Test di resistenza all'acqua del tessuto: penetrazione dell'acqua e bagnatura della superficie

Qual è l'impermeabilità di un tessuto? 

L'impermeabilità di un tessuto, detta anche water proof, si riflette principalmente in due aspetti: la penetrazione dell'acqua e la bagnabilità superficiale. La permeabilità di un tessuto è la proprietà dell'acqua liquida che penetra da un lato all'altro del tessuto, la proprietà opposta è chiamata resistenza alla penetrazione dell'acqua. Inoltre, la proprietà di un tessuto di essere facilmente bagnata dall'acqua è nota come bagnatura superficiale del tessuto. Per l'impermeabilità dei tessuti, ci sono 3 fattori principali in generale.

1 Bagnabilità della superficie della fibra: angolo di contatto della superficie della fibra

Come mostrato nel diagramma: Quando l'angolo di contatto delle fibre θ <90°, il materiale aggregato della fibra è un materiale conduttore d'acqua e la struttura più stretta porta solo a più nuclei capillari per assorbire e condurre l'acqua. Quando l'angolo di contatto delle fibre θ > 90°, le fibre sono idrorepellenti e più compatta è la struttura del tessuto (cioè più piccoli sono i pori), migliore è l'idrorepellenza. Pertanto, solo quando si conosce l'angolo di contatto delle fibre si può discutere meglio della resistenza all'acqua del tessuto.

2 Rivestimento di tessuti

L'impermeabilità di un tessuto può essere aumentata applicando uno strato di pellicola impermeabile e insolubile in acqua sulla superficie del tessuto. Questo metodo è meno adatto per l'abbigliamento, ma può essere utilizzato per teloni o poncho ecc. L'uso di una membrana di rivestimento impermeabile e microporosa si traduce in un tessuto rivestito con eccellente resistenza all'acqua e buona permeabilità all'acqua e traspirabilità.

3 Ambiente di utilizzo

I tessuti impermeabili o i tessuti rivestiti sono per lo più realizzati con fibre non igroscopiche o materiali rivestiti, quindi i cambiamenti di umidità relativa non influiscono sulle loro proprietà impermeabilizzanti. I tessuti che conducono l'acqua, invece, sono per lo più realizzati con fibre che assorbono l'umidità. L'umidità relativa aumenta, le fibre assorbono l'umidità per migliorare, le fibre si gonfiano e l'effetto capillare è migliorato, quindi la conduttività dell'acqua del tessuto è migliorata. L'influenza della temperatura è la stessa di quella dell'umidità. Pertanto, l'ambiente ha una grande influenza sul tessuto che conduce l'acqua.

In sintesi, l'impermeabilità del tessuto consiste in due proprietà principali: impedire all'acqua liquida di passare attraverso il tessuto e bagnare il tessuto. Esistono due metodi principali per testare l'impermeabilità dei tessuti in base ai vari scenari in cui vengono utilizzati: il test di pressione idrostatica e il test di spruzzo.

1 Metodo di prova della pressione idrostatica per testare l'impermeabilità dei tessuti

Quando l'acqua passa attraverso un tessuto incontra resistenza e questa resistenza alla penetrazione dell'acqua è il tessuto impermeabile og. Il test della pressione idrostatica è un importante metodo di prova per tessuti impermeabili e permeabili ed è applicabile a tutti i tipi di tessuti, compresi quelli con finitura impermeabile. Il test della pressione idrostatica è una tecnica di test semplice e rapida che consente una quantificazione accurata e una buona riproducibilità.

In condizioni di pressione atmosferica standard, la pressione dell'acqua viene applicata su un lato del tessuto finché le gocce d'acqua non fuoriescono dal retro del tessuto. La pressione idrostatica misurata con questo metodo non è solo correlata all'impermeabilità del tessuto, ma anche alla natura del tessuto stesso. Maggiore è la pressione idrostatica che il tessuto può sopportare, migliore è l'impermeabilità.

L'impermeabilità di un tessuto è legata alla struttura delle fibre, dei filati e dei tessuti. La resistenza all'acqua dei tessuti viene misurata con metodi di pressione idrostatica, sia idrostatica che dinamica. In condizioni di laboratorio, il prova di pressione idrostatica ha i seguenti metodi di prova.

1 Aumentare la pressione dell'acqua su un lato del tessuto e determinare l'entità della pressione idrostatica che il tessuto può sopportare fino a quando un numero specificato di gocce d'acqua appare sull'altro lato del tessuto. ISO 811 utilizza questo metodo di prova per testare la pressione idrostatica di tessuti compatti come tela, teloni, tessuti per tende ecc.

