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课堂|冲锋衣为什么防水透气?
2021年07月01日


在户外,冲锋衣是风雨中的好伙伴。


“防水透气”,看似矛盾的两个方面,是怎样在冲锋衣身上成功演绎?


“冲锋衣”是一个中国发明的词汇,它在国外其实指的是硬壳(Hard Shell),它是户外运动的一种基本装备。有时候我们可能冒着风雨在行走,同时也在出汗,所以我们需要一种防水透气的衣服。

冲锋衣就是为这样的户外场景而出现,它能做到防水,同时还具有一定的排汗透气能力,是如今山友们必备的装备。

曾经,防水和透气是两件不可兼得的事情。如果你想要防水,就需要牺牲衣服的透气效果;如果你想要衣服透气,那就得舍弃防水。

防水与透气不可兼得

没有冲锋衣之前,人们防水只能用雨衣,而透气只能用布衣。但是雨衣不透气,布衣不防水,防水与透气难以兼得。

雨衣防水——在以前,如果登山时遇到下雨,登山者只能穿上雨衣。雨衣表面光滑封闭,雨水根本进不去,所以可以防雨。


雨衣可以实现防雨。

雨衣不透气——但是大雨过后,穿在雨衣里面的衣服也已被汗水浸湿,浑身都会很难受。


雨衣不透气,穿久了就会浑身是汗。

布衣透气——在阳光明媚的天气,如果想要透气,登山者又得换上布衣。布衣表面空隙大,汗水能蒸发排出,保持身体的干爽。


布衣可以实现透气。

布衣不防水——但哪怕是零星小雨,也足以让布衣湿透。冷风一吹,全身凉飕飕。

布衣不防水,被雨淋就会湿透。

防水和透气的原理——雨衣之所以可以防水,是因为表面封闭,而雨水很大颗,不能进入雨衣;布衣之所以透气,是因为表面有空隙,而水蒸气很细小,能从布衣缝隙间排出。


雨衣封闭,雨滴进不去。布衣有空隙,水蒸气能出去。

雨衣可以做到防水,布衣可以做到透气,能不能发明一种衣服,雨水进不去,汗水又能蒸发排出?这样的想法催生了冲锋衣。

既能像雨衣一样防水,又能像布衣一样透气。冲锋衣就为这样的目标而生。

因此,现在登山,大家都会穿防水透气的冲锋衣。

防水透气,听起来十分矛盾。冲锋衣究竟神奇在哪儿,能实现雨衣般的防水,同时实现布衣样的透气呢?

冲锋衣的进化之路

实现防水透气功能,冲锋衣走过了漫长的道路,从把两种材料拼接起来,到运用涂层,到先进今的薄膜复合结构。冲锋衣最终找到了防水透气的解决方案。

混纺法——要做到防水透气,20世纪60年代初,人们想到最简单的混纺。混纺是两种材料的组合,一种用来防水,一种保障透气。比如早期的冲锋衣面料“6040”,就是采用60%的棉结合40%的尼龙混纺。

因为面料之间还是有缝隙,雨水仍然能够渗入。所以这种方法有效,但是效果有限。


混纺不能实现完全的防水透气。


混纺+涂层法——20世纪60年代中期,人们找到了一种防水涂层,对面料进行了一定的改进。当面料经过涂层处理后,雨水就像掉落在荷叶的表面一样,结成小水珠。同时涂层很轻薄,水蒸气通过面料缝隙仍然能排出。


涂层可以实现“荷叶效果”,让水珠滚落,同时水蒸气能从面料缝隙排出。


但就像口红不会一直待在嘴唇上一样,既然是涂层,就会随着使用一点点破坏。如果涂层消耗殆尽,防水效果也就失去了。



涂层损坏后衣服就会进水。


因此,混纺法和涂层都不能根本解决防水透气问题。


涂层虽有缺陷,但仍然是个好办法。于是,在保留涂层的基础上,第二层防线被建立起来。


通过两道防线,冲锋衣真正实现了久远的梦想,完成了进化之路。


现代冲锋衣的防水透气

正是因为混纺+涂层的方法不够好,早期冲锋衣采用两种材料混纺依然会进水,使用涂层也不能做到全防水透气,各种缺陷催生了新材料的诞生。1969年,一种充满小孔的薄膜的出现,把冲锋衣带入了新时代。


薄膜的出现,让冲锋衣真正实现了防水透气,采用涂层+薄膜的冲锋衣成为主流。


涂层+薄膜法——今天的冲锋衣,在涂层下方设计了一种带有致密小孔的薄膜。这种小孔能让水蒸气通过,但是雨滴进不来。这便是现代冲锋衣的防水透气原理。


薄膜的作用示意图。


雨滴进不来——为什么雨滴进不去薄膜呢?有以下两个原因:


