防水透湿织物在一定的水压下不会被水渗透，但人体散发的汗液蒸气却能通过织物扩散或传递到外界，不在体表和织物之间积聚冷凝使人感觉黏湿和闷热，从而实现织物防水性能和透湿性能的统一…，以保持服装的舒适性，它是一种高技术、独具特色的功能性织物。
市场上的防水透湿织物主要有利用孔隙自然扩散机制设计的具有防水透湿功能的高密织物、利用微孔透湿机制设计的微孔膜防水透湿织物、利用高分子间“孔”和亲水基团透湿机制设计的无孔膜防水透湿织物和利用形状记忆高分子材料的温敏性导致的透湿性变化设计的防水透湿织物旧。。防水透湿织物按生产技术可分为高密(超高密)织物、层压复合织物和涂层织物3类p-。
具有四凹槽截面的聚酯纤维CoolMax是一种具有导汗、快干、凉爽舒适功能的纤维H1。以热塑型聚氨酯(TPU)为原料的透湿薄膜及涂层也可兼具防水和透湿功能。TPU薄膜除具有极好的透气透湿、防风、耐寒保暖性外，还具有比较优异的弹性、韧性、高拉伸强度和伸长率，其良好的柔顺性使织出的织物手感柔软，这种材料既具有良好的阻隔性，又有较
好的呼吸能力¨J。
目前对防水透湿织物的研究多集中在防水透湿薄膜及涂层的设计机制、生产技术和防水透湿织物的测试方法与评价及其应用领域与发展趋势上，但利用液态水分管理测试仪(MMT)对特定的防水透湿处理和后整理的织物进行实验研究的相对比较少。许多学者对影响织物导湿性能的因素也做了相应的研究，例如纤维的成分、纤维表面结构、纤维之间及纱线之间的孔隙大小和形状、纱线结构(捻度)、织物厚度和组织结构等旧1。王耀武等H1对CoolMax平纹织物的吸湿性、透湿性能进行了测试，从而得出CoolMax纤维含量为30％时平纹织物的吸湿性和透湿性能较好的结论。本文运用液态水分管理测试仪(MMT)分别对经不同表面处理的机织和针织面料进行测试，根据测得的数据量化织物的三维水分扩散及转移特性，对透湿处理机织物与TPU涂层机织物，CoolMax针织物与层压TPU薄膜针织物以及TPu涂层机织物与底部层压TPU透明膜针织物进行比较研究。

一、实 验
1、试样准备
实验中所用的7种面料包括机织面料3种，针织面料4种，规格如表1所示。根据ASTMD 1776，环境温度控制在(20 4-1)℃，相对湿度为(65 4-2)％。用蒸馏水在超声波清洁器中将试样清洗5 min，用微调电容器除去试样上的水分，再用蒸汽熨斗除去样品上的皱痕，在测试前将试样水平放置在恒温恒湿实验室内24 h。
2、实验仪器
液态水分管理测试仪(MMT)是用来测试织物液态水分动态管理能力的仪器。该仪器由2个上下同心的传感器组成。测试中通过输送标准测试溶液到织物的表面以模拟人体排汗的过程。样品上的溶液经过由织物表层向外扩散和向底层转移，然后再在织物底层向外扩散3个过程。传感器测试并记录表、底层不同位置之间的电阻变化，测得试样在各个环形内(直径分别为5、lO、15、20、25、30 mm)的导水性能，得到溶液的浸湿、转移和扩散等数据，从而量化表征织物的单向导湿性能，综合评估织物对液态水分的动态管理能力¨-。
3、实验方法
每种试样准备10块，尺寸为80 mm×80 mm。可测量并计算出10个指标来确定每个试样的液态水分管理性能，如浸湿时间(表层／底层)、吸水速度(表层／底层)、大浸湿半径(表层／底层)、液态水分扩散速度(表层／底层)、累积单向传递能力及整
体液态水分管理能力等旧1。
浸湿时间是指测试开始后织物的表层与底层分别开始湿润的时间，以s为单位记录湿润曲线。吸水速度是指织物表层和底层的平均吸收水分的能力，即注水时间内含水率变化曲线的平均斜率值。大浸湿半径是指织物表层与底层的大浸湿半径。液态水分扩散速度是指织物表面浸湿后扩散到大浸湿半径时沿半径方向液态水的累积传递速度。累积单向传递能力是指织物表、底层累积水含量的差值。整体液态水分管理能力是反映织物整体液态水分管理能力的指标。
