【清流闲话·新消费】 防水透气面料的前世今生

  仿佛一夜之间，从海淀西二旗到朝阳亮马桥的中年男性们统一了自己的dress code——硬壳冲锋衣。他们不约而同地冲进三夫、迪卡侬或者“鸟、象、鼠、狐”等品牌的门店，热烈地讨论着冲锋衣的材质、设计、静水压、MVTR等路人完全听不懂的专业术语。冲锋衣仿佛慢慢的变成了了一种新的身份证明，一种隐秘的“会员标志”。

  从数据上看，2023年冲锋衣在社会化媒体上的讨论声量和各电子商务平台的销售额都实现了数倍增长，这组数据在当前的时代背景下尤为亮眼。显然，冲锋衣这一全天候必备单品，慢慢的变成了各户外鞋服品牌的兵家必争之地。

  硬壳冲锋衣在英文里被称为 “Waterproof Hard Shell Jacket”。对于一件冲锋衣而言，最关键的功能点便是防水和透气。防水和透气是两个此消彼长的功能点，只做到防水很容易，但在户外运动场景中，不透气可能是致命的，因为人在高温下运动轻易造成体温过高或热疾，甚至有休克和死亡的风险。兼顾防水和透气是数千年来人类鞋服面料创新的关键发力点，今天我们就来聊聊防水透气面料的进化历程。

  世界上最早的雨衣可以追溯至公元前3200年。当时居住在欧洲的冰人奥茨（Otzi）身着一件由草编织而成的防水披风。背后的原理是植物表皮细胞外层有一种蜡质覆盖层，能让雨滴滑落，因而具有防水的效果。事实上，在四千多年之后的元丰五年，这种雨衣仍然被大范围的应用，也因此有了苏东坡的“一蓑烟雨任平生，也无风雨也无情。”

  在世界的另一侧，阿留申印第安人惊奇地发现海豹和鲸鱼的肠子在晒干后有防水的效果，并用这些材料制作了一件名为“kamleika”的防水夹克。他们还使用剩下的动物骨头熬制动物胶，以封住缝隙，提高防水性，这可能也是最早的冲锋衣压胶。

  大概1000年以前，中国人创新地在丝绸的一面涂上油，制成油布丝（Oiled silk）。通过这种处理，丝绸的表面能够形成一个防水层，防止水分渗透。油布丝被用在雨伞和其他户外用品上，具有高强度、防水、防风且轻便的特质，是最早的高性能面料之一。由此开启了纺织时代防水透气面料的发展。在这一历史阶段，人类对防水透气材料的研究和应用百花齐放，涉及从丝绸、羊毛到棉花和亚麻等多种材质。

  15 世纪的水手们意识到，船帆一旦沾水，会增加船的整体重量并影响其前行速度。于是，他们逐步尝试在由亚麻或更轻的棉布制成的帆布上涂抹动物油脂、亚麻籽油和石蜡，以赋予帆布在雨天的拒水特性和晴天时的良好操控性。此外，水手们还将多余的油脂或石蜡涂在披风上，这便成为了最早的油蜡布（waxed cotton）防水服装。

  从19世纪末起，服装品牌逐渐广泛地采用油蜡布制作户外服饰。我们今天熟知的百年英伦老牌时装品牌Barbour，几乎成为了油蜡布服装的代名词，深得户外与机车爱好者的青睐。然而，油蜡布作为服装面料也有其局限性，如透气性不佳、质地较厚重、耐用度有限，以及需要定期重新上蜡等缺点。

  1823年，苏格兰化学家Charles Macintosh在两层棉布中间嵌入了一层橡胶，创造出一种独特的防水“三明治”结构，并为这种创新的双层面料申请了专利。这代表了纺织品现代涂层工艺（coating）的起源，尽管后续的涂层材料一直在改进，但这一工艺环节一直沿用至今。Macintosh将这样一种材料制成的衣物命名为“Mackintosh” （在他的名字基础上增加了一个k）。然而早期Mackintosh所使用的天然橡胶存在诸多问题，比如有刺鼻的异味、僵硬感，以及在高温环境下容易融化。

  直到1843年，美国发明家Charles Goodyear发明了硫化橡胶的工艺，使得橡胶在各种温度下都能保持稳定性，从而有效改善了初代Mackintosh的众多不足，这一技术突破也为橡胶在纺织服装、汽车轮胎、管道等多个领域的广泛应用铺平了道路。

