藏在冲锋衣背后的科学和技术

2019-07-15 15:17:46 27点赞 211收藏 11评论

本文经微信公众号g4outside授权发布,原标题:《户外学堂:藏在冲锋衣背后的科学和技术》,文章内容仅代表作者观点,与本站立场无关,未经允许请勿转载。

藏在冲锋衣背后的科学和技术

前言

在户外遭遇过恶劣天气的驴友一定知道保持温暖和干燥有多重要。所以欢迎你来到防水透气面料的世界,这个魔法科技保护你在山里玩得开心!不管天气如何,只要你穿着使用防水透气技术的衣服和裤子,你就可以随心所欲的玩你喜欢的户外运动。今天市场里有很多种防水透气技术,这篇文章将给你简单介绍这种高科技背后的技术和知识。

面料防水性指标

防水性指标(mm)防水性能使用环境
0-5,000 mm无防水性到有一点点防水性小雨,干雪,无水压。
6,000-10,000 mm防雨,轻微水压下防水。小雨,普通雪天,轻微水压。
11,000-15,000 mm防雨,中等水压下防水。中雨,普通雪天,轻微水压。
16,000-20,000 mm防雨,高水压下防水。大雨,雨夹雪,中等水压。
20,000 mm+防雨,极高水压下防水。大雨,雨夹雪,高水压。


10,000/10,000? 20,000/20,000? 防水指标数值代表什么?

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厂商通常用两个数值来代表防水透气面料的性能。第一个是一个毫米(mm)数字,代表这种面料的防水性。对于一个防水性为10,000mm的面料,意味着你在这块面料上放上一个1mm×1mm的方形水柱,当这个水柱增加到10,000mm高时,水才会渗透这块面料。这个数字越高,这块面料防水性越好。

第二个数字说明这块面料的透气性,其数值表明在24小时之内,有多少克水(汽)可以从里到外穿过1平方米的这种面料发散出去。例如标志为20,000g的面料,意味着可以通过20,000g水蒸气。这个数字越高,这块面料透气性越好。

为什么外套无法完全防水?

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目前的现实是,为户外活动设计的各种防水服实际上是拒水服,在经过一定量的水流,一定长的时间,一定强的水压冲刷后,任何一款防水服总是会漏水的。厂商对“防水”的定义千差万别,也没有一个统一的测试标准。一件橡胶雨衣绝对防水,很适合你穿着站在暴雨里等待公共汽车,但如果你穿上这种雨衣去登山或滑雪,没两分钟闷出的汗水就已经把你煮熟了。户外防水服的关键技术是在防护雨雪同时,还能让身体产生的热量和汗水透过衣服散发出去。

厂商如何让衣服即防水又透气?


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防水透气面料通常是多层结构,会有一层外部层,称为面料层,通常是尼龙或聚酯材料,其下是一层防水透气薄膜或涂料,通常是ePTFE(膨体聚四氟乙烯,就是我们熟悉的不粘锅涂层特氟龙)或PU(聚氨酯)。面料层的作用是保护薄膜,并且好看,这一层材料并不防水,但通常都涂上了一层DWR涂层(耐久拒水涂层),这个涂层能防止水渗入到面料里。

而防水的功能则由防水薄膜完成,这种薄膜上有亿万小孔,这种孔比最小的水珠小,可以防止水珠进入,但比水汽分子大,可以让水汽散出。这种薄膜如果被油脂,汗水或其它化学试剂污染了,就会丧失防水能力,所以这种薄膜会有一层极薄的聚氨酯层保护(GORE-TEX的薄膜有一种双成份薄膜结构),或其它厌油涂层保护(eVent使用这种技术保护)。

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最后,在最内侧还有一层精细的内衬或网格面料,使穿着者感觉舒适,这样就形成了一个3层(3L)结构的防水材料。而2层(2L)结构的面料使用了另一种内衬材料,而2.5L结构的面料在内侧使用了一种缩减版的材料以降低重量。

与最初的GORE-TEX材料相比,现代防水透气面料有了很大的发展,今天不管哪个价位的面料都非常防水,所以这几年这个市场的重点在透气性技术上的突破,重新定义了高强度户外运动服装的技术标准。

我需要多强的防水性?

