压力绷带的设计原理是,借鉴压缩弹簧的弹性原理,通过纤维的合理选择,以及对纱线和织物组织结构的科学设计,使织物具有潜在的弹性性能,当其在使用时,对肢体产生恒定的界面压力。选择合适的纤维材料,优化织造工艺可制备得到性能优异的压力绷带。压力绷带的制备方法主要包括机织、针织和非织。除织造外,绷带下机后往往需要对其进行后整理,如热定型等。本节将对这几种制备方法及后整理方法进行介绍。
机织绷带由经纬纱在织机上交织而成,经纱可以是弹性纱也可以是非弹性纱。机织绷带的形成原理如图5-3所示:经纱由送经机构送出,绕过后梁和经停片,按设计好的织物组织有规律地逐根穿入综框的综眼;综框做上下运动,使经纱分成两层,形成梭口;纬纱引入梭口,在织口处形成织物;然后卷绕到卷布辊上。综框的提升规律决定着织物的交织规律,织造过程中提起的经纱均位于纬纱之上,未提起的经纱均位于纬纱之下。
图5-3 机织绷带形成原理图
将纬纱引入梭口与经纱实现交织是绷带制备过程中的重要步骤。随着织造技术的发展,引纬方式主要包括有梭引纬、片梭引纬、剑杆引纬、喷气引纬和喷水引纬。有梭引纬采用传统的梭子作为引纬器,对应的织机称为有梭织机,而后几种由于不采用传统的梭子而称为无梭织机。片梭织机的引纬方式是用片状夹梭器夹持纬纱并将其引入梭口;剑杆织机引纬是通过来回往复运动的剑状杆夹持纬纱引入梭口,由于过程像体育运动中的击剑,因此而得名;喷气织机引纬是利用压缩气流牵引纬纱,将纬纱引入梭口;喷水引纬原理与喷气引纬一样,属于喷射织机,区别仅在于以以洁净的水作为介质引导纬纱。
机织压力绷带所用的组织可以多种,经纬纱线也可按照需要有不同选择,如图5-4所示。通过选择不同经纬纱、调节织造参数可以获得不同结构、不同紧密度的压力绷带,使用时绷带将对肢体产生不同的界面压力。
图5-4 机织绷带组织结构
针织绷带由一组或多组纱线在针织机上按照一定规律彼此相互串套成圈连接而成,线圈是针织绷带的基本结构单元。按照串套方式不同,又可分为纬编结构压力绷带和经编结构压力绷带,如图5-5所示,两者的区别在于纬编针织物中每一根纱线上的线圈沿着横向分布,经编针织物上的每一根纱线上的线圈沿着纵向分布。
图5-5 针织结构
在纬编中,可以直接将原料经过络纱后形成的筒子纱用于编织生产。即把每根纱线按顺序沿纬向喂入纬编针织机的各枚织针上,以形成织物。纬编针织物组织一般可分为:①基本组织:由线圈以最简单的方式组合而成,包括平针组织、罗纹组织和双反面组织;②变化组织:由两个或两个以上基本组织复合而成的;③花色组织:通过改变或取消成圈过程中的某些阶段、引入附加纱线或将两种或两种以上组织复合而成,制品具有显著的花色效应和不同性能的纬编花色组织。
纬编针织机分为:①圆纬机:生产效率较高,用于加工各种结构的针织毛坯布;②横机:与圆纬机相比,具有组织结构变化多、翻改品种方便、可编织半成型和全成型产品,但成圈系统较少、生产效率较低、可加工的纱线较粗;③圆袜机:在外形与组成部分上与圆纬机相似,只是尺寸要小些。如图5-6所示。
图5-6 纬编针织机
在经编中,原料经过络纱、整经,纱线平行排列卷绕成经轴,然后用于编织工艺。从经轴上退绕下来的纱线,沿纵向垫放在经编针织机上的一枚或两枚织针上,从而形成经编针织物。经编针织物组织也分为:①基本组织:包括编链组织、经平组织、经缎组织、重经组织以及罗纹经平组织;②变化组织:包括变化经平组织、变化经缎组织以及双罗纹经平组织;③花色组织。
对于某些压力绷带的结构来说,需要在针织机上将纬编和经编两种方法结合在一起。这时需要配置两组纱线在针织机上,一组按纬编方法喂入纱线,另一组按经编方法垫纱,然后织针使两组纱线一起弯曲构成线圈,形成针织物。在纬编针织物中,由同一根纱线形成的线圈沿着纬向配置,而在经编针织物中则沿着经向配置。
为了保证针织过程顺利进行,保证产品质量,针织用纱应满足以下条件:①具有一定强度和延伸性,以便满足弯纱成圈要求;②捻度均匀且偏低,以免影响成圈;③纱线细度均匀,纱疵少;④抗弯刚度小,柔软性好;⑤表面光滑,摩擦系数小。
非织结构材料也可用于制备绷带,通常用于多层压力绷带体系中,作为填充层。该绷带层由短纤维或长丝通过机械、化学或物理的方法粘结或结合而成,其结构如图5-7所示。
非织结构绷带层与其他材料绷带层复合可形成复合压力绷带(图5-8)。该复合非织造绷带在复合过程中,纤维网层被拉伸,而弹性熔喷层形状没有明显变化,线性弹性层与纤维网层的状态相似。复合结束后,线性弹性层由拉伸恢复到自然状态,而纤维网层呈如图5-8所示皱缩状态,而弹性熔喷层也呈现皱缩,两者表面发生啮合,所以就有了自粘合的状态。塑料搭扣起固定作用。这种复合非织绷带具有如下优点:①在纤维网层一侧末端有塑料搭扣,使用方便,可自行包扎,不需要其他人的辅助就可以完成包扎;②不影响人体的血液流通,还有一定物理止血的效果;③手术后使用会对患者伤口愈合起到很好的作用;④压力适中,实现自粘结功能,没有采用胶黏剂,这就不会有与皮肤接触时的过敏反应和不适感;⑤透气性和透湿性均较好。
图5-7 非织结构
图5-8 复合非织结构压力绷带
压力绷带下机后通常需经热整理工艺,而常采用湿热定型。湿热定型可提高织物的弹性,改善织物的热稳定性。在湿热定型中,由于压力的存在,同时蒸汽作为热的载体,使得水气分子能够迅速地穿透纤维的内部结构,破坏分子间的互聚键,达到定型收缩的目的。蒸汽的存在不仅改善了织物的弹性,同时还使绷带织物表面厚实、紧密,改善了使用性能。