医疗卫生用非织造材料柔软性测试方法分析*

嘉兴学院材料与纺织工程学院， 嘉兴 314001

织物的柔软性是指人体在触摸抓捏织物时得到的生理感受通过神经系统传递到大脑而形成的一种印象，其受生理及心理等因素的影响。从织物力学性能的角度来讲，织物的柔软性是指受到外力作用时织物在弯曲、拉伸、压缩、表面平滑度及厚度等方面的综合反映[1]。

医疗卫生用非织造材料如婴儿纸尿裤、妇女卫生巾、成人失禁裤、医用防护服等[2]，使用时与皮肤直接接触，其柔软性会直接影响使用者的感受，故柔软性是医疗卫生用非织造材料的一项重要性能指标。

非织造材料柔软性的评判分主观评价法与客观测试法两大类。主观评价法也称人体触觉法，是基于人手触摸织物得到的感觉再结合织物的视觉印象而做出的一种评价[3]。该法使用广泛，能较好地反映织物的滑爽、刚柔和抗皱性能，是目前评价柔软性最常用的一种方法，但存在无法排除主观任意性和无法定量化这两大缺陷，评价结果受人为因素影响很大[4-6]。因此，借助检测仪器客观地描述人体的主观感受显得十分必要。有研究表明，人体接触织物感知的柔软程度，与接触力有关[7]，也与接触时织物的变形量有关[8]，还与接触织物时所做的机械功有关[9]。

过去数十年里，纺织行业就客观测量与比较织物的柔软性展开了一系列的研究，希望找到一套客观的方法来衡量织物的柔软性[10]。1930年，皮尔斯(F.T.PEIRCE)利用悬臂梁试验推导出了著名的织物弯曲长度与弯曲刚度公式[11]，并提出利用物理指标来表征织物的手感特性。TAYLOR利用声波引起织物振动弯曲的频率来度量织物的柔软性[12]。此外，还有刚柔性、硬挺度、悬垂性、抗皱性、Handle-O-Meter等测试方法，都成为了测试织物柔软性的客观方法。但这些方法所得数据单一，无法全面表征织物的柔软性[13]。MADELEY等研究羊毛抗压能力发现，利用纤维的抗压能力表征织物的柔软性最为合适[14-15]。织物单面压缩测试法则利用织物接触及压缩时的变形模量来表征织物的柔软性[16]。

本文将利用主观评价法、Handle-O-Meter测试法及单面压缩测试法对医疗卫生用非织造材料进行柔软性测试，并进行相关性分析，以期得到一款最适合医疗卫生用非织造材料柔软性评价的测试方法。

1 试样准备

本文选择医疗卫生领域使用较多的双层复合纺黏(SS)非织造材料和纺黏/熔喷/纺黏三层复合(SMS)非织造材料共10块作为被测试样，编号1#～10#，试样均由德国莱芬豪舍公司的设备生产。表1对1#～10#试样的基本状况进行了归纳，试样面密度都在(16±1)g/m2，且试样在纺丝过程中都加入了特殊的柔软母粒，故试样的柔软类型各不相同。

表1 10块试样的基本状况

2 试验方案的设计

2.1 主观评价法

主观评价法测试共邀请10名志愿者在试验室对非织造材料试样的柔软性进行评价。这些志愿者的年龄在21～24岁，且皆为非织造材料与工程专业的在校大学生，已掌握柔软性的主观评价方法。志愿者们通过“一捏、二摸、三抓”的步骤对上述10块试样的柔软性进行主观评价，并利用柔软度值来表征。本文将织物的柔软性划分为5个等级，5.0分表示“很柔软”、4.0分表示“柔软”、3.0分表示“较柔软”、2.0分表示“较硬”、1.0分表示“硬”、0.0分表示“很硬”。每块试样最终的柔软度值取10名志愿者所评柔软度的平均值。

2.2 Handle-O-Meter测试法

Handle-O-Meter测试法是基于悬臂梁试验推导出的一种柔软性测试方法，目前在行业内应用较多。本文采用FY908型柔软度测定仪(温州方圆仪器有限公司提供)，其测试原理见图1，其是利用阻抗力来表征试样的柔软性的。试样放置于狭槽开口处，探刀由上而下将试样压入狭槽内；扭力杆与感应器精确侦测试样对于探针移动回馈的阻抗力。

