非織造手術(shù)衣防滲透濕后整理工藝研究*

馬若陽 曲方圓 龐沙沙 周 騫 殷保璞

(東華大學(xué)紡織學(xué)院，上海，201620)

對新一代手術(shù)衣的要求是在保證醫(yī)務(wù)人員安全和不被感染的同時，能將汗液從手術(shù)衣靠近人體的內(nèi)側(cè)排出到外側(cè)大氣環(huán)境中，以保持人體的干爽舒適，提高手術(shù)的效率。因此，研制既具有阻隔藥劑和血液、防水、防酒精、阻擋顆粒物質(zhì)、隔菌，又具備一定強度、舒適性、透濕性和透氣性的多功能手術(shù)衣極為重要。目前國內(nèi)外使用的手術(shù)衣面料大都采用聚丙烯紡黏/熔噴/紡黏(SMS)非織造布。該材料經(jīng)“三防”整理后，具有很好的防液體滲透和屏蔽微顆粒的功能，但由于聚丙烯的回潮率低和纖網(wǎng)孔道微細，材料的吸濕排汗功能差。本課題采用泡沫涂層的方法，對聚丙烯SMS非織造布進行單面后整理，使材料外側(cè)具有良好的親水性，內(nèi)側(cè)仍保持拒液效果。由于形成了材料兩側(cè)親液性的梯度效應(yīng)，手術(shù)衣材料出現(xiàn)了由內(nèi)向外的單向?qū)裥Ч?，同時血液、酒精和體液等只會沿外側(cè)表面鋪展，不會滲透到內(nèi)側(cè)表面［1］。

1 試驗部分

1.1 試樣

本試驗試樣是已經(jīng)經(jīng)過“三防”整理的聚丙烯SMS非織造布，其基本性能如下:

面密度 45.5 g/m2

厚度 0.335 mm

拉伸強力 縱向83.6 N，橫向43 N

孔徑 最小 5.4 μm，平均 8.1 μm

伸長率 縱向 23.8%，橫向 29.9%

透氣率 450.48 mm/s

透濕量 8 485.7 g/(m2·24 h)

靜水壓 2.05 kPa

接觸角 酒精 136.7°，水 138.3°

拒酒精等級 10級

1.2 試劑

(1)親水劑TF-629，非離子型表面活性劑，易溶于水和有機溶劑;

(2)發(fā)泡劑十二烷基硫酸鈉(SDS)，陰離子型表面活性劑，易溶于水;

(3)穩(wěn)泡劑羥乙基纖維素(HEC)，非離子型可溶纖維素醚類。

1.3 儀器

泡沫發(fā)生器(自己組裝)，電熱鼓風(fēng)干燥箱，刮板。

1.4 試驗方法

1.4.1 整理方法

采用單面泡沫整理施涂法。技術(shù)路線如下:

配制親水整理液→對材料一面手涂施加泡沫→烘干→焙烘。

用刮板刮取泡沫將其涂在聚丙烯SMS非織造布的外側(cè)一面，幾乎無施加壓力，在材料面上均勻地涂上一層厚厚的泡沫，待泡沫慢慢自行破裂被材料吸收，盡量保證表面泡沫的厚度均勻一致。

1.4.2 工藝參數(shù)

烘干溫度85℃，時間4 min;焙烘溫度115℃，時間 3 min［2］。

親水整理液具體配方見表1。

表1 親水整理液配方 (單位g/L)

1.5 評價方法

1.5.1 抗液體滲透性能

采用拒酒精等級測試方法來表征抗液體滲透性。按表2所示的配比配制不同濃度的酒精溶液，然后從低到高將不同等級的酒精滴在試樣的親水處理面上，10 s后酒精不滲透到試樣另一面即認為試樣的拒酒精等級為該級別。

表2 試驗用酒精的配比

1.5.2 單向?qū)裥阅?/p>

將試樣親水面朝下平鋪在桌面上，將白色濾紙墊在試樣下面;用吸管吸取滴有紅墨水的去離子水，在試樣疏水面上滴1滴體積約為0.05 mL的小水珠，用秒表記錄小水珠從試樣疏水面完全導(dǎo)入親水面所需的時間，用于表征單向?qū)裥阅埽?］。

2 結(jié)果與分析

2.1 最佳配比探索試驗

2.1.1 整理劑濃度

選用1號～4號整理液，對試樣進行親水泡沫整理，以初探親水劑、發(fā)泡劑和穩(wěn)泡劑的適宜濃度。整理后試樣的滴液測試效果見表3。

表3 1號～4號試驗組滴液試驗現(xiàn)象記錄

由表3所示的1號～4號試驗組的試驗結(jié)果可以看出:

(1)拒液性(拒酒精等級)1號 ～4號均為10級;

(2)單向?qū)裥?號＞3號＞2號＞1號，疏水面的單向?qū)衲芰﹄S親水劑濃度增大而提高，整塊試樣上的單向?qū)裥Ч痪鶆?

