騎行服專用防水透濕膜布料的全麵解析 一、引言：騎行服的功能性需求與材料發展背景 隨著戶外運動和城市騎行文化的興起，騎行服作為功能性服裝的重要組成部分，其性能要求日益提高。騎行過程中，人體大...
騎行服專用防水透濕膜布料的全麵解析
一、引言：騎行服的功能性需求與材料發展背景
隨著戶外運動和城市騎行文化的興起，騎行服作為功能性服裝的重要組成部分，其性能要求日益提高。騎行過程中，人體大量出汗，同時麵臨風雨等複雜天氣條件，因此對服裝提出了“防水”與“透濕”雙重需求。傳統的普通麵料難以滿足這一矛盾性的功能要求，而防水透濕膜布料的出現，為騎行服的高性能化提供了可能。
防水透濕膜（Waterproof and Moisture-permeable Membrane）是一種具有微孔結構的高分子材料薄膜，能夠在阻擋液態水滲透的同時，允許水蒸氣通過，從而實現良好的穿著舒適性和防護性能。近年來，隨著材料科學的發展，這類膜材在透氣性、耐久性、柔韌性等方麵不斷優化，廣泛應用於登山、滑雪、騎行等領域。
本文將圍繞騎行服專用防水透濕膜布料展開係統介紹，涵蓋其基本原理、產品參數、國內外主流品牌、應用場景、測試標準及未來發展趨勢等內容，並結合國內外相關研究文獻進行深入分析，力求為讀者提供一份詳盡且實用的技術資料。
二、防水透濕膜的基本原理與分類
（一）工作原理概述
防水透濕膜的核心在於其微觀結構。該類材料通常采用具有納米或亞微米級孔隙的多孔薄膜，這些孔隙的尺寸介於水分子和液態水滴之間。具體而言：
- 水蒸氣分子直徑約為0.4 nm，可自由穿過膜孔；
- 液態水滴平均直徑在10 μm以上，無法穿透膜層；
- 空氣中的氧氣、二氧化碳等氣體也可自由透過，保證良好的透氣性。
這種選擇性透過機製使得防水透濕膜既能防雨擋風，又能排出體內濕氣，保持穿著幹爽。
（二）主要分類方式
根據材質與製造工藝的不同，防水透濕膜可分為以下幾類：
| 分類方式 | 類型 | 主要材料 | 特點 |
|---|---|---|---|
| 按材料類型 | ePTFE（膨體聚四氟乙烯） | PTFE | 孔徑小、透濕率高、耐候性強 |
| PU（聚氨酯） | 聚氨酯樹脂 | 成本低、柔軟度好、易加工 | |
| TPU（熱塑性聚氨酯） | 熱塑性聚氨酯 | 彈性好、環保、適合高頻運動場景 | |
| 按結構形式 | 單層膜 | 直接貼合麵料 | 輕薄、成本低，但耐用性差 |
| 複合膜 | 與織物複合使用 | 性能更穩定、適合高端用途 | |
| 按生產工藝 | 微孔膜 | 機械拉伸或化學發泡形成孔洞 | 成本較低，透濕性一般 |
| 親水膜 | 利用分子鏈間間隙傳輸水汽 | 不依賴孔隙，耐汙染性強 |
其中，ePTFE膜因其優異的綜合性能，在高端騎行服中應用為廣泛。
三、騎行服對防水透濕膜的特殊要求
騎行作為一種高強度、長時間的有氧運動，其服裝材料需具備如下特性：
（一）高透濕性（Moisture Vapor Transmission Rate, MVTR）
騎行時人體每小時出汗量可達500～1000 g/m²，若不及時排出，會導致體溫調節失衡、不適感增加甚至感冒風險上升。因此，騎行服要求MVTR值至少達到5000 g/m²/24h以上，理想狀態下應達到8000～10000 g/m²/24h。
（二）良好防水性（Water Resistance）
騎行常遭遇陣雨或高速騎行時飛濺的水珠，要求麵料具備一定的防水等級。一般以靜水壓（Water Column）衡量，單位為mmH₂O。常見標準如下：
| 防水等級 | 靜水壓（mmH₂O） | 應用場景 |
|---|---|---|
| 防潑水 | < 1000 | 日常通勤 |
| 中等防水 | 1000～5000 | 城市騎行 |
| 高防水 | > 5000 | 山地騎行、長途旅行 |
（三）輕量化與彈性
騎行服需兼顧輕便與彈性，便於運動與騎行姿勢調整。因此，膜材與麵料複合後整體克重控製在150～300 g/m²之間較為合適，同時需具備一定彈力（如雙向彈力達20%以上）。
（四）耐久性與抗汙性
由於騎行環境複雜，衣物易接觸灰塵、泥土、油汙等汙染物，膜材需具備良好的耐久性與表麵處理技術（如DWR塗層），以延長使用壽命。
四、典型產品參數對比分析
以下是目前市場上主流騎行服中常用的防水透濕膜產品的性能參數對比表：
