嘉興學(xué)院材料與紡織工程學(xué)院， 嘉興 314001

織物的柔軟性是指人體在觸摸抓捏織物時(shí)得到的生理感受通過神經(jīng)系統(tǒng)傳遞到大腦而形成的一種印象，其受生理及心理等因素的影響。從織物力學(xué)性能的角度來講，織物的柔軟性是指受到外力作用時(shí)織物在彎曲、拉伸、壓縮、表面平滑度及厚度等方面的綜合反映[1]。

醫(yī)療衛(wèi)生用非織造材料如嬰兒紙尿褲、婦女衛(wèi)生巾、成人失禁褲、醫(yī)用防護(hù)服等[2]，使用時(shí)與皮膚直接接觸，其柔軟性會(huì)直接影響使用者的感受，故柔軟性是醫(yī)療衛(wèi)生用非織造材料的一項(xiàng)重要性能指標(biāo)。

非織造材料柔軟性的評(píng)判分主觀評(píng)價(jià)法與客觀測試法兩大類。主觀評(píng)價(jià)法也稱人體觸覺法，是基于人手觸摸織物得到的感覺再結(jié)合織物的視覺印象而做出的一種評(píng)價(jià)[3]。該法使用廣泛，能較好地反映織物的滑爽、剛?cè)岷涂拱櫺阅?，是目前評(píng)價(jià)柔軟性最常用的一種方法，但存在無法排除主觀任意性和無法定量化這兩大缺陷，評(píng)價(jià)結(jié)果受人為因素影響很大[4-6]。因此，借助檢測儀器客觀地描述人體的主觀感受顯得十分必要。有研究表明，人體接觸織物感知的柔軟程度，與接觸力有關(guān)[7]，也與接觸時(shí)織物的變形量有關(guān)[8]，還與接觸織物時(shí)所做的機(jī)械功有關(guān)[9]。

過去數(shù)十年里，紡織行業(yè)就客觀測量與比較織物的柔軟性展開了一系列的研究，希望找到一套客觀的方法來衡量織物的柔軟性[10]。1930年，皮爾斯(F.T.PEIRCE)利用懸臂梁試驗(yàn)推導(dǎo)出了著名的織物彎曲長度與彎曲剛度公式[11]，并提出利用物理指標(biāo)來表征織物的手感特性。TAYLOR利用聲波引起織物振動(dòng)彎曲的頻率來度量織物的柔軟性[12]。此外，還有剛?cè)嵝?、硬挺度、懸垂性、抗皺性、Handle-O-Meter等測試方法，都成為了測試織物柔軟性的客觀方法。但這些方法所得數(shù)據(jù)單一，無法全面表征織物的柔軟性[13]。MADELEY等研究羊毛抗壓能力發(fā)現(xiàn)，利用纖維的抗壓能力表征織物的柔軟性最為合適[14-15]?？椢飭蚊鎵嚎s測試法則利用織物接觸及壓縮時(shí)的變形模量來表征織物的柔軟性[16]。

本文將利用主觀評(píng)價(jià)法、Handle-O-Meter測試法及單面壓縮測試法對(duì)醫(yī)療衛(wèi)生用非織造材料進(jìn)行柔軟性測試，并進(jìn)行相關(guān)性分析，以期得到一款最適合醫(yī)療衛(wèi)生用非織造材料柔軟性評(píng)價(jià)的測試方法。

1 試樣準(zhǔn)備

本文選擇醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域使用較多的雙層復(fù)合紡黏(SS)非織造材料和紡黏/熔噴/紡黏三層復(fù)合(SMS)非織造材料共10塊作為被測試樣，編號(hào)1#～10#，試樣均由德國萊芬豪舍公司的設(shè)備生產(chǎn)。表1對(duì)1#～10#試樣的基本狀況進(jìn)行了歸納，試樣面密度都在(16±1)g/m2，且試樣在紡絲過程中都加入了特殊的柔軟母粒，故試樣的柔軟類型各不相同。

表1 10塊試樣的基本狀況

2 試驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

2.1 主觀評(píng)價(jià)法

主觀評(píng)價(jià)法測試共邀請(qǐng)10名志愿者在試驗(yàn)室對(duì)非織造材料試樣的柔軟性進(jìn)行評(píng)價(jià)。這些志愿者的年齡在21～24歲，且皆為非織造材料與工程專業(yè)的在校大學(xué)生，已掌握柔軟性的主觀評(píng)價(jià)方法。志愿者們通過“一捏、二摸、三抓”的步驟對(duì)上述10塊試樣的柔軟性進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)，并利用柔軟度值來表征。本文將織物的柔軟性劃分為5個(gè)等級(jí)，5.0分表示“很柔軟”、4.0分表示“柔軟”、3.0分表示“較柔軟”、2.0分表示“較硬”、1.0分表示“硬”、0.0分表示“很硬”。每塊試樣最終的柔軟度值取10名志愿者所評(píng)柔軟度的平均值。

2.2 Handle-O-Meter測試法

Handle-O-Meter測試法是基于懸臂梁試驗(yàn)推導(dǎo)出的一種柔軟性測試方法，目前在行業(yè)內(nèi)應(yīng)用較多。本文采用FY908型柔軟度測定儀(溫州方圓儀器有限公司提供)，其測試原理見圖1，其是利用阻抗力來表征試樣的柔軟性的。試樣放置于狹槽開口處，探刀由上而下將試樣壓入狹槽內(nèi)；扭力桿與感應(yīng)器精確偵測試樣對(duì)于探針移動(dòng)回饋的阻抗力。

