Wasserbeständigkeitstest des Gewebes: Wasserdurchdringung und Oberflächenbenetzung

Wie ist die Wasserfestigkeit eines Stoffes? 

Die Wasserfestigkeit eines Stoffes, auch als wasserdicht bezeichnet, spiegelt sich hauptsächlich in zwei Aspekten wider: Wasserdurchdringung und Oberflächenbenetzung. Die Durchlässigkeit eines Gewebes ist die Eigenschaft, dass flüssiges Wasser von einer Seite des Gewebes zur anderen durchdringt, die entgegengesetzte Eigenschaft wird als Widerstand gegen das Eindringen von Wasser bezeichnet. Außerdem ist die Eigenschaft eines Gewebes, leicht durch Wasser benetzt zu werden, als Oberflächenbenetzung von Gewebe bekannt. Für die Wasserfestigkeit von Stoffen gibt es im Allgemeinen 3 Hauptfaktoren.

1 Benetzbarkeit der Faseroberfläche: Kontaktwinkel der Faseroberfläche

Wie im Diagramm gezeigt: Wenn der Kontaktwinkel der Fasern θ < 90° ist, ist das Faseraggregatmaterial ein wasserleitendes Material und die engere Struktur führt nur zu mehr Kapillarkernen, um Wasser aufzunehmen und zu leiten. Wenn der Kontaktwinkel der Fasern &thgr; > 90° ist, sind die Fasern wasserabweisend, und je kompakter die Gewebestruktur (dh je kleiner die Poren sind), desto besser ist die Wasserabstoßung. Daher kann nur, wenn der Kontaktwinkel der Fasern bekannt ist, die Wasserbeständigkeit des Gewebes besser diskutiert werden.

2 Beschichtung von Stoffen

Die Wasserbeständigkeit eines Gewebes kann erhöht werden, indem eine Schicht aus einem undurchlässigen, wasserunlöslichen Film auf die Oberfläche des Gewebes aufgebracht wird. Dieses Verfahren ist für Bekleidung weniger geeignet, kann aber für Planen oder Ponchos usw. verwendet werden. Die Verwendung einer wasserdichten, mikroporösen Beschichtungsmembran führt zu einem beschichteten Gewebe mit ausgezeichneter Wasserbeständigkeit und guter Wasserdurchlässigkeit und Atmungsaktivität.

3 Einsatzumgebung

Wasserdichte Stoffe oder beschichtete Stoffe bestehen meist aus nicht hygroskopischen Fasern oder beschichteten Materialien, sodass Änderungen der relativen Luftfeuchtigkeit ihre wasserdichten Eigenschaften nicht beeinträchtigen. Wasserleitende Stoffe hingegen bestehen meist aus feuchtigkeitsabsorbierenden Fasern. Erhöht sich die relative Luftfeuchtigkeit, nehmen die Fasern verstärkt Feuchtigkeit auf, die Fasern quellen auf und die Kapillarwirkung wird verstärkt, wodurch die Wasserleitfähigkeit des Gewebes verbessert wird. Der Einfluss der Temperatur ist derselbe wie der der Luftfeuchtigkeit. Daher hat die Umgebung einen großen Einfluss auf das wasserleitende Gewebe.

Zusammenfassend besteht die Wasserbeständigkeit von Stoffen aus zwei Haupteigenschaften: dem Verhindern, dass flüssiges Wasser durch den Stoff dringt, und dem Benetzen des Stoffs. Es gibt zwei Hauptmethoden, um die Wasserbeständigkeit von Stoffen entsprechend den verschiedenen Anwendungsszenarien zu testen: der hydrostatische Drucktest und der Sprühtest.

1 Hydrostatisches Druckprüfverfahren zur Prüfung der Wasserfestigkeit von Stoffen

Wenn Wasser durch ein Gewebe dringt, trifft es auf Widerstand und dieser Widerstand gegen das Eindringen von Wasser ist das wasserdichte Gewebe. Die hydrostatische Druckprüfung ist eine wichtige Prüfmethode für wasserdichte und durchlässige Stoffe und ist auf alle Arten von Stoffen anwendbar, auch auf solche mit wasserdichter Ausrüstung. Der hydrostatische Drucktest ist eine einfache, schnelle Testtechnik, die eine genaue Quantifizierung und gute Reproduzierbarkeit ermöglicht.

