醫(yī)用護(hù)理墊用經(jīng)編間隔織物的性能分析

張雪雪,陳美玉,武海良

(西安工程大學(xué) 紡織科學(xué)與工程學(xué)院,陜西 西安 710048)

0 引 言

醫(yī)用護(hù)理墊可以防止長(zhǎng)期臥床病人發(fā)生褥瘡,傳統(tǒng)醫(yī)用護(hù)理墊主要以海綿為基材,但海綿透氣性能差且抗硬化、抗老化性能不足,對(duì)病人的舒適性有較大的影響,而且海綿易燃,會(huì)散發(fā)出煙霧和有毒的氫氰化物氣體,不符合環(huán)保要求[1-2]．目前,護(hù)理墊只能滿足病人在醫(yī)用方面的基本要求,沒(méi)有達(dá)到醫(yī)用護(hù)理墊的功能一體化．因此,護(hù)理墊基材研發(fā)不僅要考慮醫(yī)護(hù)要求,還要考慮病人的舒適性要求．經(jīng)編間隔織物具有良好的透氣性、吸濕導(dǎo)濕性[3-5],其柔軟的結(jié)構(gòu)及抗壓縮的間隔層可以分散和降低人體產(chǎn)生的壓力,從而預(yù)防褥瘡的產(chǎn)生[6-9],并可重復(fù)使用,很大程度上降低了對(duì)環(huán)境造成的污染．因此，越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于醫(yī)療和保健領(lǐng)域[10-13].陳晴等[14]測(cè)試了經(jīng)編間隔織物的透氣性、透濕性和吸水率等指標(biāo),得出具有網(wǎng)眼的經(jīng)編間隔織物透濕性、透氣性比較好;體積密度大的織物透濕性差,吸水率相對(duì)較好．郭曉芳等[15]為探討間隔織物在一定沖擊能量下對(duì)人體(支撐物)的保護(hù)性能,分析了不同結(jié)構(gòu)織物的應(yīng)力、能量和能量吸收效率特征,得出較厚的織物產(chǎn)生的應(yīng)力峰值小、吸收的能量多,中等厚度的織物能量吸收效率峰值高．剛度或厚度大的織物由于產(chǎn)生的應(yīng)力峰值小有利于人體保護(hù)．姜亞明等[16]對(duì)聚氨酯泡沫材料和經(jīng)編間隔織物的靜態(tài)緩壓性能進(jìn)行測(cè)試,得出聚氨酯泡沫材料和經(jīng)編間隔織物的面密度是影響其緩壓效果優(yōu)劣的決定性參數(shù)．當(dāng)外界壓強(qiáng)大于30 kPa時(shí),厚度為20 mm、面密度為1 353 g/m2的間隔織物試樣線圈密度最大,緩壓效果最好．

經(jīng)編間隔織物作為一種新型的襯墊材料,憑借其優(yōu)越的舒適性、透氣透濕性和可回收利用等特點(diǎn),將逐步取代海綿材料．繆旭紅等[17]研究了襯墊用經(jīng)編間隔織物的間隔絲密度、墊紗角度和直徑以及織物厚度對(duì)其壓陷性能的影響,但并未探討織物的透氣性能．Heide M等[18]研究表明經(jīng)編間隔織物作為手術(shù)臺(tái)墊能夠更好地分散和減輕壓力,且織物可經(jīng)多次洗滌、消毒后重復(fù)使用,但未分析其透氣、透濕性能．松本行生[19]設(shè)計(jì)了一種護(hù)理用尿液吸收護(hù)理墊,但若長(zhǎng)時(shí)間使用超過(guò)了保水極限,則會(huì)向外漏出,而且其廢棄處理不環(huán)保．

以滌綸為原料的經(jīng)編間隔織物具有良好的疏水性能,作為醫(yī)用護(hù)理墊基材使用時(shí)有利于汗液及尿液的排出,確保病人的皮膚保持干爽的狀態(tài),能夠?yàn)椴∪颂峁┮环N舒適的療養(yǎng)環(huán)境．文中選用經(jīng)編間隔織物作為研究對(duì)象,測(cè)試3種不同厚度樣品的透氣、透濕、吸水、緩壓及回彈性能,并與同等厚度海綿材料進(jìn)行對(duì)比,旨在選出一種綜合性能良好的醫(yī)用護(hù)理墊基材．

