水刺/機織繃帶的復合工藝及性能研究*

程 冉 徐 瑞 何前虹 雷旋旋 王海樓 張 瑜

南通大學紡織服裝學院，南通 226019

日常活動中，人們需要用繃帶對因磕碰等原因造成的傷口進行包扎。傳統純棉繃帶雖然可以包覆傷口，但存在易與傷口黏附而加重或形成新創面[1-2]、有效阻隔細菌性和彈性回復性較差、不能牢固包扎傷口及人體舒適性差等缺陷。水刺非織造布中的孔隙呈三維微孔結構，孔隙直徑較機織物為小，過濾效率高[3]且能夠有效阻隔細菌，故而在醫療衛生領域應用廣泛。以聚酰胺類、聚酯、醚酯類等彈性聚合物為原料，通過熔噴或紡黏工藝可制備彈性非織造布[4-6]。殼聚糖纖維具有較好的生物相容性[7]，其陽離子電荷可與血液中帶負電荷的紅細胞發生作用[8]，從而起到促凝血的作用，有利于傷口的快速愈合[9-10]。因此，本文結合機織物與水刺非織造布的結構特點，首先制備了混紡比分別為1∶2和1∶9的兩種滌/氨紗，設計并織造了兩種具有一定彈性的平紋織物，接著制備出殼聚糖/天絲水刺非織造布。然后，分別采用點膠黏合和熱軋黏合兩種工藝將平紋織物與殼聚糖/天絲水刺非織造布進行復合得到復合繃帶。平紋織物在復合繃帶中具有增強其力學性能的作用，水刺非織造布主要起阻隔細菌、透氣、貼膚及提高人體舒適性的作用。最后測試復合繃帶的厚度、透氣性能和經向拉伸性能，分析點膠黏合和熱軋黏合兩種工藝對復合繃帶性能的影響和差異。

1 試驗部分

1.1 材料

線密度為187 tex的氨綸絲，纖維直徑為0.2 mm的滌綸絲、天絲、殼聚糖纖維。

1.2 儀器與設備

ASL2000型自動織樣機、水刺機、液壓機、YG142測厚儀、YG(B)461型數字式織物透氣儀、Instron材料試驗機。

1.3 平紋織物

以滌/氨混紡比分別為1∶2和1∶9的兩種紗為經紗，滌綸單絲為緯紗，采用基礎平紋組織制備了1∶2型平紋織物和1∶9型平紋織物(圖1)，這兩種平紋織物的經緯密度列于表1。其中，1∶9型平紋織物中經紗的氨綸比例較高，氨綸紗的直徑較粗，織造過程中緯紗易向織口發生滑移而導致1∶9型平紋織物的緯密低于1∶2型平紋織物。

表1 平紋織物的經緯密 [根/(10 cm)]

1.4 殼聚糖/天絲水刺非織造布

圖2 殼聚糖/天絲水刺非織造布

1.5 復合繃帶的黏合工藝

1.5.1 點膠式黏合

將平紋織物與殼聚糖/天絲水刺非織造布鋪平疊合，將膠液按照一定的間距(點膠距)均勻滴加在平紋織物的表面，形成直徑約為1 mm的點陣排布，膠液經織物的孔隙滲透到殼聚糖/天絲水刺非織造布的表面，從而將平紋織物與殼聚糖/天絲水刺非織造布黏合在一起。此種方式復合所得繃帶稱為點膠式繃帶[圖3a)]，點膠距設計為5、10和15 mm。

1.5.2 熱軋式黏合

借助平板硫化機將平紋織物與殼聚糖/天絲水刺非織造布進行熱軋黏合，熱軋工藝參數包括：熱軋溫度160 ℃、熱軋壓強2 MPa、熱軋時間16 s。此種方式復合所得的繃帶稱為熱軋式繃帶[圖3b)]。點膠式繃帶和熱軋式繃帶的規格和試樣編號歸結于表2。

表2 復合繃帶的規格和試樣編號

1.6 性能測試

1.6.1 厚度

采用YG142型測厚儀測試各復合繃帶試樣的厚度，加壓壓強為0.5 kPa，加壓時間為10 s。

1.6.2 透氣率

采用YG(B)461型數字式織物透氣儀測試各復合繃帶試樣的透氣率，測試壓差為6 Pa。

1.6.3 拉伸性能

采用Instron材料試驗機測試各復合繃帶試樣經緯向的拉伸斷裂強度，試樣尺寸為5.0 cm×2.5 cm， 拉伸速度為50 mm/min。

2 結果與分析

2.1 厚度

1∶9型平紋織物所含氨綸比例較高，織物回彈明顯。因此，1∶9型點膠式復合繃帶的厚度大于1∶2型點膠式復合繃帶。但由于氨綸會因高溫熱軋作用而有軟化壓扁的趨勢，因此，1∶2型熱軋式復合繃帶的厚度較1∶9型熱軋式復合繃帶的大。總體而言，熱軋式復合繃帶的厚度小于點膠式復合繃帶。

