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浅谈户外冲锋衣面料

浅谈户外冲锋衣面料
摘要:本文从冲锋衣的面料类型、检测标准以及防水透湿机理三个方面对冲锋衣面料进行了简单介绍,指出了目前国内冲锋衣服装领域的不足以及需改进之处。
关键词:面料;检测标准;防水透湿机理

随着社会经济的发展和人们生活水平的提高,户外运动越来越受到人们的欢迎,这就伴随着功能性防护纺织品市场的兴起。那么,什么是户外运动呢?户外运动是以自然环境为场地的带有探险性质或体验性的运动项目群。根据体育用品标准化技术委员会运动服装行业服装类产品主要可分为户外运动冲锋衣类、户外运抓绒类服装、户外运动贴身类服装、户外运动滑雪类服装、羽绒类服装。下面我们就户外运动冲锋衣类面料进行下探讨:


冲锋衣要获得防水、防风、透气等性能,有多种不同的材料可供选择,总的来说可以分为三种:一是拒水整理的高密织物,尤其是超细纤维的高密度织物,轻薄耐用,透湿性好,悬垂性好,柔软,防风,广泛用于体育、户外活动服装上。主要缺点是防水性差,由于织物密度大,织物的撕裂性能差,纺纱必须特殊处理,纤维加工技术难度大,成本较高。二是层压织物,以Gore-tex、
Sympatex、OMNI-TECH为代表的一种防水透气薄膜,其微孔膜中包含着大量的微孔,这些微孔的大小远远小于雨滴的大小,但是又能够使水蒸气分子通过,以此达到防水透气的目的。三是涂层织物,目前市场上的防水透气织物生产商大多是在聚氨基甲酸酯基础上发展的微孔透气涂层,透气性随涂层膜厚度不同而有差异。
1.常见的冲锋衣面料
1.1高密织物
高密织物的标志性产品是文泰尔(Ventile)织物,它是上世纪40年代由英国的Shirley研究所设计的,选用埃及长绒棉的高支低捻度纯棉纱高密重平组织织物,最初主要用于第二次世界大战期间的英国空军飞行员的防寒抗浸服。当织物干燥时,经纬纱线间的间隙较大,大约10微米,能提供高度透湿的结构;当雨或水淋织物时,棉纱膨胀,使得纱线间的间隙减至3~4微米,这一闭孔机制同特殊的拒水整理相结合,保证织物不被雨水进一步渗透。它是100%纯棉的紧密织物,阻止水的渗透时间可达20min。高密织物随着超细纤维的发展得到了长足的进步,干态下的超细纤维间的间隙比普通纤维小得多,所以由超细纤维制成的紧密织物具有湿态膨胀的功能。现在的高密防水透湿织物多是超细聚酯或尼龙纤维织物,纤维之间,纱线之间可耐9.8-14.7kPa的水压,结合超级拒水整理技术,可使防水透湿性和穿着舒适性有很大的提高。超细纤维的发展伴随着面料市场的发展,现今冲锋衣面料市场涵盖的有:
春亚纺:经、纬线用低弹涤纶丝织成的织物。织物组织为平纹组织。
尼丝纺:又称尼龙,经、纬线用锦纶丝织成。
塔丝隆:锦纶长丝和锦纶空气变形丝织成的织物。
麂皮绒:经纬方向只要有一个方向的原料有海岛丝的织物。
桃皮绒:经线用涤纶丝、纬线用细旦涤丝织成并经磨毛整理,绸面有明显绒感的织物.
