產業用紡織品正反面水滲透性差異的實驗研究
                                     賈立霞1劉君妹1王璐2
    (1．河北科技大學紡織服裝學院，石家莊，050031;2．東華大學紡織面料技術教育部重點實驗室，上海，200051)
    摘要:采用新型紡織品滲透性測試儀，對四種組織結構不同的織物的正反面水滲透性進行了測試研究，結果顯示織物結構對織物正反面水滲透性差異影響很大，在進行產業用紡織品的設計、測試和選用過程中需予以注意。
    關鍵詞:紡織品，滲透性，織物結構，差異，統計分析
    中圖分類號:TS101．923文獻標識碼:A文章編號:1004－7093(2010)10－0015－03對于傳統的服裝用織物和裝飾織物，透氣性是一個重要的指標;而對于許多產業用紡織品，如人造血管、醫用手術服、過濾材料、隔離材料、土工布等，需要考察其液體滲透性，如水滲透性即是產業用紡織品的一項主要性能評價指標。紡織品的液體滲透性在很大程度上影響產品的液體排出和過濾效果，而織物的結構對其滲透性有很大的影響。本文采用新型紡織品滲透性測試儀，對四種不同組織結構織物的正反面水滲透性能進行了測試和分析。
    1·實驗樣品與測試方法
    水滲透性，其定義為在一定靜壓力下，單位時間內透過樣品單位面積上的水的流量。從理論上講織物的水滲透性能主要與測試壓力和測試試樣的夾持面積有關系，而在實際測試過程中，發現對于某些樣品裝樣的正反面不同測試所得的水滲透性有很大差異。為了進一步對織物正反面水滲透性差異進行驗證，本文選取了四種不同組織結構的織物，分別進行了正反面水滲透性測試與分析。
    1．1實驗樣品
    為了清晰了解織物結構對織物正反面水滲透性差異的影響，依據人造血管、過濾材料的組織結構特點，選擇了四種組織結構差異較大的滌綸織物樣品，織物規格如表1所示。
            
    1．2測試方法
    目前紡織實驗室多采用水壓式織物透水性實驗機測定織物水滲透性能(如YG812型織物透水儀)，即在織物的一面連續增加水壓，到織物另一面出現水漬時，測定水柱高度［1］。這種方法只適用于透水性較小的防水織物的測試，對于水滲透性較大的織物，當水一旦接通就會從織物的另一面滲出，無法掌握所要測試的臨界透水壓力。本文采用自行設計的紡織型人造血管水滲透性測試儀(專利號:ZL03129179．1)，對所選用的各種樣品進行了水滲透性測試。依據所設計儀器的測試要求，每種樣品測試10個試樣。這一方法測試的指標就是水滲透性，單位用ml/(cm2·min)［2］。
    2·實驗結果與分析
    2．1織物正反面水滲透性測試
    采用紡織型人造血管水滲透性測試儀，測試壓力選1．60×104Pa［3］，對所選用樣品的正反面水滲透性進行測試，測試結果見表2。
            
    2．2測試結果對比分析
    由表2中水滲透性均值可以看出，1#、2#樣品的正反面的水滲透性有較大差異，而3#和4#樣品的差異較小。若取正反面水滲透性差異較大的1#樣品和正反面水滲透性差異較小的4#樣品的測試數據繪制對比曲線，可直觀看出1#樣品正反面透水性測試數據兩條曲線明顯分開，處于兩個不同水平，說明兩者有較大差異;而4#樣品正反面兩組數據曲線相互交纏，沒有明顯分開，說明該樣品正反面水滲透性沒有太大差異。
    2．3測試結果統計分析
    為進一步對測試結果進行分析，采用Excel統計功能對上述四種樣品的原始測試數據進行了兩個正態總體均值差的T檢驗［4］，檢驗原假設為假設織物的正反面水滲透性相等，即滲透性均值差等于0。檢驗結果如表3所示。
    表3中sig為由Excel求出的臨界值拒絕概率，α為選擇的檢驗顯著水平。當sig＜α/2時h=1，表示拒絕原假設，從統計意義上可認為正反面水滲透性不相等;若sig≥α/2則h=0，表示接受原假設，從統計意義上可認為正反面水滲透性是相同的。
            
