水刺非织造布的透湿性能研究

从明芳，田 伟，祝成炎

(浙江理工大学，a.材料与纺织学院；b.先进纺织材料与制备技术教育重点实验室，杭州 310018)

水刺非织造布的透湿性能研究

从明芳a,b，田 伟b，祝成炎a,b

(浙江理工大学，a.材料与纺织学院；b.先进纺织材料与制备技术教育重点实验室，杭州 310018)

以涤粘水刺非织造布为研究对象，分析了不同水刺非织造布的均匀性和透湿性能，并且分析了孔隙率和涤粘成分对涤粘水刺非织造布透湿性能的影响。结果表明，水刺非织造布均匀性均较好；涤粘水刺非织造布的透湿系数，先随着涤纶含量的增加而减小，后随着涤纶含量的增加而增大。

涤粘；水刺非织造布；均匀性；透湿性

提高医疗卫生水平、防止细菌交叉感染已成为医疗卫生部门面临的一个重大课题，使用符合要求的医疗防护制品是一个有效的措施[1-3]。由于水刺非织造布在手感和性能方面接近于传统纺织品，在医疗卫生领域被大量应用[4-5]。目前，日本和美国等发达国家已经研究出了壳聚糖及其衍生物的医用敷料[6]，国内也研究出了能够用于止血、抗菌消炎的医用敷料和具有珍珠纹效果能够防止液体扩散的非织造布医用敷料[7-9]。由于面料的均匀性直接影响成品的质量，透湿性直接影响医护人员的穿着舒适性，因此，对在医疗卫生领域应用的非织造布的均匀性和透湿性有较高的要求[10]。为此，本研究以涤粘水刺非织造布为研究对象，对其均匀性和透湿性进行研究，为水刺非织造布在医学领域的应用及性能提升提供实验参考。

1 试 验

1.1 试样

本研究采用的涤粘水刺非织造布试样由绍兴县新中天集团提供，试样的规格参数见表1。

表1 试样的规格

1.2 试验

1.2.1 面密度和厚度

非织造布均匀性主要包括质量分布的均匀性和厚度分布的均匀性，其中，质量分布的均匀性可以用面密度的均匀性来表示。由于非织造布的均匀性直接影响着其使用性能，因此，均匀性指标是评价非织造布质量的主要指标之一。为了客观评价非织造布的均匀性，本文采用纺织上常用变异系数(面密度变异系数和厚度变异系数)来表征水刺非织造布的均匀性。

按照GB/T 24218.1-2009《纺织品 非织造布试验方法 第1部分：单位面积质量的测定》和GB/T 24218.2-2009《纺织品 非织造布试验方法 第2部分：厚度的测定》分别测试试样面密度和厚度，并计算面密度的变异系数和厚度的变异系数。

1.2.2 孔隙率

根据材料的面密度和纤维的密度按公式(1)计算单层非织造布的孔隙率：

(1)

式(1)中：n为孔隙率(%)；M为材料面密度(g/m2)；ρ为纤维密度(g/m3)；δ为材料厚度(mm)。

1.2.3 透湿量

根据GB/T 12704.1-2009 《纺织品 织物透湿性试验方法 第1部分：吸湿法》，采用YG601-Ⅰ/Ⅱ型电脑式织物透湿仪对试样的透湿性进行测试。测试实际温度为37.6℃，实际湿度为88%，平衡时间为1h，试验时间为1h。每个试样剪3块进行测试，测试结果取平均值，并保留3位小数。

织物的透湿率、透湿量、透湿系数分别按照公式(2)、(3)、(4)计算所得：

(2)

(3)

PV=1.157×10-9WVP·d

(4)

式(2)中：WVT为透湿率，g/(m2·h)；Δm为同一试验组合体两次称量之差，g；Δm′为空白试样的同一试验组合体两次称量之差(不做空白试验时，Δm′=0)，g；A为有效试验面积(本实验中的装置为0.00283m2)，m2；t为有效时间(本实验采用1个小时)，h。

式(3)中：WVP为透湿度，g/(m2·Pa·h)；Δp为试样两侧水蒸气压差，Pa；pCB为在试验温度下的饱和水蒸气压力(查标准知本实验为6.483kPa)，Pa；R1为试验时试验箱的相对湿度(本实验实际相对湿度为88%)，%；R2透湿杯内的相对湿度(可视为0)，%。

