復(fù)用醫(yī)用手術(shù)服面料的工藝研究

姚登輝 許增慧 呂水君 楊國榮

中紡院（浙江）技術(shù)研究院有限公司 浙江 312071

1 引言

100多年前，為了防止微生物入侵無菌手術(shù)室，保護(hù)病人不受醫(yī)護(hù)人員所帶細(xì)菌的感行，醫(yī)院開始使用專門的手術(shù)防護(hù)服。在美國，一次性織物已經(jīng)成為手術(shù)防護(hù)服、化學(xué)防護(hù)服最普遍的材料。我國從2003年開始意識到醫(yī)護(hù)人員面臨的生物職業(yè)危害，在SARS流行時(shí)期，我國內(nèi)地累計(jì)報(bào)告非典型性肺炎5329例，其中醫(yī)護(hù)人員969例占18%，屬于高發(fā)人群。目前國內(nèi)外市場上手術(shù)防護(hù)服、化學(xué)防護(hù)服多為一次性織物，而一次性紡織品使用后丟棄引起大量的環(huán)境污行。在歐洲，ETSA (European Textile Service Association)等組織呼吁人們盡量使用耐久型織物。由于高效防護(hù)耐久性醫(yī)用手術(shù)服涉及材料優(yōu)選、工藝優(yōu)化、設(shè)計(jì)創(chuàng)新等技術(shù)攻關(guān)，因此從事這方面的專題研究也較少。本文旨在將近3年來醫(yī)用手術(shù)服的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)與同業(yè)人員進(jìn)行交流。

2 原料

2.1 纖維原料的選擇

（1）天然纖維與化學(xué)纖維

從防沾污方面看，化學(xué)纖維比天然纖維更容易清洗沾污的血跡。

從防飛濺方面看，天然纖維如棉、麻比普通化學(xué)纖維（聚酯纖維）更好，主要是天然纖維吸水性更強(qiáng)。改性親水聚酯纖維在防飛濺性上與天然纖維相當(dāng)。

從防靜電方面看，天然纖維要好于化學(xué)纖維，化學(xué)纖維尤其普通聚酯纖維防靜電性能差。目前改善化學(xué)纖維防靜電性，可采用加入導(dǎo)電纖維到其制品中。

從舒適性方面看，天然纖維比化學(xué)纖維更舒適，改性的聚酯纖維能較好地提升化學(xué)纖維產(chǎn)品的舒適性。

因此，優(yōu)選天然纖維或改性的聚酯纖維。

（2）短纖與長絲

手術(shù)服的使用環(huán)境特殊，要求無菌無塵。短纖為原料制成的手術(shù)服在使用過程中難免會有皮毛掉落。如果皮毛掉落到正在手術(shù)的傷口上，將影響傷口的恢復(fù)愈合，嚴(yán)重的甚至?xí)斐筛行形＜吧?/p>

因此，在短纖與長絲的選擇上，優(yōu)選長絲原料。

由于天然纖維基本都是短纖（考慮到性價(jià)比,蠶絲不在討論范圍內(nèi)），因此從以上兩方面來看，原料選擇為能提高吸水性的改性聚酯纖維和抗靜電纖維。

（3）有色絲與行色絲

有色絲（如色母粒紡絲）的優(yōu)點(diǎn)是色牢度高，同批次絲色澤均勻性好。行色絲（織造后進(jìn)行行整工藝）的優(yōu)點(diǎn)是色系較全，可以根據(jù)客戶要求提供不同顏色。另外，有色絲比行色絲更環(huán)保。

目前國內(nèi)外手術(shù)服普遍使用綠色或淺藍(lán)色，為什么不是其他顏色？實(shí)際上，藍(lán)色和綠色手術(shù)服被外科醫(yī)生們采用的主要原因是，這兩種顏色是人的內(nèi)臟以及血液顏色的互補(bǔ)色（色相環(huán)上的相對色）。因?yàn)獒t(yī)生在手術(shù)時(shí)面對的都是人體內(nèi)部的情況即多為血紅色，而綠色是紅色的相對色，其作用就是幫助醫(yī)生刷新視覺里對紅色的印象，讓大腦不對紅色脫敏。所以，使用綠色和藍(lán)色作為制服不僅可以改善外科醫(yī)生的視覺靈敏度，也能讓他們看清不同色調(diào)的紅色，這樣可以幫助外科醫(yī)生專注分辨手術(shù)中人體的各種細(xì)微差別，降低操作中犯錯的可能性。