2 Nelle condizioni specificate, sottoporre un lato del provino a un aumento continuo della pressione dell'acqua, fino a raggiungere il valore di pressione dell'acqua specificato. Osservare se la penetrazione si verifica entro un periodo di tempo specificato. Se non appare alcun punto di penetrazione dell'acqua sulla superficie del provino e non vi è alcun segno di bagnatura, il provino supera la prova. ISO 1420 adotta questo metodo di prova per verificare se il tessuto rivestito soddisfa i requisiti.

3 Mantenere una certa pressione dell'acqua su un lato del tessuto e determinare il tempo impiegato dalla prima goccia d'acqua a fuoriuscire da un lato del tessuto.

4 Mantenere una certa pressione dell'acqua su un lato del tessuto e misurare la quantità di acqua per unità di tempo che passa attraverso il tessuto.

I comuni standard di prova delle pressioni idrostatiche

• ISO 811: tessuti tessili – determinazione della resistenza alla penetrazione dell'acqua – prova di pressione idrostatica
• ISO 1420: tessuti rivestiti in gomma o plastica – determinazione della resistenza alla penetrazione dell'acqua
• AATCC 127: resistenza all'acqua – prova di pressione idrostatica
• BS EN 20811: tessile – determinazione della resistenza alla penetrazione dell'acqua – prova di pressione idrostatica
• ASTM D751: metodo di prova standard per tessuti rivestiti
• ASTM D3393: specifica standard per tessuti rivestiti – impermeabilità
• JIS L1092: metodo di prova per la resistenza all'acqua dei tessuti
• GB/T 4744: determinazione della resistenza alla penetrazione dell'acqua del tessuto – prova di pressione idrostatica

Gli standard internazionali più ampiamente utilizzati per i metodi di prova della pressione idrostatica sono ISO 811 e ISO 1420. La maggior parte degli standard in vari paesi si basa su questi due. I principi di prova di ISO 811 e ISO 1420 sono fondamentalmente gli stessi, entrambi applicano una pressione dell'acqua su un lato del campione e osservano se il campione sembra essere permeabile, la differenza è che ISO 811 è principalmente per tessuti generici e ISO 1420 è per tessuti spalmati.

Utilizzando ISO 811 come esempio, le classificazioni sono le seguenti

Livello	Valore della pressione idrostatica P/kPa	Valutazione della resistenza all'acqua
0	P <4	Scarsa resistenza alla pressione idrostatica
1	4 ≤ P < 13	Una certa resistenza alla pressione idrostatica
2	13 ≤ P < 20	Una certa resistenza alla pressione idrostatica
3	20 ≤ P < 35	Buona resistenza alla pressione idrostatica
4	35 ≤ P < 50	Buona resistenza alla pressione idrostatica
5	50 ≤ P	Ottima resistenza idrostatica

Inoltre, ci sono alcune differenze nell'espressione dei risultati dei test tra i due standard. ISO 811 è quello di aumentare continuamente la pressione dell'acqua nel test fino a quando il campione mostra infiltrazioni d'acqua in tre punti, e registrare il valore della pressione a questo punto come risultato del test. ISO 1420, d'altra parte, viene mantenuto nelle condizioni di pressione dell'acqua specificate per un periodo di tempo e, se il provino non mostra penetrazione dell'acqua, il provino supera il test.

Oltre ai suddetti due standard di metodo, esistono anche EN, AATCC, JIS, GB e altri standard, ma questi standard sono tutti sviluppati sulla base dell'adozione equivalente o del riferimento agli standard ISO. BS EN 20811 è equivalente a ISO 811, JIS L1092 Metodo A e GB/T 4744 sono basati su ISO 811, con gli stessi parametri di prova ed espressione dei risultati di ISO 811. AATCC 127 ha meno provini di ISO 811, con un minimo di tre campioni, e c'è solo un'opzione per il tasso di aumento della pressione dell'acqua in AATCC 127, mentre ISO 811 ha due opzioni per il tasso di aumento della pressione dell'acqua.

Nota sul test della penetrazione dell'acqua dei tessuti con il metodo della pressione idrostatica

Quando si posiziona il tessuto, l'aria deve essere scaricata prima dal dispositivo, in modo che il lato anteriore del tessuto sia attaccato all'acqua, per evitare l'impatto della pressione dell'aria sulla pressione dell'acqua con conseguenti dati imprecisi.

In alcuni test su tessuti compositi, il retro del tessuto non è impermeabile, quindi è necessario tagliare il campione di prova più grande del lavandino dello strumento per evitare che l'acqua penetri nel tessuto e influisca sulla valutazione del fenomeno della pressione idrostatica.

