高防水高透湿登山运动服面料的设计与开发

陈晓春，赵　磊

(1 安徽职业技术学院　纺织服装系，安徽　合肥　230011；

2 江苏省生态纺织工程技术研发中心，江苏　盐城　224005)



高防水高透湿登山运动服面料的设计与开发

陈晓春1，赵磊2

(1 安徽职业技术学院纺织服装系，安徽合肥230011；

2 江苏省生态纺织工程技术研发中心，江苏盐城224005)

摘要：以尼龙塔丝隆为基布，聚氨酯及多种助剂为胶料，经过基布前处理、转移贴合、熟成、拨水整理等主要加工步骤，其中采用离型纸进行转移的复合加工是本次产品开发的核心技术，通过各工序工艺参数的优化可赋予尼龙塔丝隆织物高防水高透湿性。按照标准对新产品测试得出结论：耐水压已经达到21000mmH2O，透湿度也达到35200g/m2.24h，剥离强度达到0.4N/mm，水洗外观在 40℃下达到 5A 要求，完全能满足户外登山运动服对防水透湿的要求。

关键词：高防水；高透湿；运动服；面料；转移贴合

人在剧烈运动时，产生的热量可以达到平时基础水平的10～16倍；在寒冷的环境中肌肉的寒战可使机体能量代谢率增加4～5倍，而这些都会使人体温度增加。首先，外部登山、滑雪环境温度一般都在零下30℃；其次，由于登山、滑雪过程中的运动强度大，人体肌肉温度将达到 40℃以上[1]，人体散发出的热气必须尽快通过衣服排出体外，而常规的防水透湿面料无法满足极限环境下的运动需求，这就需要具有更高耐水压、更高透湿度的户外运动面料来满足极限运动的要求。因此，开发研究适合登山、滑雪等极限环境，耐水压和透湿度达20K/20K以上的高防水高透湿尼龙塔丝隆面料具有较高的附加值和市场发展潜力。

高防水高透湿登山运动服以尼龙塔丝隆为基布，聚氨酯及多种助剂为胶料，采用离型纸进行转移的复合加工工艺技术，赋予尼龙塔丝隆织物高防水高透湿性，且加工而成的运动服能保持锦纶织物高强度、高耐磨性，织物风格具有粗犷、挺刮、保暖等特点，该织物除了可以制作高档登山服以外，也是制作滑雪服、航海服的首选面料。

1产品规格及工艺流程

1.1基布规格及整理方法

幅宽：160cm

经丝：70D 锦纶长丝(FDY)

纬丝：160D 锦纶空气变形丝

经纬密：430*200 根/10 厘米

克重：150～160g/m2

密度：228T

织物组织：平纹

整理：转移贴合&拨水整理

1.2其他材料

离型纸；高透湿性聚氨酯(含固量 30～45%)溶剂(二甲基酰胺 DMF、丁酮 MEK、甲苯 TOL)、干燥剂、固化剂、促酶、色膏等。

1.3工艺流程

防水高透湿登山运动服的总体工艺路线如下，需要经过基布前处理、转移贴合、熟成、拨水整理四大步骤，其中基布前处理、转移贴合及拨水整理的工艺流程简图分别如图1、图2和图3所示。考虑到塔丝隆基布与PU 膜粘着牢度要求，前处理对基布进行轧光，而考虑到耐水压、透湿度的指标要求，拨水整理工艺设计在剥离后进行。

图1前处理轧光生产流程

图2转移贴合生产工艺流程

图3拨水整理工艺流程

2产品性能测试及加工技术要点

2.1产品性能测试

织物洗涤后的外观保持性按照AATCC 124-2011进行测试；纺织物抗水性(静水压)按照JIS L1092-2009进行测试；织物的透湿性按照ASTME96-2000进行测试。

2.2加工技术要点

2.2.1基布的选择

基布选择是决定能否获得极限度的高防水高透湿面料的关键，由于开发出的面料主要应用在登山、滑雪等特殊环境中，所以，除了考虑面料本身穿着舒适性、保暖性以外，还要特别关注基布与膜之间的粘着性能，以及面料表面涂层的转移性能，此外基布的组织结构以及纱线本身的透气性能和吸湿性能也有一定的影响。塔丝隆又名塔丝纶，它是以锦纶长丝和锦纶空气变形丝为经纬纱织成的一种新型面料，常用70D 锦纶长丝作为经线，160D、320D 等锦纶空气变形丝作为纬线，织物组织有平纹、变化组织、缎纹以及小提花组织等，用此面料加工成的服装穿着舒服，保暖性、透气性好，而且价格经济实惠。为此，根据透湿度和耐水压的要求并结合市场需求，以 228T 塔丝隆作为基布进行开发高防水高透面料产品。

2.2.2高防水高透湿加工机理

用高透湿性聚氨酯和各类助剂作为面胶和底胶，经转移贴合整理后，在织物上复合一层很薄的高聚物，这种高聚物须为一种嵌段共聚物即在大分子链上引入亲水链段，将其制成高透膜，在一定温度和湿度条件下水分子以薄膜上亲水链段上的亲水基作为阶梯，通过“吸附—扩散—解吸”的方式从高湿度侧传递到低湿度侧，从而达到高透湿的目的。而高防水来自薄膜本身的连续性和较大的膜表面张力，由于涂层膜是无孔的，因而兼有优良防风性和防水性。

