非织造手术衣防渗透湿后整理工艺研究*

马若阳 曲方圆 庞沙沙 周 骞 殷保璞

(东华大学纺织学院，上海，201620)

对新一代手术衣的要求是在保证医务人员安全和不被感染的同时，能将汗液从手术衣靠近人体的内侧排出到外侧大气环境中，以保持人体的干爽舒适，提高手术的效率。因此，研制既具有阻隔药剂和血液、防水、防酒精、阻挡颗粒物质、隔菌，又具备一定强度、舒适性、透湿性和透气性的多功能手术衣极为重要。目前国内外使用的手术衣面料大都采用聚丙烯纺黏/熔喷/纺黏(SMS)非织造布。该材料经“三防”整理后，具有很好的防液体渗透和屏蔽微颗粒的功能，但由于聚丙烯的回潮率低和纤网孔道微细，材料的吸湿排汗功能差。本课题采用泡沫涂层的方法，对聚丙烯SMS非织造布进行单面后整理，使材料外侧具有良好的亲水性，内侧仍保持拒液效果。由于形成了材料两侧亲液性的梯度效应，手术衣材料出现了由内向外的单向导湿效果，同时血液、酒精和体液等只会沿外侧表面铺展，不会渗透到内侧表面［1］。

1 试验部分

1.1 试样

本试验试样是已经经过“三防”整理的聚丙烯SMS非织造布，其基本性能如下:

面密度 45.5 g/m2

厚度 0.335 mm

拉伸强力 纵向83.6 N，横向43 N

孔径 最小 5.4 μm，平均 8.1 μm

伸长率 纵向 23.8%，横向 29.9%

透气率 450.48 mm/s

透湿量 8 485.7 g/(m2·24 h)

静水压 2.05 kPa

接触角 酒精 136.7°，水 138.3°

拒酒精等级 10级

1.2 试剂

(1)亲水剂TF-629，非离子型表面活性剂，易溶于水和有机溶剂;

(2)发泡剂十二烷基硫酸钠(SDS)，阴离子型表面活性剂，易溶于水;

(3)稳泡剂羟乙基纤维素(HEC)，非离子型可溶纤维素醚类。

1.3 仪器

泡沫发生器(自己组装)，电热鼓风干燥箱，刮板。

1.4 试验方法

1.4.1 整理方法

采用单面泡沫整理施涂法。技术路线如下:

配制亲水整理液→对材料一面手涂施加泡沫→烘干→焙烘。

用刮板刮取泡沫将其涂在聚丙烯SMS非织造布的外侧一面，几乎无施加压力，在材料面上均匀地涂上一层厚厚的泡沫，待泡沫慢慢自行破裂被材料吸收，尽量保证表面泡沫的厚度均匀一致。

1.4.2 工艺参数

烘干温度85℃，时间4 min;焙烘温度115℃，时间 3 min［2］。

亲水整理液具体配方见表1。

表1 亲水整理液配方 (单位g/L)

1.5 评价方法

1.5.1 抗液体渗透性能

采用拒酒精等级测试方法来表征抗液体渗透性。按表2所示的配比配制不同浓度的酒精溶液，然后从低到高将不同等级的酒精滴在试样的亲水处理面上，10 s后酒精不渗透到试样另一面即认为试样的拒酒精等级为该级别。

表2 试验用酒精的配比

1.5.2 单向导湿性能

将试样亲水面朝下平铺在桌面上，将白色滤纸垫在试样下面;用吸管吸取滴有红墨水的去离子水，在试样疏水面上滴1滴体积约为0.05 mL的小水珠，用秒表记录小水珠从试样疏水面完全导入亲水面所需的时间，用于表征单向导湿性能［3］。

2 结果与分析

2.1 最佳配比探索试验

2.1.1 整理剂浓度

选用1号～4号整理液，对试样进行亲水泡沫整理，以初探亲水剂、发泡剂和稳泡剂的适宜浓度。整理后试样的滴液测试效果见表3。

表3 1号～4号试验组滴液试验现象记录

由表3所示的1号～4号试验组的试验结果可以看出:

