Inzicht in waterdichte en vochtdoorlatende stoffen

Abstract. Dit artikel onderzoekt de ontwikkeling van waterdichte en vochtregulerende technologie en de verwerkingsmethoden van waterdichte en ademende stoffen. De technische principes van waterdichte en ademende technologie worden toegelicht, en de ontwikkelingstrends van waterdichte en ademende stoffen worden vanuit drie perspectieven gepresenteerd:tel, multifunctionaliteit en groene productie. Daarnaast worden verschillende processen voor het waterdicht maken en ademend maken van stoffen, evenals testmethoden voor waterdichte stoffen, beschreven. BEGOODTEX produceert hoogwaardige waterdichte en brandvertragende stoffen door middel van geavanceerde technologie, die op grote schaal wordt gebruikt in dagelijkse en industriële toepassingen.

1. Overzicht

Waterafstotende en ademende stoffen zijn materialen die waterdichtheid combineren met ademend vermogen en winddichtheid, terwijl ze ook thermische isolatie bieden. Deze textielsoorten zijn ontworpen om water onder druk af te stoten, maar laten transpiratievocht wel door de stof heen, zonder dat het zich ophoopt of condenseert tussen de stof en de huid. Stoffen die vocht doorlaten zijn niet alleen nuttig voor mensen die werken in extreme kou of regen, maar voorzien ook in de vraag naar waterdichte kleding zoals regenjassen en hoogwaardige kleding voor dagelijks gebruik. Dit biedt tal van mogelijkheden voor groei en vooruitgang.

Everdampingssnelheid onder verschillende activiteitstoestanden
Activiteitsstatus	Werkintensiteit (W)	Verdampingssnelheid (g/24u)
slaap	60	2280
zitten	100	3800
wandeling	200	7600
Schiet op	300	11500
Lichte belasting, snel wandelen	400	15200
Zware last, snel lopen	500	19000
Overbelast lopen met hoge snelheid	600~800	22800~38400
Extreem intensieve arbeid	1000~1200	38000~45600

Ontwikkeling van waterdichte en vochtregulerende technologie

De ontwikkeling van waterdichte en ademende textieltechnologie heeft drie fasen doorlopen; voornamelijk gericht op gecoate en gelamineerde stoffen en in mindere mate op materialen met een hoge dichtheid.

De eerste fase begon in de jaren veertig, toen waterdichte en ademende stoffen voornamelijk werden behandeld met polymere stoffen, zoals polyvinylchloride en polyurethaan, om ze waterdichte en ademende eigenschappen te geven.

De volgende fase begon in de jaren zeventig, toen men ultradunne, waterafstotende polyester- of nylonvezels ging gebruiken om dichte stoffen te creëren met verbeterde water- en winddichte eigenschappen in vergelijking met conventionele waterdichte en ademende materialen.

De periode van de jaren tachtig tot nu markeert de derde ontwikkelingsfase in dit vakgebied. In 1976 was het een prestatie voor de Verenigde Staten toen zij erin slaagden een baanbrekende waterdichte en ademende stof te ontwikkelen. Deze stof werd gemaakt door polytetrafluorethyleen (PTFE)-folie te combineren.

De voortdurende evolutie van vezels heeft geleid tot de ontwikkeling van diverse hoogwaardige stoffen met superieure waterdichte en ademende eigenschappen. Deze stoffen worden voornamelijk gekenmerkt door hun weefpatronen en vinden dankzij de aanhoudende vooruitgang in de ultrafijne vezeltechnologie steeds meer toepassingen.

Verwerkingsmethoden voor waterdichte en ademende stoffen

De technieken voor het maken van ademende stoffen zijn in de loop der tijd geëvolueerd en omvatten nu de volgende methoden.

Stof met hoge dichtheid

Door katoenen draden of ultrafijne synthetische vezels te gebruiken om dicht geweven stoffen met een hoge dichtheid te creëren, waardoor de openingen tussen de garens minimaal zijn en de penetratie van waterdruppels door de oppervlaktebarrière van het materiaal wordt belemmerd, kan dit effectief worden bereikt met deze productiemethode. Hoewel dergelijke stoffen door hun inherente eigenschappen misschien niet uitblinken in functionaliteit, vertonen ze wel opmerkelijke eigenschappen op het gebied van vochtdoorlaatbaarheid en een uitstekende drapering, met een aangenaam gevoel bij aanraking of dragen op de huid.