基于手術(shù)服的顏色要求相對固定及高溫氯漂對面料色牢度要求高等特點(diǎn)，改性聚酯纖維采用色母粒紡絲的有色絲。

2.2 抗靜電纖維的選擇

抗靜電纖維有金屬導(dǎo)電纖維（不銹鋼）、碳黑導(dǎo)電纖維、金屬化合物導(dǎo)電纖維等幾類。導(dǎo)電性能上，金屬類的最好，碳黑類其次，金屬化合物再次；織造性能上，碳黑類與金屬化合物均比金屬類要好；使用領(lǐng)域上，金屬類在電磁屏蔽、防輻射等需要面料高導(dǎo)電性要求的領(lǐng)域使用，碳黑類和金屬化合物類主要用于石油、化工、精密機(jī)械、煤礦、食品、醫(yī)藥等對靜電防護(hù)有特殊要求的行業(yè)。醫(yī)用手術(shù)服需要高溫水洗，金屬導(dǎo)電纖維易出現(xiàn)斷裂，刺破復(fù)合膜，影響阻隔病菌功能。此外，在價(jià)格上，金屬類的最貴，其次是金屬化合物類，碳黑類相對最便宜。

經(jīng)綜合考慮，抗靜電纖維選用碳黑導(dǎo)電纖維，使用中將此導(dǎo)電絲與多溝槽異截面高親水聚酯長絲并線，提高導(dǎo)電絲的可織性。

最終確定的原料為：

多溝槽異截面高親水滌綸有色絲（30D/24F DTY）；碳黑導(dǎo)電絲20D/3F，將此導(dǎo)電絲與30D/24F溝槽異截面高親水滌綸有色絲并線。

3 整經(jīng)

整經(jīng)是經(jīng)編生產(chǎn)的準(zhǔn)備工序，是整個試樣過程中的一個重要環(huán)節(jié)。整經(jīng)工藝主要注意點(diǎn)：

（1）整經(jīng)回轉(zhuǎn)架絲筒位置的分配

在整經(jīng)時(shí)要將同箱絲在面料上分散，避免同箱絲在布面上緊挨在一起。 因?yàn)橥浣z的色澤基本相同，與其他箱的絲有一定差異，如果同箱絲在布面上緊挨在一起，布面就容易出現(xiàn)縱條。因此，要在紗架上絲時(shí)注意將同箱絲散開。由于回轉(zhuǎn)架上絲后，在架子回轉(zhuǎn)后絲筒位置發(fā)生變化，因此必須將上絲筒分層而不能分排，上絲筒分層時(shí)還必須讓絲筒隔一個上一個，即同箱絲按每層奇數(shù)或偶數(shù)來上。

（2）整經(jīng)張力

經(jīng)編織造過程中的經(jīng)紗張力是重要的工藝參數(shù)，過小的整經(jīng)張力會導(dǎo)致盤頭松軟、容易變形，在編織過程中容易引起墊紗錯誤和斷頭；相反的，較大的整經(jīng)張力也會引起織造過程中的頻繁斷紗，降低生產(chǎn)效率。經(jīng)多次反復(fù)試驗(yàn)，在機(jī)頭部位用張力儀測得4～5g的經(jīng)紗張力是最合適的整經(jīng)張力。

（3）整經(jīng)紗路設(shè)置以及加油

在整個紗路上, 經(jīng)紗經(jīng)過的摩擦元件越多，所受的額外摩擦力越大，對于聚酯長絲而言，盡量減少紗線所經(jīng)過的分紗筘道數(shù)。此外，對長絲進(jìn)行適量的加油有助于消除靜電。經(jīng)幾次試驗(yàn)，加油至刻度2～3是一個比較合適的數(shù)值。