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对于滑雪服,我们建议最少要有5,000mm的防水性。如果你主要在寒冷晴朗的天气滑雪,并且中途有雪地小屋可以休息,那么这种程度的防水性就够了,再低遇上暴风雪就容易进水了。

如果会出去滑上几天的路线,那么标称防水性为5,000mm-10,000mm的防水服会更合适。而狂热的滑雪爱好者,尤其是在雨雪交加的气候里滑雪,衣服防水性需要在10,000mm-20,000mm之间。如果你经常徒步,登山或止滑带雪地徒步,那么透气性将于防水性一样重要,你需要防水性和透气性都在20,000以上的防水服。你可以想象得到,两个数值都很高的防水服,价格通常会更贵。

虽然防水性为20,000mm似乎看着很美,但在风雨雪交加的天气里出去滑雪,最能防水的衣服也容易失效。

衣服的防水性指标是如何确定的?

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防水性指标是由衣服制造商或面料制造商确定的,有的是交给独立实验室测试,有的是公司自己测试。现在市场里有很多个测试标准,但大部分都使用一个1×1方形管放在衣服面料上,看加入多高的水柱(以mm为衡量单位)面料开始漏水。一些厂商开发了自己的测试标准,会加上一些压力模拟有风的情况。

虽然防水性测试正在标准化,但请注意,即使同一卷布料上切割下来的两块一模一样的样本,在不同实验室进行测试得到的结果可能也会不同,所以请对这个数字持怀疑态度。另外,有些厂商使用PSI(磅每平方英寸)这个指标,1PSI=704mm。

我需要多强的透气性?

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好吧,合适的回答会是“越高越好”,不过出于实际需要考虑,这个与你的户外活动有关。关键是保障你的内衣不会被汗水浸湿,或者浸湿后可以很快的散发水份。在干冷的季节里,一件非常透气的冲锋衣可以肉眼看见水汽从衣服表面散发出来,不过这同时会导致热量流失。举例来说,使用eVent面料的冲锋衣,驴友通常需要多穿一点保暖层衣服保持温暖。

如果你主要行走在安全路线上,不会去到不成熟的线路,并且一路有地方可以休息,那么外套的透气性在5,000-8,000g之间就可以了。如果你走一些高强度的路线,或者越野滑雪,经常大汗淋漓的到终点,那么挑选一件透气性在10,000-15,000g之间的防水服。对于越野滑雪高手,或者需要高强度徒步或止滑带登山的驴友,最好选择透气性在20,000g以上的衣服。

衣服的透气性指标是如何确定的?

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和防水性指标一样,透气性指标也是由厂商或第三方实验室测试得到的,不过它们使用的测试方法千奇百怪,完全没有可比性。

结果主要基于测试时的温度,湿度和压力,各品牌,各实验室有各自的标准。大部分测试结果并不能反映真正户外的情况。因为厂商从来不发布测试标准,并且喜爱发布更高的数字来提高销量,所以最好对这些数字持怀疑态度,但对于同一品牌同一类型的防水服,通常来说这个数字越高透气性越好(如果某个公司使用了RET标准,则此时数字越低越好)。

薄膜技术或涂层技术?

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以Gore-Tex品牌为代表,使用ePTFE薄膜的防水透气面料统治这个市场已经有很多年了,目前依然提供这个市场里最好的高端产品。随着科技发展,厂商能够制造越来越薄的薄膜,高性能的聚氨酯薄膜和聚酯材料薄膜取得越来越多的市场份额。例如Marmot的Membrain(聚氨酯薄膜)和SympaTex(聚酯材料薄膜)。现在的薄膜多种多样,价格范围也很广,不过如果你需要一件适用广泛,结实耐用的防水服,最好选择一件使用层压薄膜的2层或3层面料的衣服。3层防水面料自带一个内衬层,2层防水面料需要另外配一个单独的内衬,这样衣服会臃肿一些。2.5层防水面料是2层材料在内侧喷了一层防护涂层,避免皮肤接触防水薄膜,通常用于轻便型的防雨夹克。

与防水薄膜面料相比,防水涂层面料通常非常防水但透气性不好。这种面料通常更便宜,技术进步很快,厂商在不断降低涂层的厚度,增加涂层上气孔数量。使用防水涂层面料的防水服非常适合临时雨衣,或者比较休闲的运动。

什么是缝线密封处理?为什么这很重要?