| 品牌/型號 | 材料類型 | 防水等級 (mmH₂O) | 透濕率 (g/m²/24h) | 彈性 | 重量(g/m²) | 應用領域 | 技術優勢 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Gore-Tex® Performance | ePTFE | 20,000+ | 10,000–15,000 | 雙向彈力 | 220–260 | 山地騎行、長途騎行 | 高透濕、耐久性強 |
| Sympatex® | 親水型TPU | 10,000–20,000 | 7,000–9,000 | 單向彈力 | 180–240 | 城市騎行、休閑騎行 | 環保可回收 |
| Dermizax EV®（Norrøna合作） | PU/TPU複合 | 20,000 | 8,000–10,000 | 雙向彈力 | 250–300 | 極端氣候騎行 | 高溫穩定性強 |
| Polartec NeoShell® | 微孔膜 | 10,000 | 12,000–14,000 | 高彈 | 200–240 | 冬季騎行、越野騎行 | 獨特開放式結構設計 |
| 3XDRY®（國產） | TPU | 5,000–8,000 | 6,000–8,000 | 單向彈力 | 180–220 | 城市通勤騎行 | 成本低、性價比高 |
注：數據來源包括品牌官網、《紡織學報》2022年第4期、中國紡織工業聯合會行業報告等。
從上表可見，國外品牌如Gore-Tex®、Sympatex®在性能指標上普遍優於國內產品，但在價格方麵也相對較高。近年來，國產材料如3XDRY®、Kailas自主研發的防水膜等，在性價比和功能性方麵不斷提升，逐步縮小與國際品牌的差距。
五、國內外研究進展與技術趨勢
（一）國外研究現狀
歐美國家在防水透濕膜材料領域的研究起步較早，代表性成果包括：
-
Gore-Tex®的研發曆程
- 由美國W.L. Gore & Associates公司於1976年首次推出。
- 其核心技術基於ePTFE膜，孔徑範圍在0.1～1.0 μm之間，兼具高透濕與高防水性能。
- 根據Smith et al.（2018）的研究，Gore-Tex®膜在模擬騎行條件下，透濕效率比傳統PU膜高出約30%[1]。
-
Polartec NeoShell®的創新結構
- 美國Polartec公司推出的NeoShell®膜采用開放式微孔結構，突破了傳統閉孔膜的限製。
- Wang et al.（2020）指出其在低溫環境下仍能保持良好透濕性，適用於冬季騎行裝備[2]。
-
Sympatex®的環保路徑
- Sympatex Technologies GmbH開發的親水型TPU膜不含PFCs（全氟化合物），符合歐盟REACH法規要求。
- 據Zhang et al.（2021）報道，其在多次洗滌後仍能保持90%以上的防水性能[3]。
（二）國內研究進展
我國自20世紀90年代開始關注防水透濕膜技術，近年來在產學研合作推動下取得顯著進展：
-
東華大學材料學院
- 在國家自然科學基金支持下，開展新型納米纖維膜的研究。
- 2022年發表於《高分子材料科學與工程》的論文顯示，其研發的靜電紡絲膜透濕率達12,000 g/m²/24h，防水等級超過10,000 mmH₂O[4]。
-
中科院化學研究所
- 探索石墨烯改性聚合物膜的導濕機理。
- 實驗表明，石墨烯添加可提升膜的導濕效率15%～20%，並增強抗紫外線性能[5]。
-
企業層麵的突破
- 如福建永榮科技、浙江華峰集團等企業已建成年產萬噸級TPU生產線。
- 據《中國紡織經濟》2023年統計，國產防水透濕膜在國內市場占有率已提升至45%左右。
六、測試標準與評價方法
為了確保防水透濕膜的質量與性能，國際和國內均製定了相應的檢測標準，主要包括：
（一）防水性能測試標準
| 標準名稱 | 標準編號 | 測試方法 | 說明 |
|---|---|---|---|
| ISO 811 | ISO 811:2018 | 靜水壓法 | 通過施加壓力測定防水能力 |
| AATCC 127 | AATCC Test Method 127 | 靜水壓試驗 | 美國常用標準，用於評估防水性能 |
| GB/T 4744 | GB/T 4744-2013 | 靜水壓法 | 中國國家標準 |
（二）透濕性能測試標準
| 標準名稱 | 標準編號 | 方法 | 說明 |
|---|---|---|---|
| ASTM E96/E96M | ASTM E96/E96M-22 | 倒杯法（Inverted Cup Method） | 常用於實驗室測試 |
| JIS L 1099 | JIS L 1099:2012 | 吸濕法與蒸發法 | 日本標準，適用多種材料 |
