水刺非織造布的透濕性能研究

從明芳，田 偉，祝成炎

(浙江理工大學(xué)，a.材料與紡織學(xué)院；b.先進(jìn)紡織材料與制備技術(shù)教育重點實驗室，杭州 310018)

水刺非織造布的透濕性能研究

從明芳a,b，田 偉b，祝成炎a,b

(浙江理工大學(xué)，a.材料與紡織學(xué)院；b.先進(jìn)紡織材料與制備技術(shù)教育重點實驗室，杭州 310018)

以滌粘水刺非織造布為研究對象，分析了不同水刺非織造布的均勻性和透濕性能，并且分析了孔隙率和滌粘成分對滌粘水刺非織造布透濕性能的影響。結(jié)果表明，水刺非織造布均勻性均較好；滌粘水刺非織造布的透濕系數(shù)，先隨著滌綸含量的增加而減小，后隨著滌綸含量的增加而增大。

滌粘；水刺非織造布；均勻性；透濕性

提高醫(yī)療衛(wèi)生水平、防止細(xì)菌交叉感染已成為醫(yī)療衛(wèi)生部門面臨的一個重大課題，使用符合要求的醫(yī)療防護(hù)制品是一個有效的措施[1-3]。由于水刺非織造布在手感和性能方面接近于傳統(tǒng)紡織品，在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域被大量應(yīng)用[4-5]。目前，日本和美國等發(fā)達(dá)國家已經(jīng)研究出了殼聚糖及其衍生物的醫(yī)用敷料[6]，國內(nèi)也研究出了能夠用于止血、抗菌消炎的醫(yī)用敷料和具有珍珠紋效果能夠防止液體擴(kuò)散的非織造布醫(yī)用敷料[7-9]。由于面料的均勻性直接影響成品的質(zhì)量，透濕性直接影響醫(yī)護(hù)人員的穿著舒適性，因此，對在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域應(yīng)用的非織造布的均勻性和透濕性有較高的要求[10]。為此，本研究以滌粘水刺非織造布為研究對象，對其均勻性和透濕性進(jìn)行研究，為水刺非織造布在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用及性能提升提供實驗參考。

1 試 驗

1.1 試樣

本研究采用的滌粘水刺非織造布試樣由紹興縣新中天集團(tuán)提供，試樣的規(guī)格參數(shù)見表1。

表1 試樣的規(guī)格

1.2 試驗

1.2.1 面密度和厚度

非織造布均勻性主要包括質(zhì)量分布的均勻性和厚度分布的均勻性，其中，質(zhì)量分布的均勻性可以用面密度的均勻性來表示。由于非織造布的均勻性直接影響著其使用性能，因此，均勻性指標(biāo)是評價非織造布質(zhì)量的主要指標(biāo)之一。為了客觀評價非織造布的均勻性，本文采用紡織上常用變異系數(shù)(面密度變異系數(shù)和厚度變異系數(shù))來表征水刺非織造布的均勻性。

按照GB/T 24218.1-2009《紡織品 非織造布試驗方法 第1部分：單位面積質(zhì)量的測定》和GB/T 24218.2-2009《紡織品 非織造布試驗方法 第2部分：厚度的測定》分別測試試樣面密度和厚度，并計算面密度的變異系數(shù)和厚度的變異系數(shù)。

1.2.2 孔隙率

根據(jù)材料的面密度和纖維的密度按公式(1)計算單層非織造布的孔隙率：

(1)

式(1)中：n為孔隙率(%)；M為材料面密度(g/m2)；ρ為纖維密度(g/m3)；δ為材料厚度(mm)。

1.2.3 透濕量

根據(jù)GB/T 12704.1-2009 《紡織品 織物透濕性試驗方法 第1部分：吸濕法》，采用YG601-Ⅰ/Ⅱ型電腦式織物透濕儀對試樣的透濕性進(jìn)行測試。測試實際溫度為37.6℃，實際濕度為88%，平衡時間為1h，試驗時間為1h。每個試樣剪3塊進(jìn)行測試，測試結(jié)果取平均值，并保留3位小數(shù)。

織物的透濕率、透濕量、透濕系數(shù)分別按照公式(2)、(3)、(4)計算所得：

(2)

(3)

PV=1.157×10-9WVP·d

(4)

式(2)中：WVT為透濕率，g/(m2·h)；Δm為同一試驗組合體兩次稱量之差，g；Δm′為空白試樣的同一試驗組合體兩次稱量之差(不做空白試驗時，Δm′=0)，g；A為有效試驗面積(本實驗中的裝置為0.00283m2)，m2；t為有效時間(本實驗采用1個小時)，h。

