防潑水處理滌綸麵料在雨衣類運動服裝中的耐久性測試 一、引言 隨著戶外運動的普及與消費者對功能性服裝需求的提升，防潑水處理滌綸麵料因其優異的防水性、輕便性、耐磨性和成本效益，已成為雨衣類運動...
防潑水處理滌綸麵料在雨衣類運動服裝中的耐久性測試
一、引言
隨著戶外運動的普及與消費者對功能性服裝需求的提升，防潑水處理滌綸麵料因其優異的防水性、輕便性、耐磨性和成本效益，已成為雨衣類運動服裝中的主流材料之一。防潑水（Water-Repellent）處理技術通過在滌綸纖維表麵施加化學塗層或整理劑，使麵料具備拒水性能，即水滴在其表麵形成珠狀並迅速滑落，而不被吸收。然而，防潑水功能在實際使用過程中會因洗滌、摩擦、紫外線照射等因素逐漸退化，影響服裝的整體防護性能。因此，對防潑水處理滌綸麵料進行係統的耐久性測試，對於評估其在雨衣類運動服裝中的長期使用價值具有重要意義。
本文將圍繞防潑水處理滌綸麵料在雨衣類運動服裝中的應用，係統分析其性能特征、耐久性影響因素、測試方法、國內外研究進展，並結合具體產品參數與實驗數據，深入探討其在實際環境中的表現。
二、防潑水處理滌綸麵料的基本特性
2.1 滌綸麵料的物理與化學特性
滌綸（聚對苯二甲酸乙二醇酯，PET）是一種合成纖維，具有高強度、低吸濕性、良好的尺寸穩定性及抗皺性，廣泛應用於運動服裝領域。其分子結構中不含親水基團，天然具有一定的疏水性，但不足以實現有效的防潑水功能，因此需通過後整理工藝進行表麵改性。
| 參數 | 數值/描述 |
|---|---|
| 纖維類型 | 聚酯纖維（PET） |
| 密度 | 1.38 g/cm³ |
| 吸濕率（20℃，65%RH） | 0.4% |
| 斷裂強度 | 4.5–7.5 cN/dtex |
| 耐熱性 | 軟化點約230–240℃ |
| 耐光性 | 良好，但長期紫外線照射會降解 |
2.2 防潑水處理技術
防潑水處理主要通過在滌綸表麵引入低表麵能物質，降低麵料與水的接觸角，實現水珠滾動效應。常用處理方法包括：
- 含氟化合物處理（如C8、C6氟碳樹脂）：具有優異的防潑水和防油性能，但因環境問題（PFAS汙染）逐漸被限製使用（Zhang et al., 2020）。
- 無氟防潑水劑（如矽氧烷類、石蠟類）：環保性好，但耐久性相對較差。
- 納米塗層技術：通過納米二氧化矽或氧化鋅顆粒構建微結構表麵，實現超疏水效果（Liu et al., 2019）。
目前，國際品牌如The North Face、Columbia等已逐步轉向C6或無氟環保型防潑水處理，以符合REACH、OEKO-TEX®等環保法規要求。
三、防潑水性能的評價指標
3.1 接觸角（Contact Angle）
接觸角是衡量材料表麵疏水性的重要參數。水滴在材料表麵的接觸角越大，防潑水性能越強。通常認為：
- 接觸角 < 90°：親水性
- 90° < 接觸角 < 150°：疏水性
- 接觸角 > 150°：超疏水性
防潑水滌綸麵料初始接觸角一般在120°–140°之間。
3.2 噴淋測試（Spray Test）
依據AATCC 22-2017《紡織品防潑水性能測定：噴淋法》，通過標準噴頭將水噴灑在傾斜45°的試樣表麵，觀察水珠分布情況，評分範圍為0–5級：
| 評級 | 描述 |
|---|---|
| 5 | 無沾濕，水珠完全滾落 |
| 4 | 輕微沾濕，無滲透 |
| 3 | 明顯沾濕，局部滲透 |
| 2 | 大麵積沾濕，部分滲透 |
| 1 | 完全濕透 |
3.3 靜水壓測試（Hydrostatic Pressure Test）
依據GB/T 4744-2013《紡織品 防水性能的檢測和評價 靜水壓法》，測量麵料在持續水壓下開始滲水時的壓力值（單位：cmH₂O）。雖然主要用於防水（Waterproof）麵料，但也可輔助評估防潑水層的完整性。
四、耐久性影響因素分析
防潑水性能的退化主要受以下因素影響：
4.1 洗滌次數
洗滌過程中機械摩擦、洗滌劑化學作用及高溫烘幹會破壞防潑水塗層。研究表明，經過20次標準洗滌（AATCC TM135）後，C6氟碳處理滌綸的噴淋評級從5級降至3級（Wang et al., 2021）。
4.2 摩擦與磨損
運動過程中服裝與背包、座椅等物體的反複摩擦會磨損表麵塗層。馬丁代爾耐磨測試（Martindale）顯示，經過10,000次摩擦後，防潑水性能下降約30%。
4.3 紫外線照射
長期暴露於陽光下，紫外線會引發聚合物鏈斷裂，導致塗層老化。根據ISO 105-B02標準進行100小時QUV老化試驗後，接觸角平均下降15°–20°。
4.4 汙染與汗液
人體汗液中的鹽分、油脂及環境汙染物（如灰塵、油汙）會堵塞麵料微孔或與防潑水劑發生反應，降低其有效性。
五、耐久性測試方法與標準
5.1 國內外主要測試標準對比
| 標準編號 | 標準名稱 | 適用範圍 | 測試方法 |
|---|---|---|---|
| AATCC 22-2017 | Textile Water Repellency: Spray Test | 美國紡織化學師協會 | 噴淋法，0–5級評分 |
| ISO 4920:2012 | Textiles — Determination of resistance to surface wetting (spray test) | 國際標準化組織 | 與AATCC 22類似 |
| GB/T 4745-2012 | 紡織品 防水性能的檢測和評價 滾筒傾斜法 | 中國國家標準 | 噴淋法，0–5級 |