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 原料及儀器

1.1.1 原料 經(jīng)編間隔織物(泉州匯成針織有限公司),兩表層的原料均為滌綸低彈絲，間隔層的原料為滌綸單絲;海綿(西安市新城區(qū)星月海綿店).具體結(jié)構(gòu)參數(shù)如表1所示.其中1#～3#為經(jīng)編間隔織物，4#～6#為海綿．

表 1 經(jīng)編間隔織物與海綿的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)Table 1 The basic structural parameters of the warp knitted spacer fabrics and sponges

1.1.2 儀器 YG461Z型全自動(dòng)透氣性能測(cè)試儀(萊州元茂儀器有限公司),YG601 型織物透濕量?jī)x(南通三思機(jī)電科技有限公司),XMTD-6000型電子恒溫不銹鋼水浴鍋(上海宜昌儀器紗篩廠),JA2003N型電子天平(上海精密科學(xué)儀器有限公司),UTM4304型電子萬(wàn)能實(shí)驗(yàn)機(jī)(深圳三思縱橫)．

1.2 性能測(cè)試

1.2.1 透氣性能 根據(jù)GB/T 24218.1—2009《紡織品 非織造布實(shí)驗(yàn)方法 織物透氣性的測(cè)定》,采用織物透氣性儀分別測(cè)定兩種基材在一定壓力差條件下的透氣率,計(jì)算單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)織物單位面積的空氣量即透氣量

Q=Ra/A.

(1)

式中:Q為試樣的透氣量,L/m2·s;A為試樣的透氣面積,cm2;R為測(cè)試得到的透氣率,mm/s;a為試樣測(cè)試時(shí)的孔板面積,mm2．

1.2.2 透濕性能 根據(jù)GB/T 12704.2—2009《紡織品 織物透濕性試驗(yàn)方法 第2部分:蒸發(fā)法》,采用織物透濕量?jī)x來(lái)測(cè)定一定濕熱條件下,織物覆蓋的容器中水分的散失量,即單位面積、單位時(shí)間、水汽濃度單位差值下的水汽蒸發(fā)量

(2)

式中:Q為試樣的透濕率,g/m2·min;A為織物的蒸發(fā)面積,m2;G為試樣在一定濕熱條件下的水蒸汽散失量,g;T為實(shí)驗(yàn)持續(xù)的時(shí)間,min．

1.2.3 吸水性能 根據(jù)GB/T 24218.6—2010《紡織品 非織造布試驗(yàn)方法 第6部分:吸收性的測(cè)定》,試樣在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的吸水能力,基材吸水性的強(qiáng)弱用吸水率來(lái)表征,即基材在水中浸泡一定時(shí)間所增加的重量百分率

(3)

式中:Q為試樣的吸水率,%;G1為試樣的干重,g;G2為試樣的濕重,g．

1.2.4 緩壓性能及回彈性能 根據(jù)GB/T 24442.1—2009《紡織品壓縮性能的測(cè)定 第1部分:恒定法》,采用電子萬(wàn)能實(shí)驗(yàn)機(jī)對(duì)試樣進(jìn)行平板壓縮,平板壓頭的面積為20 cm×20cm,得到試樣的全程平板壓縮曲線．

對(duì)試樣進(jìn)行8次重復(fù)平板壓縮,得到試樣的8次往復(fù)壓縮載荷-位移曲線圖,計(jì)算彈性回復(fù)率

(4)

式中:To為試樣的初始厚度,mm;Ts為試樣松弛時(shí)的厚度,mm;Ty為試樣壓縮終止時(shí)的厚度,mm．

2 結(jié)果與討論

2.1 透氣性能

表2為經(jīng)編間隔織物和海綿的透氣、透濕及吸水性能測(cè)試結(jié)果．可以看出,經(jīng)編間隔織物的透氣量遠(yuǎn)大于同等厚度的海綿.隨著海綿厚度的增加,其平方米克重變大,單位體積下的孔隙率變少,從而透氣量降低;對(duì)于不同厚度的經(jīng)編間隔織物,透氣量與厚度之間沒(méi)有明顯的線性關(guān)系,2#試樣的間隔絲直徑較細(xì),所以其孔隙較大、結(jié)構(gòu)疏松,透氣量大,而1#和3#試樣的間隔絲直徑粗細(xì)接近,厚度大的平方米克重大,單位體積下孔隙較少,透氣量低,符合織物厚度與透氣量的反比關(guān)系．

