透濕防水薄膜科技的新變革

透濕防水薄膜在經過多年不斷改進機能之後，市場又出現了革命性的新技術。這些技術以無溶劑的工法進行製造，透過生物材料製成或是以單材料進行設計，這些創新正引領著永續創新的新時代。

高機能外套的基本特性是能夠防風擋雨，同時讓水分能夠被排散出去。這點是去年去世的Bob Gore在1970年代帶來的一項重大突​​破，同時這個特性也是Gore-Tex布料的核心特性。第一代薄膜注重抵禦天氣而非讓穿著者舒適，因此防水性比透氣性更被看重。多年來，薄膜的發展重點已逐漸轉移到更高的透氣性和水分排散能力，以應用於活動性更大的運動。機能的不斷調整，以及分類越來越精細的市場，是該領域的主要的創新所在。隨著新一代企業引入更永續的解決方案、新的聚合物和製造工法，產業已越來越變化莫測。

聚合物的新選擇

聚烯烴（polyolefin）和聚丙烯（polypropylene）是防水透氣材料中的兩種新型聚合物，它們是以傳統的聚氨酯（PU）和延伸聚四氟乙烯（e-PTFE）作為基礎所發展而來。屬於臺灣BenQ科技集團的明基材料公司，已經將在電腦和電視中所發現的薄膜科技轉變為紡織品，並推出了Xpore，它是一種由聚烯烴製成的極輕量奈米多孔薄膜，每平方米僅重5至6克、厚度12微米。該公司機能紡織品業務部門負責人Rex Lee表示：「Xpore不僅是一種薄膜科技，也是黏合劑和貼合的新技術。」他表示，這種薄膜和黏合劑是以無溶劑方式進行製造，與類似材料相比，它的工法更加環保。且機能符合產業標準，防水等級可達到10K到30K甚至50K毫米水柱（ISO811標準），透氣性則約為10K（JIS-L1099A1標準的透濕性是以克/平方米/ 24小時為單位進行測量）。Xpore於2020年初推出，現已被法國環保品牌Picture Organic Clothing所採用，該公司目前正努力推出2.5層的貼合織物。

另一間剛踏入防水透氣材料領域的公司，是同樣來自臺灣的創纖紡織公司（Trenchant Textiles），它選擇聚丙烯作為其Intrepid薄膜的材料。執行長Matt Cleary表示：「過去三十年來，聚丙烯的聚合物科學發生了巨大變化，許多關鍵專利在1990年代末和2000年代初到期，使得聚丙烯有可能第二度進入市場。」

Cleary先生表示：「由於結晶度因素，讓聚丙烯呈現出均勻且球形的多孔結構，這非常適合用於防水並同時排除濕氣。它具有獨特的生物形態結構，無需使用溶劑即可進行製作。」Intrepid中材料與空隙的比率約為84%，意味著它所包含的空氣遠多於材料。它只有18微米厚，且重量很輕，每平方米僅重4克。此外，該公司表示，如果一個品牌選擇將Intrepid薄膜黏合到具有合適緊密梭織的聚丙烯布料上，則可能不需要DWR（耐久性防潑水）處理即可防雨。

挪威戶外服裝品牌Helly Hansen去年推出的聚丙烯薄膜Lifa Infinity Pro系列產品中，即是選擇了聚丙烯作為材料。Helly Hansen的品類經理Philip Tavel在發布會上表示：「這是一種突破性的材料，不需要額外的化學DWR處理，並且它與我們Lifa品牌的核心纖維完全相容。我們解決了整個戶外產業多年來一直在關注的問題──在不使用碳氟化合物DWR加工處理的情況下創造出高機能服裝。」該品牌還選擇了一種原液染色的布料，以進一步減少水和化學藥品的使用。

創纖紡織的運營長Sandra Cleary表示：「這次引人注目的產品發佈，為我們提供了堅實的發展基礎。」在單一類型的聚合物中製成貼合布的可能性，正吸引著期望開發單材料高機能外套的公司注意。

單材料貼合織物

中國服裝製造商KTC的子公司KTC Lab正努力開發一系列永續且可回收的滑雪服，這些滑雪服可透過瑞士公司swissrent進行租用，該公司有31個經銷商分布在22個地區當中。KTC Lab的獨立設計師兼專案經理Monika Rausch表示：「滑雪鞋通常一年只穿一個星期，租借這種類型的衣服很合理，要做到這點，我們便要想出一個解決方案，以在它們不能再穿之時進行處理。」單材料層壓織物會比一般的多構件層壓織物更容易回收。

該公司正在測試幾種解決方案的選項，其中包括創纖紡織的Intrepid薄膜。Rausch女士表示：「聚丙烯的優點是它不需要DWR處理，並且可以射出成型以製造飾邊、拉鍊和鈕扣。」然而，與聚酯相比，短期內它缺乏已完成的聚丙烯回收和再循環系統，這使聚丙烯的吸引力降低。KTC Lab還有另一個與wear2wear一起合作的研究計畫，目的是僅使用回收或可回收的聚酯基材料開發高機能滑雪服，wear2wear是由歐洲公司組成的聯盟，目標是讓紡織品和服裝的生產鏈達成封閉循環。

無論選擇哪種解決方案，黏合劑仍然是一個問題，因為聚氨酯是黏接的首選解決方案。設計者表示：「聚氨酯是最常見的黏合劑，而且也能以纖維形式存在，以提供拉伸和回彈機能，這是目前力學拉伸的極限。」儘管她認為透過巧妙的剪裁便能避免滑雪服產生拉伸。