1)雨滴具有张力,是一个个水分子紧密连接的整体,


2)冲锋衣的薄膜的孔很小,比雨滴小很多,所以雨滴进不去小孔。


1)水滴内部的张力让它无法进入薄膜。因为雨滴的“张力”很强,水分子之间强烈吸引,就像抱团在一起。当雨滴接触薄膜时,没有水分子愿意离开水滴。


2)雨滴无法进入薄膜。因为冲锋衣薄膜上小孔的直径一般只有10微米大(1米=1百万微米),雨滴的直径大约是这些小孔的两万倍,必然无法通过小孔渗入面料内部。


水蒸气能通过——为什么水蒸气能通过薄膜呢?有以下两个原因:


1)人体产热,可以把汗液蒸发为水蒸气。所以汗液可以排出。


2)因为水蒸气比水珠小很多,水蒸气很细小,可以钻过冲锋衣薄膜的小孔排出。


1)人体热量促进水蒸气逃逸。登山时,人体温升高,内部的温度大于外界空气,促使汗气向冲锋衣外扩散。薄膜上的小孔就像工厂的烟囱,为水蒸气提供了排放通道。


2)水蒸气可以通过薄膜小孔。水蒸气是粒度更小的水分子(一个水分子直径大约0.4纳米,1微米=1000纳米),所以水蒸气很容易从小孔排出。


所以,依靠薄膜,现代冲锋衣找到了防水透气的方法。但是薄膜是一种脆弱的物质,很容易损坏,所以今天的冲锋衣会采用多层结构保护薄膜。


多层结构——今天,为了解决薄膜易损的问题,优质的冲锋衣会采用多层结构。以四层结构为例:最外层是肉眼不可见的防水涂层,提供第一道防线;紧接着是尼龙层,提供耐久的功能;中间层是一层薄膜,是防水透气第二道防线;最里层是尼龙或人工纤维,保证薄膜完好并提供舒适感。


薄膜是冲锋衣备受保护的核心。


现代冲锋衣通过复合的多层结构,各层之间相互配合实现防水透气,同时又各司其职保证衣服舒适耐用,把防水透气薄膜像汉堡一样夹在最中间。


由于薄膜是冲锋衣防水透气的核心,所以受到层层保护。如果没有薄膜,冲锋衣就跟普通衣服没什么大区别了。


所以,市场上各个品牌的冲锋衣面料,防水透气原理都相同,主要区别在于薄膜不同。


殊途同归的面料

基于以上原理,现代冲锋衣都是采用多层结构,涂层,尼龙,薄膜,人造纤维共同作用实现持续的防水透气效果。


即使今天冲锋衣的主流面料名字各不相同,但是薄膜都是防水透气的关键。


戈尔特斯(Gore-Tex)面料——戈尔特斯(Gore-Tex)面料是最著名的防水透气面料,涂层+薄膜实现了防水透气。


戈尔特斯(Gore-Tex)公司首次将ePTFE材料制作的薄膜用于冲锋衣面料,因此成为当今冲锋衣面料的霸主。

 

戈尔特斯(Gore-Tex)面料原理示意。


伊文特(eVent)面料——伊文特(eVent)面料起步于1999年,薄膜同样采用ePTFE材料为基础,防水透气核心依靠的仍然是薄膜。

 

伊文特(eVent)面料原理示意图。

 

尼奥盾(Neoshell)面料——尼奥盾( Neoshell)面料由亚微米级别的纤维构成,属微孔薄膜,也就是小孔更为细密,因此防水透气效果更好。2011年由著名的抓绒面料公司保罗塔克(Polartec)研制。


尼奥盾( Neoshell)面料原理示意图。


此外,还有Dry.Q,H2NO,Triple Point Ceramic等五花八门的面料,其防水透气都是依靠涂层+薄膜实现的,而涂层廉价易得,薄膜则是技术核心。有了这些名牌面料,并不代表你就可以拥有一件风雨无阻的冲锋衣。


现代冲锋衣的涂层+薄膜技术仍然有很大缺陷,因为这种技术比较金贵,虽然能做到防水透气,但是需要时常保养和维护。


无论什么面料,如果总是穿了不洗,污垢会让冲锋衣一点点沦陷,最后失去防水透气功能。


沦陷的冲锋衣

冲锋衣的防水透气依靠的是两大防线:一是涂层,二是薄膜。其中第一道防线是最容易被突破的,因为涂层总是最先接触各种污垢,而且涂层随着使用会不断减少。第二道防线更脆弱,如果污垢进入薄膜,冲锋衣的防水透气很快就会失效。


