摘 要：為了確保工作服能夠滿足防水透氣的實際應用需求，本文提出防水透氣型工作服復面料構(gòu)造與性能表征研究。將30.0%的水性聚氨酯樹脂、聚丙烯紡黏無紡布以及厚度為0.01mm～0.05mm的聚乙烯高分子透氣膜作為材料，制備不同聚乙烯高分子透氣膜厚度的防水透氣型工作服復合面料；分別通過泡點壓力法、液體滲透法和靜水壓力測試儀法對面料的透氣性和防水性進行分析。測試結(jié)果表明，在一定厚度范圍內(nèi)，增加聚乙烯高分子透氣膜厚度可以提高面料的防水透氣性能；當厚度達到一定水平后，防水透氣性能不再受該變量的增量的顯著影響。

關(guān)鍵詞：防水透氣型工作服復合面料；面料構(gòu)造；性能表征；水性聚氨酯樹脂；聚丙烯紡粘無紡布

中圖分類號：TS 107 " " 文獻標志碼：A

面料的防水性能是工作服在潮濕或多雨環(huán)境下保持干燥的關(guān)鍵[1]。防水面料能有效阻擋水分的滲透，確保工作服內(nèi)部保持干燥，從而提高工作人員的舒適性和工作效率。對需要在戶外或潮濕環(huán)境中工作的行業(yè)（例如建筑、采礦、漁業(yè)等）來說，防水面料的選擇尤為重要。透氣性是指面料能夠讓空氣通過，使身體產(chǎn)生的熱量和濕氣能夠及時散發(fā)出去的性能[2]。透氣性好的面料能夠保持工作服內(nèi)部空氣流通，避免熱量和濕氣在服裝內(nèi)部積聚，減少工作人員的不適感[3]。對需要防水功能的工作服來說，復合面料能夠提供更有效的解決方案。復合面料通常是由2種或多種不同性能的面料通過特殊工藝復合而成的，能夠在保證防水性能的同時，保持其他性能（例如透氣性、耐磨性等）不受影響。因此，當設計防水工作服時，選擇具有防水功能的復合面料非常有必要。除此之外，一些復合面料在保持防水性能的同時，也具有良好的透氣性。這種復合面料通常采用特殊的結(jié)構(gòu)設計或材料，使水分無法滲透但空氣能夠自由流通。在上述基礎(chǔ)上，本文提出防水透氣型工作服復合面料構(gòu)造與性能表征研究。

1 材料與儀器

1.1 材料準備

針對制備防水透氣型膜復合面料所需的原料，本文選用固含量大于30.0%的水性聚氨酯樹脂，其黏度（25℃）為2000mPa·s～5000mPa·s，24h的耐水性在0.5%以下[4]?？酥貫?0g～100g的聚丙烯紡黏無紡布，其抗拉強度在10N/cm以上，透氣性（Gurley）在5.0s以內(nèi)。針對中間層材料，本文選用PE高分子透氣膜——聚乙烯高分子透氣膜，厚度為0.01mm～0.05mm，透氣量在5000g/m2·24h以上，靜水壓狀態(tài)下的防水性能在2000mmH2O以上[5]。

1.2 儀器準備

本文主要基于面料性能表征進行檢測時的客觀需求準備儀器，分別從透氣性和防水性2個角度出發(fā)，具體選用的儀器設備以及對應的性能參數(shù)信息如下。1）YG461E-111型全自動透氣量檢測儀，用于測量面料的透氣量。通過檢測面料的透氣性能，可以評估面料在實際使用中的透氣效果。測量范圍為0mm/s～10000mm/s，該測量范圍能夠滿足多種不同透氣性能面料的檢測需求。測量精度為±1%，確保了檢測數(shù)據(jù)的準確性和可靠性，微小的誤差范圍使檢測結(jié)果能夠更真實地反映面料的透氣性能。測試口徑為38mm，合適的測試口徑有助于在檢測過程中與面料充分接觸，從而獲取穩(wěn)定且準確的透氣量數(shù)據(jù)。2）耐靜水壓測試儀，用于檢測面料的防水性能，特別是面料能夠承受的靜水壓。測試范圍0mmH2O～5000mmH2O，該測試范圍包括從低防水性到高防水性的各類面料。測試精度±1%FS，能夠精準地測量面料所能承受的靜水壓數(shù)值，從而準確判斷面料的防水性能。3）Y511B型織物密度鏡，用于測量各種織物的經(jīng)緯密度。經(jīng)緯密度是指織物在單位長度內(nèi)紗線的根數(shù)，它會影響面料的多種性能，包括與防水透氣性能相關(guān)的一些因素。放大倍數(shù)為10倍，視場直徑為25.0mm，該參數(shù)設置使它非常適合測量各種織物的經(jīng)緯密度。適合測量各種織物的經(jīng)緯密度。較高的經(jīng)緯密度會使面料結(jié)構(gòu)更加緊密，從而對透氣性和防水性產(chǎn)生影響。4）數(shù)字式織物厚度儀，測量織物的厚度?？椢锖穸葘Ψ浪笟庑凸ぷ鞣秃厦媪系男阅苡幸欢ㄓ绊憽y量范圍為0mm～10mm，能夠適應不同厚度的面料。測量精度為0.01mm[6]，確保能夠精確測量面料厚度的微小變化。