(1)拒液性(拒酒精等级)1号 ～4号均为10级;

(2)单向导湿性4号＞3号＞2号＞1号，疏水面的单向导湿能力随亲水剂浓度增大而提高，整块试样上的单向导湿效果不均匀;

(3)采用反面亲水处理后的试样单向导湿效果好于采用正面亲水处理的效果。

在用整理剂施涂试样时观察到:亲水面上液滴的接触角明显变小，液滴不滚动、不铺展;泡沫在试样上施涂时泡沫不易破裂，比较稳定。

在泡沫整理中，因使用的泡沫结构、大小不均一，带液量不同，稳定性不同，导致整块试样的施涂量不均匀，从而使试样的单向导湿效果不均匀。使用泡沫大的整理剂时，施涂量不均匀的现象明显，因此应使整理剂的泡沫尽量小，液膜尽量薄。

2.1.2 发泡剂和稳泡剂浓度

渗透剂可以降低泡沫的稳定性，提高整理液的渗透性。根据上述试验结果，采用降低发泡剂和稳泡剂的量，加入渗透剂来试图达到更好的单向导湿效果。

选用5号～7号整理液，对试样进行亲水泡沫整理，以得到发泡剂和稳泡剂的最佳浓度，并探讨渗透剂的影响效果。整理后试样的滴液测试效果见表4。

表4 4号～7号试验组滴液试验现象记录

由表4所示的4号～7号试验组的试验结果可以看出:

(1)拒液性(拒酒精等级)4号～7号均为10级;

(2)单向导湿性7号＞5号＞4号＞6号，疏水面的单向导湿能力随发泡剂和稳泡剂浓度的减小而提高，整块试样上的单向导湿效果不均匀;

(3)加入渗透剂后试样的单向导湿效果变差。

在用整理剂施涂试样时观察到:亲水面上液滴的接触角明显变小，液滴不滚动、不铺展;泡沫较易破裂。

在上述试验的基础上，选择8号、10号和11号整理液，对试样进行亲水泡沫整理，以进一步探究发泡剂和稳泡剂的浓度。整理后试样的滴液测试效果见表5。

表5 8号、10号和11号试验组滴液试验现象记录

由表5所示的8号、10号和11号试验组的试验结果可以看出:

(1)拒液性(拒酒精等级)8号、10号和11号均为10级;

(2)单向导湿性8号＞11号＞10号，疏水面的单向导湿能力随发泡剂和稳泡剂浓度的减小而降低，整块试样上的单向导湿效果不均匀;

(3)发泡剂的最佳质量浓度3 g/L，稳泡剂的最佳质量浓度0.1 g/L。

在用整理剂施涂试样时观察到:亲水面上液滴的接触角明显变小，液滴不滚动、稍有铺展;泡沫较易破裂。

2.1.3 亲水剂最佳浓度的确定

根据上述试验结果并参考相关资料，确定起泡剂质量浓度为3 g/L、稳泡剂质量浓度为0.1 g/L。试图用提高亲水剂浓度的方法来达到更好的单向导湿效果。

选用9号、7号、14号、15号、16号、12号和13号整理液，对试样进行亲水泡沫整理。整理液中起泡剂质量浓度3 g/L、稳泡剂质量浓度0.1 g/L，亲水剂质量浓度依次为 60、90、120、130、140、150 和150 g/L，其中13号整理液加入了渗透剂。整理后试样的滴液测试效果见表6。

由表6所示的9号、7号、14号、15号、16号、12号和13号试验组的试验结果可以看出:

(1)拒液性(拒酒精等级)9号、7号、13号、14号、15号和16号均为10级;

(2)单向导湿性随亲水剂浓度的增大先提高后降低，在亲水剂质量浓度为140 g/L时，单向导湿效果最好;

