一、人體對服裝織物的要求
人穿衣服除了裝飾美觀之外，另一個重要目的是維持人體產(chǎn)熱與散熱的平衡，保持體溫使之感到舒適。不同的人產(chǎn)熱略有差異，但規(guī)律是一樣的，活動量大，產(chǎn)熱量也高。據(jù)學者測定[1]，人在各種狀態(tài)下的產(chǎn)熱功率見下表1，
人體散熱主要有輻射、傳導(dǎo)、對流、蒸發(fā)四種方式，人體散熱的百分數(shù)可由表2說明[2]。
產(chǎn)熱（瓦） | |
睡 | 60 |
坐 | 100 |
慢走 | 200 |
快走 | 300 |
帶重物水平快走 | 500 |
帶重物在山上快走 | 600-800 |
很繁重的工作 | 1000-1200 |
由下表2可以看出，人體散熱的小部分需要通過服裝。有文獻記載[3]，人體在靜態(tài)，每個成年人每天需排出700-1200克汗水蒸汽，稱為"無感出汗"，在32-35℃的室外環(huán)境中搬運貨物，每小時需排出汗水1200-2000克的有感出汗蒸發(fā)。因此，服裝材料必須有良好的透濕性，否則會令人有悶感。
表2
散熱(%) | 熱量（千卡/天） | |
尿及屎 | 1.8 | 48 |
呼氣加溫 | 3.5 | 84 |
肺表面蒸發(fā) | 7.2 | 182 |
皮膚的蒸發(fā) | 14.5 | 364 |
皮膚的傳導(dǎo)、輻射 | 73.0 | 1792 |
計 | 100 | 2470 |
人體產(chǎn)熱很大一部分是通過對流、傳導(dǎo)、輻射形式散發(fā)的。對服裝而言，對流和傳導(dǎo)散熱兩種形式很難分開，常合在一起測試和論述。輻射散熱在氣流緩慢的環(huán)境中，占有較大比例，而在氣流較快環(huán)境(即有風)，溫度較低的情況下，絕大部分散熱是以對流、傳導(dǎo)形式進行的，這可從下表3中看出[4]。
表3
氣流 （厘米/秒） | 環(huán)境溫度（25℃） | 環(huán)境溫度（-40℃） | ||
輻射散熱% | 對流散熱% | 輥射散熱% | 對流散熱% | |
9 | 52 | 48 | 32 | 68 |
25 | 39 | 61 | 22 | 78 |
36 | 35 | 65 | 19 | 81 |
81 | 26 | 74 | 13 | 87 |
225 | 18 | 82 | 8 | 92 |
400 | 14 | 86 | 6 | 94 |
625 | 11 | 89 | 5 | 95 |
1024 | 9 | 91 | 4 | 96 |
2500 | 6 | 94 | 3 | 97 |
顯然，普通織物通過涂層整理以減少透氣量，對阻止服裝的對流散熱具有重要意義，對阻止輻射散熱也會有一定作用。由上我們可以看出，防風防寒服裝用涂層織物必須具有良好的透
二、關(guān)干透氣性
由于空氣分子的流動，將人體熱量傳遞到衣外，這種叫對流散熱、人體為了保溫就要減少這種對流，其中很重要的是降低織物的透氣性。透氣性常以測定織物的透氣量來衡量。據(jù)資料[5]介紹，從防風和保暖來看，織物的透氣量要很小。例如0.3-0.9毫升/厘米2·秒。(JISL1096弗雷澤法)。天然皮革服裝防風保暖與其透氣量低亦很有關(guān)。一般織物透氣量很大，例如滌/棉卡其約8-l2毫升/厘米2·秒，這不利于防風。高密度織物透氣量低，一般為0.5-2毫升/厘米2·秒左右，防風保暖好，但目前生產(chǎn)效率低，成本較高。在普通織物上進行涂層以減少透氣量，目前是個比較好的辦法。用日本的ASTM織物保暖儀測得不同透氣量的涂層織物的保溫率見下表4[6]
表4
1＃ | 2＃ | |
透氣量(毫升/厘米2·秒) | 1.68 | 0.90 |