以此為基礎(chǔ)，開展防水透氣型工作服復合面料構(gòu)造與性能表征的研究，測量的數(shù)據(jù)為后文的復合面料的構(gòu)造和性能提供重要依據(jù)。對透氣性、防水性、經(jīng)緯密度以及厚度等多方面性能進行檢測與分析，確保在具體的性能分析與檢測階段能夠得到可靠的數(shù)據(jù)結(jié)果，從而為防水透氣型工作服復合面料的優(yōu)化設計、生產(chǎn)加工以及質(zhì)量控制等提供有力的技術(shù)支持。

2 防水透氣型工作服復合面料構(gòu)造

當制備防水透氣型工作服復合面料時，首先對聚丙烯紡黏無紡布進行柔軟處理，以提升其穿著舒適性和手感。通過添加柔軟劑進行處理[7]，添加量按照面料質(zhì)量的1.0%進行設置。在低于50℃的條件下處理20.0min，避免過高的溫度對無紡布的物理性能造成不良影響，使面料更柔軟、更光滑，減少摩擦和起球現(xiàn)象，進而提高工作服的整體品質(zhì)、延長使用壽命。

在此基礎(chǔ)上，為了消除面料在后續(xù)加工中可能出現(xiàn)的收縮和變形，進行蒸汽預縮處理[8]。蒸汽溫度為95℃～105℃，時間為10.0min，使面料在預定條件下收縮，以確保最終產(chǎn)品的尺寸穩(wěn)定性。之后就可以進行菱形點上膠輥貼合聚乙烯高分子透氣膜操作，將水性聚氨酯樹脂加熱至熔化狀態(tài)，通過菱形點上膠輥的方式，將水性聚氨酯樹脂均勻地涂布在聚乙烯高分子透氣膜上[9]，如圖1所示。

聚乙烯高分子透氣膜作為防水透氣層，其厚度是關(guān)鍵參數(shù)之一。根據(jù)產(chǎn)品的性能需求，選擇不同厚度的聚乙烯高分子透氣膜，具體分別為0.01mm、0.02mm、0.03mm、0.04mm、0.05mm，由于不同的厚度會對防水透氣膜的防水和透氣效果產(chǎn)生明顯的影響，因此對這些不同厚度的透氣膜進行測試其防水和透氣效果，從而為生產(chǎn)性能最優(yōu)的防水透氣型工作服復合面料提供可靠的數(shù)據(jù)支持。

在將涂有水性聚氨酯樹脂的聚乙烯高分子透氣膜與聚丙烯紡黏無紡布進行貼合的過程中，要確保2層材料表面清潔無雜質(zhì)，以提高貼合效果。采用精密控制的涂布設備，將水性聚氨酯樹脂均勻涂覆于聚乙烯透氣膜表面，并迅速與聚丙烯紡黏無紡布進行精確對齊和貼合。之后進入濕熱熟成室，將溫度嚴格設定為40℃～60℃，控制熟成時間為10min，使膠水分子在適宜的溫度下充分交聯(lián)固化，形成既強韌又具良好透氣性的初步復合層。

完成初步復合后，利用圓點上膠輥技術(shù)，在復合面料表面進行精準的點狀涂膠，從而在減少膠水用量的前提下，確保后續(xù)貼合層的穩(wěn)固與透氣性。本文將20D錦綸針織布作為內(nèi)襯，對準貼合在涂膠區(qū)域，通過均勻施壓處理，確保針織布與復合面料緊密結(jié)合。并再次進入濕熱熟成環(huán)境，采用與初次熟成相同的溫度與時間參數(shù)進行熟成處理，以此確保新增的水性聚氨酯樹脂膠水層完全固化，最終形成層次分明、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的3層復合面料。