  随着产品的进一步成熟，Mackintosh逐渐被英军、英国铁路局和英国警察所采用，甚至成为了那个时代防水服饰的代名词，被众多购买的人亲切地称为 “the mac”。但Mackintosh存在一个非常致命的问题——不透气。因为人在高温下运动轻易造成体温过高，增加休克和死亡的风险，因此Mackintosh无法被用于户外运动场景中。

  Mackintosh品牌在历史上多次易主，最终在本世纪初被 MBO独立发展。随后，品牌和Gucci、爱马仕、LV、Vetements、Maison Margiela等时尚巨头合作，多次推出联名款，特别是在日本的女性消费者之间掀起一股时尚风潮。消费者也因此仍然有机会体验到这一传承了200年的古老工艺。

  针对Mackintosh不透气的缺点，Burberry推出了一种全新的面料科技——Gabardine Burberry利用绵羊油处理羊毛纤维使其具备防水特性，随后进行编织。跟着时间的推进，面料种类拓展至羊毛、棉花和聚酯等。相较于以往的油蜡布和橡胶涂层解决方案，Gabardine不仅防水性优秀，透气性也明显提升，同时还具备轻量、防风和耐久的特质，带来了更为舒适的穿着体验。

  Burberry基于Gabardine面料制作的风衣在第一次和第二次世界大战中都得到了英军的青睐。得益于其出色的功能性，不少士兵会自掏腰包购买这种风衣，并在退役后仍然选择继续穿着。这款风衣经过不断演化，如今慢慢的变成了了Burberry的标志性时尚单品，历久弥新。

  由于明显提升的透气性、轻量、防风等优点，Burberry的Gabardine服装也得到了极地探险家的追捧。这中间还包括首次到达南极点的Roald Amundsen、第一个横跨南极的Ernest Shackleton，以及1924年尝试登上珠峰的英国探险家George Mallory。

  二战期间，由于许多英国皇家空军的飞行员在跳伞后因为暴露于严寒恶劣的海洋环境中而丧生，英国开始急需一种既能在干燥环境下保持透气和舒适，又能在与水接触后具备保暖和防水性能的面料。为满足这一需求，1943年，英国棉花工业研究协会开发出一款使用长纤维棉制成的防水面料，并将其命名为Ventile。

  Ventile的独特之处在于其背后的工作原理：在干燥环境下，面料的纤维之间有较大的缝隙，保证了良好的透气性；但在与水接触后，这种长纤维棉花纱线会吸水膨胀，纤维会变得更紧密，纱线微米，便具有了防水的效果，能有很大成效避免失温。另外长纤维棉织物具有极高的表面张力，辅以面料表面的拒水助剂（DWR），水滴会在面料表明产生水珠并滑落，而不是被立即吸收，这也提升了Ventile的防水能力。

  不过，全球只有2%左右的棉花纤维能满足制作Ventile的标准，限制了Ventile大众化的潜力。而且与那些不需要被水浸透就能表现防水性的面料相比，Ventile的外层必须被水浸湿才能展现其防水效果，这也降低了Ventile在一般消费者中的吸引力。但Ventile在专业市场确实起到了关键作用，Ventile被用于制作飞行员的救生服后，飞行员落水后的生存时间从短短几分钟延长到20分钟，生还几率大幅度的提高到80%。

  聚合物薄膜，这么拗口的名词，说人话：最经典的产品，就是日常大家熟悉的，在各种户外品牌上打下印记的GORE-TEX和eVent。

  值得一提的是，防水与透湿性的量化测试也日益完善。——下面这段叙述是需要记的知识点，便于聚会时可以侃侃而谈地装：冲锋衣的防水能力用静水压这一指标来衡量，测试时，将水倒入一个柱形容器中，容器的底部覆盖有待测试的材料。随着水柱的升高，记录当水开始渗漏过面料时的水柱高度。静水压通常以毫米（mm）为单位表示。例如，静水压5000mm表示面料能承受高达5000mm的水柱而不渗漏，因此数值越高，防水能力越强。应用于专业登山和探险的高性能防水透气面料的静水压要达到数万毫米，而面向城市日常用途的防水面料静水压只需要小几千毫米。透湿性指标是湿度蒸发传输率（Moisture Vapor Transmission Rate, MVTR），单位一般是g/m2/24hr，代表每平方米材料每24小时通过的水蒸气克数，数值越高，透气性越好。

  1958年，美国人Wilbert Gore离开DuPont，创立GORE-TEX母公司W.L.Gore。创业初期公司基本的产品为PTFE（聚四氟乙烯）包裹的线材，应用于电子科技类产品及航空航天等领域，主要客户为政府和军工企业。