    由表3中的檢驗結果可知1#和2#樣品的臨界值拒絕概率很小，h始終等于1，所以從統計意義上可認為這兩種樣品正反面水滲透性不相等。3#樣品的臨界值拒絕概率較小，當顯著水平α=0．05時3#樣品的檢驗結果h=1，當α=0．01時3#樣品的檢驗結果h=0，可從統計意義上認為這種試樣正反面水滲透性是相同的。4#樣品的臨界拒絕概率很大，顯著水平α=0．05時檢驗結果為h=0，甚至α=0．1時檢驗結果仍為h=0，所以從統計意義上可認為4#樣品的正反面水滲透性沒有差異。
    2．4測試結果討論
    由以上分析可知，在測試條件相同時，不同織物結構的織物樣品正反面水滲透性的差異是不同的，所以造成這種差異的原因主要在于織物結構的影響。
    如圖1所示，在測試過程中，水流沖擊試樣，試樣總在一定程度上發生彎曲，使得試樣中孔隙有增大的趨勢，而上表面織物變形比下表面小。同時對于上下層結構不均勻的織物，其水滲透性的大小主要決定于結構較緊密的、孔隙較小的一層的滲透能力。組織結構為經平絨組織的1#和組織結構為經斜平組織的2#樣品，兩者都是雙層針織物，正反面紗線緊密程度差異較大，尤其是1#樣品這種差異最為明顯。當測試1#樣品的水滲透性時，較緊密的反面作上表面時，在水流作用下其紗線間的空隙更小(更緊密)，小于其裝在下表面時的空隙，而水滲透性的大小又主要由這一層決定，這就造成了其測得的水滲透性明顯偏小。3#和4#樣品是機織物，其中3#樣品為5枚2飛的經面緞紋，屬于異面組織，經紗用并合長絲紗，緯紗用加捻長絲紗，使得織物正面比反面結構緊密，由以上的分析可知其正面的水滲透性應大于反面的水滲透性，與測試結果相符。而4#樣品為平紋組織，屬于同面組織，織物的正反面結構沒有差異，因此水滲透性的測試不受試樣正反面的影響，織物正反面的水滲透性是基本一致的。
             
    以上僅對織物正反面水滲透性差異的成因進行了簡單的宏觀分析，對于水流從織物不同表面進入并透過織物時，織物孔隙結構的參數對水流的影響所造成的差異需進行更進一步的研究探討。
    3·結論
    對于某些用途的產業用紡織品，水滲透性能是一項主要的水力學指標，本文采用新型紡織品滲透性測試儀，對不同組織結構織物的正反面水滲透性能進行了測試和分析。由以上的測試和分析可得如下結論:
    (1)織物的組織結構對其正反面的水滲透性影響較大，正反面結構差異越大，則正反面水滲透性差異越大。
    (2)對織物水滲透性進行測試時，結構緊密的一面作上表面，織物的水滲透性較小。因此在采用水滲透性測試儀測試織物的水滲透性時應注意裝樣的正反面，尤其是對于正反面結構有差異的試樣，否則會造成較大的隨機誤差。
    (3)為了保證產業用紡織品水滲透性能達到使用要求，須合理設計織物的正反面結構，并在使用正反面組織結構差異大的紡織品時，注意安裝的方向。同理，除了水滲透性，不同組織結構的紡織品的其他液體滲透性正反面亦會有差異。在進行人造血管的組織設計時，在不影響其他性能的前提下，為了增加人造血管產品的抗血液滲透性，對于內外表面結構差異較大的置換型人造血管和采用異面組織的腔內隔絕術用人造血管織物，應將織物較緊密的一面設計為血管的內表面。對于過濾材料的結構設計，可通過改變織物結構達到合理的滲透性;過濾材料安裝使用時，對于正反面組織結構差異大的織物材料應依據測試時選定的正反面進行安裝，防止對過濾性能造成影響。
參考文獻
［1］趙書經．紡織材料實驗教程［M］．北京:中國紡織出版社，1989．
［2］王璐，賈立霞．紡織型人造血管水滲透性測試裝置及其測試方法:中國，ZL03129179．1［P］．2005-1-26．
［3］ISO．ISO 7198:1998 Cardiovascular implants-tubularvascular 
prostheses［S］．USA:American NationalStandards Institute，1998．
［4］楊世瑩．Excel數據統計與分析范例應用［M］．北京:中國青年出版社，2005:330-336．