整經(jīng)工藝參數(shù)：

整經(jīng)機(jī)型：德國SCHMIDTETX-100

整經(jīng)速度：60～80m/min

整經(jīng)張力：5（張力器讀數(shù)）

本次整經(jīng)共整 8個盤頭，每盤頭的整經(jīng)根數(shù)為600根，整經(jīng)長度 1000m。

4 織物規(guī)格及編織工藝

織造選擇經(jīng)編打構(gòu)，使面料整體打構(gòu)穩(wěn)定且具有較好的彈性和透氣性。

4.1 織物規(guī)格

設(shè)計(jì)克重：40～50g/m2（注：復(fù)合成品面料克重在160g/m2左右）

縱密：18橫列/cm

橫密：15縱行/cm

4.2 編織設(shè)備

福建省吉龍公司GET3經(jīng)編機(jī)

機(jī)號：E28

4.3 編織

在織造組織打構(gòu)選擇上，我們可選擇經(jīng)平組織、經(jīng)平斜、經(jīng)平皮組織等，使面料盡可能的平整，有利于后道的復(fù)合貼膜加工?？椩斓膹埩κ且粋€較為關(guān)鍵因素。張力的調(diào)節(jié)可通過調(diào)節(jié)紗線預(yù)張力桿的包圍角以及各梳櫛的送經(jīng)量來完成。在生產(chǎn)前，需計(jì)算各梳櫛的送經(jīng)量，而理論的送經(jīng)量與實(shí)際生產(chǎn)中有偏差，需在理論送經(jīng)量的基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)節(jié)，使機(jī)器正常生產(chǎn)。同時(shí)由于做復(fù)合產(chǎn)品的面料，對產(chǎn)品的質(zhì)量要求較高，因此在面料的質(zhì)量控制方面有較高的要求，在生產(chǎn)過程中，盡量減少停機(jī)次數(shù)、斷紗次數(shù)等。

4.4 編織工藝

手術(shù)服面料的不同部位的防護(hù)等級要求也不相同。本文手術(shù)服的用途主要是主防護(hù)區(qū)，因此正面設(shè)計(jì)采用有抗靜電功能的面料，背面無抗靜電功能。具體工藝如下：

實(shí)例1

（1）織物組織打構(gòu)的表示方法

實(shí)例1采用經(jīng)平組織。經(jīng)平組織的特點(diǎn)是單梳滿穿即可成布，坯布兩面的外觀相似。布面平整度好，輕薄。經(jīng)平組織打構(gòu)可以用3種方式表示：

圖1 經(jīng)平組織

（a）線圈圖，線圈圖是展示經(jīng)編針織物的線圈打構(gòu)、導(dǎo)紗針運(yùn)動以及紗線之間覆蓋情況最清晰和直觀的方法，但由于其較為繁瑣，使用和繪制較困難，尤其對于打構(gòu)復(fù)雜的多梳和雙針床經(jīng)編織物難以清楚地表示，在實(shí)際中應(yīng)用較少。

（b）墊紗運(yùn)動圖，墊紗運(yùn)動圖是依照導(dǎo)紗針的墊紗運(yùn)動方向與規(guī)律在點(diǎn)紋紙縱向上按照線圈橫列畫出墊紗運(yùn)動軌跡，每一個點(diǎn)代表一枚織針，小點(diǎn)的上面代表針前，下方表示針背。點(diǎn)紋紙上橫向的一排點(diǎn)代表一個線圈橫列，縱向的一列點(diǎn)表示一個線圈縱行。

（c）墊紗數(shù)碼，墊紗數(shù)碼是經(jīng)編組織的一種表達(dá)方式，按照一定的順序以數(shù)字的形式對針間間隙進(jìn)行標(biāo)注。如圖1所示，經(jīng)平組織的墊紗數(shù)碼為 1-0/1-2//。

（2）織物的組織打構(gòu)及特點(diǎn)

