密度面料制成的透气阻水面料，它尽全保持纤维布料自然的风貌，不用疏水剂后整理加工，也没有PU涂层、薄膜覆盖，因此手感好，风格柔软服用性能优良。这是超细纤维与超高收缩技术结合的产物，使用0.1旦尼尔或更细的超细旦纤维，面料的经向每英寸有1万多根纤维，纬向每英寸有5～6万根纤维，这种布料的密度是一般面料的20倍左右，布料经过收缩后是原本色棉布面积的60%，因此质地密切，好似合成真皮，表面有微细绒毛丛站着，孔隙惟独7微米左右，起到透气拒水的作用，这种超细纤维可以是聚酯纤维、锦纶等合成纤维，也可以是棉纤维。
　　2.4拒水透气办法比较
　　从表1中可以瞧到，某些透气阻水面料的综合性能已经相当优良了，并各具特色，有的特别轻薄，有的有天然的柔软风格，但是各自也存在一些不足的地方，透气性高了，拒水性就差些等等，因此可以根据面料的用途，选择相应类型牌号，创造合适的透气阻水工作装。

　　表1阻水透气布料的性能

　　前述三种办法制备拒水透气布料已经应用于工业生产，但仍有不足之处。采纳疏水剂后整理的面料阻水性不理想，耐水压低，不耐清洗。亲水膜技术制备的阻水透气布料悬垂性与柔软性差，透气性相对较低，附着牢度差；而微孔技术制备阻水透气布料则工艺复杂，成本高，限制了其推广与使用。利用布料本身密切结构制备的阻水透气布料耐水压太低。
　　3纺织品拒水检测标准和评价
　　3.1检测标准
　　国内外测定纺织品阻水性能的试验办法较多，但主要分为两个方面，一方面是测定纺织品表面反抗被水润湿的性能，另一方面是测定纺织品反抗水渗透的性能。主要有ISO、EN、AATCC、JIS、GB等标准，经对照发觉，试验办法标准从原理上主要包含静水压法与喷淋法两大类。
　　3.1.1静水压法
　　国内外适用于静水压法的主要办法标准见表2。

　　表2静水压法的办法标准

　　静水压法国际上使用较为广泛的为ISO811与ISO1420，各个国家的标准大多是在这两项标准基础上制定。ISO811与ISO1420的测试原理基本一致，都是在试样的一面施加水压，观看试样是否浮现渗透现象，不同的是ISO811主要是针对普通布料，ISO1420是针对PU涂层布料。此外，在试验结果表达上，两个标准也存在肯定区别，ISO811是在试验中持续增添水压，直到试样浮现三处渗水，记录此时的压力值作为试验结果，而ISO1420则在规定的水压条件下保持一段时间，如试样未浮现渗水现象，则表明试样通过检验。

　　图1静水压法装置示意图

　　除以上两项办法标准，还有EN、AATCC、JIS、GB等标准，但这些标准都是在等同采纳或参照ISO标准的基础上制定的。我国行业标准FZ/T01004-2008是在修改采纳ISO1420-2001基础上制定，适用于PU涂层面料，和ISO1420的差异是增添了试验结果通过和否的说明以及终静水压值的测定。
　　3.1.2喷淋法
　　国内外适用于喷淋法的主要办法标准见表3。
　　目前国内外采纳喷淋法测定纺织品阻水性的标准，根据喷淋的位置分为竖直喷淋与水平喷淋。表3中除ISO22958与GB/T23321是采纳水平喷淋，其余均为竖直喷淋法，在这些办法中较为通用的是ISO4920、ISO18695与ISO9865。ISO4920是测定试样表面反抗润湿的能力，其测试原理是对试样进行竖直喷淋，通
　　过观看试样表面润湿程度对其进行评级。评级共分5等，其中5级表明布料表面没有润湿，1级表面布料表面所有润湿。ISO18695与ISO9865的测试原理和ISO4920有所不同，ISO18695规定的办法是测定面料反抗水渗透的性能，其只将试验过程中穿透试样的水量作为试验结果，没有对试样表面评级的要求。而ISO9865除了要对试样表面润湿程度进行评级外，还将试样吸水量作为试验结果之一。

　　表3喷淋法的办法标准

　　图2竖直喷淋法装置示意图

　　我国行业标准FZ/T01038-1994是在参考AATCC42-1985的基础上制定，试验办法分为A法与B法，较AATCC42多了试样表面评级的要求以及试样被穿透时的喷淋时间与流量的计算。

