装备简史-深入理解“防水透湿”
作者:装备地带
“防水透湿”的概念对于现代户外装备实在太过重要,可以这么说现代户外装备最伟大的发明就是“防水透湿”材料(这也是戈尔公司被称为20世纪最伟大的公司的主要原因)。迄今为止没有其他任何一项发明可以媲美“防水透湿”材料。所以对于“防水透湿”的透彻理解就显得十分的重要。 


"防水透湿"的历史

在理解“防水透湿”材料之前必须要简单介绍一下GORE公司。因为“防水透湿”是一种功能性的描述,属于抽象概念,可以“防水透湿”的材料很多比如 GORE-TEX, OMNI-TEX, SYMPATEX,EVENT, HYVENT等等。而把“防水透湿”这个概念最先实现成具体面料的就是GORE公司。GORE-TEX在早期也是“防水透湿”材料的代名词。

 GORE公司的创始人Wilbert L和Genevieve Gore 


对于户外爱好者而言,“防水透湿”有两个十分重要的时间节点,一个是1969年一个是1976年。

1969,Bob Gore开始了PTFE材料的延展试验,试验的结果非常令人震惊,延展后的PTFE不仅具有极好的强度同时也具有很高的多孔透湿能力。这个试验打开了GORE-TEX材料的大门,“防水透湿”的基因诞生了,但是这个时候GORE-TEX还只是应用在工业设备上的密封条和胶带。

1976,GORE公司正式向极具创新精神的户外品牌 Early Winters 销售其GORE-TEX材料,而Early Winters 也是业内第一次将GORE-TEX材料应用在户外装备上的公司。下图就是世界上第一件真正意义上的“冲锋衣”,不过这个时候依然沿用“RAIN WEAR”也就是雨衣的描述,既不是“冲锋衣”也不是“硬壳”。因为这个时候,对于户外服装而言,“防水透湿”依然是非常难以理解的事情。不得不说Early Winters是个伟大的公司,感谢这些不断创新的户外匠人让我们享受到科技进步带来的舒适和安全。

1976年是户外装备成果非常丰硕的一年,光是GORE-TEX材料就被多家公司应用在服装,帐篷,睡袋上面。经常看装备实验室的一定会想起土拨鼠那条漂浮在水上的睡袋广告,没错!那就是MARMOT公司生产的世界上第一条防水透气的GORE-TEX睡袋。




“防水透湿”的原理

绝大多数人包括我自己第一次听说“防水透湿”概念的时候都觉得不可思议。但是如果知道了,水分子和空气分子之间的体积差距非常巨大之后就很容易理解“防水透湿”的原理: 只需要一块间隙比空气分子大比水分子小的材料就行了。对!这就是GORE-TEX薄膜的工作原理 。

GORE-TEX薄膜,疏松多孔,刚好符合我们上面讲到的原理


这块蓝色的材料形象的展示了这种“防水透湿”原理



“防水透湿”的实现

通常我们在户外徒步或者旅行的时候遇到下雨,一般都是下图这种情况,雨水打在衣服上,但是不会渗透进去,同时身体产生的湿气也能扩散出去不会让身体闷热,这就是“防水透湿”的作用。



鞋子这张图更能体现脚部的湿气透过"防水透湿"材料扩散出来的状态。



从这张图片,我们可以十分清楚的看到能够“防水透湿”材料的物理形态。



单独拿出来看就可以看到,我们的冲锋衣的材料是由三层组成:

第1层. 最外面的是结实的尼龙布料的保护层
第2层. 中间是关键的“防水透湿”薄膜
第3层. 最里层也是一层保护层

三层材料的横截面


这里我们就可以清晰的知道实现“防水透湿”功能的薄膜一般是不会单独存在的,他的内侧和外侧都需要保护层



如果严谨一点的话,实际上冲锋衣的材料是由五层组成的,看下图



简化一下就是下面这个样子,我们可以看到在靠近薄膜的两侧还有一层保护膜



你会好奇为什么需要这么多保护层,我们来看看电子显微镜下面的“防水透湿”薄膜的微观结构。

照片里的结构是十分疏松多孔的结构,显然这种结构在抗损和抗污能力方面相对的脆弱。无论是外部的物理损伤还是微尘的污染都会影响“防水透湿”薄膜的功效。(之所以没有提到化学损伤是因为“防水透湿”薄膜的化学性质非常稳定,基本不受强酸强碱的影响)



到这里基本上我们就了解了“防水透湿”这一高科技的基本情况,但是这还不够!


“防水透湿”的关键

如果只是基于上面的知识,那么在实际户外过程中,你会对一些现象十分困惑。

为什么我的衣服是防水透湿的冲锋裤,但是依然会渗水?
为什么我的衣服是防水透湿的冲锋衣,但是依然很闷热?

我们在户外活动的时候,遇到下雨我们的衣服大概是这个样子


把距离拉近,衣服表面是这样的效果


看到这些又圆又胖的水珠没有?  这就是我们常说的 “荷叶效果”。而产生“荷叶效果”的原因是我们的服装的外层(尼龙保护层)使用了DWR(DURABLE WATER RESISTANT)处理。这种处理使得我们的冲锋衣表面(尼龙保护层)多了一层“透明”的保护层,正是由于这个保护层的存在才能让我们的“防水透湿”功效得以真正实现。

为什么呢?

通过前面的了解我们都知道“防水透湿”薄膜的功效,“防水”是毋庸置疑的,因为薄膜的间隙远远小于水分子,所以液态水是根本不可能穿透我们的“冲锋衣”打湿我们的身体。

但是“防水透湿”的“透湿”功效是有前提条件的,在我们的“防水透湿”薄膜的外层是我们的“尼龙保护层”, 也就是说如果“尼龙保护层”不能透湿的话,即便“防水透湿”薄膜再透湿也是无济于事。

什么情况下“尼龙保护层”会失去透湿作用呢?

对! 当它被雨水浸透的时候。在这种情况下,“尼龙保护层”实际上就变成了一层封闭的水布,湿气根本没法扩散出去。这个时候DWR保护层就是阻止你的“尼龙保护层”变成水布的关键。

因为有了DWR的存在,雨水无法停留在“尼龙保护层”形成水布,从而使得我们的“防水透湿”薄膜的透湿功效得以实现。毫不夸张的讲:

DWR是"防水透湿"的灵魂所在!

知道了DWR,我们再来回答前面的两个徒步中遇到的问题。一旦DWR保护层失效,那么我们的冲锋衣外层在大雨中会完全被浸透从而失去透湿功效,这是让我们产生闷热的原因,另一方面尼龙纤维本身在毛细作用下,会让外层的水通过领口,袖口甚至拉链进入衣服内层,产生“渗水”的现象。

遗憾的是目前DWR处理都有一定的使用寿命,DWR会随着使用损耗慢慢消失,所以经常使用防水剂保养冲锋衣裤是十分必要的。


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