Unter normalen atmosphärischen Druckbedingungen wird Wasserdruck auf eine Seite des Gewebes ausgeübt, bis Wassertropfen aus der Rückseite des Gewebes austreten. Der mit dieser Methode gemessene hydrostatische Druck hängt nicht nur mit der Wasserbeständigkeit des Gewebes zusammen, sondern auch mit der Beschaffenheit des Gewebes selbst. Je größer der hydrostatische Druck ist, dem der Stoff standhalten kann, desto besser ist die Wasserdichtigkeit.

Die Wasserfestigkeit eines Stoffes hängt mit der Struktur der Fasern, Garne und Stoffe zusammen. Die Wasserbeständigkeit von Stoffen wird durch hydrostatische Druckmethoden gemessen, sowohl hydrostatisch als auch dynamisch. Unter Laborbedingungen ist die Hydrostatischer Drucktest hat die folgenden Testmethoden.

1 Erhöhen des Wasserdrucks auf einer Seite des Gewebes und Bestimmen der Größe des hydrostatischen Drucks, dem das Gewebe standhalten kann, bis eine bestimmte Anzahl von Wassertropfen auf der anderen Seite des Gewebes erscheint. ISO 811 verwendet dieses Prüfverfahren zur Prüfung des hydrostatischen Drucks von kompakten Stoffen wie Segeltuch, Planen, Zeltstoffen usw.

2 Setzen Sie unter den angegebenen Bedingungen eine Seite des Prüflings einem kontinuierlichen Anstieg des Wasserdrucks aus, bis der angegebene Wasserdruckwert erreicht ist. Beobachten Sie, ob die Durchdringung innerhalb eines bestimmten Zeitraums erfolgt. Wenn kein Wassereindringpunkt auf der Oberfläche der Probe erscheint und keine Anzeichen von Benetzung vorhanden sind, hat die Probe die Prüfung bestanden. ISO 1420 übernimmt diese Prüfmethode, um zu prüfen, ob das beschichtete Gewebe die Anforderungen erfüllt.

3 Halten Sie einen bestimmten Wasserdruck auf einer Seite des Stoffes aufrecht und bestimmen Sie die Zeit, bis der erste Wassertropfen auf einer Seite des Stoffes austritt.

4 Halten Sie einen bestimmten Wasserdruck auf einer Seite des Gewebes aufrecht und messen Sie die Wassermenge, die pro Zeiteinheit durch das Gewebe fließt.

Die gängigen hydrostatischen Druckprüfnormen

• ISO 811: Textile Flächengebilde – Bestimmung des Widerstands gegen das Eindringen von Wasser – Wasserdruckprüfung
• ISO 1420: Mit Kautschuk oder Kunststoff beschichtete Gewebe – Bestimmung des Widerstands gegen das Eindringen von Wasser
• AATCC 127: Wasserdichtigkeit – hydrostatischer Drucktest
• BS EN 20811: Textil – Bestimmung des Widerstands gegen das Eindringen von Wasser – hydrostatischer Drucktest
• ASTM D751: Standardtestverfahren für beschichtete Stoffe
• ASTM D3393: Standardspezifikation für beschichtete Stoffe – Wasserdichtigkeit
• JIS L1092: Testverfahren für die Wasserbeständigkeit von Textilien
• GB/T 4744: Bestimmung des Wasserdurchgangswiderstands von Textilien – hydrostatischer Drucktest

Die am weitesten verbreiteten internationalen Normen für hydrostatische Druckprüfverfahren sind ISO 811 und ISO 1420. Die meisten Normen in verschiedenen Ländern basieren auf diesen beiden. Die Prüfprinzipien von ISO 811 und ISO 1420 sind grundsätzlich gleich, beide wenden einen Wasserdruck auf eine Seite der Probe an und beobachten, ob die Probe durchlässig erscheint, der Unterschied besteht darin, dass ISO 811 hauptsächlich für allgemeine Stoffe gilt und ISO 1420 für beschichtete Stoffe.