靜電紡絲的改進

The North Face的Futurelight在2019年的成功推出，吸引了市場對電紡薄膜的關注。電紡薄膜具有非常多孔的不織布結構，使其非常透氣。從材料本質來看，它們的防水性會自然降低，因此進入市場的速度很慢。新加坡的公司NTX則認為，該公司新開發的e-Nanofiber技術解決了一些靜電紡絲的問題。

NTX開發的工法不是透過多噴嘴針系統「噴出」或拉出聚合物以形成非不織布薄膜，而是透過用於工業過濾的無針工法。NTX的創新和行銷長Jeffrey Hsu表示：「我們的方法比有針作法快了70倍，比無針作法快了7或8倍，因為沒有噴嘴，所以沒有堵塞問題。」除了使這個電子奈米纖維獨樹一格的「電紡過程電力控制」外，他表示：「我們的核心創新在於新型擠出機『驅動器』，該驅動器可大幅增加表面積以實現高速『紡紗』。」

NTX表示，這個電子奈米纖維薄膜的機能特性可以被調整，以調節透氣和防水的機能。Hsu表示：「這部分一直以來都是機能之間如何妥協的問題。我們的工法生產出的薄膜具有高透氣性，且可以透過疊加許多分層來達到更高的防水性。」他預計這個薄膜將會在2021年下半年，推出在一個高機能運動服裝的品牌。

NTX的電子奈米纖維工法還可用於製造目前需求量很大的口罩。2020年12月，一家成立於阿姆斯特丹的新公司NTEU，便與歐洲的其他夥伴合作，以因應這部分的市場需求。Hsu表示：「我們的系統是模組化的，NTX電子奈米纖維可製造用於隔音、過濾、PPE口罩和薄膜的材料。」

生物原料

Mario Stucki博士在蘇黎世聯邦理工學院的就學期間，開發了一種新的薄膜製造工法，並與同學Anna Beltzung博士一起創立了Dimpora。這項正在申請專利的技術，已經贏得了Fashion For Good和Global Change的獎項，瑞士環保品牌Rotauf將於今年冬天推出該技術。Dimpora的科技長Beltzung博士表示，這種環保PUR熱熔膠薄膜的第一代產品是以聚氨酯製成的，然而這間年輕的公司正在尋找其他聚合物進行製作，其中包括目前正在由「一個領導運動品牌」進行測試的生物解決方案。Dimpora具有永續發展意識，該公司計劃開發聚酯和聚丙烯的版本，進而試圖生產出單材料的機能服裝。她表示：「我們正在篩選不同的潛在聚合物，但我們需要找到防水性和透氣性之間的最佳甜蜜點。」此外Dimpora也正在研發無溶劑生產薄膜的工法。

將延伸聚四氟乙烯（e-PTFE）薄膜商業化的eVent布料，在公司經營權轉移之後，也正嘗試使用新的原物料。2020年6月，Parker高機能材料公司（該公司於2017年收購了eVent品牌）將該業務部門出售給了Performax Pro，這是一家香港的公司，由eVent的管理者們創立，其中也包括Chad Kelly。Kelly表示：「這是幾年前我們與Parker做出的一項決定，當時我們正打算加入一家公司，可以分享彼此的願景。」 eVent會繼續從Parker採購e-PTFE，但該公司現在可以自由研究其他原物料，包括2020年初推出的生物材料聚合物。

Kelly先生表示，新的聚合物eVent Bio是由蓖麻油所製成，蓖麻是一種非糧食作物，不需要太多的水便可生長。蓖麻油的聚合物會在無溶劑和無PFC的製造工法之中與尼龍混合。他表示：「除了具有與e-PTFE相同的機能特性之外，它還有更大的延展性，也是更環保的解決方案，可以為品牌提供成長的空間。」這個新eVent Bio聚合物具有10K的防水等級和10-15K的透氣性。另外eVent開發超透氣薄膜的進度也到了最後階段。

市場對於用可再生植物製造生物聚合物的興趣正在增加。德國薄膜製造商Sympatex剛剛宣布改變聚酯薄膜的生產方針，這些薄膜未來將會包含25%含量的生物材料（採用DSM所生產的Arnitel聚酯粒）。美國方面，W. L. Gore已與Checkerspot合作，它是一家利用微藻類製造生物基油的生物技術公司。這個合作關係的正式目標是開發紡織產業迫切需要的一種生物材料DWR撥水解決方案，除此之外，它還可能會開發一種新型的生物技術防水透氣薄膜。

隨著市場的新參與者持續引進新穎的材料、製造工法和產品報廢解決方案，以使機能性外衣更具永續性，防水透氣層壓材料的世界似乎正在​​發生變化。既有的參與者的發展前景也可能朝著同個方向前進。

用於DWR的新化學品？

英國的DiOX是奈米二氧化矽塗層的開發商，該公司正準備推出無PFC的耐久防水劑（DWR）。該公司表示，最初開發該技術的目的是為了讓玻璃觸摸螢幕和擋風玻璃具有更高的強度、耐刮性和防水性。這項技術可在織物上形成防水表面，並且這個新解決方案不會改變織物的手感，因為奈米級二氧化矽可以附著到每一根細絲上。DiOX計劃推出四種不同的紡織品處理劑。該系列具有兩種疏水配方，一種是基於單獨的奈米二氧化矽，另一種則將SiO2與C6（含碳數6的碳氫化合物）結合在一起以提供防油機能。該公司表示，這種「混合」配方比其他C6 DWR使用的C6少了50%。此外，該公司也正在研究親水性污漬清除劑以及抗菌和抗病毒處理劑。