| JIS L 1092:2011 | Textiles — Test methods for water resistance | 日本工業標準 | 包含噴淋與靜水壓法 |
5.2 耐久性測試流程設計
為全麵評估防潑水滌綸麵料的耐久性，建議采用以下多階段測試流程：
- 初始性能測試：測量未處理麵料的噴淋評級、接觸角、靜水壓。
- 加速老化處理：
- 洗滌：AATCC TM135，20次標準洗滌（含烘幹）。
- 摩擦：馬丁代爾耐磨儀，5,000–20,000次循環。
- 紫外老化：QUV加速老化箱，UVA-340燈管，100小時。
- 重複性能測試：在每次老化處理後重新測定噴淋評級與接觸角。
- 數據分析：繪製性能衰減曲線，評估不同處理工藝的耐久性差異。
六、典型產品參數與性能對比
以下為市場上常見的防潑水處理滌綸雨衣麵料產品參數對比：
| 產品型號 | 品牌/供應商 | 麵料成分 | 克重 (g/m²) | 防潑水處理類型 | 初始噴淋評級 | 洗滌20次後噴淋評級 | 靜水壓 (cmH₂O) | 環保認證 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| DERMIZAX® EV | Toray Industries | 100% Polyester | 120 | C6氟碳樹脂 | 5 | 4 | 10,000 | bluesign® |
| GORE-TEX® Paclite® | W.L. Gore & Associates | 100% Polyester | 115 | ePE膜複合+防潑水處理 | 5 | 4.5 | 28,000 | OEKO-TEX® |
| DryVent® 2L | The North Face | 100% Recycled Polyester | 110 | C6無氟處理 | 5 | 3.5 | 10,000 | bluesign®, B Corp |
| Pertex® Shield | Pertex Limited | 100% Polyester | 98 | Silicone-based WR | 4.5 | 3 | 8,000 | OEKO-TEX® |
| 自研C6塗層滌綸 | 某國內紡織企業 | 100% Polyester | 105 | C6氟碳樹脂 | 5 | 3.5 | 9,500 | 未認證 |
數據來源：各品牌官網技術文檔及第三方檢測報告（2023年）
從表中可見，GORE-TEX®因采用ePTFE膜複合結構，靜水壓極高，防潑水層耐久性也相對較好。而無氟處理產品（如DryVent®）在環保性上占優，但耐久性略遜於傳統C6處理。
七、國內外研究進展
7.1 國內研究現狀
中國在防潑水麵料領域的研究近年來發展迅速。東華大學研究團隊開發了一種基於納米二氧化矽/聚二甲基矽氧烷（PDMS）的複合塗層，經20次洗滌後噴淋評級仍保持在4級以上（Chen et al., 2022）。浙江理工大學則通過等離子體預處理提升滌綸表麵活性，增強防潑水劑的附著力，顯著延長了耐久性（Li et al., 2021）。
此外，國家標準GB/T 32619-2016《紡織品 防水透濕性能試驗方法》對防潑水與透濕性能的協同評價提供了指導，推動了功能性麵料的標準化進程。
7.2 國外研究動態
美國北卡羅來納州立大學（NC State）研究發現，C8氟碳處理雖性能優異，但其降解產物PFOA具有持久性有機汙染物特性，已被《斯德哥爾摩公約》限製使用（Buck et al., 2011）。因此，歐美市場正加速向C6及無氟替代品轉型。
德國Hohenstein研究所提出“防潑水耐久性指數”（WRDI），綜合洗滌、摩擦、紫外線等多因素加權評估，為行業提供了更科學的評價體係（Hohenstein, 2020）。
日本Toray公司開發的DERMIZAX®係列麵料，采用分子級交聯技術，使防潑水劑與滌綸纖維形成共價鍵，顯著提升了耐久性。其新產品在100次洗滌後仍能保持噴淋評級4級（Toray, 2023）。
八、實際應用中的性能表現
8.1 戶外運動場景測試
為驗證防潑水滌綸麵料在真實環境中的表現，某研究機構對10款市售雨衣進行了為期6個月的實地測試，涵蓋徒步、騎行、登山等場景，測試條件如下：
- 洗滌頻率：平均每月2次（家用洗衣機，40℃）
- 暴露時間：累計降雨時間約40小時
- 摩擦部位：肩部、肘部、背部（與背包接觸區）
測試結果表明：
- 所有樣品初始防潑水性能良好（噴淋評級≥4.5）。
- 6個月後，C6處理產品平均噴淋評級降至3.2，無氟產品降至2.8。
- 肩部與背部因摩擦頻繁，防潑水性能下降顯著，局部出現水漬滲透現象。
- 采用膜複合結構（如GORE-TEX®）的產品整體性能保持更優。
8.2 消費者反饋分析
根據京東、天貓等電商平台對500條雨衣類商品評價的文本分析，消費者關注點主要集中在：
- “洗了幾次就不防水了”（占比32%）
- “下雨時袖口會滲水”（25%）
- “麵料輕但容易刮破”（18%）
- “環保無氟但效果差”（15%）
這反映出當前防潑水麵料在耐久性與環保性之間的平衡仍是消費者痛點。
九、提升耐久性的技術路徑
9.1 多層複合結構設計
采用“表層防潑水+中間防水膜+內層親水塗層”的三明治結構，可有效延長整體防護壽命。例如GORE-TEX®的ePTFE膜不僅防水，還能保護外層防潑水塗層免受直接摩擦。
9.2 自修複塗層技術
英國劍橋大學開發了一種基於微膠囊的自修複防潑水塗層，當表麵受損時，微膠囊破裂釋放修複劑，恢複疏水性能（Zhang & Wang, 2023）。該技術尚處實驗室階段，但前景廣闊。
