技术概述
服装用皮革透气性检测是评估皮革制品穿着舒适度与卫生性能的关键指标之一。皮革作为一种天然高分子材料,其独特的纤维编织结构使其具备了优良的透气性能,这是许多人造合成材料无法比拟的特性。所谓的透气性,是指气体(主要是空气)透过皮革材料的能力,这一性能直接关系到人体穿着时皮肤呼吸、汗气排出以及热量交换的效率。在服装领域,尤其是高档皮衣、皮裤及特种防护皮具中,透气性的好坏决定了产品是否具备“会呼吸”的功能,从而避免穿着者产生闷热、潮湿等不适感。
从微观角度分析,皮革的透气性主要取决于胶原纤维编织的紧密程度、孔隙率以及鞣制和涂饰工艺。在制革过程中,加脂、填充、涂饰等工序都会对皮革的纤维间隙产生封堵作用,进而降低透气性。因此,通过科学的检测手段量化皮革的透气性能,对于优化制革工艺、平衡皮革的物理机械性能与舒适性能具有重要的指导意义。
透气性检测的原理通常基于压差法或容积法。在规定的压差条件下,测量单位时间内通过单位面积皮革试样的空气体积。该测试不仅反映了皮革本身的疏松程度,还能侧面揭示涂饰层的覆盖情况。若涂饰层过厚或成膜过于致密,透气性将急剧下降,导致皮革制品出现“塑料感”,失去天然皮革的优势。因此,服装用皮革透气性检测是连接材料科学与终端消费体验的重要技术桥梁,也是皮革质量评价体系中不可或缺的一环。
检测样品
进行服装用皮革透气性检测时,样品的选取与制备至关重要,直接关系到检测结果的代表性与准确性。根据相关国家标准及行业标准,检测样品通常涵盖以下几类:
- 天然服装革:主要包括牛皮服装革、羊皮服装革(绵羊皮、山羊皮)、猪皮服装革等。这类样品需从不同部位取样,因为背脊部与腹部的纤维编织密度差异较大,透气性也会有所不同。
- 特种防护服装革:用于消防服、骑行服、工装防护服的皮革。此类皮革通常经过特殊的阻燃、防油或防水处理,这些功能性整理剂可能会对透气性产生显著影响,需重点检测。
- 毛皮及毛革产品:即带毛被的服装用毛皮,需检测其皮板部分的透气性能,以评估御寒服装的舒适度。
- 复合皮革材料:现代服装设计中常采用的皮革与纺织面料复合样品,需评估复合后的整体透气性能或各层的透气贡献。
样品制备过程中,必须在温度(20±2)℃、相对湿度(65±4)%的标准大气条件下进行调节至少24小时,以消除环境温湿度对皮革纤维孔隙的影响。试样应避开明显的伤残、折痕或边缘区域,通常裁取圆形或方形试样,尺寸需严格匹配透气性测试仪的测试头规格。对于厚度较大的皮革,需记录厚度数据,因为厚度是计算透气率的重要参数。
检测项目
在服装用皮革透气性检测体系中,为了全面评估材料的气体传输性能,通常包含以下几个核心检测项目:
- 透气度:这是最直观的检测指标,指在规定的压差下,单位时间内通过单位面积皮革试样的空气量,常用单位为mL/(cm²·h)或μm/(Pa·s)。该指标数值越大,代表皮革透气性越好,空气越容易穿过。
- 透气量:指在一定压力差和时间内,透过规定面积试样的空气总体积。该数据常用于对比不同批次皮革的透气差异。
- 透气阻力:在某些测试标准中,也会通过测量空气流过皮革所需的压力降来表征透气阻力。数值越小,说明阻力越小,透气性越好。这一指标常用于功能性服装的考核。
- 水蒸气渗透性(透湿性):虽然严格意义上属于透湿测试,但常与透气性一并作为舒适度指标检测。它指水蒸气分子透过皮革的能力,对于服装穿着时的排汗功能评价更为关键。透气性好的皮革通常透湿性也较好,但并非绝对线性关系。