Am Beispiel von ISO 811 lauten die Bewertungen wie folgt

Niveau	Hydrostatischer Druckwert P/kPa	Bewertung der Wasserdichtigkeit
0	P <4	Schlechter Widerstand gegen hydrostatischen Druck
1	4 ≤ P < 13	Etwas Widerstand gegen hydrostatischen Druck
2	13 ≤ P < 20	Etwas Widerstand gegen hydrostatischen Druck
3	20 ≤ P < 35	Gute Beständigkeit gegen hydrostatischen Druck
4	35 ≤ P < 50	Gute Beständigkeit gegen hydrostatischen Druck
5	50 ≤ P	Hervorragende hydrostatische Beständigkeit

Darüber hinaus gibt es einige Unterschiede in der Darstellung der Testergebnisse zwischen den beiden Standards. ISO 811 soll bei der Prüfung den Wasserdruck kontinuierlich erhöhen, bis der Prüfling an drei Stellen Wasseraustritt aufweist, und den Druckwert an dieser Stelle als Prüfergebnis festhalten. Andererseits wird ISO 1420 für eine gewisse Zeit unter den angegebenen Wasserdruckbedingungen gehalten, und wenn die Probe kein Eindringen von Wasser zeigt, besteht die Probe den Test.

Zusätzlich zu den beiden oben genannten Methodenstandards gibt es auch EN-, AATCC-, JIS-, GB- und andere Standards, aber diese Standards wurden alle auf der Grundlage einer gleichwertigen Übernahme oder Bezugnahme auf ISO-Standards entwickelt. BS EN 20811 entspricht ISO 811, JIS L1092 Methode A und GB/T 4744 basieren auf ISO 811, mit den gleichen Testparametern und Ausdruck der Ergebnisse wie ISO 811. AATCC 127 hat weniger Proben als ISO 811, mit einem Minimum von drei Proben, und es gibt nur eine Option für die Rate des Wasserdruckanstiegs in AATCC 127, während ISO 811 zwei Optionen für die Rate des Wasserdruckanstiegs hat.

Hinweis zur Prüfung der Wasserdurchdringung von Stoffen nach dem hydrostatischen Druckverfahren

Beim Auflegen des Stoffes sollte zuerst die Luft aus der Halterung abgelassen werden, so dass die Vorderseite des Stoffes am Wasser anliegt, um zu vermeiden, dass der Einfluss des Luftdrucks auf den Wasserdruck zu ungenauen Daten führt.

Bei einigen Tests von Verbundstoffen ist die Rückseite des Stoffes nicht wasserdicht, daher müssen Sie die Testprobe größer als das Waschbecken des Instruments schneiden, um zu verhindern, dass Wasser in den Stoff eindringt und die Bewertung des hydrostatischen Druckphänomens beeinflusst.

Faktoren, die das Eindringen von Wasser in Stoffe beeinflussen

(1) Der Abstand zwischen den Garnen beeinflusst die Wasserfestigkeit. Generell gilt: Je dichter die Gewebestruktur, desto besser ist der Widerstand gegen das Eindringen von Wasser.

(2) Dicke des Gewebes. Je dicker der Stoff, desto größer die Nässebeständigkeit und desto größer die Wasserfestigkeit.

(3) Die Dicke des Garns. Bei feuchtigkeitsabsorbierenden Fasern, die zu kompakten Geweben verwoben sind, kann aufgrund des Kapillareffekts eine Reduzierung des Garnradius die Wasserbeständigkeit des Gewebes verbessern.

(4) Die Qualität der Verbundmembran. Je größer die Porengröße der Membran ist, desto schlechter ist die hydrostatische Druckfestigkeit des beschichteten Gewebes.

(5) Beschichtungsdicke. Mit einer dickeren Beschichtung erhöht sich die Widerstandsfähigkeit des Gewebes gegen Wasserdruck.

(6) Die Gleichmäßigkeit der Beschichtung. Je besser die Qualität der Beschichtung ist, desto besser ist die Beständigkeit gegen das Eindringen von Wasser. Die Beschichtung ist um so ungleichmäßiger, je niedriger der hydrostatische Druckwert ist.