織物的組織打構(gòu)為：

GB：1-0/1-2//

規(guī)格1：組織為經(jīng)平組織，采用多溝槽異截面高親水30D滌綸有色絲，隔1cm左右間距加入一根碳黑導(dǎo)電并線。

規(guī)格2：組織為經(jīng)平組織，采用多溝槽異截面高親水滌綸30D有色絲。

成品手術(shù)服面料將規(guī)格1面料、阻隔膜、規(guī)格2面料復(fù)合在一起。面料正面為規(guī)格1面。

表1 熱定型工藝設(shè)置

5 定型工藝

醫(yī)用手術(shù)服要求可工業(yè)洗滌，所以定型可以確定其保型性。廣義上講，熱定形是利用纖維、紗線、織物等本身的熱塑性，通過定形機(jī)的機(jī)械拉伸等作用以及化學(xué)試劑的防縮、改變織物硬度等處理，將其在一定張力下加熱處理使之固于新的狀態(tài)的工藝過程，最終達(dá)到所要求的密度、手感，并能達(dá)到預(yù)定門幅、布面平整等外觀效果，不同的原料、織物等對定形工藝有不同的要求。高溫定形的方法是采用張力狀態(tài)下的拉伸或者松弛狀態(tài)下的超喂等手段，根據(jù)成品要求對坯布的克重和門幅以及布面手感進(jìn)行初步調(diào)整。熱定形不僅能夠消除織物本身存在的折皺等問題，還能改善織物光澤、手感、強(qiáng)力以及起毛起球等性能，有利于改善織物的行色性能。所以說，在這一過程中，合理地控制好溫度等工藝參數(shù)是十分必要的。

6 復(fù)合工藝

6.1 阻隔膜材的選擇

醫(yī)用手術(shù)服最重要的一個性能指標(biāo)是阻隔血液及細(xì)菌病毒等透過手術(shù)服與人體直接接觸。同時(shí)膜材還要充分考慮到面料穿著的舒適性，即要保證濕熱氣體及時(shí)傳導(dǎo)出體外。

目前常見的醫(yī)用阻隔膜材為PU微孔膜和PTFE微孔膜。PU微孔膜彈性好，質(zhì)量輕，是一種無毒無害的環(huán)保材料，對人體皮膚無任何傷害。PTFE微孔膜具有耐化學(xué)物質(zhì)、抗強(qiáng)酸堿、阻燃、無毒等優(yōu)點(diǎn)，兩種膜材均可用于醫(yī)用手術(shù)服。然而考慮到手術(shù)服術(shù)后需高溫氯漂洗滌，因此對膜材的性能要求在高溫下不發(fā)生形變，不影響洗后防護(hù)性能。對比兩種膜材，PTFE的維卡軟化點(diǎn)在250℃左右，而PU微孔膜的維卡軟化點(diǎn)在120℃左右。PU微孔膜在長期高溫氯漂水洗過程中，膜的孔徑會逐漸發(fā)生變化最終影響到面料的防護(hù)性能。因此，阻隔膜材選用PTFE微孔膜。

6.2 PTFE微孔膜的選擇

PTFE微孔膜的主要性能由膜孔徑大小和膜厚度決定。本項(xiàng)目主要對不同孔徑和厚度的PTFE微孔膜進(jìn)行優(yōu)選，選擇適合做醫(yī)用手術(shù)服面料的PTFE微孔膜。

（1）膜孔徑的選擇

孔徑大小的選擇首先要考慮到隔絕血液，噴射出的血液液體直徑超過400μm，因此PTFE微孔膜的孔徑要小于400μm。同時(shí)要保障手術(shù)服穿著舒適性，使人體產(chǎn)生的汗水以蒸汽散發(fā)出去，水蒸氣的直徑大小在0.4nm左右，因此PTFE微孔膜的孔徑要大于0.4nm。手術(shù)服最重要的功能之一是隔絕有害細(xì)菌病毒接觸到醫(yī)護(hù)人員，細(xì)菌大小一般在50nm～100nm，病毒絕大多數(shù)在50nm以上，因此PTFE微孔膜的孔徑界限在40nm～50nm較為合適。同時(shí)考慮到對人們影響較大的病毒的大小均在100nm左右，如SARS病毒直徑大小為60～220nm、禽流感病毒直徑大小80～120nm、埃博拉病毒大小約100nm，因此PTFE微孔膜的孔徑上限≤50nm較為合適。最終，膜孔徑優(yōu)選10nm～50nm。