9.3 生物基防潑水劑
利用植物提取物（如鬆香衍生物）或生物聚合物（如殼聚糖）製備環保型防潑水劑，兼具可降解性與良好性能。中科院寧波材料所已實現小規模中試（Liu et al., 2023）。
十、未來發展趨勢
隨著可持續發展理念的深入人心，防潑水處理滌綸麵料的發展將呈現以下趨勢：
- 環保化：全麵淘汰C8，推廣C6及無氟技術，符合ZDHC（零有害化學品排放）路線圖。
- 智能化：結合傳感器技術，實時監測麵料防潑水狀態，提醒用戶重新處理。
- 多功能集成：將防潑水、抗紫外線、抗菌、透氣等功能一體化，提升產品附加值。
- 標準化與認證體係完善：推動建立統一的耐久性測試標準，如ISO擬議中的“防潑水耐久性測試方法”（ISO/CD 22958）。
參考文獻
- Zhang, L., Wang, Y., & Li, J. (2020). Environmental impact of fluorinated water repellents in textiles: A review. Journal of Cleaner Production, 256, 120432. http://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.120432
- Liu, H., Chen, X., & Zhang, Q. (2019). Superhydrophobic polyester fabrics fabricated by sol-gel process with silica nanoparticles. Applied Surface Science, 467-468, 1035–1042.
- Wang, F., Li, M., & Zhou, Y. (2021). Durability of C6 fluorocarbon water-repellent finishes on polyester after repeated laundering. Textile Research Journal, 91(5-6), 678–687.
- Buck, R. C., et al. (2011). Perfluoroalkyl and polyfluoroalkyl substances in the environment: terminology, classification, and origins. Integrated Environmental Assessment and Management, 7(4), 513–541.
- Chen, Y., et al. (2022). Durable water-repellent polyester fabric with nano-SiO₂/PDMS coating. Fibers and Polymers, 23(4), 987–995.
- Li, W., et al. (2021). Plasma treatment for enhancing durability of water-repellent finishes on polyester. Surface and Coatings Technology, 405, 126543.
- Hohenstein Institute. (2020). Development of a Water Repellency Durability Index (WRDI) for functional textiles. Hohenstein Technical Report No. TR-2020-04.
- Toray Industries. (2023). DERMIZAX® Product Specification Sheet. Retrieved from http://www.toray.com
- GB/T 4745-2012. Textiles — Determination of resistance to surface wetting (spray test). Standardization Administration of China.
- AATCC Test Method 22-2017. Water Repellency: Spray Test. American Association of Textile Chemists and Colorists.
- ISO 4920:2012. Textiles — Determination of resistance to surface wetting (spray test). International Organization for Standardization.
- Zhang, R., & Wang, S. (2023). Self-healing superhydrophobic coatings for textiles: Mechanism and application. Advanced Materials Interfaces, 10(8), 2202345.
- Liu, J., et al. (2023). Bio-based water-repellent agents from rosin for sustainable textile finishing. Green Chemistry, 25(12), 4567–4578.
（全文約3,800字）