按照上述所示的方式，完成對防水透氣型工作服復合面料的構(gòu)造。

3 防水透氣型工作服復合面料孔隙表征分析

3.1 防水透氣型工作服復合面料孔隙測量

當分析防水透氣型工作服復合面料的透氣性能時，本文通過采用泡點壓力法—液體滲透法測量孔隙率，了解其透氣性（對氣體、液體的透過性）。泡點壓力法-液體滲透法主要通過向材料中注入液體并逐漸增加壓力，直至液體突破材料孔隙形成連續(xù)流，即達到泡點的過程來獲取相關(guān)信息。通過測量泡點壓力，可以推斷孔隙的大小分布、連通性等特征。

防水透氣型工作服復合面料性能檢測的前期準備階段，選取制備的不同聚乙烯高分子透氣膜厚度防水透氣型工作服復合面料樣品，為了避免偶然性帶來的干擾，確保檢測結(jié)果的可靠性，每種厚度的面料準備3個試樣。使用標準剪刀（沖樣器）將面料裁剪成符合透氣性測試儀要求的尺寸（具體為圓形，直徑根據(jù)儀器要求確定，具體為20cm）。檢查并清理樣品表面，確保無灰塵、油污等雜質(zhì)，且邊緣光滑無毛刺，以免影響測試結(jié)果。在此基礎(chǔ)上，進行儀器校準工作。使用YG461E-111型全自動透氣量檢測儀進行儀器校準，確保測量精度（包括零點校準和量程校準）。同時檢查測試腔的密封性，確保無漏氣現(xiàn)象。

在測試階段，將準備好的面料樣品平整地放置在YG461E-111型全自動透氣量檢測儀的測試腔內(nèi)，確保面料無折疊、褶皺或拉伸變形。使用夾具或壓板輕輕固定樣品邊緣，防止測試過程中樣品移動。

在YG461E-111型全自動透氣量檢測儀上設置測試壓力為2860Pa，并確認其他測試參數(shù)（測試時間設置為5min，氣體類型設置為氮氣）。此時啟動測試儀，YG461E-111型全自動透氣量檢測儀將自動向測試腔內(nèi)施加設定壓力，并記錄透過面料的氣體流量。等待儀器穩(wěn)定后（通常需要一定時間，以達到平衡狀態(tài)），記錄每個試樣的氣體流量數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)記錄與分析階段，使用YG461E-111型全自動透氣量檢測儀自帶的軟件記錄每個試樣的氣體流量值，并計算平均值、標準差等統(tǒng)計指標，用于分析不同厚度面料樣品的透氣性能差異，評估其防水透氣效果?？紫堵蕿楸砻鎻埩εc壓力的比值。

按照上述所示的方式，通過測量面料在一定壓力下的透氣量，結(jié)合已知的面料面積，計算面料的孔隙率。透氣量越大，孔隙率越高，表示面料的透氣性能越好。

3.2 防水透氣型工作服復合面料孔隙表征

在上述基礎(chǔ)上，分別統(tǒng)計不同防水透氣型工作服復合面料孔隙狀態(tài)的測量結(jié)果，得到的數(shù)據(jù)結(jié)果見表1。

由表1可知，當聚乙烯高分子透氣膜厚度由0.01mm增至0.05mm時，對應的孔徑大小呈穩(wěn)定下降的發(fā)展趨勢，但是累計孔徑分布在聚乙烯高分子透氣膜厚度達到0.04mm后，基本趨于穩(wěn)定，具體在98.0%左右。在孔徑分布占比也在聚乙烯高分子透氣膜厚度為0.04mm時達到穩(wěn)定。綜合上述的測試結(jié)果可以得出結(jié)論，聚乙烯高分子透氣膜厚度與防水透氣型工作服復合面料孔隙大小之間存在負相關(guān)關(guān)系，且當聚乙烯高分子透氣膜厚度達到一定水平時，對應的累計孔徑分布和孔徑分布占比均不再與之存在明顯的相關(guān)關(guān)系，而是表現(xiàn)出一定的穩(wěn)態(tài)，即透氣性能相對穩(wěn)定。

