非織造布試驗：材料性能的基石與質量的保障

非織造布因其獨特的結構和多樣化的性能，在醫療、衛生、過濾、土工、包裝等領域應用廣泛。其最終用途的多樣性和嚴苛性，使得精確、規范的試驗成為確保材料符合設計要求、滿足終端應用的關鍵環節。一套完整、科學的非織造布試驗體系，貫穿于產品開發、原料篩選、生產過程控制和最終質量檢驗的全過程。

一、 試驗的核心價值：性能量化與品質把控

非織造布試驗的根本目的在于：

• 量化性能指標： 將材料的物理、機械、化學、功能等特性轉化為可測量、可比較的數據。
• 確保品質一致性： 通過設定標準指標和允差范圍，監控生產穩定性，保證批內和批間產品質量均勻。
• 指導研發改進： 為新材料開發、工藝優化、配方調整提供客觀的實驗數據支撐。
• 滿足應用需求： 驗證材料是否達到特定應用場景（如強力要求、阻隔性、舒適度等）的技術規范。
• 質量控制與合規性： 作為企業內部質量控制和滿足外部法規、客戶標準或行業認證（如ISO、ASTM等）的依據。

二、 核心試驗項目：物理與機械性能檢測

——物理性能檢測——

1. 克重/單位面積質量 (Basis Weight/Grammage)：

   • 定義： 單位面積非織造布的質量，通常以克每平方米 (g/m²) 表示。
   • 方法： 切割規定面積的圓形或方形試樣，在精密天平上稱重計算。常用標準如ISO 9073-1, ASTM D 6242。
   • 意義： 影響材料厚度、強度、覆蓋性、成本等，是生產控制和成本核算的基礎指標。

2. 厚度 (Thickness)：

   • 定義： 在特定壓力下（通常為0.5 kPa或2 kPa），材料兩個平行表面之間的垂直距離，通常以毫米 (mm) 或微米 (µm) 表示。
   • 方法： 使用具備規定壓腳面積和壓力的測厚儀測量。常用標準如ISO 9073-2, ASTM D 5729。
   • 意義： 影響材料的蓬松度、柔軟度、壓縮回彈性、透氣性、絕熱性以及體積計算。

3. 幅寬與卷長 (Width and Roll Length)：

   • 方法： 使用卷尺、測長儀或在線測量系統確定卷材的實際寬度和長度。
   • 意義： 確保符合客戶訂單規格，避免浪費或規格不符。

——機械性能檢測——

4. 拉伸性能 (Tensile Properties)：

   • 定義： 包括斷裂強力 (Force at Break)、斷裂伸長率 (Elongation at Break)、拉伸強度 (Tensile Strength = 強力 / 單位寬度)、模量 (Modulus) 等。
   • 方法： 使用電子織物強力機，將條形試樣（通常寬50mm或25mm）沿縱向（MD）、橫向（CD）或特定方向夾持，以恒定速度拉伸至斷裂。記錄力-位移曲線計算各項指標。常用標準如ISO 9073-3, ASTM D 5035 (條樣法) / D 5034 (抓樣法)。
   • 意義： 評估材料承受拉伸載荷的能力和變形特性，是衡量材料強度的最基本指標，對耐用性至關重要。

5. 撕裂性能 (Tearing Strength)：

   • 定義： 材料抵抗撕裂擴展的能力。
   • 方法：
     • 梯形撕裂 (Trapezoid Tear)： 按ISO 9073-4或ASTM D 5733，在梯形試樣上施加拉力使其沿切口撕裂。
     • 舌形撕裂 (Tongue Tear)： 按ASTM D 5734，在雙切口試樣上施加拉力撕裂中間舌部。
     • 埃爾門多夫撕裂 (Elmendorf Tear)： 按ISO 1974或ASTM D 5732，使用擺錘式撕裂儀測量撕裂規定長度所需的能量（通常適用于較輕薄材料）。
   • 意義： 評估材料在局部受力導致撕裂時的抵抗能力，反映其韌性。

6. 頂破強度 (Bursting Strength)：

   • 定義： 材料在垂直平面方向上抵抗擴張破壞的能力。
   • 方法： 使用液壓或氣壓式頂破強力儀（如Mullen頂破儀），將試樣夾持在環形夾具內，通過橡膠膜片施壓直至試樣破裂。記錄最大壓力值（kPa或psi）。常用標準如ISO 13938-1/2, ASTM D 3786。
   • 意義： 模擬材料在受到三維力作用（如人體肘部施加于醫用墊布、液體壓力施加于濾袋）時的破壞強度。

7. 穿刺強度 (Puncture Resistance)：

   • 定義： 材料抵抗尖銳物體刺穿的能力。
   • 方法： 使用萬能材料試驗機配專用穿刺夾具，以規定直徑的鋼球或針頭按恒定速度穿刺試樣，記錄最大穿刺力（N）。
   • 意義： 對于防護用品（如隔離衣）、包裝材料等抵抗尖銳物沖擊穿透的能力評估非常重要。

三、 功能特性與結構表征試驗

——表面特性與液體管理——

8. 透氣性 (Air Permeability)：

   • 定義： 空氣在一定壓差下垂直通過單位面積材料的流量。
   • 方法： 使用透氣度測試儀（如Textest或類似），在規定壓差下測量透過固定面積試樣的空氣流量（例：mm/s, cfm, L/m²/s）。標準如ISO 9237, ASTM D 737。
   • 意義： 影響材料的舒適性（醫用防護服、衛生用品）、過濾效率、干燥性能等。