2 Sprühverfahren zum Testen der Oberflächenbenetzungsleistung des Gewebes 

Sprühverfahren: Durch kontinuierliches Sprühen oder Auftropfen von Wasser auf die Probe und Beobachtung der Benetzungseigenschaften auf der Oberfläche der Probe nach einer gewissen Zeit. Beurteilen Sie dann die Wasserfestigkeit des Stoffes durch Vergleich mit verschiedenen Musterfotos.

Das Sprühverfahren simuliert den Benetzungsgrad von Kleidung bei Regeneinwirkung. Dieses Verfahren ist auf alle wasserabweisend behandelten und nicht wasserabweisend behandelten Stoffe anwendbar und die Testergebnisse hängen stark von den Fasern, dem Garn, der Behandlung des Stoffes und der Stoffkonstruktion ab.

Die gängigen Spritzprüfnormen

• ISO 4920: Textilgewebe – Bestimmung des Widerstands gegen Oberflächenbenetzung – Sprühtest
• AATCC 22: Wasserabweisung – Sprühtest
• JIS L1092: Testverfahren für die Wasserbeständigkeit von Textilien
• GB/T 4745: Bestimmung des Widerstands gegen Oberflächenbenetzung – Sprühtest

Es gibt fünf Bewertungsstufen. Nehmen Sie die Norm ISO 4920: Textilgewebe – Bestimmung des Widerstandes gegen Oberflächenbenetzung – Sprühtest als Beispiel sind die Bewertungskriterien für die wasserdichte Leistung wie folgt.

ISO-Level	AATCC-Niveau	Oberflächenbenetzungsleistung
0	0	Die gesamte Oberfläche des Prüflings wird vollständig benetzt und weist keinen Spritzwiderstand auf.
1	50	Die Oberfläche wird benetzt und hat keinen Spritzwiderstand.
2	70	Teilweise Benetzung der Probenfläche über die Sprühpunkte hinaus.
3	80	Benetzung der Probenoberfläche an Sprühpunkten.
4	90	Leichtes zufälliges Kleben oder Benetzen der Probenoberfläche.
5	100	Kein Verkleben oder Benetzen der Probenfläche.

Das ist normalerweise bestimmt unter Verwendung eines Sprühbewertungstesters. Halten Sie bei der AATCC 22-Testmethode die Testprobe mit einem Eisenring mit 152.4 mm Durchmesser an Ort und Stelle, die Probe steht unter Spannung und die Oberfläche ist flach ohne Falten.

Sprühen Sie 250 ml destilliertes Wasser aus einer Standarddüse bei 45 ° auf eine Probe 150 mm unterhalb der Düse für 25 bis 30 Sekunden. Klopfen Sie nach dem Sprühen vorsichtig mit der Vorderseite nach unten in horizontaler Position auf den Stoff und beurteilen Sie dann die wasserabweisenden Eigenschaften des Stoffes, indem Sie den Zustand der Wasserflecken auf der Oberfläche der Probe beobachten.

Hinweis zur Prüfung der Wasserdurchdringung von Stoffen nach dem Sprühprüfverfahren

Bei Stoffen mit größerer Elastizität sollte beim Spannen der Vorrichtung nicht stark am Stoff gezogen werden, da es sonst leicht zu einer größeren Lücke im Stoff kommt und Wassertropfen in den benetzten Stoff eindringen, was zu ungenauen Testergebnissen führt.

Halten Sie die Vorrichtung zum Klopfen, nachdem das Sprühen beendet ist. Die Stärke sollte gleichmäßig und mäßig sein. Die Stärke ist zu gering, sodass die Wassertropfen zurückbleiben. Die Stärke ist zu groß, was leicht dazu führt, dass der Stoff von der Halterung abfällt Beurteilung des Wasserfleckenphänomens.

Um das Instrument regelmäßig zu kalibrieren, wenn festgestellt wird, dass der Sprühwasserfluss verstopft ist oder die Sprühzeit anormal ist, um die Sprühöffnung umgehend zu reinigen oder auszutauschen, um die Genauigkeit des Tests nicht zu beeinträchtigen.