式(3)中：WVP為透濕度，g/(m2·Pa·h)；Δp為試樣兩側(cè)水蒸氣壓差，Pa；pCB為在試驗溫度下的飽和水蒸氣壓力(查標(biāo)準(zhǔn)知本實驗為6.483kPa)，Pa；R1為試驗時試驗箱的相對濕度(本實驗實際相對濕度為88%)，%；R2透濕杯內(nèi)的相對濕度(可視為0)，%。

式(4)中：PV為透濕系數(shù)，g·cm/(cm2·s·Pa)；d為試樣厚度，cm。

2 結(jié)果與討論

2.1 均勻性

水刺非織造布生產(chǎn)過程中，原料選擇、纖網(wǎng)成網(wǎng)方式、鋪網(wǎng)方式、水刺加固工藝等都會對水刺非織造布的均勻性產(chǎn)生影響。本實驗中的水刺非織造布采用相同的纖網(wǎng)成網(wǎng)方式和水刺加固工藝。

本實驗測得試樣的面密度和厚度見表2。

表2 試樣面密度和厚度

平均值、標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)的具體公式如式(5)、(6)和(7)所示。

(5)

(6)

(7)

經(jīng)過計算得到，試樣1～6的面密度和厚度的變異系數(shù)如圖1。

圖1 面密度和厚度的變異系數(shù)

從圖1可以看出：本實驗采用的試樣，其面密度和厚度的變異系數(shù)均在2%～6%之間，說明這幾個試樣的均勻性都比較好。

水刺非織造布在生產(chǎn)過程中容易出現(xiàn)纖維纏結(jié)堆積的現(xiàn)象。圖2是在放大100倍的掃描電鏡下所拍得的試樣圖片。

圖2 試樣的SEM照片

圖2可知各試樣均有不同程度的纖維堆積和纏結(jié)。試樣1至試樣6雖然有輕微的纖維堆積，但是沒有出現(xiàn)明顯厚薄不勻的情況。因此可以不考慮均勻性對試樣透濕性能的影響。

2.2 孔隙率

本實驗所用試樣屬于滌粘混紡產(chǎn)品，滌綸纖維的密度為1.38g/m3，粘膠纖維的密度為1.52 g/m3，按照各自成分比例計算各試樣的密度，然后根據(jù)公式計算得到各試樣的孔隙率，其結(jié)果如圖3所示。

圖3 試樣孔隙率

從圖3可以看出：試樣1至試樣6的孔隙率均大于90%，其中試樣1和試樣3的孔隙率略大于其余試樣。

2.3 透濕性

紡織品的透濕性是評價產(chǎn)品熱濕舒適性的重要指標(biāo)。水分在織物中的傳遞情況是復(fù)雜的，氣態(tài)的水汽一方面可以通過織物內(nèi)部空隙直接擴(kuò)散到環(huán)境中去，另一方面也可能在織物中凝結(jié)成液態(tài)水，通過纖維內(nèi)部的孔洞、纖維與纖維之間孔隙以及紗線與紗線之間的通道的毛細(xì)管作用傳輸?shù)娇椢锿獗砻?，再逸散到大氣中，從而達(dá)到散濕的目的[11-12]。測試得到的試樣透濕重量和計算所得到的透濕率及透濕量如表3所示。

透濕系數(shù)是試樣兩面保持規(guī)定的溫濕度條件下，單位水蒸氣壓差下，單位時間內(nèi)垂直透過單位厚度、單位面積試樣的水蒸氣質(zhì)量，能夠較好的表征單層面料試樣的透濕性能。

從圖4中可以看出：試樣1和試樣6的透濕系數(shù)較高，試樣3最小。這是因為：雖然試樣6的孔隙率較小，但是試樣6滌綸含量最高，由于滌綸吸水性不強(qiáng)，再加上經(jīng)過水刺加工后，滌綸長絲之間存在空隙，因此，水蒸氣能夠較容易的透過試樣，透濕系數(shù)最高；隨著滌綸含量的減少，粘膠含量的增加，由于粘膠具有較強(qiáng)的吸水性，粘膠吸水后氣態(tài)水蒸氣在試樣中凝結(jié)成液態(tài)水，將試樣的孔隙堵住，因而試樣的透濕系數(shù)反而減小，如試樣3，雖然孔隙率不是最小的，相較于試樣2和試樣5和6大出1%左右，但是由于粘膠吸水后化成液態(tài)水，導(dǎo)致了液態(tài)水將孔隙堵住，透濕系數(shù)反而最?。划?dāng)滌綸含量小于30%以后，隨著粘膠含量的增加，透濕系數(shù)有所增大，這是因為隨著粘膠的增加，粘膠吸收了較多的水分，而粘膠與外界的接觸面積又增大，從而增強(qiáng)了粘膠的導(dǎo)濕作用，因此透濕系數(shù)相對增大；試樣1采用了100%的粘膠，一方面粘膠與外界的接觸面積最大，另一方面較大的孔隙率還方便了水汽的通過，因此透濕系數(shù)較大。