試驗(yàn)采用IST 90.3-95測試標(biāo)準(zhǔn)，試樣尺寸為203.0 mm×203.0 mm，壓縮速度為1.2 mm/s，壓縮深度為6.4 mm，狹槽寬度為5.0 mm。狹槽位于試樣長度的1/3處。

1—試樣座； 2—試樣； 3—探刀； 4—狹槽圖1 FY908型柔軟度測定儀測試原理示意

2.3 單面壓縮測試法

單面壓縮測試儀借助測試盤接觸織物，以獲得低張力下張緊試樣的接觸與變形特征。其測試原理示意見圖2，整個(gè)壓縮測試過程中，測試盤先與試樣表層的毛羽接觸，然后與試樣的主體接觸。因此，整個(gè)測試過程可分為3個(gè)階段：試樣表面纖維壓縮階段，試樣主體壓縮階段，以及兩者之間的過渡階段。

1—測試盤； 2—試樣； 3—試樣夾圖2 單面壓縮測試儀測試原理示意

利用單面壓縮測試儀可得到主體壓縮硬度、壓縮功、壓縮比功等指標(biāo)。其中，主體壓縮硬度反映的是試樣主體受壓變形的難易程度；壓縮功為測試盤克服試樣表面纖維彎曲應(yīng)力所做的功，壓縮比功是指單位壓縮位移內(nèi)測試盤克服試樣表面纖維彎曲應(yīng)力所做的功，兩者都反映著試樣表面纖維壓縮的難易程度。因此，本文確定利用主體壓縮硬度來表征柔軟性。

測試時(shí)，試樣裁剪成100.0 mm×200.0 mm的尺寸，測試盤面積為20.00 mm2，壓縮速度為20.0 mm/min，預(yù)加張力為5 cN。試樣被裝夾在試驗(yàn)臺(tái)上，兩端固定，并通過調(diào)節(jié)張力裝置使布面平整。

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 主觀評(píng)價(jià)法

10名志愿者對(duì)10塊試樣主觀評(píng)價(jià)的柔軟度平均值歸納于表2。

表2 主觀評(píng)價(jià)法測試結(jié)果

主觀評(píng)價(jià)法測試結(jié)果顯示：1#～3#試樣的柔軟性非常好，8#～10#試樣的柔軟性非常差。

3.2 Handle-O-Meter測試法

Handle-O-Meter測試法的測試結(jié)果見表3。

表3 Handle-O-Meter測試法測試結(jié)果

Handle-O-Meter測試法所得數(shù)值越小，表明試樣的柔軟性越好。由表3可知，1#、 3#試樣柔軟性較好，6#、 8#、 9#試樣柔軟性較差。

3.3 單面壓縮測試法

單面壓縮測試法的測試結(jié)果見表4。

表4 單面壓縮測試法測試結(jié)果

從表4可以看出，1#～3#試樣的柔軟性較好，8#～9#試樣的柔軟性較差。

3.4 小結(jié)

綜合3種測試方法的測試結(jié)果及表1可以看出：(1)添加SO11型柔軟母粒的1#、 2#、 3#、 4#、 5#試樣，比添加SK02型柔軟母粒的6#、 7#、 8#、 9#、 10#試樣，前者的柔軟效果更好；(2)隨著柔軟母粒添加量的減少，單面壓縮測試法與主觀評(píng)價(jià)法測得的柔軟度值呈下降趨勢；(3)單面壓縮測試法所得柔軟性結(jié)果與主觀評(píng)價(jià)法測試結(jié)果接近。

4 測試方法相關(guān)性分析

利用Excel軟件分別就Handle-O-Meter測試法所得阻抗力數(shù)值、單面壓縮測試法所得主體壓縮硬度與主觀評(píng)價(jià)法所得柔軟度值進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果見圖3和圖4。

圖3 Handle-O-Meter測試法與主觀評(píng)價(jià)法相關(guān)性分析

圖4 單面壓縮測試法與主觀評(píng)價(jià)法相關(guān)性分析

從圖3和圖4可以看出，單面壓縮測試法所得主體壓縮硬度與主觀評(píng)價(jià)法所得柔軟度相關(guān)性最大。因?yàn)镠andle-O-Meter測試法所用測試面為探刀，其與織物的接觸是線接觸，而單面壓縮測試法所用測試面為圓形測試盤，其與織物的接觸是面接觸，而主觀評(píng)價(jià)法也是面接觸，故單面壓縮測試儀較Handle-O-Meter測試法更適合評(píng)價(jià)非織造材料的柔軟性。

5 結(jié)論與展望

本文采用主觀評(píng)價(jià)法、Handle-O-Meter測試法和單面壓縮測試法，對(duì)10塊非織造材料試樣的柔軟性進(jìn)行測試，并將Handle-O-Meter測試法所得阻抗力數(shù)值、單面壓縮測試法所得主體壓縮硬度與主觀評(píng)價(jià)法所得柔軟度值進(jìn)行了相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)：單面壓縮測試法與主觀評(píng)價(jià)法相關(guān)性最大，前者更適合替代后者用于非織造材料柔軟性的測試。且單面壓縮測試法所得測試指標(biāo)較多，每個(gè)指標(biāo)代表的含義不同，故對(duì)單面壓縮測試儀展開深入研究可進(jìn)一步完善非織造材料柔軟性客觀評(píng)價(jià)體系。