试验采用IST 90.3-95测试标准，试样尺寸为203.0 mm×203.0 mm，压缩速度为1.2 mm/s，压缩深度为6.4 mm，狭槽宽度为5.0 mm。狭槽位于试样长度的1/3处。

1—试样座； 2—试样； 3—探刀； 4—狭槽图1 FY908型柔软度测定仪测试原理示意

2.3 单面压缩测试法

单面压缩测试仪借助测试盘接触织物，以获得低张力下张紧试样的接触与变形特征。其测试原理示意见图2，整个压缩测试过程中，测试盘先与试样表层的毛羽接触，然后与试样的主体接触。因此，整个测试过程可分为3个阶段：试样表面纤维压缩阶段，试样主体压缩阶段，以及两者之间的过渡阶段。

1—测试盘； 2—试样； 3—试样夹图2 单面压缩测试仪测试原理示意

利用单面压缩测试仪可得到主体压缩硬度、压缩功、压缩比功等指标。其中，主体压缩硬度反映的是试样主体受压变形的难易程度；压缩功为测试盘克服试样表面纤维弯曲应力所做的功，压缩比功是指单位压缩位移内测试盘克服试样表面纤维弯曲应力所做的功，两者都反映着试样表面纤维压缩的难易程度。因此，本文确定利用主体压缩硬度来表征柔软性。

测试时，试样裁剪成100.0 mm×200.0 mm的尺寸，测试盘面积为20.00 mm2，压缩速度为20.0 mm/min，预加张力为5 cN。试样被装夹在试验台上，两端固定，并通过调节张力装置使布面平整。

3 试验结果与分析

3.1 主观评价法

10名志愿者对10块试样主观评价的柔软度平均值归纳于表2。

表2 主观评价法测试结果

主观评价法测试结果显示：1#～3#试样的柔软性非常好，8#～10#试样的柔软性非常差。

3.2 Handle-O-Meter测试法

Handle-O-Meter测试法的测试结果见表3。

表3 Handle-O-Meter测试法测试结果

Handle-O-Meter测试法所得数值越小，表明试样的柔软性越好。由表3可知，1#、 3#试样柔软性较好，6#、 8#、 9#试样柔软性较差。

3.3 单面压缩测试法

单面压缩测试法的测试结果见表4。

表4 单面压缩测试法测试结果

从表4可以看出，1#～3#试样的柔软性较好，8#～9#试样的柔软性较差。

3.4 小结

综合3种测试方法的测试结果及表1可以看出：(1)添加SO11型柔软母粒的1#、 2#、 3#、 4#、 5#试样，比添加SK02型柔软母粒的6#、 7#、 8#、 9#、 10#试样，前者的柔软效果更好；(2)随着柔软母粒添加量的减少，单面压缩测试法与主观评价法测得的柔软度值呈下降趋势；(3)单面压缩测试法所得柔软性结果与主观评价法测试结果接近。

4 测试方法相关性分析

利用Excel软件分别就Handle-O-Meter测试法所得阻抗力数值、单面压缩测试法所得主体压缩硬度与主观评价法所得柔软度值进行相关性分析，结果见图3和图4。

图3 Handle-O-Meter测试法与主观评价法相关性分析

图4 单面压缩测试法与主观评价法相关性分析

从图3和图4可以看出，单面压缩测试法所得主体压缩硬度与主观评价法所得柔软度相关性最大。因为Handle-O-Meter测试法所用测试面为探刀，其与织物的接触是线接触，而单面压缩测试法所用测试面为圆形测试盘，其与织物的接触是面接触，而主观评价法也是面接触，故单面压缩测试仪较Handle-O-Meter测试法更适合评价非织造材料的柔软性。

5 结论与展望

本文采用主观评价法、Handle-O-Meter测试法和单面压缩测试法，对10块非织造材料试样的柔软性进行测试，并将Handle-O-Meter测试法所得阻抗力数值、单面压缩测试法所得主体压缩硬度与主观评价法所得柔软度值进行了相关性分析，发现：单面压缩测试法与主观评价法相关性最大，前者更适合替代后者用于非织造材料柔软性的测试。且单面压缩测试法所得测试指标较多，每个指标代表的含义不同，故对单面压缩测试仪展开深入研究可进一步完善非织造材料柔软性客观评价体系。