(3)加入渗透剂后试样的导湿效果变差，配方中不宜添加渗透剂;

(4)本试验组中16号整理液的整理效果最好，其配方是发泡剂3 g/L，稳泡剂0.1 g/L，亲水剂140 g/L。

表6 9号、7号、14号、15号、16号、12号和13号试验组滴液试验现象记录

图1是用起泡剂质量浓度3 g/L、稳泡剂质量浓度0.1g/L的整理液整理的试样的透湿量随亲水剂浓度变化曲线。

图1 整理后试样的透湿量随亲水剂浓度变化曲线

图2是根据表6数据绘制的整理后试样的液体穿透时间随亲水剂浓度变化曲线。

由图1和图2可知，当亲水剂质量浓度为140 g/L时，整理后试样的透湿量最大，单向导湿效果最好。

图2 整理后试样的液体穿透时间随亲水剂浓度变化曲线

图3是用16号整理液整理后的试样滴液15 min后的测试效果照片。可以看出，整块试样上的单向导湿效果不均匀，说明需控制施涂量的均匀性，防止局部施涂过多。

2.2 用最佳配比整理液整理试样的性能测试

图3 16号整理液整理后的试样滴液15 min后的测试效果

经过防渗透湿整理后的手术衣材料需符合标准GB 19082—2009《医用一次性防护服技术要求》。同时，疏水面需具有单向导湿效果;而亲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铺展而不能渗透到反面(疏水面)。

采用试验得到的最佳配比(亲水剂140 g/L、发泡剂3 g/L、稳泡剂0.1 g/L)的整理液进行单面泡沫亲水整理，并对最终产品的各项性能进行测试。

2.2.1 基本性能

整理前后试样的性能测试结果见表7。

如表7所示，亲水整理后试样的拉伸强力、透气性稍有下降，亲水面的水和酒精的接触角都有明显的降低，伸长率、透湿量有上升，亲水面拒酒精等级为10级，具有很好的液体阻隔性，符合标准要求。

表7 整理前后试样的性能对比

2.2.2 单向导湿效果

图4是整理后试样亲水面滴液2 min后亲水面和铺在试样下面与试样接触的纸巾面的效果照片。图5是整理后试样疏水面单向导湿性能测试的效果照片。

图4 亲水整理后试样亲水面滴液2 min后的效果照片

由图4可以看到，亲水面遇水后逐渐将水在该面铺展而不渗透至另一面，说明试样有很好的防液体渗透性，具有良好的阻隔作用。

由图5可以看到:亲水整理后试样的疏水面具有很好的单向导湿效果，且导湿快;有导湿现象的点多，3 s时出现一点渗透，6 s时出现三点以上渗透，12 s时一点完全渗透到对面，1 min后一半以上的点完全渗透，2 min后绝大多数的点完全渗透。

图5 亲水整理后试样疏水面单向导湿性能测试效果

3 结论

(1)在亲水剂质量浓度为0～140 g/L范围内，对聚丙烯SMS非织造布进行单面泡沫亲水整理，整理后试样疏水面的单向导湿能力和透湿量随亲水剂浓度增大而提高。

(2)在烘干温度 85℃、时间4min，焙烘温度115℃、时间3 min的条件下进行单面泡沫亲水整理试验，得出整理液的最佳配比，其中亲水剂、起泡剂和稳泡剂的质量浓度分别是140、3和0.1 g/L。

(3)采用最优工艺参数进行单面泡沫亲水整理的试样，其力学性能、透湿性和液体阻隔性均达到标准要求，且具有良好的单向导湿性能，达到了手术衣防护性和舒适性兼得的目的。

［1］ 吴磊.手术服的发展现状与趋势［J］.非织造布，2004，12(1):40.

［2］ 邱静云.泡沫整理工艺及设备［J］.纺织设备，2003(3):17-20.

［3］ 李银玲，刘彦军.医用SMMS和木浆非织造布的拒水拒油整理［J］.印染助剂，2012，29(5):47.