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缝线密封处理,有时叫压胶处理,是对缝纫线上针扎穿的小孔做密封处理,防止这里漏水,通常使用一种热熔防水胶带。加热后胶带熔接覆盖在这条缝纫线上,有时使用胶水把胶带粘在这条缝纫线上。夹克,裤子和其它户外装备可能是全压胶处理,或者核心部位压胶处理,区别就是全压胶处理对每条缝都做了压胶处理,而核心部位压胶处理只对重要部位,例如脖子,肩膀,胸部等位置的缝纫线做了压胶处理。如果没有高质量的压胶处理,不管你是用什么高质量的防水透气面料,你都会被雨水打湿。

什么是DWR?

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DWR是耐久拒水涂层。几乎所有户外装备的外部面料都有DWR涂层。它能防止面料被水浸湿。DWR涂层能让水份聚集成水珠,从面料表面滑落。DWR涂层会被泥土或人体油脂污染失去效用,也会被摩擦擦掉。这是为什么经过一段时间后,装备似乎不防水了。但其实并不是这样,你只是需要重新恢复DWR涂层就好,可以用相关DWR恢复剂清洗一下装备,或者直接喷上DWR涂层,请参考厂商的建议。Nikwax和Grangers生产DWR恢复剂,如果你发现衣服荷叶效应消失了,你可以使用这些恢复剂恢复DWR涂层。

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使用DWR喷剂时,最好用在洗完之后的湿衣服上(清洗衣服之后,用清水再把衣服清洗一遍,避免洗衣粉/液留在衣服上影响DWR涂层效果),然后衣服干燥后用吹风机(热)或熨斗稍微加热一下衣服,激活DWR涂层材料。在操作前看一看衣服说明和DWR恢复剂瓶子上的说明。我们推荐使用DWR喷剂,而不是DWR洗衣液,DWR洗衣液会把DWR材料洗入内部纤维中,会影响防水薄膜的性能。

GORE-TEX是什么?

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GORE-TEX面料是由GORE-TEX防水透气薄膜和高性能尼龙/聚酯材料面料层压在一起合成的。这种面料有几个级别,包括GORE-TEX Pro,GORE-TEX Active和普通GORE-TEX。GORE公司同时还生产软壳面料和一种非常轻的2.5L面料Paclite。GORE-TEX衣服是全压胶处理,公司承诺“包你干爽(注册商标)”。在层压防水面料中,GORE-TEX薄膜提供了极高的防水性能,同时保持了非常好的透气性,这是因为它的薄膜有亿万个微小孔,可以让水蒸气透过,而禁止水珠渗入。

电子显微镜下的GORE-TEX薄膜电子显微镜下的GORE-TEX薄膜

在2013年,GORE-TEX推出了新款薄膜面料Pro,这款面料没有聚氨酯保护层,极大的提高了透气性。在2015年,GORE公司为3层GORE-TEX面料推出了一种新的基底材料技术叫做C-KNIT,这是一种使用圆形编织技术制作的极精致的尼龙基底材料。C-KNIT面料提高了透气性,更加柔顺,降低了冲锋衣与中间层衣服的摩擦。

有些驴友可能把所有防水透气面料都当作了“GORE-TEX”面料,但其实GORE-TEX面料是W.L.GORE公司的专利技术和产品。W.L.GORE公司对维护使用GORE-TEX材料的户外产品的声誉和质量极度热心,它制定了一系列严苛的规定,要求任何使用GORE-TEX面料生产夹克,裤子或任何其它户外产品的公司严格遵守这些规定。你可不能从它这里买些材料然后发到中国的加工厂去加工。它们对每件衣服从设计到生产阶段都会监控,严格测试产品的防水性,透气性和耐用性,它要求厂商必须使用GORE密封胶条和压胶机器,要求每一家生产GORE-TEX衣服,裤子,手套和鞋子的工厂必须获得GORE认证。它们对待生意很严肃。