Gecoat textiel

Bij de textielproductie wordt gebruikgemaakt van natte coatingmethoden, waarbij het coatingmiddel de poriën in het textieloppervlak gedeeltelijk afsluit of vermindert, wat resulteert in waterdichte eigenschappen. Ondanks de betaalbaarheid schiet deze aanpak tekort in het vinden van een balans tussen vochtdoorlaatbaarheid, waterdichtheid en wasbaarheid, vanwege inherente beperkingen.

Gelamineerde stof

Door het gebruik van lijm en geavanceerde lamineertechnieken worden lagen microporeuze of hydrofiele films gecombineerd met reguliere stoffen om ademende en waterdichte stoffen te creëren die ook wasbaar blijven. Deze gelamineerde stoffen bieden een succesvolle oplossing voor de uitdaging om vochtdoorlaatbaarheid, waterdichtheid en onderhoudsgemak in balans te brengen.

2. Technisch principe van waterdichte en ademende stof

Ultra-hoge dichtheid structurele methode

BEGOODTEX puur katoenen stof heeft een strakke weefstructuur en een fijne vezelverdraaiing. De stof heeft microporiën tussen de draden, waardoor deze goed ademend is. Wanneer de stof nat wordt, trekken de katoenvezels de poriën tussen de draden snel samen, waardoor water niettelkan binnendringen. De gesloten celstructuur en de unieke waterafstotende behandeling helpen voorkomen dat regenwater doorsijpelt. Dit maakt de stof geschikt voor onder andere operatiejassen en outdoorkleding. Het Japanse Ministerie van Defensie heeft deze technologie al in 1960 toegepast voor de productie van waterdichte reddingsvesten.

Microporeuze technologiemethode

Microporeuze, waterdichte en ademende materialen worden ontwikkeld door rekening te houden met de grootteverschillen tussen waterdruppels en waterdampmoleculen tijdens het ontwerpproces. De microporiën van de stof zijn zo ontworpen dat water van de zijkanten er niet doorheen kan, maar vocht wel van binnenuit kan ontsnappen. Tegelijkertijd kan zweetdamp van het lichaam door deze microporiën heen, waardoor de stof zowel waterdicht als ademend is.

Deze stof staat bekend om zijn vermogen om effectief waterdruk te weerstaan, vocht door te laten en warmte vast te houden, en tegelijkertijd windbestendig te zijn. Een nadeel van deze stof, die echter bewerking vereist en daardoor hogere productiekosten met zich meebrengt, is dat de voordelen op de lange termijn worden overschaduwd door het feit dat de microporiën in de stof bij langdurig gebruik verstopt kunnen raken. Het is belangrijk om te onthouden dat de vochtdoorlatende eigenschappen uiteindelijk afnemen.

Dichte hydrofiele membraantechnologiemethode

In het onderzoeksveld is deteltijd een groeiende interesse in hydrofiele membraanstoffen die zowel waterdicht als ademend zijn. Deze stoffen maken gebruik van de eigenschappen van polymeermembranen door voldoende hydrofiele groepen te bieden die fungeren als doorgangen voor waterdampmoleculen. Wanneer de temperatuur en luchtvochtigheid een gradiënt creëren tussen de vochtige en vochtige zijden van de stof, worden watermoleculen door waterstofbruggen en andere krachten aangetrokken tot de vochtige zijde en bewegen ze vervolgens door de stof naar de vochtige zijde om te verdampen via de hydrofiele groepen van de polymeerketens. Dit proces omvat een opeenvolging van adsorptie aan de vochtige zijde en daaropvolgende desorptie aan de vochtige zijde, wat resulteert in ademend vermogen via een "adsorptie-diffusie-desorptie"-mechanisme.

3. Ontwikkelingstrends van waterdichte en vochtregulerende stoffen

Detelvan waterdichte en ademende stoffen

De innovatie van vormgeheugenpolyurethaan zal de ontwikkeling van waterafstotende en ademende coatings voor diverse producten stimuleren. De waterdichtheid van BEGOODTEX-stof met polyurethaancoating varieert van 196 tot 392 kPa (20.000 tot 40.000 mmH2O) en de vochtdoorlaatbaarheid van 8.000 tot 12.000 gram per vierkante meter per dag, met effectieve anticondensatie-eigenschappen. Het ademend vermogen van dit materiaal past zich aan de lichaamstemperatuur van de drager aan, waardoor het geschikt is voor verschillende omgevingen en omstandigheden.

Multifunctionaliteit van waterdichte en ademende stoffen

Het creëren van waterdichte en ademende stoffen die zijn afgestemd op hun unieke eigenschappen, is een belangrijk aandachtspunt bij de verdere ontwikkeling van dergelijke stoffen.