涂層量(克/米2) | 23.1 | 23.2 |
保溫率(%) | 6.3 | 10.5 |
(上述兩種涂層布用的是同一種涂層劑，同一種基布)
在有風的環(huán)境中，涂層布的保溫作用更顯著。據(jù)有關(guān)單位試驗，用園筒保溫試驗儀測定有防風涂層布和無防風涂層布兩種相同厚度的試樣，它們的隔熱值(導(dǎo)熱系數(shù)的倒數(shù))見下表5[7]。
表5
風速(米/秒) | 1 | 3 | 5 | 7 |
有防只涂層布 | 0.2239 | 0.2089 | 0.1950 | 0.1868 |
無防風涂層布 | 0.2228 | 0.1998 | 0.1681 | 0.1458 |
隔熱值提高比率 | 0.4 | 4.5 | 16 | 28 |
由此可見，風速越大，防風涂層布的保溫作用越明顯。
各種涂層劑在基布上的成膜性是不一樣的，因而測得的涂層布的透氣量可以差別很大。我們用同一涂刮參數(shù)涂層，測得結(jié)果表明如下表6；
表6
涂層劑 | 涂層布透氣量毫升/厘米2·秒 | 基布 | |
原樣 | 機洗三次 | ||
國產(chǎn)PU3（溶劑型） 國產(chǎn)PU7（溶劑型 國產(chǎn)PAl(水性) 同上 同上 日本PU2（溶劑型） 日本PU3（溶劑型） 日本PU3（溶 同上 日本PA2（溶劑型） 意大利PU2(溶劑型) 瑞士PSi(水性) | 9.44 6.92 45.56 38.82 0.718 1.726 0.465 8.32 ＜0.28 5.3 8.5 7.34 | / / / / 1.158 1.87 0.498 7.48 0.618 5.6 8.44 8.88 | T/C卡其未前處理 同上 T/C細布未前處理 T/C細布有機硅前處理 T/C細布有機氟前處理 T/C卡其未前處理 同上 同上 T/C卡其有機氟前處理 T/C卡其未前處理 同上 同上 |
從表6可看出，非但不同的涂層劑在基布上的成膜性不同，因而透氣量不同，而且基布的涂前處理工藝對成膜后的透氣性也有很大影響。
三、關(guān)于透濕性
如前所述，人體有”有感出汗”和”無感出汗”蒸發(fā)，若人體不斷排出的汗汽不能通過服裝織物排出去，那么，在織物內(nèi)就要凝結(jié)(常溫下為液態(tài)的水)，由于水的導(dǎo)熱系數(shù)λ很大(見下表7)，這樣就大大地降低了服裝的保溫性。
表7
λ（千卡/米·小時·℃）20℃ | 比較值 | |
空氣 | 0.022 | 1 |
水 | 0.515 | 23.4 |
棉右 | 0.063 | 2.9 |
滌棉 | 0.072 | 3.2 |
有人曾做過下述實驗[6]，把兩塊透氣量近似而透濕性不同的涂層布，分別蓋在保溫瓶上，瓶內(nèi)裝有熱水，放入低溫箱內(nèi)(箱內(nèi)控制溫度為-22C)，測定瓶內(nèi)熱水溫度變化，數(shù)據(jù)見下表8；
表8
透濕量 (克/米2·24h） | 透氣量（毫升/厘米2·秒） | 溫水冷卻一定時間(分鐘)后的溫度 | ||||
0min | 20min | 40min | 60min | |||
涂層織物Ⅰ | 1618 | ＜0.28 | 35℃ | 31.5℃ | 28.4℃ | 25.8℃ |
涂層織物Ⅱ | 2571 | ＜0.28 | 35℃ | 31.7℃ | 28.9℃ | 26.6℃ |
從上表中可以看出，涂層織物I的保溫性能略差。
關(guān)于水蒸汽透過織物的途徑和機理有以下幾種[8]。
1．通過紗線問孔隙擴散
可由下列方程表示，
R=T/B+0.71d(1/B-1/√B)
R-水蒸汽擴散阻力，
T-織物厚度，
B-孔隙的面積分數(shù)!