实验过程中将预处理的试样放在液态水分测试仪的2个上下同心的感应器之间，每种面料测试lO个子样，每次测试在2 rain内完成。对每组样品的异常值进行数据剔除，然后分别求平均值，数值按GB／T 8170--2008(数值修约规则与极限数值的标示和判定》约到0．01。

二、结果和讨论
1、实验数据分析
①、防水透湿机织物表2示出3种机织物表层／底层的浸湿时间和吸水速度。机织物表层的浸湿时间均较短(5—19 8为中速)，吸水速度都比较快(50—100％／s为快速)，底层浸湿时间远远长于上表面，吸水速度也较慢(0—9％／s为非常慢)。可见织物表层浸湿后，汗液不能很快地传递到底层，说明经过透湿和TPU涂层处理的锦纶机织物的透湿性能较差，而底层均具有较强的防水性能。TPU涂层处理的织物WF2和WF3表、底层的吸水能力相当。比较而言，织物WFl表层的吸水速度较快，说明表层具有较强的水分吸收能力。这主要是因为织物WFl经过透湿整理后表面能增大一J，使得织物与水分接触时表面能够快速地浸湿。
种机织物的大浸湿半径和液态水分扩散速度。3种机织物底层大浸湿半径和水分扩散速度均为0，表层都相对较小(0—7 mm为非湿润，0．0—0．9 mm／s为非常慢)，其中经过透湿处理的斜纹织物WFI表层水分扩散速度快于织物wF2，织物wF2又快于WF3。这主要是因为织物WF2面密度较小，使得液态水分在织物表面扩散的阻力小，较易进行扩散。以上结果表明，3种机织物吸湿后，水分不能迅速地在其表、底层扩散，液体(汗液)不易从织物贴近皮肤的一侧传递到外侧并迅速蒸发干燥，可见经过透湿和TPU涂层处理的锦纶机织物表现出较差的水分扩散性能。
种机织物的累积单向传递能力和整体液态水分管理能力。其累积单向传递能力都很弱<一50％为差)，斜纹织物WF3相对于平纹织物wF2具有较好的水分单向传递能力，由此可见，虽然织物的成分和处理方法相同，但由于组织结构不同，织物的湿传递性能也存在差异。另外，织物WF2和wF3相较于透湿处理的WFl具有较差的水分单向传递能力和管理能力。这主要是因为由锦纶纤维织成的织物wF2和WF3，表层的TPU涂层在织物的表面施加了1层连续的微孔膜，使得织物表面的空隙被涂层剂封闭或减少，水分子不易穿透涂层进入到织物的另一侧，从而说明织物表面处理方法对织物动态水分传递能力的影响较为明显。
②、防水透湿针织物
表5示出针织物的浸湿时间和吸水速度。织物KFl、KF2和KF3表层的浸湿时间相对于底层较长，说明这3种针织物表层浸湿能力皆强于织物贴近皮肤的一侧，尤其以织物KFl表现为突出。织物KFI内表面吸水速度较慢，而外表面非常迅速，说明水分在其外表面能很快地转移。这主要是由于KFl为CoolMax纤维和涤纶纤维混纺织物，CoolMax纤维扁平型的四凹槽截面使相邻纤维易于靠拢，形成毛细管效应强的细小芯吸管道多，加上较大的比表面积¨…，使得汗水排到织物外表面的同时，能够快速地蒸发到周围的空气中。织物KF2表、底层的吸水速度都比较快，说明经过吸排助剂处理的涤纶纤维织物表、底层均具有较强的透湿性能。这主要是因为KF2相对于其他织物，其面密度较低，使得液态水能较快地通过织物纱线间的孔隙和纤维间的孔隙从分压高的织物表面向分压低的另一侧渗透。当人体显著蒸发出汗时，织物KF2能较快地将人体与织物接触表面的汗液吸收并传递到外侧。织物KF3外表面吸水速度远低于KF2，但其织物内表面吸水能力却非常强，说明层压TPU薄膜比吸排助剂处理更易达到吸湿排汗的效果。织物KF4表层吸湿能力较强且吸水速度也较快，相反其底层吸水速度很慢且很难浸湿。