  1969年，Wilbert的儿子Bob在一次偶然的实验中发现，对PTFE施加瞬间的强拉力可以将其拉伸至原来的8倍，形成一种70%体积为空气的微多孔薄膜结构。这一新结构被称“expanded PTFE”或“ePTFE” （膨体聚四氟乙烯），W.L. Gore为之注册了商标“GORE-TEX”。

  ePTFE薄膜的孔径约为气态水分子团体积的700倍，但仅为液态水分子团体积的两万分之一，因此ePTFE膜附着于服装面料上能在防水的同时达到透气的效果。此外，ePTFE还具有低导电性、隔热和阻燃等一系列特性，比普通PTFE更轻、强度更高且更灵活，成为W.L.Gore基本的产品的基材，并应用于医疗（人造血管、心脏支架）、航天、汽车、能源（氢能电池的质子交换膜）、电子、半导体、音乐（琴弦）等行业，支撑起W.L.Gore如今一年48亿美元的收入。

  GORE-TEX的商业化从1976年开始，首个客户为户外品牌Early Winters。1981年，NASA首个航天飞机哥伦比亚号上的宇航员身着使用了GORE-TEX薄膜的宇航服前往太空。1990年，一个由六人组成的探险队身着GORE-TEX面料外套成功穿越南极洲，此后北面曾多次推出复刻的1989系列。今天GORE-TEX最出名的客户无疑是始祖鸟，双方深度绑定。国内客户包括波司登、太平鸟等。

  从PTFE到一件防水透气的冲锋衣成品，需要经过三个关键的生产步骤。第一步即为将PTFE拉伸成ePTFE生膜（membrane）。在这一步里，PTFE在今天慢慢的变成了大宗商品。就拉伸工艺本身而言，在GORE-TEX成功完成首次实验后的60多年里，国内外已经有多个工厂能完成类似的生膜制造。

  生膜完成后，第二步为对生膜进行涂层改性（coating）。面向专业市场和消费市场里不同使用场景里的不一样的需求，涂层改性能针对性地提升薄膜的防水、透气、防风、防油等不同的指标。在这一环节里，GORE-TEX 选择将 ePTFE和 PU（聚氨酯）涂层进行复合，PU层能对薄膜本身起到保护作用，但缺点是会降低薄膜的透气性，消费者会体感上会感到闷热。这还在于PU涂层是整体连续（monolithic）的涂层，ePTFE 薄膜经过涂层后，原有的微多孔结构已经被堵塞，不再保持开孔状态。涂层完成后，薄膜从单组份变成双组份。

  第三步便是将薄膜和表布进行贴合。不同的表布材料的贴合工艺难度不同，核心比拼量产的稳定性。贴合完成后，得到的产品被称为贴合物（laminate），便可交付给下游成衣工厂进行成衣制作。

  此外，在成衣面料上还会喷上一层DWR（Durable Water Repellent），主要为了尽最大可能避免服装的外层被水浸透，以更好地维持透气效果。DWR的效果会随着损耗慢慢消失，因此过了一段时间后会要重新喷洒DWR来维持透气效果。（不知道现在穿鸟的读者朋友是否有去给自己的衣服喷洒过DWR呢？）

  ePTFE薄膜在早期生产时技术门槛相比来说较高，W.L.Gore一直采取自建工厂自主生产的方式，服务下游从纺织服装到医疗各个行业的客户。但自主生产也降低了供应链管理的灵活度，今天GORE-TEX对纺织品客户（即便是big name brand）的交期已经至少6-8个月。

  2023年3月3日，居住在美国华盛顿州贝灵汉市的Francis Zuber像往常一样去当地的贝克山（Mt. Baker）滑雪。贝克山地处美国与加拿大的交界，是一座火山，以每年极高的降雪量和冰川而闻名，也是诸多野雪滑雪爱好者的天堂。作为一名经验比较丰富的滑雪爱好者，Francis从8号缆车附近进入了雪场之外的野雪区域开始滑雪。

  几分钟之后，Francis敏锐地注意到远处有一个部分被雪覆盖的雪板，他意识到可能是有人被倒立困在了树井中。作为一名被认证的雪崩救援专业技术人员（avy certified），Francis在滑野雪时会贴身携带无线电、救援铲和探测杆，于是他立即展开救援，最终所幸没有人员受伤。他将这一切用GoPro记录下来，旨在呼吁滑雪爱好者们关注雪崩救援训练的重要性。从视频中能够正常的看到，作为一名专业滑手，Francis选择了eVent作为了自己的雪服面料。