d-孔徑。
另外，還通過個別纖維的擴散，其機理是織物內(nèi)表面的纖維吸
2．通過涂層膜微孔
這種膜的外表面的微孔一般小于2μ，當膜的兩面存在氣壓和濕度梯度差時，空氣和水蒸汽就能自由通過膜內(nèi)曲折的、貫通的微孔渠道。
透濕量WVT可由下式表示，
WVT=AB/[T+0.71d(l-B)]
B-開孔率(孔的體積%)
P-膜厚度
d-孔徑
A-常數(shù)
當開孔率和厚度一定時，隨著孔徑的減小而透濕增加。
3．通過涂層膜的“分子間孔”(inter-molecularPore)或親水性基團
高分子上含有親水性基團，或涂層漿中加入適當?shù)挠H水性物質(zhì)，都有利于透濕，透濕量WVT可由下式表示，
WVT=DS·P1-P2/L
D-擴散常數(shù)
S-溶解度系數(shù)
L-膜的厚度
P1，P2-膜的兩個表面間的水蒸汽分壓差。
我們研制了一種涂層防風布，是選用適當?shù)?span style="font-family:times new roman;">PU涂層劑，以及采用適當薄涂等方法來解決低透氣和高透濕這兩個矛盾指標的。具體工藝為，基布(滌/棉卡其)→前防水→涂層→后防水→成品。這種涂層布的透濕機理，我們認為主要是通過第一種渠道，即通過普通的孔隙擴散，因為根據(jù)實驗，其透濕量與透氣量存在著某些相應(yīng)的關(guān)系，但是涂層劑PU其上存在的某些親水基團，以及它的分子結(jié)構(gòu)中同時存在硬段與軟段的不勻性，對涂層布的透濕也起著良好的作用。實驗表明，在透氣量相近情況下，PU涂層布的透濕量比PA涂層布高得多。以上請見下表9；
表9
透氣量（毫升/厘米2·秒） | 透濕量（克/米2·24h） | ||
靜態(tài)法38℃ | 動態(tài)法40℃，90%RH | ||
小樣機涂 | ＜0.28 | 1836 | |
上述布經(jīng)高溫皂洗 | ＜0.28 | 2126 | |
大機器涂 | ＜0.28 | - | 4344(用硅膠作吸濕劑) |
手工涂刮 | 0.33 | 2541 | |
大機器涂 | 0.371 | 2640 | 5668(用硅膠作吸濕劑) |
6686（用無水氯化鈣作吸濕劑） | |||
手工涂刮 | 0.465 | 2651 | |
大機器涂 | 0.868 | - | |
手工涂刮 | 1.87 | 2868 | 6469(用硅膠作吸濕劑) |
比較用布 | |||
①涂另一種PU，微孔型 | ＜0. | 2586 | 6190（用無水氯化鈣作吸濕劑） |
②涂PA | 0.333 | 2177 | 3665（用無水氯化鈣作吸濕劑） |
上表中，所用的基布都是滌/棉65/35混紡布。透濕量測定方法靜態(tài)法是自擬的[9]，動態(tài)法是參照J1SZ0208-1976條件B測定的。
織物到底需要多少透濕量才能滿足穿著要求，這與衣服內(nèi)部與外部的溫濕度等有關(guān)，請見下表10[10，11]；
表10
衣服內(nèi)部 溫濕度 | 第一種情況 33℃，90%RH | 第二種情況 20℃，80%RH | ||||
外界溫濕度 | 溫度（℃） | RH% | (克/米2·24小時) | 溫度（℃） | RH% | (克/米2·24小時) |
20 10 0 -10 -20 | 40 40 40 40 40 | 2700 3030 3200 3320 3360 | - 10 0 -10 -20 | - 80 80 80 80 | - 660 1030 1240 1340 | |
注：該文作者認為，織物的透濕量3000是必要的，希望在4000以上·《測試方法都為J1SZ0289》。
四。關(guān)于低溫柔軟性
仿風涂層布做的服裝主要應(yīng)用于寒區(qū)，若在低溫下(例如；-2OC～-30C)發(fā)硬發(fā)脆，穿著則不舒適；還有可能涂層膜局部破裂，致使透氣量增大而失去保溫防風性能；或成膜牢度不好而易從布上脫落，造成不耐磨、不耐洗，這方面在國內(nèi)己有人進行過很好的研究[12]。再有，涂層布低溫柔軟性差，則是低溫下高分子鏈段的活動性變差，致使在某些情況下，低溫透濕性也略會變差。故而涂層布的低溫柔軟性也是一個主要的技術(shù)性能指標。