水洗绒:经、纬线用收缩率不同的涤纶丝织成的、具有绒感的织物。

雪纺:强捻低弹涤纶丝织成。


花瑶:经线一般采用涤纶FDY75D,纬线一般采用涤纶DTY150D,一般纬向加捻,织成的织物。
牛津布:原料为尼龙和涤纶、组织为平纹和斜纹、纱线为单股和双股,织成的织物。
阳离子:使用阳离子丝织造而成的织物。
色丁:经纬向只要有一方向的原料是有光三角异型丝就可称为色丁。
为了进一步增强面料的防水效果,适当的拒水整理也是必要的。高密度的特点是透湿性好,柔软性和悬垂性也较好,但耐水压较低(一般小于1米)、次品率高、染整加工困难、折边耐磨擦性较差。由于技术和成本限制的原因,单纯靠高密织物来达到防水透湿目的冲锋衣并不适应市场,而是靠几种技术的综合来打造一款具有高性能的产品。
1.2.层压织物
说到层压织物不得不提到GORE-TEX面料,它是世界上第一种兼具防水性、透气性和防风性三大性能的面料。它的出现,让防水与透气这两个看似矛盾的特性相融合,通过密封性达到防水效果,并通过化学置换反应达到透气效果,同时具有防风、保暖功能,在欧美被誉为“世纪之布”。
GORE-TEX薄膜是所有GORE-TEX产品的核心,特点是每平方英寸上有多达90亿个微孔,每个微孔的直径小于一滴水的两万分之一。外部的水分都无法透过薄膜,雨雪交加亦能保护穿着者安然无恙。而微孔的大小是水汽分子的700倍,所以汗液能透过微孔轻易地蒸发掉,干爽舒适有保证。这种技术能在防水的同时保证汗液能顺利地蒸发到外界。此外,薄膜中还添加了一种疏油性物
质,能防止体油或驱虫剂对薄膜的损害,这使得用它制成的冲锋衣更好用,更耐用。
新宝适(Sympatex)是一种拥有超强功能性的环保薄膜,它诞生于二十世纪八十年代,它可以和纺织物、皮革等材料复合,它可以实现100%防风、防水和透气功能,这是结合了化学与物理的研究成果。它的防水原理是:水及水蒸气分子含有相同的原子(一个氧原子和两个氢原子),然而水分子和水蒸气分子的表现非常不同。当这些分子处于液体状态时,相互间紧紧吸附。因此,单个分子无法吸附到薄膜分子链的正负电荷上。相反的,水蒸汽分子相互间非常独立,因此,水蒸汽分子能感应相应的正负电荷。这就是为什么单独一个水蒸汽分子会被吸进薄膜中,从而达到了透湿的效果。最主要的是超薄的防水透汽Sympatex膜可以压到任何纺织品上,这使得含有Sympatex膜的各种冲锋衣面料流行于市场。但是它的技术是新宝适公司的独有专利,所以它的价格并不算很亲民。
Omni-Tech是著名的冲锋衣制造商哥伦比亚(Columbia)自行研制的专利布料,该技术是Columbia自行研制的专利布料-布料表面加上DWR(DurableWaterRepellent)防水层,面料底部压上透气薄膜,一方面令水无法渗入面料内部,另一方面汗气可以由透气膜排出,再配合缝线位置的密封处理。(防水、防雨)能够令面料做到防风、防水、透气的功能,主要应用在Columbia冲锋衣和滑雪服。经过专业测试可以看出,Omni-Tech的防水性能最高可以达到20000mm水压,而一般的雨伞只能够承受300mm,功能相差50倍。至于透气方面,Omni-Tech;科技每日可以挥发最高达到13000cc水份,比身体每日发汗量(平均1200cc)高出10多倍,因此身体倍感干爽。
从文献上能够查到的层压织物基本均为国外生产,而国内此种面料鲜有报道。最近的报道是2003年在宁波有一种聚四氟乙烯层压织物投入生产,缩短了我国在功能性面料和其他国家的差距。总的来说这种科技型面料的垄断决定采用此种面料的冲锋衣价位也是高于采用其他防水透湿技术的冲锋衣。