圖4 復合繃帶試樣的厚度

2.2 透氣率

點膠式復合繃帶和熱軋式復合繃帶的透氣率對比如圖5所示。

圖5 復合繃帶試樣的透氣率

由圖5可知，點膠式復合繃帶的透氣性優于熱軋式復合繃帶。點膠式復合繃帶的透氣率隨點膠距的增加而增加。這是因為點膠距越大，平紋織物與殼聚糖/天絲水刺非織造布間的黏著點越少，透氣性則越好。相反，點膠越密集，復合繃帶的透氣性越差。對于熱軋式復合繃帶，熱軋作用使氨綸纖維發生熔融，進而產生流動，導致平紋織物與殼聚糖/天絲水刺非織造布間的大面積黏合，降低了該類復合繃帶的透氣性。此外，1∶9型平紋織物的緯密低于1∶2型平紋織物，緯密低意味著紗線間的空隙較大，所以1∶9型復合繃帶的透氣性優于1∶2型復合繃帶。

2.3 經向拉伸性能

本文主要研究復合繃帶的經向拉伸性能。由圖6 各復合繃帶試樣的經向拉伸載荷-位移曲線知，1∶9型復合繃帶的經向拉伸變形能力明顯優于1∶2 型復合繃帶。

圖6 復合繃帶試樣經向的拉伸載荷-位移曲線

對于點膠式復合繃帶而言，經向的最大拉伸載荷隨點膠距的增加而增加，點膠距為15 mm的1-2-15試樣的拉伸載荷最大。點膠的黏結作用對混織平紋織物的經紗有一定的約束，在點膠施加區域的紗線適形能力變差，易產生應力集中。點膠越密集，越容易產生應力集中，復合繃帶試樣的整體最大拉伸載荷越差。因此，點膠距為5 mm的1-2-5試樣的最大拉伸載荷最低。此外，由于氨綸紗的拉伸斷裂強力較弱，1∶9型復合繃帶的經向拉伸載荷明顯低于1∶2型復合繃帶。1∶2型熱軋式復合繃帶的拉伸載荷最大。熱軋式黏合工藝相對點膠黏合工藝更為均勻，試樣所受應力集中小，但熱軋工藝易對氨綸造成損傷。因此，1∶9型熱軋式復合繃帶試樣的最大拉伸載荷有所下降，低于點膠距為15 mm的復合繃帶。

對比圖7各復合繃帶經向的初始拉伸剛度發現，1∶2型復合繃帶的經向初始拉伸剛度明顯高于1∶9型復合繃帶，且點膠距為5 mm的1-2-5試樣的經向初始拉伸剛度最大。這是因為滌綸紗的剛度偏大，較小的點膠距提高了平紋織物中紗線所受的約束力。

圖7 復合繃帶經向的初始拉伸剛度

圖8是點膠距為5 mm的1∶9型點膠式復合繃帶試樣的經向拉伸曲線，并標示了拉伸斷裂過程中的三個關鍵點，包括兩個明顯的斷裂點——平紋織物中滌綸紗的斷裂點(第一斷裂點)和復合繃帶的整體斷裂點(最大載荷)，以及第一斷裂點出現后載荷下降到最小的第三個點。其中，在點膠距為5 mm 的復合繃帶試樣中，這三個關鍵點之間的拉伸位移差明顯小于點膠距為10 mm和15 mm的點膠式復合繃帶，表現在1-9-5復合繃帶試樣的拉伸斷裂對應的拉伸變形區間較短。在后期較長的位移區間內，試樣所受載荷變化不大，基本保持穩定。

圖8 拉伸曲線的三個關鍵點

圖9為1∶9型復合繃帶的三個關鍵點處的載荷，其中，1-9-5復合繃帶試樣的三個載荷間的差異最小，相對集中，說明拉伸過程中該復合繃帶所受載荷的變化較為穩定。這在復合繃帶的實際使用中，有利于舒適、牢靠地包扎傷口，且包扎處不會形成較大的壓力，也不會因腫脹而導致壓力增加及消腫帶來的繃帶松弛，從而確保了包扎的舒適性和可靠性。

圖9 1∶9型復合繃帶三個關鍵點處的載荷

3 結論

(1)熱軋式復合繃帶的厚度較點膠式復合繃帶小；不同間距的點膠式復合繃帶的厚度無明顯差異。

(2)點膠式復合繃帶的透氣性優于熱軋式復合繃帶，1∶9型復合繃帶的透氣性優于1∶2型復合繃帶，點膠距的增加有利于提高點膠式復合繃帶的透氣性。

(3)點膠式復合繃帶的經向拉伸強力隨點膠距的增大而增大；1∶2型熱軋式復合繃帶的最大拉伸載荷較大，1∶9型熱軋式復合繃帶的拉伸載荷低于點膠距為15 mm的點膠式復合繃帶；1∶9型復合繃帶的經向拉伸載荷低于1∶2型復合繃帶。

(4)點膠距為5 mm的1∶9型點膠式復合繃帶的經向拉伸載荷可在較長的位移區間維持穩定，這有利于繃帶包扎的舒適性和可靠性。