9. 拒水性/抗水性 (Water Repellency/Resistance)：

   • 定義： 材料抵抗液態水滲透或潤濕的能力。
   • 方法：
     • 噴淋試驗 (Spray Test)： ISO 4920 (AATCC 22)，評估表面抗潤濕性。
     • 靜水壓試驗 (Hydrostatic Pressure Test)： ISO 811 (AATCC 127)，測量水穿透材料所需的最小壓力（cmH?O）。
     • 芯吸高度 (Wicking Height)： 垂直懸掛試樣條下端浸入水中，測量一定時間內水爬升的高度（mm），常用于測試親水材料的導液性能（如醫療吸收墊）。
   • 意義： 對于過濾材料（拒水）、衛生吸收材料（導液）、防護服（阻隔體液）、土工布（防水）等至關重要。

10. 滲液穿透時間與回滲量 (Strike-Through Time and Rewet)：

    • 定義： 模擬人體液體（如尿液）穿透材料頂層的時間和液體回滲到表面的量。
    • 方法： 使用專用測試儀（如GATS或類似），模擬一定壓力和體積的測試液沖擊材料，測量液體穿透時間（秒）及施加壓力后滲透回表面的液體重量（克）。常用標準如EDANA ERT 150.0-150.3。
    • 意義： 衛生吸收用品（尿褲、衛生巾）的核心性能指標，直接影響使用舒適度和干爽性。

——其他功能特性——

11. 阻隔性能 (Barrier Properties)：

    • 微生物阻隔 (Microbial Barrier)： 通過挑戰試驗（如ASTM F 1671 Phi-X174噬菌體滲透性試驗）評估材料抵抗微生物透過的能力（醫用防護服、手術鋪單）。
    • 微粒阻隔/過濾效率 (Particle Barrier/Filtration Efficiency)： 使用粒子計數法（如EN 14683, ASTM F2299）測量材料過濾特定粒徑顆粒（如細菌、病毒模擬物）的效率（口罩、濾材）。
    • 化學阻隔 (Chemical Barrier)： 針對特定化學品進行滲透測試（如ASTM F739）。

12. 燃燒性能 (Flammability)：

    • 方法： 根據應用領域要求，采用相應標準測試，如垂直燃燒（UL 94, ISO 15025）、極限氧指數（LOI, ISO 4589-2）等。
    • 意義： 評估材料在建筑、汽車內飾、防護服等領域的防火安全性能。

13. 耐磨性 (Abrasion Resistance)：

    • 方法： 常用馬丁代爾耐磨儀（Martindale, ISO 12947）或泰伯耐磨儀（Taber Abrasion, ASTM D 3884），評估材料表面抵抗摩擦磨損的能力。
    • 意義： 對擦拭布、家具用布、耐用包裝等材料很重要。

——結構表征與耐久性——

14. 纖維直徑與結構觀察（顯微鏡法）：

    • 方法： 使用光學顯微鏡或掃描電子顯微鏡（SEM）觀察纖維形態、直徑分布、纖網結構、粘合點形態等。
    • 意義： 理解生產工藝效果、材料性能成因（如強度、柔軟度、透氣性）。

15. 耐老化性能 (Aging Resistance)：

    • 方法： 模擬實際使用環境（如熱老化烘箱、紫外光老化箱、濕態老化環境）對材料進行加速老化處理，然后測試其關鍵性能（如強度、顏色）的變化。
    • 意義： 評估材料的使用壽命和耐久性（如土工布、車用材料）。

四、 試驗流程標準化與質量控制要點

• 標準遵循： 試驗必須嚴格依據國際（ISO）、國家（GB）、行業標準（如EDANA ERT - 歐洲用即棄與非織造布協會推薦測試方法，INDA IST - 北美非織造布協會測試標準）或客戶約定的規范進行。
• 儀器校準： 所有測試儀器需定期進行計量校準，確保測量結果的準確性和溯源性。
• 環境控制： 絕大多數物理和機械性能測試需要在標準溫濕度環境（如20±2°C, 65±2% RH）中進行，并讓試樣充分平衡（通常>24小時），以避免環境溫濕度對結果造成顯著影響。
• 取樣代表性： 必須按照標準規定（如ISO 186）從整卷或整批產品中隨機、均勻地選取足夠的試樣，確保樣本能代表整體。
• 操作規范： 試驗員需經過培訓，嚴格按照標準方法操作，避免人為誤差（如夾具張力不當、拉伸速度不準）。
• 數據記錄與分析： 準確記錄原始數據，按照標準規定計算各項指標，進行統計分析（如平均值、標準差、變異系數），判斷是否滿足規定的規格要求和允差。
• 過程控制： 關鍵性能指標（如克重、厚度、拉伸強度）在生產過程中應進行在線或近線監控，及時發現異常并調整工藝參數。
• 建立內控標準： 企業在滿足外部標準基礎上，應建立更嚴格或更符合自身工藝特點的內部質量控制標準。

結語

非織造布試驗是連接材料科學、生產工藝與終端應用的紐帶。一套完善、嚴謹的試驗體系，不僅為產品質量筑起了堅固的防線，也為產品創新與性能優化指明了方向。通過持續關注試驗方法的標準化、精確化和智能化發展，非織造布行業能夠更好地駕馭材料的復雜性，不斷滿足日益增長的多元化、高性能應用需求，并在市場競爭中憑借可靠的質量贏得信任與長遠發展。試驗數據是無聲的語言，準確地傳遞著非織造布的內在價值與應用潛力。