  我们把时钟回调20年。1999年，美国公司BHA推出了一种新的防水透气科技，名为eVent。eVent和GORE-TEX类似，都是基于ePTFE材料的防水薄膜。但eVent的核心差异化在于生产流程的第二步——涂层改性环节。与GORE-TEX选择将ePTFE和PU复合不同，eVent用一种液体状的化学物质对薄膜进行纤维级的包裹，在处理完成后仍就保持微观孔状的立体结构，在保证耐久防水的同时，维持了优异的透气性，穿着体验更加舒适。eVent将这一工艺命名为“直透技术”（Direct Venting）。

  如今，eVent与GORE-TEX被并称为两大顶级冲锋衣面料。自面世之时，eVent迅速得到了对防水透气性能有最严格要求的专业客户认可，服务全球的军队、警察、宇航局和消防客户。在消费市场里，eVent与骑行、滑雪、航海、打猎、登山等多个细分运动领域的头部品牌展开合作。在19支全球最高等级骑行赛事UCI World参赛队中，有14支在使用eVent面料。

  在推出eVent后，母公司BHA于2007年被GE收购，后来几经易手。最终2020年eVent被MBO独立发展。在供应链端，eVent与位于全球各地的顶级供应链伙伴紧密合作，在提供优质稳定产能的同时，还保证了快速的交货时效，交货周期短至2个月（前文提过，GORE-TEX交货至少需要6-8个月），并提供更灵活的定制化解决方案，从而帮助客户进行更迅速和个性化的产品开发。

  除了GORE-TEX和eVent外，市场上也存在别的类型的聚合物防水薄膜，但整体性能不及二者。例如大量供应商提供的中低端TPU（热塑性聚氨酯弹性体）或PU（聚氨酯）薄膜。部分服装品牌在中低端产品线上也会基于这两种材料推出自己的面料科技品牌，但对于高端产品线，品牌仍然倾向于选择GORE-TEX或eVent。

  数千年来，防水和透气一直是人类服装最核心的需求点之一，从最初的取材于动植物，再到纺织时代的油蜡布、橡胶和长纤维棉这样百花齐放的尝试，逐步进化到现代的聚合物薄膜。新材料的研发直到今天仍然在继续。近年来，环保和可持续慢慢的变成了户外运动领域的核心议题，也引领了新一代防水透气面料的研发方向。各大面料品牌都基于自己的基因推出了环保材料新产品，如GORE-TEX推出的PE复合PU 的ePE薄膜；而eVent则在高性能防水的基础上，继续突出卓越透气性的基因，推出了提取自蓖麻子的树脂为原料的eVent BIO，和全新独家专利的高性能alpineST系列新品，不断拓宽行业的边界。

  回顾防水透气面料行业的发展历史，GORE-TEX和eVent开拓了一个新的环节——材料品牌。在整个纺织服装的产业链条中，材料品牌很有独特的定位，他们有toB的商业模式，同时强制B端客户在产品上露出材料品牌的logo，也因此又享有toC的品牌知名度。在全世界内，只有极少的供应链企业能被称之为材料品牌，它们还包括鞋履大底Vibram、面料内里品牌Primaloft、最耐磨面料Cordura、最强纤维Dyneema、拉链品牌YKK等。它们往往始于战时军需，实现于偶然的灵感火花，在专业市场经过了数十年的高性能和可靠性实地验证后，最终才能成为客户和消费的人心中那个独特的存在，并驱动购买决策。近年来海外材料品牌领域并购交易的活跃也反映了材料品牌的资产价值与稀缺性。

  在材料品牌这个特殊的环节里，性能是最基础的敲门砖。换言之，能上牌桌的材料品牌，性能都经得住检验，所以不能唯参数论。第二，在性能的基础上，比拼的是数十年的品牌积淀，讲传承，立宗教，树庙堂。第三，过去几年里伟星SAB面对拉链巨头YKK仍能逆势崛起的案例说明，在toB的商业本质下，对客户的服务能力和快速反应能力仍然是一个最重要的竞争要素。

  过去几年疫情给运动户外带来了爆发拐点，运动户外也会在经济下行周期中继续展示充足的韧性。参考海外，日本户外用品市场在2010-2019年之间实现15.8%的CAGR，是日本90年代步入下行通道后依旧能保持迅速增加的行业之一。而除了户外消费品牌本身，上游的材料与工艺创新，是非常有意思的，往往会构成品牌异军突起、获取用户的基石。