上述检测项目并非孤立存在,往往需要结合皮革的物理机械性能(如抗张强度、撕裂力)和化学性能进行综合评判。例如,有些服装革为了追求极致的透气性,可能牺牲了部分的物理强度,检测报告需客观反映这些数据,供服装设计师选用。
检测方法
服装用皮革透气性检测方法依据不同的国家标准(GB)、国际标准(ISO)或行业标准(QB/T),在操作细节上略有差异,但核心原理基本一致。目前行业内主流的检测方法主要包括以下几种:
1. 压差法(透气性测试仪法)
这是最常用的方法,依据标准如GB/T 4689.22《皮革 透气性的测定》。其操作流程为:将圆形皮革试样紧密固定在测试仪的测试头上,确保试样边缘无泄漏。通过真空泵或风机在试样两侧形成恒定的压力差(通常为100Pa或更小)。此时,空气会透过皮革试样从高压侧流向低压侧。仪器内置的传感器会精确测量流过的空气流量或流速。计算公式通常涉及试样面积、压力差、流量读数等参数。该方法操作简便、测试速度快、重复性好,适用于绝大多数服装用皮革。
2. 容积法(排水集气法)
这是一种较为经典的物理检测方法。通过排水法收集透过皮革试样的空气体积。具体操作是将试样固定在容器口,利用水压或其他方式产生压力差,空气透过皮革进入充满水的倒置量筒中,通过读取单位时间内排出的水的体积,即可计算出透气量。该方法设备成本低,但操作相对繁琐,受环境干扰因素较多,目前在正规检测实验室中已逐渐被自动化程度更高的压差法取代,但在教学或基层质检中仍有应用。
3. 水蒸气透过法(透湿杯法)
针对服装舒适性的要求,透湿性检测通常采用透湿杯法,依据GB/T 12704等标准。将装有干燥剂(吸湿法)或水(蒸发法)的透湿杯口蒙上皮革试样并密封,置于恒温恒湿环境中。通过测量一定时间内透湿杯质量的变化,计算出水蒸气透过量。虽然严格区分于透气性(气体),但该方法是评估服装用皮革“透气舒适”性能的重要补充手段。
检测仪器
高精度的检测仪器是保障服装用皮革透气性检测数据准确性的基础。实验室常用的主要仪器设备包括:
- 数字式透气性测试仪:这是核心设备,配备高灵敏度流量传感器和压力传感器。现代仪器通常具备触摸屏控制、自动计时、多档压差调节功能,能直接显示透气率、透气量等结果,并支持数据导出。测试头需配备不同规格的夹具以适应各种厚度的皮革。
- 皮革厚度测定仪:透气性计算往往需要扣除厚度变量的影响,因此需使用符合标准的厚度计精确测量试样厚度,精确至0.01mm。
- 标准裁刀:用于精准裁取规定尺寸的圆形或方形试样,确保测试面积的准确性。刀片需保持锋利,防止因裁切挤压导致试样边缘变形影响测试结果。
- 恒温恒湿试验箱/调节室:用于对样品进行预处理,并在测试过程中维持标准大气环境(温度20℃,相对湿度65%)。皮革具有吸湿性,环境波动会直接导致纤维孔径变化,从而影响透气性数据。
- 电子天平:若涉及透湿性测试,需使用精度为0.001g或0.0001g的电子天平,用于称量透湿杯质量的变化。
在使用上述仪器前,必须进行校准和验证。例如,透气性测试仪需使用标准孔板进行流量校准,确保传感器读数无漂移。仪器的密封性检查也是每日实验前的必要步骤,需进行空白测试以确保管路无泄漏。
应用领域
服装用皮革透气性检测的应用领域广泛,贯穿了从原材料生产到终端消费的多个环节,具体包括:
1. 皮革化工材料研发与筛选
制革过程中的复鞣、加脂、涂饰剂材料直接影响成革透气性。化工材料供应商通过透气性检测,筛选出成膜透气性好的涂饰剂或填充性弱的复鞣剂,以开发适用于高档服装革的专用化学品。例如,开发具有微孔结构的水性涂饰剂,在保证耐摩擦牢度的同时,最大限度保留皮革的透气性。
2. 服装生产企业质量控制
皮衣、皮裤等服装制造企业在原料入库时,需对采购的皮革面料进行抽检。透气性指标直接决定了成品服装的档次和舒适性。若检测发现透气性不达标,企业可及时调整工艺(如减少里料厚度)或退换货,避免批量生产后的消费者投诉。
3. 特种劳动防护装备监管
在消防、军警、特种工种防护服领域,透气性检测关乎作业人员的生命安全与作业效率。防护服皮革需在阻挡外部有害物质的同时,尽可能排出体内汗气,防止热应激反应。透气性检测是此类产品认证和型式检验的强制性项目。
4. 进出口贸易检验
在皮革服装的国际贸易中,透气性常作为合同约定的技术指标之一。第三方检测机构出具的透气性检测报告是买卖双方结算、索赔的重要依据。不同国家对皮革透气性的标准要求不尽相同,检测数据有助于产品合规性评估。
常见问题
在服装用皮革透气性检测实践中,客户和技术人员常会遇到一些疑问,以下针对常见问题进行详细解答:
问题一:为什么同一张皮革不同部位测出的透气性差异很大?
这是皮革作为天然生物材料的特性决定的。皮革的背脊部位纤维编织紧密、孔隙小,透气性通常较低;而腹部和肷部纤维疏松、孔隙大,透气性相对较高。此外,原皮上的伤残、生长痕、寄生虫痕迹等都会改变纤维结构。因此,标准要求取样时应具有代表性,通常取背部标准点作为基准,或在报告中注明取样部位。
问题二:皮革透气性与透湿性是一回事吗?
两者密切相关但概念不同。透气性是指空气(气体)通过材料的能力,主要反映材料的孔隙率和通气情况,受风压影响大。透湿性是指水蒸气分子通过材料的能力,主要受材料亲水性、吸湿解吸性能及孔隙率影响。一般来说,透气性好的皮革透湿性也较好,但对于经过特殊整理(如亲水性涂饰)的皮革,可能透气性一般但透湿性较好,因为水蒸气可以通过亲水基团传递。
问题三:检测环境的温湿度对结果有多大影响?
影响极大。皮革胶原纤维具有亲水性。环境湿度增加,皮革吸湿膨胀,纤维孔隙可能被水分占据或变形,导致透气性下降。温度升高则可能使皮革内部微孔扩张。因此,必须在标准大气(温度20±2℃,相对湿度65±4%)下调湿平衡后再进行测试,否则数据不可比。例如,潮湿天气下未经调湿直接测试,透气性数据往往会比标准值偏低20%以上。
问题四:涂饰层对透气性的影响程度如何?
涂饰层是影响服装革透气性的关键因素。未涂饰的绒面革(磨砂皮)透气性最好,因为表面无成膜物质封堵。轻涂饰的纳帕革透气性次之。而重涂饰的修面革或具有效应层的皮革,表面覆盖了一层连续的高分子膜,透气性会显著降低。为了平衡美观与舒适,现代工艺常采用移膜技术或微孔涂饰技术,在保持表面物理性能的同时尽量保留透气通道。
问题五:如何改善服装革的透气性?
改善途径主要在工艺端:首先,选用疏松度好的原料皮;其次,在制革工序中,避免过度填充,选择能够分散纤维的加脂剂;在涂饰工段,选用成膜柔软、透气的粘合剂,采用轻涂饰工艺,减少涂层厚度;或者采用阳离子涂饰技术,利用电荷排斥作用形成多孔涂层。检测数据可以反馈工艺调整的有效性,帮助技术人员找到性能平衡点。