表3 試樣透濕性能

圖4 試樣透濕系數(shù)

3 結(jié) 語

a) 水刺非織造布中纖維都會有一些纏結(jié)和堆積，且均勻性相對較好，纖維分布均勻，沒有特別明顯的纏結(jié)和堆積。

b) 水刺非織造布的透濕性能與面料的孔隙率有關(guān)，一般而言，孔隙率越大，透濕性能越好，但是由于纖維成分的協(xié)同作用，孔隙率最大的試樣透濕系數(shù)并不是最大的。

c) 水刺非織造布的透濕系數(shù)與面料的成分有關(guān)，當(dāng)滌粘水刺非織造布中滌綸成分低于30%左右時，透濕系數(shù)隨著滌綸含量的增加而減??；當(dāng)滌綸含量大于30%左右時，透濕系數(shù)隨著滌綸含量的增加而增大。

[1] 景曉寧,李亞濱.醫(yī)用非織造布[J].產(chǎn)業(yè)用紡織品,2009(7):1-9.

[2] 陳寬義.醫(yī)療衛(wèi)生用全棉水刺非織造布的生產(chǎn)技術(shù)探討[J].產(chǎn)業(yè)用紡織品,2010(5):30-32.

[3] 陳 勉,殷保璞.非織造材料在新型醫(yī)用手術(shù)衣中的應(yīng)用[J].國際紡織導(dǎo)報,2005(11):67-75.

[4] 馬詠梅.國外水刺非織造布的現(xiàn)狀和發(fā)展[J].產(chǎn)業(yè)用紡織品,1997,15(5):11-16.

[5] 吳 英譯.醫(yī)用非織造布的未來需求與發(fā)展[J].產(chǎn)業(yè)用紡織品,1998(7):34.

[6] 張 潔,錢曉明.殼聚糖非織造布的制備及殼聚糖非織造醫(yī)用敷料的研究進(jìn)展[J].產(chǎn)業(yè)用紡織品,2011(7):24-36.

[7] 陳曙霞.醫(yī)用甲殼質(zhì)水刺非織造布的研究與開發(fā)[J].非織造布,1999,13(2):29-30.

[8] 吳麗麗.提花水刺法非織造醫(yī)用敷料的研究與開發(fā)[J].非織造布,2009,17(5):15-17.

[9] 王夕雯.殼聚糖纖維水刺非織造工藝與產(chǎn)品性能研究[D].上海：東華大學(xué),2011.

[10] 楊建忠,王新艷.醫(yī)用防護(hù)服織物的結(jié)構(gòu)與透濕量[J].紡織學(xué)報,2006,27(3):11-15.

[11] 柯勤飛,吳捷偉.水刺法非織造布透濕性能研究[J].非織造布,1997(7):26-28.

[12] 劉 亞,焦曉寧,張 毅,等.水刺非織造布透濕性能的研究[J].產(chǎn)業(yè)用紡織品,2004(10):21-26.

(責(zé)任編輯：陳和榜)

Research on Water Vapor Permeability of Spunlaced Nonwovens

CONGMingfanga,b,TIANWeib,ZHUChengyana,b

(a.College of Materials and Textiles; b.Key Laboratory of Advanced Textile Materials and Manufacturing Technology, Ministry of Education, Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou 310018, China)

With polyester-viscose spunlaced nonwovens as the research object, this paper analyzes the evenness and water vapor permeability of different spunlaced nonwovens and the influence of porosity factor and polyester/viscose component on the water vapor permeability of polyester-viscose spunlaced nonwovens. The result shows that spunlaced nonwovens have good evenness and moisture permeability coefficient of polyester-viscose spunlaced nonwovens first decreases and then increases with the increase of polyester content.

polyester/viscose; spunlaced nonwovens; evenness; water vapor permeability

2014-05-26

從明芳(1986-)女，浙江湖州人，碩士研究生，主要從事水刺及其復(fù)合非織造布的結(jié)構(gòu)及性能等方面的研究。

祝成炎，電子郵箱：chengyanzhu@126.com

TS171

A

1009-265X(2014)06-0016-04