非織造手術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

(東華大學紡織學院，上海，201620)

對新一代手術衣的要求是在保證醫務人員安全和不被感染的同時，能將汗液從手術衣靠近人體的內側排出到外側大氣環境中，以保持人體的干爽舒適，提高手術的效率。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、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衣極為重要。目前國內外使用的手術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“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，使材料外側具有良好的親水性，內側仍保持拒液效果。由于形成了材料兩側親液性的梯度效應，手術衣材料出現了由內向外的單向導濕效果，同時血液、酒精和體液等只會沿外側表面鋪展，不會滲透到內側表面［1］。

1 試驗部分

1.1 試樣

本試驗試樣是已經經過“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

泡沫發生器(自己組裝)，電熱鼓風干燥箱，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

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 單向導濕性能

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入親水面所需的時間，用于表征單向導濕性能［3］。

2 結果與分析

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、發泡劑和穩泡劑的適宜濃度。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象記錄

由表3所示的1號～4號試驗組的試驗結果可以看出:

(1)拒液性(拒酒精等級)1號 ～4號均為10級;

(2)單向導濕性4號＞3號＞2號＞1號，疏水面的單向導濕能力隨親水劑濃度增大而提高，整塊試樣上的單向導濕效果不均勻;

(3)采用反面親水處理后的試樣單向導濕效果好于采用正面親水處理的效果。

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，比較穩定。

在泡沫整理中，因使用的泡沫結構、大小不均一，帶液量不同，穩定性不同，導致整塊試樣的施涂量不均勻，從而使試樣的單向導濕效果不均勻。使用泡沫大的整理劑時，施涂量不均勻的現象明顯，因此應使整理劑的泡沫盡量小，液膜盡量薄。

2.1.2 發泡劑和穩泡劑濃度

滲透劑可以降低泡沫的穩定性，提高整理液的滲透性。根據上述試驗結果，采用降低發泡劑和穩泡劑的量，加入滲透劑來試圖達到更好的單向導濕效果。

選用5號～7號整理液，對試樣進行親水泡沫整理，以得到發泡劑和穩泡劑的最佳濃度，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象記錄

由表4所示的4號～7號試驗組的試驗結果可以看出:

(1)拒液性(拒酒精等級)4號～7號均為10級;

(2)單向導濕性7號＞5號＞4號＞6號，疏水面的單向導濕能力隨發泡劑和穩泡劑濃度的減小而提高，整塊試樣上的單向導濕效果不均勻;

(3)加入滲透劑后試樣的單向導濕效果變差。

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，以進一步探究發泡劑和穩泡劑的濃度。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象記錄

由表5所示的8號、10號和11號試驗組的試驗結果可以看出:

(1)拒液性(拒酒精等級)8號、10號和11號均為10級;

(2)單向導濕性8號＞11號＞10號，疏水面的單向導濕能力隨發泡劑和穩泡劑濃度的減小而降低，整塊試樣上的單向導濕效果不均勻;

(3)發泡劑的最佳質量濃度3 g/L，穩泡劑的最佳質量濃度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

根據上述試驗結果并參考相關資料，確定起泡劑質量濃度為3 g/L、穩泡劑質量濃度為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導濕效果。

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。整理液中起泡劑質量濃度3 g/L、穩泡劑質量濃度0.1 g/L，親水劑質量濃度依次為 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)單向導濕性隨親水劑濃度的增大先提高后降低，在親水劑質量濃度為140 g/L時，單向導濕效果最好;

(3)加入滲透劑后試樣的導濕效果變差，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，其配方是發泡劑3 g/L，穩泡劑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象記錄

圖1是用起泡劑質量濃度3 g/L、穩泡劑質量濃度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是根據表6數據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，當親水劑質量濃度為140 g/L時，整理后試樣的透濕量最大，單向導濕效果最好。

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。可以看出，整塊試樣上的單向導濕效果不均勻，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

經過防滲透濕整理后的手術衣材料需符合標準GB 19082—2009《醫用一次性防護服技術要求》。同時，疏水面需具有單向導濕效果;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、發泡劑3 g/L、穩泡劑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 單向導濕效果

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導濕性能測試的效果照片。

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導濕效果，且導濕快;有導濕現象的點多，3 s時出現一點滲透，6 s時出現三點以上滲透，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后絕大多數的點完全滲透。

圖5 親水整理后試樣疏水面單向導濕性能測試效果

3 結論

(1)在親水劑質量濃度為0～140 g/L范圍內，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導濕能力和透濕量隨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、起泡劑和穩泡劑的質量濃度分別是140、3和0.1 g/L。

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

［1］ 吳磊.手術服的發展現狀與趨勢［J］.非織造布，2004，12(1):40.

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

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