针织物的大浸湿半径和液态水分扩散速度。织物表、底层大浸湿半径从大到小排序为KF2>KFl>KF3>KF4，前3种织物底层的大浸湿半径和液态水分扩散速度均大于表层，而织物KF4反之，由此说明织物KFI、KF2和KF3底层的水分扩散能力均强于织物的表层，织物KF4底部层压的透明膜阻碍了水分向织物内部和表层的扩散。水分在织物KF3表层的扩散速度慢于KF2，但底层却比KF2稍快，为6．97 mm／s。表明当液态水分子进入到织物表、底层时，水分子能够在织物表面迅速扩散并干燥，以减少贴近肌肤一侧水分的积压，缓释衣物穿着时的不舒适感。这主要是因为织物KF3是将普通涤纶织物与TPU薄膜通过层压工艺复合在一起的织物，不仅保留了涤纶织物原有的功能，更增加了TPu薄膜透湿亲水的特性。针织物的累积单向传递能力和整体液态水分管理能力。3种织物KFl、KF2和KF3都具有很强的液态水分累积单向传递能力(>400％为极好)和整体液态水分管理能力(0．60～0．80为非常好)，其中织物KFl和KF2的能力相当，说明罗纹组织结构的CoolMax纤维织物与经过吸排助剂处理的涤纶纤维织物同样能够达到织物所要求的动态水分传递性能；织物KF4的累积单向传递能力和液态水分管理能力都较差，这主要是因为由锦纶纤维织成的针织物KF4，底部层压l层TPU透明膜，导致水分滞留于织物贴近皮肤的一侧，不能较迅速地扩散并传递到织物外表面。
2、结果与讨论
①、透湿处理与TPU涂层处理机织物
图1示出织物WFl和WF3的水含量随时间变化的情况。由图可知，2种织物表层均于12 s左右开始浸湿，25、30 s时2种织物水含量分别达到大值1 117．6％和1 084．6％。经过透湿处理的织物WFl单向传导水分的能力和动态传递性能都非常差，贴近皮肤的一侧具有良好的吸湿性，但外表面却很难浸湿，水含量仅为50％。这主要是因为WFl是斜纹锦纶机织物，经过透湿整理后，其内表面能增大，织物与水接触时，织物表面上的水分能迅速地向四周扩散，形成一定的散湿面积，但是经过处理的织物
纱线间的空隙减小，机织物的毛细效应较差，使得水分从表层向底层传递的速度较慢，较难散湿。在着差异。WF3是经过TPU涂层处理的织物，其各项指标都比WFl小，实验完成后底层仍处于干燥的状态。这主要是因为连续的涂层材料及无孔薄膜表面及本体为均匀致密结构¨”“1，通过在涂层上经过特殊方法形成的微孔结构或涂层剂中的亲水基团与水分子作用。人体穿着该面料制成的衣物运动出汗后，皮肤表面的汗水开始蒸发，蒸发的水气扩散并聚集在服装与人体之间的衣下微气候中，使衣下微气候的气浓度升高¨引，织物却不能及时地将汗液传递到外表面并蒸发到周围空气中，导致衣内湿度增加，造成穿着时的热感和黏湿感。
②、CoolMax纤维与层压TPU薄膜针织物织物KFl和KF3表层／底层水含量随时间变化的情况如图2所示。织物KFI表层和底层分别在40 s和5 8时开始浸湿，表层65 8时水含量达到大值，接近200．O％，底层55 s时水含量为1 892．0％。织物KFl底层浸湿时间较长，吸水速度和水分扩散速度较慢，而表层具有较强的浸湿能力、较快的吸水速度和水分扩散速度，且织物具有较强的单向传递能力和液态水分管理能力。这主要是因为CoolMax纤维织成的织物KFl是一种新型异截面聚脂纤维，它的截面呈扁平型的凹凸槽结构，并有4条排汗管道形成许多毛细效应较强的细小芯吸管¨“，能够改善水分疏导。与普通圆形纤维的横截面不同，KF，纤维比表面积较大，当织物底层被汗水浸湿，汗水扩散至该织物表层后，能快速蒸发到周围大气中去，具有优良的导湿快干性能。