(3)采用反面親水處理后的試樣單向?qū)裥Ч糜诓捎谜嬗H水處理的效果。

在用整理劑施涂試樣時觀察到:親水面上液滴的接觸角明顯變小，液滴不滾動、不鋪展;泡沫在試樣上施涂時泡沫不易破裂，比較穩(wěn)定。

在泡沫整理中，因使用的泡沫結(jié)構(gòu)、大小不均一，帶液量不同，穩(wěn)定性不同，導(dǎo)致整塊試樣的施涂量不均勻，從而使試樣的單向?qū)裥Ч痪鶆?。使用泡沫大的整理劑時，施涂量不均勻的現(xiàn)象明顯，因此應(yīng)使整理劑的泡沫盡量小，液膜盡量薄。

2.1.2 發(fā)泡劑和穩(wěn)泡劑濃度

滲透劑可以降低泡沫的穩(wěn)定性，提高整理液的滲透性。根據(jù)上述試驗結(jié)果，采用降低發(fā)泡劑和穩(wěn)泡劑的量，加入滲透劑來試圖達到更好的單向?qū)裥Ч?/p>

選用5號～7號整理液，對試樣進行親水泡沫整理，以得到發(fā)泡劑和穩(wěn)泡劑的最佳濃度，并探討滲透劑的影響效果。整理后試樣的滴液測試效果見表4。

表4 4號～7號試驗組滴液試驗現(xiàn)象記錄

由表4所示的4號～7號試驗組的試驗結(jié)果可以看出:

(1)拒液性(拒酒精等級)4號～7號均為10級;

(2)單向?qū)裥?號＞5號＞4號＞6號，疏水面的單向?qū)衲芰﹄S發(fā)泡劑和穩(wěn)泡劑濃度的減小而提高，整塊試樣上的單向?qū)裥Ч痪鶆?

(3)加入滲透劑后試樣的單向?qū)裥Ч儾睢?/p>

在用整理劑施涂試樣時觀察到:親水面上液滴的接觸角明顯變小，液滴不滾動、不鋪展;泡沫較易破裂。

在上述試驗的基礎(chǔ)上，選擇8號、10號和11號整理液，對試樣進行親水泡沫整理，以進一步探究發(fā)泡劑和穩(wěn)泡劑的濃度。整理后試樣的滴液測試效果見表5。

表5 8號、10號和11號試驗組滴液試驗現(xiàn)象記錄

由表5所示的8號、10號和11號試驗組的試驗結(jié)果可以看出:

(1)拒液性(拒酒精等級)8號、10號和11號均為10級;

(2)單向?qū)裥?號＞11號＞10號，疏水面的單向?qū)衲芰﹄S發(fā)泡劑和穩(wěn)泡劑濃度的減小而降低，整塊試樣上的單向?qū)裥Ч痪鶆?

(3)發(fā)泡劑的最佳質(zhì)量濃度3 g/L，穩(wěn)泡劑的最佳質(zhì)量濃度0.1 g/L。

在用整理劑施涂試樣時觀察到:親水面上液滴的接觸角明顯變小，液滴不滾動、稍有鋪展;泡沫較易破裂。

2.1.3 親水劑最佳濃度的確定

根據(jù)上述試驗結(jié)果并參考相關(guān)資料，確定起泡劑質(zhì)量濃度為3 g/L、穩(wěn)泡劑質(zhì)量濃度為0.1 g/L。試圖用提高親水劑濃度的方法來達到更好的單向?qū)裥Ч?/p>

選用9號、7號、14號、15號、16號、12號和13號整理液，對試樣進行親水泡沫整理。整理液中起泡劑質(zhì)量濃度3 g/L、穩(wěn)泡劑質(zhì)量濃度0.1 g/L，親水劑質(zhì)量濃度依次為 60、90、120、130、140、150 和150 g/L，其中13號整理液加入了滲透劑。整理后試樣的滴液測試效果見表6。

由表6所示的9號、7號、14號、15號、16號、12號和13號試驗組的試驗結(jié)果可以看出:

(1)拒液性(拒酒精等級)9號、7號、13號、14號、15號和16號均為10級;

(2)單向?qū)裥噪S親水劑濃度的增大先提高后降低，在親水劑質(zhì)量濃度為140 g/L時，單向?qū)裥Ч詈?