　　图3水平喷淋法装置示意图

　　和以上试验办法采纳竖直喷淋法不同，ISO22958与GB/T23321是采纳水平喷淋来测定布料反抗水穿透试样的办法，适用于各种经过及未经过拒水(或阻水)后整理的面料，特别适用于具有较强拒水性能的布料，试验原理为将背面附有吸水纸（质量已知）的试样在规定条件下用水喷淋5min，然后重新称量吸水纸的质量，通过吸水纸质量的增添来测定试验过程中渗过试样的水的质量。从测试面料上裁取至少3块试样，每块试样的尺寸约为（200×200）mm。GB/T23321是在修改采纳ISO22958的基础上制定，技术参数基本一致，只是试验用水温稍有不同。
　　3.2评价指标
　　由于纺织品的阻水工艺与用途不同会导致阻水性能存在肯定差异，评价指标也不同，目前，无论是针对静水压法还是喷淋法国内外还没有单独的拒水性评价标准。针对各种产品的评价要求大多数浮现在产品标准中。
　　IS05912-2003《宿营民用帐篷》中规定，不同类型的施工帐篷顶部与周围均有低拒水要求，以PU涂层布料制作的T或R型民用帐篷为例，采纳ISO1420测试时，其耐水压值为80kPa。其他行业内，对纺织品的阻水要求也分布于各个标准中，如GB/T23317-2009《PU涂层工作装抗湿技术要求》是在修改采纳BS6408-1983基础上制定，规定布料与接缝处的静水压值至少为l0kPa与20kPa。我国公安标准GA10-2002《消防员灭火防护服》是在ISO11613-1999的基础上制定，规定阻水透气层的静水压值至少17kPa，布料外层的抗湿级数至少为3级。
　　4纺织品透气检测标准和评价
　　水汽通过布料传递的途径主要有三个方面：一是水汽通过布料的微孔扩散；二是纤维自身吸湿，并在水汽压较低的一侧蒸发；三是毛细管汲取水分向水汽压低的一侧传递与蒸发。因此纺织品透气性包含两个方面，一方面是纺织品的透湿性，其影响水汽通过面料的种途径。透湿性好的布料，透气能力就强，它直接影响到布料的服用性能。布料透湿性决策于布料的经纬纺纱线间以及纤维间空隙数量和大小，亦即和经纬密度，经纬纺纱线特数、纺纱线捻度因素有关，此外还和纤维性质，纺纱线结构、面料厚度与体积分量等因素有关。另一方面是纺织品自身对水汽的汲取与传递能力，其影响水汽通过布料的第二与第三种途径，这是布料透气的间接能力。这一能力主要和布料自身的材质紧密相关，在布料两边水汽压力不同时，水汽会从高压一边透过布料流向另一边。本文中的检测标准主要介绍关于纺织品透湿方面的情况。
　　4.1检测标准
　　纺织品透湿性检测的原理：在规定的压差条件下，测定肯定时间内垂直通过试样给定面积的气流流量，计算出透湿率。气流速率可直接测出，也可通过测定流量孔径两面的压差换算而得。目前，常用的纺织品透湿性的测试标准有ASTMD737-1996与GB/T5453-1997，下面对两种标准进行比较，如表4所示。

　　表4纺织品透湿性测试办法标准的比较

　　使用范围，GB/T5453-1997适用于产业用布料、非织造布与另外可透湿纺织品，ASTMD737-1996适用于机面料、非织造布、充汽袋用布、地毯、起毛起绒布料、针织物物与多层布料。因为漏气会影响面料透湿性的测试结果，所以各测试标准中均提到了防止漏汽的措施，要求使用试样夹具与橡胶垫圈。橡胶垫圈多次使用后易老化变形，从而影响测试结果，应弃用。试样夹具适用于针织物物或易和测试头相粘的布料，不适用于厚重或硬挺面料。当测试面料正反面的透湿性存在差异时，压力小的一面应朝下，以防漏气。若想获得准确的面料透湿量，可将不透湿盖板盖住试样，分离测定漏气量与透过面料的气流量。
　　4.2评价指标
　　普通来说面料透湿性的顺序为：透孔布料>缎纹布料>斜纹面料>平纹布料；面料浮长增添，布料的透湿性也相应增添。液氨后整理能提高布料的透湿性，三防后整理会明显降低布料的透湿性。布料水洗5次后，其透湿率变幻明显，而后逐渐趋于平缓；清洗30次后，面料的透湿性有增大的趋势。焙烘后布料的透湿性均比焙烘前有所增添。
　　通常棉、麻、羊毛等天然纤维与蛋白质纤维布料的透气性好于尼龙、聚酯纤维等合成纤维面料。透气性，普通用g/m2•24h表示，比如说某种材料的标准是10000g/m2•24h，这意味着你的面料每平方米在一天内可以透出10000g的水分。根据人们从事各种活动情况下，材料应有的透气能力，可以提出一个透气能力低值2500g/m2•24h。
　　（青岛纺联集团有限公司研发中央 修玉飞）