柔軟性與基布、涂層劑、涂刮工藝等都有關(guān)，其中影響最大的為涂層劑。在實驗室篩選涂層劑時，我們采取兩種方法結(jié)合進行，一個是固定所有條件，包括基布、工藝、涂刮參數(shù)等，用不同的涂層劑涂刮小樣，測試涂層布的低溫性熊，例如低溫硬挺度等，作相對比較；另一個是把涂層劑制成膜，利用動態(tài)粘彈儀測定其內(nèi)耗峰所在溫度，或用DSC測定其玻璃化溫度Tg等。
涂層布的耐低溫性能測試方法有好幾種，但有的測試方法(例如低溫沖擊壓縮試驗方法等
上述涂層布中有些我們已做過試穿，試穿條件為:在哈爾濱地區(qū)，室外穿，氣溫=2O℃左右，年輕人穿，干重體力活，綜合效果較好的有，滌/棉卡其涂PU3、滌/棉卡其涂RC-3，而有的品種僅適用于指標要求較低的場合。
關(guān)于一些涂層膜及涂層布的動態(tài)粘彈性能，其數(shù)據(jù)見下表12[6]。
在我們篩選的涂層劑中，PU3的低溫柔軟性是比較好的，但在-30℃時還不夠理想，這樣我們就通過其它方法改進，如涂層漿中酌加耐低溫的柔軟劑，基布在涂層前后進行有機硅防水劑處理等。
表11
織物 | 涂層 | 30℃硬挺度（厘米）經(jīng)向 | 透氣量(毫升/厘米2·秒) | 透濕量(克/米2·24h) |
滌棉卡其 | 未涂 | 6.0 | 9.04 | 6438 |
PU3 | 6.3 | 0.384 | 5547 | |
PU11 | 9.4 | 0.15 | ||
PA* | 9.7 | 0.893 | 5634 | |
CR-3 | 6.7 | 0.992 | 6669 | |
滌棉細布 | 未涂 | 4.7 | 42.7 | |
PU3 | 0.28 | |||
PA** | 7.8 | 0.333 | 3665 | |
錦綸綢 | 未涂 | 64.2 | ||
PU3 | 0.53 | |||
PA** | 7.6 | ＜0.28 | 1730 |
注：*某單位涂，漿內(nèi)加親水物質(zhì)。
**涂另一種PA。
表12
厚度 （厘米） | 內(nèi)耗峰所在位置溫度（℃） | ||||
低溫區(qū) | 高溫區(qū) | ||||
次峰 | 主峰 | ||||
薄膜 | PU3 | 0.01 | -118.8 | -28.7 | |
PU3+交聯(lián)劑 | 0.0061 | -134.0 | -16.7 | ||
PU11 | 0.0120 | -118.7 | -4.7 | ||
錦綸涂層布 | PU3 | 0.0130 | -51.0 | -26.8 | 98.9 |
滌/棉涂層布 | PU3 | 0.019 | -23.9 | 138.0 | |
滌/棉卡其涂層布 | PU3 | 0.0386 | -26.9 | 135.1 | |
PU11 | 0.0369 | -9.6 | 129.0 | ||
五、防水透濕與防風透濕的異同
介紹防水透濕涂層方面的文章較多，大家較熟悉，但對文章防風透濕潤涂層布較少述及。根據(jù)我們的體會這兩種布的主要特點如下；
防風透濕潤涂層布 | 防水透濕涂層 | |
主要使用場合 | 寒區(qū)保溫用 | 常溫防水用 |
低溫柔軟性 | 要嫠高， | 一般要求 |
涂層布上孔隙 | 孔徑小，降低透氣量 | 孔徑小，提高耐水壓 |
表面抗?jié)裥?/span> | 一般要求 | 要求高 |
透濕性 | 要求在低溫下透濕好 | 常溫下透濕好 |
使用時耐老化性 | 一般要求，耐日曬要求較高 | 要求高，尤其是耐濕熱老化與氣候老化 |
國內(nèi)外介紹的一些防水透濕涂層布，若其低溫柔軟性好，則也能用于做防風保溫布，否則就不甚適用。而防風透濕涂層布經(jīng)防水劑浸軋?zhí)幚砗螅瑒t也可以做一般性的防水用。
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