4 防水透氣型工作服復合面料防水表征分析

4.1 防水透氣型工作服復合面料防水測量

本文在進行防水透氣型工作服復合面料防水性能檢測的前期準備工作時，樣品準備和預處理操作與防水透氣型工作服復合面料孔隙測量階段一致。將裁剪好的試樣在恒溫恒濕室（溫度設定為（23±2）℃，濕度設定為（50±5）%）中放置24h，以確保試樣充分適應測試環(huán)境，減少因環(huán)境變化引起的測試誤差。同時，檢查靜水壓力測試儀的工作狀態(tài)，包括壓力表、進水閥、出水口等部件是否完好，無泄漏現(xiàn)象。準備好試樣夾持器，確保其表面干凈、平整，無劃痕或凸起物，以免損壞試樣或影響測試結(jié)果。

在具體的測試階段，將預處理后的試樣平鋪在試樣夾持器上，使用夾具或壓板輕輕固定，確保試樣平整無張力，且完全覆蓋夾持器的測試區(qū)域。調(diào)整試樣夾持器，使其與靜水壓力測試儀的出水口緊密貼合，確保測試過程中水流能夠均勻施加在試樣表面。打開靜水壓力測試儀的進水閥，緩慢向試樣施加水流。

注意控制水流速度，避免突然增加的壓力對試樣造成沖擊。初始時，設定較低的壓力值進行預測試（具體設置為200Pa），觀察試樣是否適應測試環(huán)境及夾持器是否密封良好。逐漸增加水流壓力，直至達到最大壓力值（具體設置為1028Pa）。在此過程中，保持壓力的穩(wěn)定性和均勻性。在施加壓力的同時，仔細觀察試樣表面是否出現(xiàn)水珠、水跡或滲水現(xiàn)象。本文使用放大鏡輔助觀察微小細節(jié)。一旦發(fā)現(xiàn)滲水現(xiàn)象，立即記錄滲水的時間點以及此時對應的壓力值。如果試樣在規(guī)定時間內(nèi)未出現(xiàn)滲水現(xiàn)象，就記錄為通過測試。重復上述步驟，對所有試樣進行測試，并詳細記錄每份試樣的測試結(jié)果。針對異常數(shù)據(jù)或測試結(jié)果不符合預期的情況，應進行復查或重新測試，以確保測試結(jié)果的準確性。

4.2 防水透氣型工作服復合面料防水表征

在上述基礎(chǔ)上，分別統(tǒng)計了不同防水透氣型工作服復合面料防水狀態(tài)的測量結(jié)果，得到的數(shù)據(jù)結(jié)果見表2。

結(jié)合表2對不同聚乙烯高分子透氣膜厚度防水透氣型工作服復合面料的防水性能進行分析，在相同靜水壓力環(huán)境下，防水透氣型工作服復合面料出現(xiàn)滲水現(xiàn)象的時間呈現(xiàn)隨著聚乙烯高分子透氣膜厚度增加逐漸延長的發(fā)展趨勢，對相同聚乙烯高分子透氣膜厚度的防水透氣型工作服復合面料來說，對應出現(xiàn)滲水現(xiàn)象的時間呈現(xiàn)隨著靜水壓力增大逐漸縮短的趨勢。但是從整體角度進行比較可以看出，當聚乙烯高分子透氣膜厚度為0.04mm時，出現(xiàn)滲水現(xiàn)象的時間達到了相對穩(wěn)定的狀態(tài)，即在此基礎(chǔ)上增加聚乙烯高分子透氣膜的厚度，并不會延緩出現(xiàn)滲水現(xiàn)象的時間，該測試結(jié)果也與3.1部分的防水透氣型工作服復合面料孔隙分布測試結(jié)果一致。

4.3 結(jié)論與分析

對不同聚乙烯高分子透氣膜厚度的防水透氣型工作服復合面料空隙分布情況以及防水性能進行分析測試，可以得出以下結(jié)論。1）在一定厚度范圍內(nèi)，增加聚乙烯高分子透氣膜的厚度可以在顯著提高防水透氣型工作服復合面料的防水透氣性能。2）當聚乙烯高分子透氣膜厚度達到一定水平后，防水透氣型工作服復合面料的防水透氣性能不再受該變量的增量的顯著影響。

5 結(jié)語

在工作服設計階段，面料對工作服的應用性能具有決定性影響。面料的選擇不僅決定了工作服的外觀、質(zhì)感和舒適性，還直接關(guān)聯(lián)其在實際工作環(huán)境中的性能表現(xiàn)。針對防水性和透氣性的需求，本文提出防水透氣型工作服復合面料構(gòu)造與性能表征研究，提供了有效的解決方案。在兼顧防水和透氣需求的基礎(chǔ)上，希望可以提高工作服在實際工作環(huán)境中的性能。

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