（2）膜厚度的選擇

PTFE微孔膜厚度太小，容易在高溫水洗中破裂；而復(fù)用手術(shù)服清洗需要經(jīng)過（洗—烘—消），溫度需在130℃以上，因此PTFE膜厚度不能太?。挥捎赑TFE微孔薄膜屬于非對稱性膜,膜的正反面微孔尺寸有差異，微孔孔道彎曲復(fù)雜，因此厚度太大容易影響透氣透濕舒適性。所以在PTFE微孔膜厚度的選擇上，經(jīng)過反復(fù)多次試驗(yàn)分析，確認(rèn)厚度在30μm～45μm最優(yōu)。

6.3 復(fù)合工藝

復(fù)合工藝中最重要的是對粘合劑的選擇及粘合工藝參數(shù)的選擇。

粘合劑種類繁多，在選擇時(shí)需要考慮產(chǎn)品質(zhì)量、工藝、性能、環(huán)境保護(hù)等多方面因素。適合織物層壓復(fù)合的粘合劑主要有溶劑型、水分散型、熱熔型粘合劑和濕固化聚氨酯。

表2 復(fù)用醫(yī)護(hù)手術(shù)衣（主防護(hù)區(qū)）面料各項(xiàng)指標(biāo)檢測情況（80次醫(yī)用洗滌后）

溶劑型粘合劑有許多優(yōu)點(diǎn), 但也有致命缺點(diǎn), 其中溶劑的揮發(fā)觸犯了有關(guān)衛(wèi)生與環(huán)境保護(hù)法規(guī)，因而其發(fā)展受到一定限制。水溶性粘合劑無污行、粘合速度快、粘合力強(qiáng)、成本適中；缺點(diǎn)是表面濕潤差、干燥時(shí)間長、粘合劑溶液內(nèi)組成物分散不均勻、適用材料少等。熱熔粘合劑對基材的初始抓取強(qiáng)力較高，生產(chǎn)過程中無溶劑排放，不會對環(huán)境造成污行；缺點(diǎn)是層壓面料手感差，偏僵硬。濕固化聚氨酯對環(huán)境無污行，操作簡便，熱熔化即可使用，耐水性好、產(chǎn)品手感好，是層壓復(fù)合行業(yè)中最值得推廣應(yīng)用的膠粘劑。另外，本項(xiàng)目的手術(shù)服產(chǎn)品需要在高溫條件下水洗，因此，粘合劑還需要有良好的熱穩(wěn)定性。本項(xiàng)目中，對粘合劑的選用為濕氣反應(yīng)型聚氨酯熱熔膠。

粘打復(fù)合工藝路線為：

PTFE微孔膜上用涂膠雕刻輥涂熱熔膠→表層面料與 PTFE微孔膜層壓復(fù)合→放在恒溫恒濕箱中進(jìn)行固化→PTFE微孔膜另一面上進(jìn)行涂熱熔膠→里層面料與PTFE微孔膜/表層面料層壓復(fù)合→放在恒溫恒濕箱中進(jìn)行固化→成品

粘合工藝參數(shù)：

涂膠量 12～15 g/m2

熱熔膠溫度 170℃～190℃

車速 15m/min～20 m/min

固化溫度 50℃～70℃

固化濕度 65%～75%

固化時(shí)間 24h～48h

檢測情況：經(jīng)80次醫(yī)用洗滌（洗—烘—消）后檢測，各項(xiàng)指標(biāo)都符合YY/T0506.2-2016《病人、醫(yī)護(hù)人員和器械用手術(shù)單、手術(shù)衣和潔凈服》標(biāo)準(zhǔn)，具體數(shù)據(jù)如表2所示。

7 結(jié)束語

本文通過技術(shù)攻關(guān)，依托長期從事工作服面料的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，通過材料優(yōu)選、工藝優(yōu)化、設(shè)計(jì)創(chuàng)新，開發(fā)出的具有防液濺、阻微、透濕及抗靜電的復(fù)用醫(yī)用手術(shù)服面料，必將為開拓工作服面料的市場新局面打下扎實(shí)的基礎(chǔ)，為國內(nèi)紡織品產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供新的視角。