表 2 試樣的透氣、透濕及吸水性能測(cè)試結(jié)果Table 2 The test results of samples′ air permeability,moisture permeability and water obsorption

2.2 透濕性能

由表2可以看出，經(jīng)編隔織物的透濕率優(yōu)于同等厚度的海綿．由于經(jīng)編間隔織物的孔洞結(jié)構(gòu)是直通型的,而海綿的內(nèi)部雖具有很多微小孔隙,但卻相互隔開(kāi),所以經(jīng)編間隔織物的透濕性更好．對(duì)于不同厚度的海綿或經(jīng)編間隔織物,隨著厚度的增加,平方米克重變大,單位體積下的孔隙減少,從而使得透濕率降低.因此,將經(jīng)編間隔織物應(yīng)用到護(hù)理墊中,其優(yōu)越的透濕性可以使人體排出的汗液快速導(dǎo)出,確保病人皮膚干爽,舒適．

2.3 吸水性能

由表2可以看出，對(duì)于同等厚度的海綿或經(jīng)編間隔織物,海綿比經(jīng)編間隔織物的吸水率高很多，且隨著厚度的增加,其平方米克重均變大,內(nèi)部空隙減少,從而吸水率變?。?jīng)編間隔織物的孔洞結(jié)構(gòu)是直通型的,水分透過(guò)性好,而海綿的內(nèi)部孔隙是相互隔開(kāi)的,保水性好,水分不易散發(fā)．然而,海綿作為護(hù)理墊基材雖然具有優(yōu)良的吸水性能,但是長(zhǎng)時(shí)間使用會(huì)導(dǎo)致護(hù)理墊過(guò)度潮濕,不利于病人的身體健康,相反,將吸水性差的經(jīng)編間隔織物應(yīng)用到護(hù)理墊中,其直通型的孔洞結(jié)構(gòu)使護(hù)理墊中的水分能夠迅速導(dǎo)出,從而達(dá)到加快護(hù)理墊干燥的效果,避免水分長(zhǎng)期儲(chǔ)存在護(hù)理墊中,滋生細(xì)菌,引發(fā)其他疾?。?/p>

2.4 緩壓性能

圖1為試樣的平板壓縮曲線．其中(a),(b)和(c)分別為不同厚度的海綿和經(jīng)編間隔織物的緩壓性能對(duì)比曲線圖．

(a) 10 mm厚度 (b) 15 mm厚度 (c) 20 mm厚度圖 1 試樣的全程平板壓縮曲線Fig.1 The whole plate compression curve of samples

從圖1可以看出,海綿和經(jīng)編間隔織物都具有一定的緩壓效果,其全程平板壓縮曲線大致分為三個(gè)階段:第一階段為線性變化區(qū),隨著形變的增加,應(yīng)力也在增大;第二階段為屈服平臺(tái)區(qū),隨著形變的增加,應(yīng)力變化不大,即可以分散壓力,降低壓強(qiáng)峰值,達(dá)到緩壓的效果;第三階段為致密化區(qū),隨著形變的增加,應(yīng)力直線上升.由圖1(a)和(b)可以看出,在初始厚度相等的條件下,產(chǎn)生相同的形變,經(jīng)編間隔織物能夠比海綿提供更好的支撐性能;作為醫(yī)用護(hù)理墊的基材,不僅需要良好的緩壓性能,而且還要為人體提供有效的支撐作用,當(dāng)護(hù)理墊承擔(dān)較大載荷時(shí),海綿基材的壓縮曲線就會(huì)進(jìn)入第三階段即致密化區(qū),此時(shí)往往會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中,無(wú)法給病人提供舒適的療養(yǎng)環(huán)境,相比之下,經(jīng)編間隔織物能夠在較大的載荷范圍內(nèi)提供良好的緩壓效果;由圖1(c)可以看出試樣3#沒(méi)有明顯的屈服平臺(tái)區(qū),由于其間隔絲直徑較粗,面密度和平方米克重較大,影響了其緩壓效果,因此試樣3#不適于做護(hù)理墊的基材,選擇經(jīng)編間隔織物作為醫(yī)用護(hù)理墊基材時(shí),仍需對(duì)其結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行合理設(shè)計(jì),才能確保其優(yōu)良的緩壓性能;綜合考慮,試樣1#和2#更符合醫(yī)用護(hù)理墊的要求,不僅具有良好的緩壓性能,而且與海綿相比能夠提供更好的支撐性能．