冲锋衣的沦陷就是失去防水透气功能的过程,如果你总是不洗,冲锋衣会彻底报废,你就准备再买一件吧。


最初:涂层失效——污垢具有吸水的作用,衣服表面的污垢会给雨水可乘之机。


所有的冲锋衣外层都会有防水涂层,由于在衣服的最外侧,很容易被油脂、烟尘污染,这些污垢给了雨水进入的理由。


雨水通过污垢侵入。


接着:排气受阻——当污垢彻底攻破涂层防线后,雨水便会附着在衣服表面渗透,薄膜也不能正常工作了。


对有薄膜的冲锋衣而言,如果污垢只是让涂层失效,雨水并不会进入身体,但涂层失效让水蒸气无法逃逸,透气功能也就失效。


涂层实现,薄膜也不能正常作用。


然后:防水透气功能完全丧失——当涂层完全被破坏,污垢便会堵塞薄膜上的小孔,两道防线全面失守,冲锋衣防水透气功能完全丧失。


污垢侵入薄膜后,冲锋衣防水透气功能就完全丧失了。


最后:衣服报废——沾满汗水、油脂的薄膜是微生物喜食的对象。如果你长时间不清理冲锋衣,随着时间的推移,微生物会吃掉薄膜,昂贵的冲锋衣也随之报废。


长期不洗,微生物会吃掉薄膜。


因此,为了避免全身湿透,衣服报废的悲剧,需要定期对冲锋衣进行清洗保养。


只有无微不至的呵护,冲锋衣才能给你体贴的保护。


冲锋衣的清洗

既然已经明白冲锋衣为什么沦陷,明白怎么保养显得尤为重要。保养的第一步就是正确的清洗。


冲锋衣清洗最好采用滚筒洗衣机,并且采用专业的清洗剂。由于薄膜是防水透气功能的核心,冲锋衣的清洗,主要目的是洗掉堵塞薄膜的污垢。


避免普通清洗剂——由于薄膜上的小孔很细微,普通衣物清洗剂本身也可能堵塞薄膜,也就是把昂贵的冲锋衣洗坏了。


普通清洗剂会堵塞薄膜。


冲锋衣不能干洗,不能使用洗衣粉,洗衣液,和任何含有织物柔软剂、调理剂、去污剂或漂白剂的产品,因为它们含有的添加剂都容易堵塞薄膜小孔。


冲锋衣的清洗需要专业的清洗剂。


使用专业清洗剂——冲锋衣的清洗,必须采用专门设计的清洗液,才不会堵塞薄膜。专门的清洗剂是一种水性溶剂,不会留下残留物。


薄膜需要专业清洗剂呵护。


使用专业的清洗剂后,冲锋衣可以去除堵塞薄膜的污垢。


合理的清洗是保养冲锋衣的第一步,第二步是恢复防水涂层。冲锋衣的防水涂层是第一道防线,但涂层很容易就掉落磨损,因此需要经常进行防水恢复,冲锋衣才能重新发挥作用。


冲锋衣的防水恢复

洗干净后的冲锋衣,只有补充防水涂层,才能彻底恢复功能。


洗涤防水恢复——一种防水恢复方法是洗涤,即在清洗时配合冲锋衣防水护理产品。但是洗涤会使防水剂进入衣服的里侧,影响一部分透气性。


洗涤的方法不可避免地影响衣服透气性。


喷涂防水恢复——另一种更好的恢复方法是局部喷雾,即在半湿的状态下,针对磨损点(如肩膀和袖口)喷雾,防水剂可以均匀地分布,且不影响里侧透气性。


喷雾是更好的防水恢复办法。


进行防水处理后,使冲锋衣自然晾干,一件防水透气的冲锋衣就又回到了你身边。


喷涂防水剂后,自然晾干即可。


写在最后

冲锋衣的防水透气并不是空穴来风,而是不断摸索后的技术集成。我们使用一件装备,只有了解原理,才能正确洗护,让装备延年益寿。总而言之,需要注意以下几点:


  • 冲锋衣防水透气的原理是:薄膜上的小孔雨水进不去,水蒸气能出去,因此可以防水透气。


  • 冲锋衣有两道防线:防水透气的第一道防线是涂层,第二道防线是薄膜。


  • 市面上各种品牌冲锋衣面料的区别主要在于薄膜设计。


  • 冲锋衣一段时间后防水透气失效的原因是,涂层的磨损和薄膜的失效。


  • 冲锋衣的清洗需要专业清洗剂,不留残留地去除薄膜上的污垢。冲锋衣的防水恢复需要通过专业防水剂,且经常补充防水涂层。


 了解原理,正确洗护,你的冲锋衣可以陪你到很久。






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