在户外行业,户外装备厂商通常会使用正品GORE-TEX材料制作高端旗舰产品线,然后延伸出一整条产品线(或多条产品线),而低端产品使用它们自己的专利薄膜,这样性能指标会弱一些,但价格也会低不少。

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GORE-TEX Pro比较,左边是旧款,右边是新款。红色是面料,灰色/白色是ePTFE薄膜,灰色垫子是内衬。左边老款有白色PU层,右边新款已经变成了更薄的灰色ePTFE夹心结构。

藏在冲锋衣背后的科学和技术WINDSTOPPER是另一种非防水薄膜,也是W.L.GORE公司生产的,有很好的防风性并且非常透气。这种薄膜通常压制在抓绒或软壳面料上,适合在风和日丽的天气里的高强度户外活动。

其它防水透气薄膜

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户外面料产业现在涌现出很多新产品与GORE-TEX竞争。如eVent™, Polartec® Neoshell®, Pertex® Shield 和Mountain Hardwear Dry.Q Elite都非常防水,并且提高了透气性水准。还有使用非常薄的聚氨酯薄膜和聚酯材料薄膜,主要来自亚洲制造商——这种面料有一个优势,就是无需有一个保护层来保护ePTFE薄膜,防止薄膜被污染,同时提高了透气性。

下面是一些防水透气面料的介绍:

eVent®

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这款材料被多家公司采用:它在显微镜级别对PTFE纤维和节点进行了厌油涂层处理,是这个薄膜保持自有的微小孔和空气渗透结构。eVent面料全线产品(从10,000mm-30,000mm)都有公司独有的Direct Venting技术,这是一个专利空气渗透技术系统,在提供防水性的同时提供了极高的透气性。

MemBrain®

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Marmot专利防水透气面料,使用PU薄膜,有着极好的性能和合理的价格。

Polartec® NeoShell®

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多家公司采用这款面料:非常柔软的面料,带有一点弹性,据说防水性接近10,000mm,透气性超乎想象的好。独特的薄膜可以让空气双向流动,有助于水蒸气散发。在寒冷季节进行耐力运动的运动员非常喜欢这种面料。

Polartec® Power Shield® Pro

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这是一款透气性极好的软壳面料,它的防水性足以让你在雨水较少的季节放心在大山里晃荡。

Dry.Q™ Elite

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Mountain Hardware的专利面料。它去掉了PTFE薄膜的PU保护层,它可以让水蒸气直接散发出去,无需等待衣服内部温度和湿度积累到一定程度。

DryVent® (以前叫Hyvent®)

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The North Face的防水透气面料,有几个型号。TNF使用PSI防水性指标;举例来说,DryVent 3L的防水性指标是25PSI(洗涤20次后可以保持的性能),透气性指标是750-800g/m2/24 hrs avg (MVTR) 直立杯测试。(注意,直立杯测试结果通常比其它测试方案结果要低很多)。

H2No®

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Patagonia专利防水透气面料,有3L,2L和2.5L版本。Patagonia同时生产全线GORE-TEX产品。

PreCip™

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Marmot独有的防水涂层技术,适合轻便防雨夹克。

Pertex® Shield+ / AP

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Pertex Shield+防水透气面料是轻量化面料,适合快速简便行动的户外活动。它使用一种亲水PU薄膜,提供了一种高水平的动态透气性——你运动越剧烈,这个面料的透气性越好。

Pertex Shield AP带有一款先进的气孔薄膜,提供最高级别的耐用性和透气性,适合专业户外运动或户外极限运动。Pertex Shield AP带有无数间距统一的微小孔,这些小孔有极高的厌水特性。这个薄膜扮演两个角色,一边提供防水性,一边提供高水平的水汽渗透性。

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