2.5 回彈性能

圖2為不同厚度的經(jīng)編間隔織物和海綿的八次往復(fù)壓縮載荷-位移曲線．表3為根據(jù)8次往復(fù)壓縮曲線計(jì)算得到的試樣彈性回復(fù)率結(jié)果．由表5可以看出，經(jīng)編間隔織物的彈性回復(fù)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于海綿,即經(jīng)編間隔織物具有更好的耐久性．經(jīng)過(guò)8次定壓縮量往復(fù)壓縮,經(jīng)編間隔織物的彈性回復(fù)率有所下降,但是依然保持在一個(gè)較高的水平,即壓縮次數(shù)的增加對(duì)回彈性能的影響不明顯,隨著壓縮次數(shù)的增加,應(yīng)力變化不大,塑性變形只是緩慢疊加,因此彈性回復(fù)率沒(méi)有明顯變化;同樣經(jīng)過(guò)8次定壓縮量往復(fù)壓縮,海綿的彈性回復(fù)率下降顯著,對(duì)比同等厚度的經(jīng)編織物與海綿，即中試樣1#和4#、2#和5#、3#和6#,可以看出在相同的厚度條件下,海綿的第一次彈性回復(fù)就極差,隨著壓縮次數(shù)的增加,海綿的每一次塑性變形都很明顯,彈性回復(fù)率的下降指數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于經(jīng)編間隔織物,即海綿的回彈性更差;將經(jīng)編間隔織物應(yīng)用到護(hù)理墊中,其優(yōu)良的回彈性可以使病人感覺(jué)更舒適,并且經(jīng)編間隔織物優(yōu)良的耐久性可以增加護(hù)理墊的使用壽命．

(a) 1# (b) 2# (c) 3#

(d) 4# (e) 5# (f) 6#圖 2 試樣的8次往復(fù)壓縮載荷-位移曲線Fig.2 Samples′ eight times reciprocating compression load-displacement curve

表 3 試樣彈性回復(fù)率的測(cè)試結(jié)果Table 3 The test results of the samples′ elastic recovery rate

3 結(jié) 論

(1) 經(jīng)編間隔織物相比于同等厚度的海綿材料,具有更優(yōu)的透氣性和透濕性能且吸水率很小,能更快的導(dǎo)出織物中的水分,加速護(hù)理墊的干燥,避免水分長(zhǎng)期儲(chǔ)存在護(hù)理墊中,滋生細(xì)菌,引發(fā)其他疾?。?/p>

(2) 經(jīng)編間隔織物與海綿具有類似的緩舒效果,但在初始厚度相等的條件下,產(chǎn)生相同形變,經(jīng)編間隔織物能夠比海綿提供更好的支撐性能．

(3) 經(jīng)過(guò)定壓縮量往復(fù)壓縮之后,經(jīng)編間隔織物的彈性回復(fù)率下降指數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于海綿,8次往復(fù)壓縮之后彈性回復(fù)率仍能保持在88%以上,即經(jīng)編間隔織物比海綿具有更好的回彈性能．

(4) 綜合考慮,3種不同厚度的經(jīng)編間隔織物中10 mm厚度的經(jīng)編間隔織物更適合用于醫(yī)用護(hù)理墊,其不僅具有優(yōu)良透氣、透濕和回彈性能,且表現(xiàn)緩壓效果更好．

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