2.2.3转移贴合关键技术

(1)胶料配制与粘度控制

由于产品开发需要面料的防水透湿量达20K/35K，因此，需选用单组分溶剂型高透湿度聚氨酯作为织物的面层胶料。另外，由于复合的基布是轻薄型，单组分聚氨酯的滑移和抗阻塞性要好。转移贴合中，接着胶料的上胶工艺及其与基布的层压工艺，也是比较重要的工序。由于塔丝隆作为一种轻薄织物，在涂层时选用的粘胶剂需要柔软度高，当粘胶剂100%伸长时的抗张模量应要达到3.6MPa左右，胶料具体配方如下表。

胶料配方表

层次面胶底胶PU树脂100(固含量31%)100(固含量43%)溶剂45～6520～40助剂1.5～2架桥剂7～9促进剂1～2.5

(2)上胶量和贴合压力

掌握涂布量是控制质量的关键，当面层涂胶厚度增加时，转移涂层后的织物的耐磨性和强度均有所增强，不过透湿量下降较明显；当接着层涂胶厚度增加，剥离强力明显提高，但透湿性能和手感下降较明显。因此，PU 涂层剂用量的多少，将决定新产品开发的加工成本，必须对其加以平衡。结合基布的规格，涂布胶厚度在19-21μm。此外，贴合压力也是影响产品性能指标的关键。贴合压力大小对产品手感及粘贴牢度产生一定的影响，贴合压力过大，产品的粘贴牢度有所提高，但手感比较僵硬；贴合压力过小，产品的手感柔软度有所提高，但粘贴牢度达不到要求。综合考虑产品的各个方面，贴合压力应控制在3.5KG 左右为宜。

(3)烘干温度、车速、风量

烘干温度、车速、风量是聚氨酯成膜性能好坏的重要因素，对织物防水透湿性有很大的影响。若烘干温度高，则溶剂的挥发速度快，导致高聚物分子链段运动速度加快，对高透膜的生成率和透湿性的提高有促进作用；若溶剂的挥发速度过高，则高透膜的升温速率也会加快，则膜面升温也相应加快，导致膜表面产生龟裂和气孔现象，防水性能下降。综合考虑产品的各个方面，烘干温度控制在80℃至 120℃之间、贴合轮温度控制在90～120℃之间为宜。

车速对成膜和贴合质量也会有较大的影响，速度过快，成膜质量差，膜表面容易产生气泡，且胶料粘性不够，粘结牢度差，织物手感发硬。综合考虑，车速要偏慢，成膜时车速应控制在12～16m/min、贴合时车速控制在22-26m/min为宜。此外，风量的控制也不能忽视，风量大，则面胶中溶剂挥发过快，成膜表面易产生孔洞；且风量过大，接着胶干燥速度会过快，导致基布与膜之间不易贴牢，因此宜风量要偏小掌握。

(4)熟成温度和时间

由于接着时是半烘干贴合，因此接着层的固化效果取决于熟成的温度和时间。产品开发选用温度 70℃和 48 小时熟成工艺，可使产品完全固化，并提高膜的剥离强度。

3结束语

本次所开发的高防水高透湿登山服面料，按照各标准测试得出：耐水压已经达到21000mm H2O，透湿度也达到35200g/m2.24h，剥离强度达到0.4N/mm，水洗外观在 40℃下达到 5A 要求，完全能满足户外登山、滑雪消费者对服装防水透湿要求。 该产品具有较高的附加值和市场发展潜力，这种高防水高透湿面料在性能、档次、质地、服用等多方面处于同类产品的领先地位，适合作为登山服、滑雪衣、防寒外套、航海服等防护面料，有着很好的市场需求前景。

参考文献：

[1]朱大年.生理学[M].长沙：湖南科学技术出版社，2000：119—123.

(责任编辑：文涵)

收稿日期：2016—05—05

作者简介：陈晓春(1971—)，男，安徽宿州人，安徽职业技术学院讲师，全国纺织服装职业教育教学指导委员会针织技术教学指导委员会委员，主要研究方向：纺织新技术、新材料和新产品的开发研究和纺织专业高等职业教育。

中图分类号：TS1

文献标识码：A

文章编号：1672—9536(2016)02—0026—04

Abstract：The nylon taslan is used as the base cloth and the polyurethane，the variety additives are used for glue material.The main processing steps include the pre-processing of base cloth，the transfer laminating，the maturation process and water finishing.The composite technology of release paper used for transferring is the core technologies for development of this new product.Through the parameters of optimization about each process，it can gives nylon taslan with high waterproof and high breathable properties，the new developed products are tested according to standards and conclusion is made that： resistance hydraulic has reached 21000mmH2O，water vapor permeability also reached 35200 g/m2.24h，peel strength has reached 0.4N/mm，washing surface at 40℃ can meet 5A requirement.So the new developed products can meet the requirements of waterproof and breathable properties about outdoor climbing gym suit.

Key words：high waterproof; high moisture permeability; athletic wear; fabric; transfer laminating