Fattori che influenzano la penetrazione dell'acqua dei tessuti

(1) La distanza tra i fili influisce sul livello di resistenza all'acqua. In generale, più stretta è la struttura del tessuto, migliore è la sua resistenza alla penetrazione dell'acqua.

(2) Spessore del tessuto. Più spesso è il tessuto, maggiore è la resistenza all'umidità e maggiore è la resistenza all'acqua.

(3) Lo spessore del filato. Per le fibre che assorbono l'umidità intrecciate in tessuti compatti, a causa dell'esistenza dell'effetto capillare, la riduzione del raggio del filato può migliorare l'impermeabilità del tessuto.

(4) La qualità della membrana composita. Maggiore è la dimensione dei pori della membrana, peggiore è la resistenza alla pressione idrostatica del tessuto rivestito.

(5) Spessore del rivestimento. Con un rivestimento spesso, la resistenza del tessuto alla pressione dell'acqua aumenterà.

(6) L'uniformità del rivestimento. Migliore è la qualità del rivestimento, migliore è la resistenza alla penetrazione dell'acqua. Il rivestimento non è uniforme, minore è il valore della pressione idrostatica.

2 Metodo di spruzzatura per testare le prestazioni di bagnatura superficiale del tessuto 

Metodo di spruzzatura: spruzzando o gocciolando continuamente acqua sul campione e osservando le caratteristiche della bagnatura sulla superficie del campione dopo un certo periodo di tempo. Quindi valutare l'impermeabilità del tessuto confrontandola con varie fotografie di esempio.

Il metodo a spruzzo simula il grado di bagnatura degli indumenti quando esposti alla pioggia. Questo metodo è applicabile a tutti i tessuti trattati idrorepellenti e non idrorepellenti e i risultati del test dipendono fortemente dalle fibre, dal filato, dal trattamento del tessuto e dalla struttura del tessuto.

Gli standard comuni per i test di spruzzatura

• ISO 4920: Tessuto tessile – determinazione della resistenza alla bagnatura superficiale – test di spruzzo
• AATCC 22: Idrorepellenza – test spray
• JIS L1092: metodo di prova per la resistenza all'acqua dei tessuti
• GB/T 4745: determinazione della resistenza alla bagnatura superficiale – spray test

Ci sono cinque livelli di valutazione. Prendiamo lo standard ISO 4920: Tessuto tessile - determinazione della resistenza alla bagnatura superficiale - test di spruzzo a titolo esemplificativo, i criteri di valutazione delle prestazioni di impermeabilità sono i seguenti.

Livello ISO	livello AATCC	prestazioni di bagnatura della superficie
0	0	L'intera superficie del campione è completamente bagnata e non ha alcuna resistenza agli spruzzi.
1	50	La superficie è bagnata e non ha resistenza agli spruzzi.
2	70	Bagnatura parziale della faccia del campione oltre i punti di spruzzo.
3	80	Bagnatura della faccia del campione nei punti di spruzzo.
4	90	Leggera adesione o bagnatura casuale della faccia del campione.
5	100	Nessun incollaggio o bagnatura della faccia del campione.

Questo di solito è determinato utilizzando un tester di valutazione dello spruzzo. Nel metodo di prova AATCC 22, tenere il campione in posizione con un anello di ferro di 152.4 mm di diametro, il campione è in tensione e la superficie è piatta senza grinze.

Spruzzare 250 ml di acqua distillata da un ugello standard a 45° su un campione a 150 mm sotto l'ugello per 25~30 secondi. Dopo la spruzzatura, picchiettare delicatamente il tessuto con il lato anteriore rivolto verso il basso in posizione orizzontale e quindi valutare le proprietà di idrorepellenza del tessuto osservando lo stato delle macchie d'acqua sulla superficie del campione.

Nota sulla verifica della penetrazione dell'acqua dei tessuti mediante il metodo di prova a spruzzo

Per i tessuti con maggiore elasticità, il tessuto non deve essere tirato con forza quando si fissa il dispositivo, altrimenti si creerà facilmente uno spazio maggiore nel tessuto e le gocce d'acqua penetreranno nel tessuto bagnato, con conseguenti risultati del test imprecisi.

Tenere l'apparecchio per bussare dopo che la spruzzatura è terminata, la forza dovrebbe essere uniforme e moderata, la forza è troppo leggera farà rimanere le gocce d'acqua, la forza è troppo grande porterà facilmente al tessuto dall'apparecchio, tutto influenzerà il valutazione del fenomeno delle macchie d'acqua.

Per calibrare regolarmente lo strumento, quando si riscontra che il flusso d'acqua dello spray presenta fenomeni di blocco o il tempo di nebulizzazione è anomalo, eseguire tempestivamente la pulizia della bocca dello spray o la sostituzione, in modo da non compromettere l'accuratezza del test.