与KFl一样，层压TPU薄膜织物KF3也是罗纹组织结构，二者表、底层的液态水分扩散速度相当，其单向传递能力和液态水分管理能力均较强，尽管其底层吸水速度远不及织物KFl，水含量大，为1 742．8％，但表层吸湿能力明显优于织物KFl，12 s时开始浸湿，到25 s时水含量达到大，为1 400．0％。说明水分子在织物底层能够迅速地浸湿并传递到表层。这主要是因为TPU薄膜的透湿主要通过其亲水特性来实现，按吸附一扩散一解吸的方式将水气分子由高湿度侧传递到低湿度侧¨“。人体穿着该面料制成的服装，在运动时产生的汗液能够通过面料迅速地向外传递，并加速液态水分的蒸发，从而保持身体的干爽和舒适。
③、TPU涂层机织物与层压TPU透明膜针织物图3示出织物wFl3和KF4表、底层水含量随时间变化的情况。织物wF3在12 s时开始浸湿，水含量达到大值1 084．6％时仅为30 8，但其底层却处于干燥状态，属于快速吸收缓慢干燥的织物。·wF3是TPU涂层工艺处理的锦纶纤维机织物，其组织结构比较紧密，表层具有较强的吸收水分的能力，虽然吸收速度很快，但是水分扩散的面积比较小，扩散速度也非常慢，织物底层不易浸湿，水分也不易扩散。TPU涂层处理的机织物限制了人体汗液的蒸发，并使水气凝结在织物的底层，如贴身穿着易导致穿着时的不适感。KF4是底部层压TPU透明膜的锦纶针织物，织物质地松软，其累积单向传导能力和液态水分管理能力与织物wF3相似，织物的透湿性能和动态水分传递能力均较差。尽管织物KF4在8 s时表层就开始浸湿，但到2 rain结束时水含量才达到大值1 077．2％。因为织物KF4的底部薄膜表面无孔，其防水性来自薄膜本身的连续性和较大的膜面张力¨引，液态水分子不易进入到纤维内部，同样外界的雨水也很难进入到织物的内部，防水效果很好。人体穿着此类织物制成的服装时，皮肤表面的汗水一部分蒸发扩散，另一部分水分子则凝结在服装面料中的纱线表面，不易从贴近皮肤的一侧传导至服装外表面。

三、结 论
织物WFl、wF2、WF3和KF4表层浸湿时间比较短，吸水速度都较快，而底层却很难浸湿，且水分在织物表、底层的扩散速度和半径均较小。织物KFI底层浸湿能力远远强于其表层；织物KF2表、底层吸湿能力较强且吸水速度也较快；织物KF3底层吸水速度较慢，但其表层吸水能力却非常强；织物FI、KF2和KF3底层的水分扩散能力均强于织物的表层。
实验表明，经过透湿和TPU涂层处理的锦纶机织物的透湿性能和水分扩散性能较差，而底层均具有较强的防水性能。罗纹组织结构底部层压TPU透明膜的锦纶针织物和TPU涂层锦纶斜纹机织物的透湿性能和动态水分传递能力均较差。TPU涂层处理的斜纹锦纶机织物相对于平纹织物具有较好的湿传递能力；另外织物表面处理方法不同对织物动态水分传递能力的影响较为明显。机织物经透湿处理比TPU涂层处理更易达到透湿的效果，而实际生产过程中，TPU涂层织物外表面具有较好的防水功能。实验结果表明，层压TPU薄膜与CoolMax纤维织物整体液态水分管理能力均较好，同样能够达到织物所要求的水分传递性能，而层压TPU薄膜织物表层的水分吸收能力比CoolMax纤维织物优越。为达到透气透湿效果，CoolMax织物作为底层，外表面层压TPU薄膜，二者可组合成2层或者3层，或者可将这2类面料制成的服装搭配穿着，内层穿CoolMax织成的服装，外层穿层压TPU薄膜的服装来达到防水透湿的效果。

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