Het toevoegen van ingrediënten aan polyurethaancoatingoplossingen verbetert niet alleen het ademend vermogen van PU-folies, maar geeft stoffen ook specifieke eigenschappen. Door elementen zoals chitine en cellulosepoeder in polyurethaancoatings te verwerken, kan de vochtdoorlaatbaarheid van PU-folies worden verbeterd. Stoffen krijgen hierdoor insectenwerende eigenschappen, steriliserende werking en een aangename textuur. Bovendien kan de functionaliteit van membranen worden vergroot door de introductie van functionele nanodeeltjes. Dit resulteert in waterdichte en ademende stoffen met extra eigenschappen zoals antibacteriële werking en UV-bestendigheid.

Groene verwerking van waterdichte en ademende textielsoorten

De meeste gebruikte PU-oplossingen zijn op oplosmiddelbasis, ongeacht of ze via droge of natte methoden worden gemaakt, en bevatten doorgaans ongeveer 70% organische oplosmiddelen zoals dimethylformamide (DMF), tolueen en methylethylketon. Deze oplosmiddelen kunnen gevaarlijk zijn voor werknemers omdat ze brandbaar en explosief zijn en bovendien bijdragen aan vervuiling.

BEGOODTEX-stof creëert een ademende barrière op textiel. Door de stof in te sluiten en de ruimtes tussen de vezels op te vullen met een ultradunne siliconenharsfilm, ontstaat een sterke laag die lucht doorlaat, maar water en wind buiten houdt zonder het milieu te schaden.

4. Waterdicht en vochtdoorlatend afwerkingsmiddel en afwerkingsproces

Polyurethaan (PU) waterdicht en ademend afwerkingsmiddel

Polyurethaanmoleculen bevatten polaire groepen en sterke krachten daartussen, waardoor ze uitstekend geschikt zijn voor het vormen van films op oppervlakken zoals textiel. Deze films hebben duurzame en sterke eigenschappen, terwijl ze tegelijkertijd waterdicht en ademend zijn. De reden hiervoor is tweeledig: ten eerste vergemakkelijkt de aanwezigheid van hydrofiele groepen in polyurethaan de beweging van waterdampmoleculen van gebieden met een hoge luchtvochtigheid naar gebieden met een lagere luchtvochtigheid via een ladderachtige structuur. Ten tweede bestaat polyurethaan uit zowel harde segmenten die aanleiding geven tot amorfe als kristallijne gebieden binnen de samenstelling. De amorfe gebieden bevatten moleculaire ketensegmenten en hebben een hoge activiteit, waardoor watermoleculen gemakkelijk kunnen binnendringen, migreren en diffunderen, wat resulteert in een verbeterde vochtpermeabiliteit.

Polyacrylaat (PA) waterdicht en ademend afwerkingsmiddel

Sinds de jaren tachtig werken experts in Japan aan het verbeteren van de luchtcirculatie en vochtabsorptie in stoffen die behandeld zijn met polyacrylestercoatings. Ze gebruiken hiervoor copolymeren met hydrofiele eigenschappen, zoals carboxyl- en hydroxylgroepen, opgelost in wateroplosbare organische oplosmiddelen om coatinglijmen te creëren. Na het coaten worden de oplosmiddelen verwijderd en worden de copolymeren uitgehard in warm water. Vervolgens worden ze gedroogd en gedehydrateerd om microporeuze films op de stoffen te vormen. Deze hechtlaag wordt op de stoffen aangebracht met een coatingmethode die een goede lucht- en vochtdoorlaatbaarheid mogelijk maakt. De effectiviteit is echter aanzienlijk lager bij gebruik van de droge coatingmethode.

Waterdicht en vochtregulerend afwerkingsproces

Stoffen die zijn gecoat met stoffen die functionele groepen bevatten, vormen doorgaans een dichte, solide barrièrelaag die waterdichte bescherming biedt. Om de vochtdoorlaatbaarheid te verbeteren, hebben bepaalde functionele groepen in het coatingpolymeer het vermogen om waterdamp effectief te absorberen, af te geven en te verspreiden, waardoor de vochtdoorlaatbaarheid wordt bevorderd.

Polyurethaancoatings bieden voordelen zoals een glasovergangstemperatuur en de mogelijkheid om ze eenvoudig aan te passen aan specifieke behoeften, terwijl ze tegelijkertijd uitstekende sterkte en flexibiliteit bieden bij lage temperaturen. Ze worden veelvuldig gebruikt als waterdichte en ademende coatings in diverse toepassingen.

5. Prestatietesten van waterdichte en vochtdoorlatende stoffen

Vochtpermeabiliteitstest

Er worden drie belangrijke technieken gebruikt om te beoordelen hoe goed stoffen vocht doorlaten: de natte absorptiemethode, de verdampingsmethode en de simulatiemethode.