1.3.涂层织物
涂层织物可分为亲水涂层和微孔涂层织物两种(TU和TPU)。亲水涂层是在织物表面涂上一层亲水涂层,由于涂层覆盖了织物的所有空隙,因而可以防水。如果高分子链上有亲水链段,含量和排列合适,则它们可以与水分子作用,借助氢键和其它分子间力,在高湿度一侧吸附水分子,通过高分子链上亲水基因团传递到低湿度一侧解吸。这使得面料表层直接可以实现防泼水,如杜邦公司的一些防水面料,如TEFLON(特氟隆)。涂层织物一般加工简单,其特点是透湿小、耐水压不大。由于原料、工艺及这种方法本身的局限,一直不能解决透湿、透气和耐水压、耐水洗之间的矛盾。
聚氨酯微孔防水透湿织物主要采用干法直接涂层、泡沫涂层和湿法凝固涂层等方法制成。聚氨酯亲水型防水透湿织物无论是采用溶剂型还是水分散型聚氨酯为涂层剂,均采用直接涂层法或熔融涂层工艺。聚氨酯亲水膜防水透湿织物是利用高分子间“孔”和亲水基团透湿机制,由于聚氨酯是由软硬链段组成,硬链段疏水且能阻止水滴通过,起到防水作用。软链段通常处于高弹态,分子间孔较大,有利于透湿。由于聚氨酯膜中极性基团的存在,水气分子吸附(溶解)于高湿度侧亲水性聚氨酯膜的表面,并在极性基团与水气分子之间的作用下向低湿度侧扩散,透过亲水性聚氨酯膜并释放出去。

现在市面卖的大多数低价位冲锋衣都是采用PU涂层织物,优点是成本低,具有价格优势,同时配合具有保暖效果的抓绒内胆具有很好的防风、防水、透湿、保暖效果。但它的缺点也是显而易见的,涂层织物不耐水洗,但是化纤面料又容易沾染污渍,在水洗和防水效果两者之间易产生矛盾,这是目前亟待解决的问题。目前,由于生活水平的提高,越来越多人喜爱户外运动,国产冲锋衣市场也是有巨大的前景,但是国内冲锋衣大多并没有科技性面料的支撑,常规涂层对于提升冲锋衣质量和本身品牌效应作用不大,对于科技面料的研发投入仍需加强。


2.冲锋衣的功能性检验
2.1防水性
我国对于防水方面颁布的标准主要有:GB/T4744-2013《纺织品防水性能的检测和评价静水压法》、GB/T4745-2012《纺织品防水性能的检测和评价沾水法》、FZ/T01004-2008《涂层织物抗渗水性的测定》等。GB/T4744修改采用ISO811、GB/T4745修改采用ISO4920。GB/T4744以织物承受的静水压来表示水透过织物所遇到的阻力,试样的一面承受一个持续上升的水压,直到有三处渗水为止,记录此时的压力,以kPa或cmH2O来表示,数值越大表明防水性能越好。GB/T4745用于测定各种已经或未经抗水或拒水整理织物表面抗湿性的沾水试验方法。试样与水平成45°放置,用规定体积的蒸馏水或去离子水喷淋试样,通过试样外观与评定标准及图片的比较,来确定其沾水等级。沾水等级分为1~5级,细化沾水等级至半级,1级表示受淋表面全部润湿,5
级表示受淋表面没有润湿,其抗沾水性能最好。
2.2透气性
透气性是空气透过织物的能力,以规定的试验面积、压降和时间条件下,检测气流垂直通过时的速率,单位为mm/s或m/s。值越大表示其透气性越好。其主要标准有GB/T5453-1997《纺织品织物透气性的测定》、ISO9237:1995、JISL1096等。我国GB/T5453等效采用ISO9237:1995,该标准推荐的试验面积为20cm2,也可选用5cm2、50cm2或100cm2;服用织物压降100Pa产业用织物200Pa,如上述压降达不到或不适用,经协商后可选用50Pa或200Pa压降。
2.3透湿性
