TPU薄膜的防水與透濕性能

核心功能熱塑性聚氨酯（TPU）薄膜其優點在於其卓越的防水和透濕性能——它可以防止液態水滲透，同時允許水蒸氣分子（汗液）通過。

1. 績效指標和標準

1. 防水性（抗靜水壓力）：
   • 指標：衡量薄膜抵抗外部水壓的能力，單位為千帕 (kPa) 或毫米水柱 (mmH₂O)。數值越高，防水性能越好。例如，普通戶外服裝可能需要 ≥13 kPa 的防水性能，而專業級裝備可能需要 ≥50 kPa 的防水性能。
   • 測試標準：通常以 ISO 811 或 ASTM D751（爆破強度法）進行測試。此方法包括持續增加薄膜一側的水壓，直到另一側出現水滴，並記錄此時的壓力值。
2. 水分滲透率（蒸氣透過率）：
   • 指標：測量單位時間內通過薄膜單位面積的水蒸氣質量，單位為克/平方公尺/24小時 (g/m²/24h)。數值越高，表示透氣性和排汗性能越好。通常，超過 5000 g/m²/24h 的值被認為是高度透氣的。
   • 測試標準：主要有兩種方法：
     • 直立杯法（乾燥劑法）：例如，ASTM E96 BW。將乾燥劑置於杯中，用薄膜密封，並在特定的溫度和濕度條件下測量其吸收的水蒸氣量。此方法的結果更接近實際磨損情況。
     • 倒置杯法（水蒸氣法）：例如，ISO 15496。將水倒入杯中，倒置後用薄膜密封，測量透過薄膜蒸發的水蒸氣量。此方法速度快，常用於品質控制。

2. 工作原理

防水和透濕性能TPU薄膜並非透過物理孔隙實現，而是依靠其親水鏈段的分子級作用：

• 防水：薄膜本身緻密且無孔隙；由於表面張力和薄膜的分子結構，液態水無法穿過。
• 透濕性：此聚合物含有親水性基團（例如，-NHCOO-）。這些基團能夠「捕獲」從皮膚內部蒸發的水蒸氣分子。然後，透過聚合物鏈的“鏈段運動”，水分子逐步從內部“傳遞”到外部環境中。

3. 測試方法

1. 水壓測試儀：用於精確測量薄膜或織物的防水極限壓力。
2. 水分滲透杯：在恆溫恆濕箱中使用，透過正立或倒置杯法測量水蒸氣透過率 (MVTR)。

4. 應用

利用這些特性，TPU薄膜是眾多高階應用的首選：

• 戶外服裝：硬殼外套、滑雪服和健行褲的關鍵組成部分，確保戶外愛好者在風雨中保持乾爽舒適。
• 醫療防護：用於手術服和防護服中，可阻擋血液和體液（防水），同時允許醫護人員產生的汗水排出，從而減輕熱壓力。
• 消防和軍事訓練服：在極端環境下提供保護，需要具備防火、防水和耐化學腐蝕性能，同時保持良好的透氣性，以維持靈活性和性能。
• 鞋類材質：用作防水襪襯（靴子），在下雨天保持雙腳乾爽，同時防止內部熱量和濕氣積聚。

總之，TPU薄膜憑藉其獨特的物理和化學結構，巧妙地平衡了「防水」和「透氣」這兩個看似矛盾的需求，使其成為高性能紡織品領域不可或缺的關鍵材料。