Vochtabsorptiemethode

Methoden om vocht te absorberen zijn onder andere de omkeermethode en de rechtopstaande methode.

Verdampingsmethode

De verdampingstechniek maakt gebruik van de positieve-bekerfasemethode en de negatieve-bekerfasemethode om de hoeveelheid waterdamp te meten die gedurende een bepaalde tijd door een stuk stof beweegt onder specifieke omstandigheden, zoals temperatuur en windsnelheid.

Simulatiemethode

Om te beoordelen hoe goed vezels vocht afvoeren tijdens het zweten van mensen, bij verschillende temperaturen en luchtvochtigheid in een bepaalde ruimte, wordt eentelsimulatiemethode gebruikt om de vochtdoorlatendheid van textiel te testen. In simulatieonderzoek worden klimaatkamers met nauwkeurige klimaatregeling nu als essentieel beschouwd voor het nabootsen van weersomstandigheden en menselijke activiteit om comfortnormen effectief te kunnen evalueren.

Waterdichtheidstest

De mate waarin stoffen water afstoten na een waterdichte en ademende behandeling kan worden onderverdeeld in drie groepen.

Een van de methoden is de waterdruktest, waarbij de waterdruk aan één kant van de stof continu wordt verhoogd. Vervolgens wordt de statische waterdruk gemeten die de stof kan weerstaan ​​totdat een bepaald aantal waterdruppels aan de andere kant van de stof verschijnt. De YG312 waterdrukmeter wordt gebruikt om de eigenschappen van stoffen te beoordelen.

De volgende methode is de sproeitest, waarbij water continu op de te testen stof wordt gedruppeld of gespoten vanuit een bepaalde hoogte en hoek. Hiermee wordt bepaald hoe lang het duurt voordat het water door de stof dringt, hoeveel water het monster in de loop van de tijd absorbeert en hoe watervlekken zich op het oppervlak vormen. Deze testmethode wordt gebruikt om de prestaties te beoordelen volgens ISO 4920:2012

De derde categorie omvat het uitvoeren van een waterabsorptietest om te bepalen hoeveel gewicht stoffen winnen na een vochtwerende behandeling. Dit gebeurt door de stoffen gedurende een bepaalde tijd in water te weken; deze methode is eenvoudig en gebruiksvriendelijk.

6. BEGOODTEX Waterdichte vlamvertragende stof

BEGOODTEX waterdicht vlamvertragend technologie Deze stoffen bieden een combinatie van veiligheid en functionaliteit, waardoor ze zeer geschikt zijn voor diverse toepassingen. De stoffen zijn behandeld met speciale afwerkingen die zowel vlam- als waterafstotend zijn.

De voordelen van BEGOODTEX waterdichte, vlamvertragende stoffen zijn onder andere:

• Dubbele bescherming:De stoffen zijn ontworpen om de verspreiding van vlammen te voorkomen en tegelijkertijd water af te stoten, waardoor een dubbele beschermingslaag ontstaat die de veiligheid in gevaarlijke omstandigheden verhoogt.
• Duurzaamheid:De waterdichte en vlamvertragende eigenschappen zijn zodanig ontwikkeld dat ze bestand zijn tegen meerdere wasbeurten, waarbij de beschermende werking in de loop der tijd en bij gebruik behouden blijft.
• Comfort: Ondanks de hoge mate van bescherming die deze stoffen bieden, zijn ze ook ontworpen om comfortabel te zijn voor de drager, wat vooral belangrijk is voor beschermende kleding.
• Ecologische veiligheid:BEGOODTEX garandeert dat onze producten voldoen aan ecologische en milieubeschermingsnormen, waardoor ze veilig en niet-giftig zijn voor zowel de gebruiker als het milieu.

De toepassingen van BEGOODTEX waterdichte, vlamvertragende stoffen zijn divers en omvatten onder meer:

• Beschermende kleding: Ideaal voor industrieën zoals de metaalindustrie, bosbouw, chemie, aardolie-industrie en brandbeveiliging, waar werknemers worden blootgesteld aan zowel brandgevaar als natte omstandigheden.
• Interieurdecoratie:Gebruikt in huis entel gordijnenwaarbij de beschermende eigenschappen van het materiaal kunnen bijdragen aan de algehele veiligheid van het gebouw.

Door vlamvertragende en waterdichte eigenschappen te combineren, bieden BEGOODTEX-stoffen een veelzijdigvlamvertragende oplossing die voldoet aan de behoeften van diverse sectoren en veiligheid, duurzaamheid en comfort garandeert.