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技术贴,涉及《物理化学》专业基础知识,ePTFE面料防水原理,常见的有Goretex,eVENT

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发表于 2014-11-3 16:37 显示全部帖子 | 只看本帖大图
本帖最后由 大叶迷彩 于 2014-11-4 15:48 编辑

      一直想要发个帖子来解释一下ePTFE的防水原理,因为不仅仅是广大驴友,甚至包括很多做ePTFE的从业者都没弄清楚为什么膨体聚四氟乙烯薄膜(ePTFE)能防水。下面两张图是这个行业的龙头老大给的解释。中文网站上没找到,只好节选百度的图面了。
狗家原理.jpg

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狗家原理百度.jpg

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发表于 2014-11-3 16:38 显示全部帖子
本帖最后由 大叶迷彩 于 2014-11-4 10:32 编辑

再上两张截图,别怪我弄的太无聊晦涩,因为这是我能找到的最简单的资料了。里面清楚的说明了水分子的单分子的直径是0.4纳米。水簇的直径多大?没找到。我就按27个连成直线算,也就不到10纳米。但ePTFE服装膜的孔径多大?是0.2微米,也就是200纳米。这么说还是太晦涩,直接的说吧,气态的水蒸气是单分子的,直径0.4纳米。液态的水最大以27个水分子通过氢键结合在一起,怎么也不会超过10纳米。10纳米的水怎么就不能通过200纳米的洞呢?这个问题困扰了我好几天,一个哥们被困扰了一年多。

水分子直径.jpg

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水簇.jpg

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4人点评 收起
发表于 2014-11-3 16:39 显示全部帖子
本帖最后由 大叶迷彩 于 2014-11-4 11:11 编辑

发一下ePTFE膜的电子显微镜照片吧,否则也说不清楚膜和孔的关系。这种服装膜的厚度一般在10--20微米,平方克重在10--20克。比起我们家庭用的保鲜膜差不多,柔软度也接近。对于绝大多数没机会见这种材料的驴子们,暂且这么想象吧。下面图片是我们拍的ePTFE膜的照片。

这张是10000倍的电镜照片,是从一件奥索卡上面减下来的一块狗家的面料
1.jpg

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这张是今年Munich ISPO在eVENT展位上拿到的一块面料拍的电镜照片

4.jpg

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这块也是Munich ISPO在eVENT展位上拿到的,但这是狗家的面料。eVENT的人把这块面料跟他们自己的面料拼接在一起,展示狗家的不透气而他们自己的面料透气。但他们就是解决不了自己的面料水洗后漏水的问题。

1.jpg

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发表于 2014-11-3 16:39 显示全部帖子
本帖最后由 大叶迷彩 于 2014-11-4 12:30 编辑

关于ePTFE的防水原理,确实很复杂。如果没有专业的化学或者化工基础知识,很难理解。这可能也是狗家为何用了一个错误的理论来给大家形成了一个错误的观念的原因吧。这方面的研究很少有人去做,因为狗家是老大,这就跟亚里士多德关于重力的观念的解释有相似之处。但是事实就是事实,有人在这方面做了科学的阐述,我这里只是引用:
下面是我找到的链接:
https://yingjietex.cn.gongchang.com/news/420173.html

如下是我复制的内容:

PTFE微孔薄膜的防水机理

聚四氟乙烯薄膜微孔形成的毛细管中,弯月形曲面的液气界面张力将附加到毛细管液柱上,根据拉普斯斯方程,附加压力
P为:
P=YLG(1/p1+1/p2)

式中:YLG
液体与气体界面的表面能或液气界面张力,通常称为表面张力,20°C水为0.0725N/M;

P1、P2
弯曲面两个轴向的曲率半经。

对于圆柱形毛细管孔洞,p= P1= P2则有:P=2yLG/ P
由于:p=r/cos 式中:r-毛细管当量半经;θ-毛细管内壁与液体的前进接触角,PTFE其值为118°。P向外为正,故有:P =2yLGcos / r

从上式可以发现,影响聚四氟乙烯微孔薄膜耐水压的主要因素是微孔孔经r和接触角 。当90°﹤ ﹤180°时,越大,耐水压越高。聚四氟乙烯微孔薄膜微孔内壁与水的前进接触角为118°,后退接触角为91°,接触角为104°是各种材料中最大的;r越小,耐水压越高。聚四氟乙烯微孔薄膜的微孔半经非常小,只有零点几微米。故耐水压很高,而且其孔经小于最小雨滴无法直接透过。

此外聚四氟乙烯微孔薄膜表面能很低,水在聚四氟乙烯微孔薄膜表面的接触角在120°左右,故其润湿性极差;聚四氟乙烯薄膜本身具有一定机械强度,受到压力时微孔不易被挤破,这些都有利于耐水压提高。