式(4)中：PV为透湿系数，g·cm/(cm2·s·Pa)；d为试样厚度，cm。

2 结果与讨论

2.1 均匀性

水刺非织造布生产过程中，原料选择、纤网成网方式、铺网方式、水刺加固工艺等都会对水刺非织造布的均匀性产生影响。本实验中的水刺非织造布采用相同的纤网成网方式和水刺加固工艺。

本实验测得试样的面密度和厚度见表2。

表2 试样面密度和厚度

平均值、标准差和变异系数的具体公式如式(5)、(6)和(7)所示。

(5)

(6)

(7)

经过计算得到，试样1～6的面密度和厚度的变异系数如图1。

图1 面密度和厚度的变异系数

从图1可以看出：本实验采用的试样，其面密度和厚度的变异系数均在2%～6%之间，说明这几个试样的均匀性都比较好。

水刺非织造布在生产过程中容易出现纤维缠结堆积的现象。图2是在放大100倍的扫描电镜下所拍得的试样图片。

图2 试样的SEM照片

图2可知各试样均有不同程度的纤维堆积和缠结。试样1至试样6虽然有轻微的纤维堆积，但是没有出现明显厚薄不匀的情况。因此可以不考虑均匀性对试样透湿性能的影响。

2.2 孔隙率

本实验所用试样属于涤粘混纺产品，涤纶纤维的密度为1.38g/m3，粘胶纤维的密度为1.52 g/m3，按照各自成分比例计算各试样的密度，然后根据公式计算得到各试样的孔隙率，其结果如图3所示。

图3 试样孔隙率

从图3可以看出：试样1至试样6的孔隙率均大于90%，其中试样1和试样3的孔隙率略大于其余试样。

2.3 透湿性

纺织品的透湿性是评价产品热湿舒适性的重要指标。水分在织物中的传递情况是复杂的，气态的水汽一方面可以通过织物内部空隙直接扩散到环境中去，另一方面也可能在织物中凝结成液态水，通过纤维内部的孔洞、纤维与纤维之间孔隙以及纱线与纱线之间的通道的毛细管作用传输到织物外表面，再逸散到大气中，从而达到散湿的目的[11-12]。测试得到的试样透湿重量和计算所得到的透湿率及透湿量如表3所示。

透湿系数是试样两面保持规定的温湿度条件下，单位水蒸气压差下，单位时间内垂直透过单位厚度、单位面积试样的水蒸气质量，能够较好的表征单层面料试样的透湿性能。

从图4中可以看出：试样1和试样6的透湿系数较高，试样3最小。这是因为：虽然试样6的孔隙率较小，但是试样6涤纶含量最高，由于涤纶吸水性不强，再加上经过水刺加工后，涤纶长丝之间存在空隙，因此，水蒸气能够较容易的透过试样，透湿系数最高；随着涤纶含量的减少，粘胶含量的增加，由于粘胶具有较强的吸水性，粘胶吸水后气态水蒸气在试样中凝结成液态水，将试样的孔隙堵住，因而试样的透湿系数反而减小，如试样3，虽然孔隙率不是最小的，相较于试样2和试样5和6大出1%左右，但是由于粘胶吸水后化成液态水，导致了液态水将孔隙堵住，透湿系数反而最小；当涤纶含量小于30%以后，随着粘胶含量的增加，透湿系数有所增大，这是因为随着粘胶的增加，粘胶吸收了较多的水分，而粘胶与外界的接触面积又增大，从而增强了粘胶的导湿作用，因此透湿系数相对增大；试样1采用了100%的粘胶，一方面粘胶与外界的接触面积最大，另一方面较大的孔隙率还方便了水汽的通过，因此透湿系数较大。

表3 试样透湿性能

图4 试样透湿系数

3 结 语

a) 水刺非织造布中纤维都会有一些缠结和堆积，且均匀性相对较好，纤维分布均匀，没有特别明显的缠结和堆积。

b) 水刺非织造布的透湿性能与面料的孔隙率有关，一般而言，孔隙率越大，透湿性能越好，但是由于纤维成分的协同作用，孔隙率最大的试样透湿系数并不是最大的。

c) 水刺非织造布的透湿系数与面料的成分有关，当涤粘水刺非织造布中涤纶成分低于30%左右时，透湿系数随着涤纶含量的增加而减小；当涤纶含量大于30%左右时，透湿系数随着涤纶含量的增加而增大。

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(责任编辑：陈和榜)

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

从明芳(1986-)女，浙江湖州人，硕士研究生，主要从事水刺及其复合非织造布的结构及性能等方面的研究。

祝成炎，电子邮箱：chengyanzhu@126.com

TS171

A

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