透湿性测试适用于评价织物在一定条件下水蒸气的透过能力。国内外主要涉及透湿率、透湿度标准:GB/T12704.1-2009《纺织品织物透湿性试验方法第1部分:吸湿法》和GB/T12704.2-2009《纺织品织物透湿性试验方法》第2部分:蒸发法》、等。透湿率表示在试样两面保持规定的温湿度条件下,规定时间内垂直通过单位面积试样的水蒸气质量,单位为g/(m2·h)或g/(m2·4h);透湿度表示试样两面保持规定的温湿度条件下,单位水蒸气压差下,规定时间内垂直通过单位面积试样的水蒸气质量,单位为g/(m2·Pa·h)。两种指标的数值越大表示织物的透湿能力越好。二者主要区别在于吸湿法中透湿杯里放干燥剂,蒸发法中透湿杯里盛蒸馏水。
2.4吸湿速干性
吸湿速干性是把身体产生的汗水迅速吸收,尽量排向外层并尽快挥发,使身体尽量保持干爽的性能。主要标准涉及GB/T21655.1-2008《纺织品吸湿速干性的评定第1部分:单项组合试验法》、GB/T21655.2-2009《纺织品吸湿速干性的评定第2部分:动态水分传递法》、AATCC79等。单项组合试验法主要评价织物对水的吸水率、滴水扩散时间和芯吸高度表征织物对液态汗的吸附能力,以织物在规定空气状态下的水分蒸发速率和透湿量表征织物在液态汗状态下的速干性能,技术要求见表1。动态水分递法测试液态水与织物浸水面接触后,沿织物的浸水面扩散,并从织物的浸水面向渗透面传递,同时在织物的渗透面扩散性能,考察含水量的变化与时间的函数。测定液态水动态传递状况,计算得出一系列性能指标,以此评估纺织品的吸湿速干、排汗等性能。
表1吸湿速干性产品技术要求
2.5小结
此外冲锋衣还有抗紫外和抗静电性能标准的检测,但是鉴于防水透湿是我们关注的重点,我们不做过多的展开。我国目前已具有功能性纺织品防水、透气、透湿、防紫外、防静电等系列国家标准,已形成完善的功能织物功能性评价标准体系,但针对户外运动服装仅推出了一个行业推荐标准SN/T3982.9-
2015《进出口纺织品质量符合性评价方法梭织服装第9部分:户外运动服装标准》,此标准于2016年4月1日实施。冲锋衣类产品其最重要的功能指标尚无相关产品的检验规程,对其产品功能技术指标及分类的检验缺乏规范要求,因此冲锋衣类的产品标准还有待进一步完善。
3.防水透湿机理
3.1微孔质扩散机理
微孔质扩散机理是,将织物中的孔隙直径控制在水蒸气分子可通过而水滴不能通过的范围内,从而起到防水透湿的作用。其又可分为孔隙自然扩散机理和微孔透湿机理。孔隙自然扩散机理是织物内外的水汽浓度不同,一般情况下为外低内高,气体分子通过纱线间孔隙由高浓度向低浓度方向自然扩散是不可逆的过程,其速度取决于织物的厚度、密度及孔隙大小等因素,且符合气体扩散方程。在文泰尔(Ventile)防雨布之后,超细合成纤维、化学纤维纺丝技术以及织造技术快速发展,使得依靠孔隙自然扩散机理透湿的织物性能有了较大的提高。
微孔透湿机理是利用雨滴直径和水蒸气分子直径相差悬殊,在织物表面形成一层微孔孔径在两者之间的高分子薄膜来达到防水目的。与此同时,大量的孔隙和通道在内部相互连成网络,可以起到透湿的作用。水蒸气在微孔膜织物中的传递是分子扩散过程,根据织物微孔直径不同,水蒸气在其中的扩散方式不同,主要有分子扩散、努森扩散和过渡扩散三种形式。具体影响这三种扩散方式的因素各不相同,可以通过微孔孔径、单位面积孔数、厚度、孔的曲折因数和压差等对扩散程度进行表征。在稳定的扩散状态下,理论透湿量与通道的厚度呈反比,与两侧压差、微孔孔径、单位面积孔数呈正比。通道弯曲因数大,表示弯曲越多,水蒸气分子与孔壁碰撞机会越多,微孔传湿阻力越大,理论透湿量越小。