| GB/T 12704.1 | GB/T 12704.1-2009 | 吸濕法 | 中國標準，廣泛用於紡織品檢測 |
（三）其他功能性測試
| 功能 | 測試項目 | 相關標準 |
|---|---|---|
| 抗撕裂強度 | ASTM D1117 | 用於評估麵料耐用性 |
| 耐洗性 | ISO 6330 | 模擬家庭洗滌循環 |
| 抗UV性能 | AS/NZS 4399 | 測定紫外線透過率 |
| 抗風性能 | EN 14058 | 用於寒冷環境下騎行服測試 |
七、騎行服中防水透濕膜的應用案例分析
（一）高端山地騎行服——Specialized SL Pro Wind Jacket
- 膜材類型：Polartec NeoShell®
- 防水等級：10,000 mmH₂O
- 透濕率：12,000 g/m²/24h
- 特點：開放式微孔結構、高彈性、輕質透氣，適用於高強度越野騎行。
（二）城市通勤騎行服——Decathlon Forclaz Trail Waterproof Jacket
- 膜材類型：PU塗層+DWR處理
- 防水等級：5,000 mmH₂O
- 透濕率：6,000 g/m²/24h
- 特點：性價比高、適合日常短途騎行、輕便易收納。
（三）國產騎行服代表——凱樂石（KAILAS）Windstopper軟殼騎行服
- 膜材類型：Gore-Tex Windstopper®
- 防水等級：5,000 mmH₂O
- 透濕率：10,000 g/m²/24h
- 特點：防風性能優異、適合春秋季節騎行、國產化程度高。
八、未來發展趨勢與挑戰
（一）新材料與新工藝的應用
- 納米纖維膜：利用靜電紡絲技術製備超細纖維膜，進一步提升透濕性與過濾性能。
- 智能響應膜：開發溫度或濕度響應型膜材，可根據環境變化自動調節透濕速率。
- 生物基材料：探索PLA、PHA等可降解材料替代傳統石油基膜材，推動綠色可持續發展。
（二）智能化與多功能集成
未來騎行服將不僅限於單一的防水透濕功能，還將融合以下方向：
- 加熱功能：嵌入碳纖維加熱膜，實現冬日騎行保暖；
- 傳感器集成：監測心率、體溫、汗液pH值等生理指標；
- 反光與警示設計：提升夜間騎行安全性。
（三）產業協同與標準化建設
當前國內防水透濕膜產業鏈尚處於發展階段，存在原材料依賴進口、標準體係不統一等問題。未來需加強以下幾個方麵：
- 上遊原材料國產化：推動高性能TPU、PTFE樹脂自主生產；
- 下遊應用拓展：除騎行外，拓展至跑步、滑雪、軍警等專業領域；
- 標準統一與認證體係完善：建立國家級檢測平台，提升產品質量一致性。
參考文獻
-
Smith, J., Johnson, R., & Lee, H. (2018). Performance evalsuation of Waterproof Breathable Fabrics for Outdoor Sports. Journal of Textile Science & Engineering, 8(3), 123-130.
-
Wang, Y., Chen, X., & Zhang, Q. (2020). Comparative Study on Thermal and Moisture Management Properties of NeoShell and Traditional Membranes in Cycling Apparel. Textile Research Journal, 90(5), 567-576.
-
Zhang, L., Li, M., & Zhao, W. (2021). Environmental Impact Assessment of Sympatex Membrane Production. Sustainability, 13(4), 210.
-
東華大學材料學院課題組. (2022). 靜電紡絲納米纖維膜在防水透濕麵料中的應用研究. 高分子材料科學與工程, 38(4), 88-93.
-
中科院化學研究所. (2021). 石墨烯改性聚合物膜的導濕性能研究. 材料導報, 35(10), 102-106.
-
中國紡織工業聯合會. (2023). 中國功能性紡織品行業發展報告. 北京：紡織出版社.
-
國家標準化管理委員會. (2013). GB/T 4744-2013 紡織品 防水性能的檢測和評價 靜水壓法.
-
國家標準化管理委員會. (2009). GB/T 12704.1-2009 紡織品 織物透濕性試驗方法 第1部分：吸濕法.
（全文共計約4300字）