(3)加入滲透劑后試樣的導(dǎo)濕效果變差，配方中不宜添加滲透劑;

(4)本試驗組中16號整理液的整理效果最好，其配方是發(fā)泡劑3 g/L，穩(wěn)泡劑0.1 g/L，親水劑140 g/L。

表6 9號、7號、14號、15號、16號、12號和13號試驗組滴液試驗現(xiàn)象記錄

圖1是用起泡劑質(zhì)量濃度3 g/L、穩(wěn)泡劑質(zhì)量濃度0.1g/L的整理液整理的試樣的透濕量隨親水劑濃度變化曲線。

圖1 整理后試樣的透濕量隨親水劑濃度變化曲線

圖2是根據(jù)表6數(shù)據(jù)繪制的整理后試樣的液體穿透時間隨親水劑濃度變化曲線。

由圖1和圖2可知，當(dāng)親水劑質(zhì)量濃度為140 g/L時，整理后試樣的透濕量最大，單向?qū)裥Ч詈谩?/p>

圖2 整理后試樣的液體穿透時間隨親水劑濃度變化曲線

圖3是用16號整理液整理后的試樣滴液15 min后的測試效果照片?？梢钥闯?，整塊試樣上的單向?qū)裥Ч痪鶆?，說明需控制施涂量的均勻性，防止局部施涂過多。

2.2 用最佳配比整理液整理試樣的性能測試

圖3 16號整理液整理后的試樣滴液15 min后的測試效果

經(jīng)過防滲透濕整理后的手術(shù)衣材料需符合標準GB 19082—2009《醫(yī)用一次性防護服技術(shù)要求》。同時，疏水面需具有單向?qū)裥Ч?而親水面需具有防水和拒酒精、血液穿透的效果，水、酒精和血液只能在其表面鋪展而不能滲透到反面(疏水面)。

采用試驗得到的最佳配比(親水劑140 g/L、發(fā)泡劑3 g/L、穩(wěn)泡劑0.1 g/L)的整理液進行單面泡沫親水整理，并對最終產(chǎn)品的各項性能進行測試。

2.2.1 基本性能

整理前后試樣的性能測試結(jié)果見表7。

如表7所示，親水整理后試樣的拉伸強力、透氣性稍有下降，親水面的水和酒精的接觸角都有明顯的降低，伸長率、透濕量有上升，親水面拒酒精等級為10級，具有很好的液體阻隔性，符合標準要求。

表7 整理前后試樣的性能對比

2.2.2 單向?qū)裥Ч?/p>

圖4是整理后試樣親水面滴液2 min后親水面和鋪在試樣下面與試樣接觸的紙巾面的效果照片。圖5是整理后試樣疏水面單向?qū)裥阅軠y試的效果照片。

圖4 親水整理后試樣親水面滴液2 min后的效果照片

由圖4可以看到，親水面遇水后逐漸將水在該面鋪展而不滲透至另一面，說明試樣有很好的防液體滲透性，具有良好的阻隔作用。

由圖5可以看到:親水整理后試樣的疏水面具有很好的單向?qū)裥Ч?，且?dǎo)濕快;有導(dǎo)濕現(xiàn)象的點多，3 s時出現(xiàn)一點滲透，6 s時出現(xiàn)三點以上滲透，12 s時一點完全滲透到對面，1 min后一半以上的點完全滲透，2 min后絕大多數(shù)的點完全滲透。

圖5 親水整理后試樣疏水面單向?qū)裥阅軠y試效果

3 結(jié)論

(1)在親水劑質(zhì)量濃度為0～140 g/L范圍內(nèi)，對聚丙烯SMS非織造布進行單面泡沫親水整理，整理后試樣疏水面的單向?qū)衲芰屯笣窳侩S親水劑濃度增大而提高。

(2)在烘干溫度 85℃、時間4min，焙烘溫度115℃、時間3 min的條件下進行單面泡沫親水整理試驗，得出整理液的最佳配比，其中親水劑、起泡劑和穩(wěn)泡劑的質(zhì)量濃度分別是140、3和0.1 g/L。

(3)采用最優(yōu)工藝參數(shù)進行單面泡沫親水整理的試樣，其力學(xué)性能、透濕性和液體阻隔性均達到標準要求，且具有良好的單向?qū)裥阅?，達到了手術(shù)衣防護性和舒適性兼得的目的。

［1］ 吳磊.手術(shù)服的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢［J］.非織造布，2004，12(1):40.

［2］ 邱靜云.泡沫整理工藝及設(shè)備［J］.紡織設(shè)備，2003(3):17-20.

［3］ 李銀玲，劉彥軍.醫(yī)用SMMS和木漿非織造布的拒水拒油整理［J］.印染助劑，2012，29(5):47.