微孔质扩散理论对应的是高密织物的防水透湿过程,而微孔透湿机理对应解释的是层压织物的防水透湿过程。这两种理论对于上述两种面料的开发具有理论指导意义。
3.2亲水性基团“吸附-扩散-解吸”机理
亲水性基团“吸附-扩散-解吸”传递是通过在织物上层压或涂上一种由硬链段和软链段组成的共聚物亲水性膜实现的。涂层中不存在微孔,主要靠软链段部分具有亲水性吸收水汽分子,扩散到薄膜或涂层,通过复杂的分子机理再在另一面释放(解吸)。在一定温度和湿度条件下,水分子以薄膜上亲水性链段的亲水基为阶梯石,依靠氢键和其它分子间作用力,按“吸附-扩散-解吸”
的过程,由高湿度侧传递到低湿度侧,从而达到透湿目的。防水性来自膜本身的连续性和较大的表面张力
利用亲水性基团“吸附-扩散-解吸”机理设计的防水透湿织物,固然具有较好的防水防风性和污物细菌阻隔性,但是织物的悬垂性和柔软性较差,透湿性相对较低,提高织物的透湿性仍是研究的重点之一。
4.国内冲锋衣市场现状
从材质来说,大部分采用100%涤纶或者100%锦纶,较为高档点的采用锦纶,一般的采用涤纶。从衣服结构来看,不再是单一涂层结构,而是走向多功能的复合织物结构。基本采用:(高密织物+涂层+层压)+(内胆)=可拆卸三合一的方式。这里的层压技术是在涂层技术上发展起来的,是获得多功能复合织物的有效手段。层压织物具有优良的防水透湿性和防风保暖性。并且由于层压织物中的同材料是相互独立的,因此,具有设计灵活,选材范围广,污染少等优点,层压织物已成为防水透湿织物的主流。它又包括:
1湿法层压:湿法层压是通过涂覆、喷洒等方法在织物或薄膜上涂覆黏合剂,并使二者复合,然后烘干溶剂或水分
2干法层压:干法层压是将织物与薄膜用热熔胶黏合剂复合
3干湿法层压:干湿法层压是在面料与膜间采用干法涂层,而在膜与里料之间采用湿法涂层,使微孔膜不易被油脂和杂质沾污。
国内冲锋衣的宣传方式是尽量忽略面料材质、拒水防风等原理性质的宣传,只是说采用科技面料等一知半解的说法迷惑人。偏向于衣服设计方面宣传,包括拉链设计、帽领设计、袖口魔术贴等,而这些并没有多少科技含量。另外很大一部分篇幅是介绍抓绒内胆的,卖点是:克重增加、双面摇粒绒等。而内胆的大部分作用是保暖,这与冲锋衣重点突出的防风拒水特性有偏离。
而从价格和质量上来看也是良莠不齐的,价格从一百多到一千价位的都有,而质量也是千差万别。
总的来说就是国内市场众多国产品牌兴起,但多是服装设计或者加工类的自主品牌,没有面料研发投入,导致产品附加值不高,导致低价位、低质量的冲锋衣广泛存在,国产冲锋衣走向高端还需时日。
4.结语
本文从冲锋衣的面料类型、检测标准以及防水透湿机理三个方面对冲锋衣面料进行了简单介绍。目前国内冲锋衣市场形式大好,但市场上冲锋衣产品质量良莠不齐,假冒伪劣屡见不鲜。一些劣质冲锋衣根本不具备防水、透气、防风、保暖、耐磨、防紫外等功能,夸大宣传、欺诈消费者的现象有发生,此外冲锋衣的涂层或染料含有超量甲醛、可分解芳香胺等有害物质等问题不容忽视,监管部门应加大对此类商品的检验监管力度。同时,质量管理标准仍旧不完善,存在疏漏现象。我国对冲锋衣类功能性纺织品产品标签标识未提出具体标准要求,亦缺乏冲锋衣功能描述标准,给冲锋衣市场质量监管及消费者维权带来诸多不便。因此我国在冲锋衣功能性标签标识方面应尽快出台相应的技术标准规范,指导规范市场冲锋衣类户外产品的功能性标签标识标注,为执法部门提供必要技术支撑。TnypZ4X


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