理论上耐水压与薄膜厚度无关,而实际上,薄膜厚度越薄,机械强度越低,可以引起防水性下降。

计算结果也说明毛细管处在垂直位置时,薄膜表面积水的高度(与聚四氟乙烯微孔膜厚度同一数量级)引起的重力的影响可以忽略。

由此得到的是将聚四氟乙烯薄膜中的微孔简化为圆柱形毛细管模型公式。公式表明在毛细管内壁与液体的前进接触角大于90°时,进入毛细管内的水受到液气界面张力形成向外的附加压力。故要使水通过微孔就需要比这种因表面张力所产生的阻力还要大的力。r=1um时,计算得到 P约为72.5kPa,即最少需要7.2m水柱的外加压力能使水通过毛细管微孔;也就是说,对于孔经1um的聚四氟乙烯微孔薄膜,理论上其耐不压值为72.5kPa。考虑到聚四氟乙烯微孔薄膜中的微孔实际上不上一条直的通道,而是通道在膜内结成网状结构,因此实际测试值应该大于理论模型计算值。


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发表于 2014-11-3 16:39 显示全部帖子
本帖最后由 大叶迷彩 于 2014-11-4 12:34 编辑

这样就可以开始解释为啥eVENT水洗后不防水了,先上一张旗明送我的K2冲锋衣上面减下来的eVENT面料的电子显微镜照片。
1.jpg

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这一张是K2的eVENT面料上面纯ePTFE的电镜照片,也就是说,上面那张照片是在这次膜上面加了一层我暂且叫做PU的涂层。但是这次涂层又没有把ePTFE膜完全覆盖,还留下了一小部分。这样就是我们感觉到的为什么eVENT的透气性比狗家的要好的原因。
2-1.jpg

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但是就是这种设计导致了eVENT水洗之后不防水。真的不知道eVENT的研发人员是怎么想的。
解释一下吧:
上面已经说到ePTFE的防水是由于水的表面张力所产生的。但是我们系衣服的时候要用洗涤剂啊!无论是洗衣粉还是洗衣液,这可都是表面活性剂啊!
加入表面活性剂的水可就没那么大的表面张力了。这也是肥皂泡之所以能存在的原因。还防啥水呢?
有人会问:你没有解释清楚为啥水洗后就不防水啊!
先别急,
表面活性剂之所以有去污的能力,就是因为它们同时具备亲水基团和亲油基团。而洗涤剂的亲油基团基本都是碳氢长链。这个东西跟ePTFE的碳氟长链是相似的。根据相似相溶的原理,表面活性剂会跟ePTFE膜形成很强的结合力,这时候的ePTFE膜就成了亲水的了,当然就不防水了。反正我是洗了10次才使面料恢复了防水的能力。衣服可不能这么糟蹋啊!
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  • 旗明 凯图巅峰十周年纪念款这件衣服本来是卖出去被快递刀片划破了,被返回到厂家 高温贴合了胶皮,不知道高温是否会影响结构,另外最开始订货的时候凯图巅峰资料里面 十周年这款是透气指数最低的一款,但是价格接近三层贴 ... 2015-11-13 10:25
  • 旗明 关于你说EVENT面料不能洗,洗了会漏水,我自个用的凯图巅峰AA010两层贴合的冲锋衣,刚才好奇的在水管上冲了十几分钟,手放在衣服里面,不停的搓揉,但是丝毫不湿,这个是12年走鳌太的时候凯图巅峰公司送我的,所以也 ... 2015-11-13 10:19
  • 洋洋痒 但是多次漂洗又不现实 从衣服的磨损 损耗人力物力 来自Android客户端 2014-11-5 00:30
  • 洋洋痒 您的意思是不能用洗涤剂 洗涤剂使膜变成亲水性的了 需要很多遍漂洗才能去除膜的亲水性 是这个意思吗 来自Android客户端 2014-11-5 00:28
发表于 2014-11-3 16:39 显示全部帖子
本帖最后由 大叶迷彩 于 2014-11-4 13:14 编辑

下面两张照片能够揭示狗家面料的结构,或许也是狗家不愿意说的秘密吧。
蓝色面料,狗家的所谓3层。
绿色面料eVENT的三层。
这个可不是我缝到一起的,是eVENT在Munich ISPO展示,并且送了我这么一块。
Goretex分层.jpg

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eVENT分层.jpg

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啥呢?
也就是狗家的双组份膜。面料层已经跟ePTFE层紧密的粘合在一起了,所以破坏的时候造成的ePTFE的分层,这是ePTFE的特性。PU层是coating在ePTFE上面的,这也是为什么狗家的面料根本不透气的秘密,因为没地方透气。他们只是“透汽”,其实就是透湿,别指望气体分子能迅速通去。
下面展示的是eVENT的面料分层,一边跟面料,一边跟里料粘合,无法分层展示了。


发表于 2014-11-3 17:08 显示全部帖子
楼主速度啊
发表于 2014-11-3 22:48 显示全部帖子
专业   
发表于 2014-11-3 22:51 显示全部帖子
赶紧填坑
发表于 2014-11-4 09:11 显示全部帖子
本帖最后由 大叶迷彩 于 2014-11-4 15:15 编辑

这个视频是在Munich ISPO eVENT展位上当场拍摄的,可以看到eVENT的面料是透汽的,狗家的是不透气的。
eVENT透汽了,但洗后耐水压只剩2000这也是无法回避的。不知道经过10个月,eVENT是否有进步?
https://v.youku.com/v_show/id_XODE4NTE4NzE2.html
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