單向?qū)裥鹿に囋谑中g(shù)服上的應(yīng)用

徐 宏 劉文和 陳作芳

1. 中國紡織信息中心， 北京 100025； 2. 山東沃源新型面料股份有限公司， 山東 淄博 256100

單向?qū)裥鹿に囋谑中g(shù)服上的應(yīng)用

徐 宏1劉文和2陳作芳2

1. 中國紡織信息中心， 北京 100025； 2. 山東沃源新型面料股份有限公司， 山東 淄博 256100

利用單向?qū)裾?，使手術(shù)服同時(shí)具備良好的吸汗排汗及防止外界液體滲入的性能。提出一種靜電噴淋方法，通過改變噴嘴和靜電場(chǎng)，將拒水劑液滴直徑控制在50～200 μm，然后在織物上形成直徑為0.1～2.0 mm且間距0.1～2.0 mm的液滴，其尺寸根據(jù)所加工產(chǎn)品的工藝要求而定。采用靜電噴灑法對(duì)純棉或滌棉織物進(jìn)行單向?qū)裾?，不僅簡化了工序，降低了加工難度和費(fèi)用，而且使織物獲得了良好、持久的單向?qū)裥Ч?/p>

手術(shù)服，單向?qū)?，靜電噴淋，液滴尺寸，間距，持久

醫(yī)生和護(hù)士在手術(shù)中的勞動(dòng)強(qiáng)度很大，經(jīng)常會(huì)大汗淋漓，故手術(shù)服需有良好的親水性和吸汗排汗性能。但手術(shù)服在使用過程中不可避免地會(huì)接觸到患者的血液等體液，如手術(shù)服的親水性良好，這些體液會(huì)很容易地滲入到手術(shù)服的內(nèi)側(cè)，甚至沾污醫(yī)護(hù)人員的皮膚。這種體液如帶有病原體，若不及時(shí)處理，很可能會(huì)導(dǎo)致醫(yī)護(hù)人員感染疾病。這個(gè)問題長期困擾著手術(shù)室內(nèi)的醫(yī)護(hù)人員。

目前有廠家對(duì)手術(shù)服面料的表面進(jìn)行常規(guī)的拒水整理，這雖解決了體液滲入的問題，但會(huì)影響手術(shù)服的排汗性能，并導(dǎo)致患者的體液噴灑到手術(shù)服上后會(huì)直接滴落，而在手術(shù)室內(nèi)工作的醫(yī)護(hù)人員通常穿著拖鞋，因此這些體液會(huì)滴落至醫(yī)護(hù)人員的腳面，也會(huì)導(dǎo)致生物性職業(yè)暴露。要讓手術(shù)服既能吸濕排汗，又能抵御患者體液的滲入，需要采用更合理的技術(shù)手段來解決。

1 織物單向?qū)窆δ軐?shí)施技術(shù)的研究現(xiàn)狀

液態(tài)水在織物中的傳播性，可以用吸濕快干、吸濕排汗、單向?qū)?個(gè)詞來描述。其中，吸濕快干是指液態(tài)水在織物上有良好的潤濕、滲透和遷移能力，并因織物有較大的比表面積(即較大的蒸發(fā)面積)，汗液能較快地蒸發(fā)而干燥；吸濕排汗也是指液態(tài)水容易潤濕、滲透織物，并在織物中容易遷移、擴(kuò)散，將汗液遷移而遠(yuǎn)離發(fā)汗端。這兩種均基于毛細(xì)效應(yīng)，特別是紗線中纖維之間的空隙所形成的毛細(xì)效應(yīng)，故表現(xiàn)為液態(tài)水在織物內(nèi)部的展開，以及通過經(jīng)緯紗的屈曲波高來實(shí)現(xiàn)其在織物正反面之間的遷移，并且按其濃度梯度進(jìn)行擴(kuò)散，沒有固定的傳播方向。

單向?qū)駝t基于2層纖維集合體的表面張力差異或拒水劑在織物表面按照一定規(guī)則或圖案分布，使液態(tài)水只能沿織物的某個(gè)方向進(jìn)行傳播，而不是根據(jù)液態(tài)水的含量差異進(jìn)行擴(kuò)散[1]。顯然，這種帶有方向性的遷移會(huì)形成流向可控的液體遷移，對(duì)手術(shù)服的導(dǎo)汗和防止患者體液反向滲入具有特殊的應(yīng)用價(jià)值。

單向?qū)褡钤缡抢檬杷岳w維與親水性纖維的分層分布實(shí)現(xiàn)的。例如棉蓋丙綸織物，貼身的丙綸層可以在人體出汗后將汗液導(dǎo)至棉纖維層，保持貼身層比較干爽[2]。單向?qū)襁M(jìn)一步的實(shí)現(xiàn)方法是通過印花，即將拒水整理劑調(diào)入印花漿中，在織物表面印制均勻分布的圓點(diǎn)、方塊等圖形(即拒水劑痕跡)，其尺度約0.5～1.0 mm，彼此之間的間距也約0.5～1.0 mm，可獲得良好的單向?qū)裥阅躘3-4]。

2 新型整理設(shè)備的研發(fā)思路

采用印花法雖然可以實(shí)現(xiàn)織物的單向?qū)裥阅?，但需要使用印花糊料及調(diào)漿、印花、蒸化、清洗、干燥和定型等加工，流程較長，費(fèi)用也比較高。因此，本項(xiàng)目組利用靜電噴淋法，對(duì)織物點(diǎn)狀施加拒水劑。

點(diǎn)狀加工形成織物單向?qū)裥阅艿幕舅悸罚涸诳椢锉趁纥c(diǎn)狀施加拒水劑形成拒水點(diǎn)，其會(huì)將人體汗液等排斥到拒水點(diǎn)之間的縫隙中，在毛細(xì)力的作用下，人體汗液等沿織物法向被直接輸送到織物正面；當(dāng)織物正面碰到患者體液等液體時(shí)，因?yàn)榭椢锉趁嬗芯芩c(diǎn)，會(huì)對(duì)這些液體產(chǎn)生由內(nèi)向外的排斥力，故外來液體不會(huì)向織物里面滲透，也不會(huì)向下流淌，只會(huì)在織物正面鋪展。將這種性能賦予手術(shù)服，能對(duì)醫(yī)護(hù)人員起到有效的保護(hù)作用。

點(diǎn)狀加工的技術(shù)難點(diǎn)：噴灑出來的拒水點(diǎn)尺度不勻，噴灑到織物上的拒水點(diǎn)分布不勻。因此，本項(xiàng)目組提出了靜電控制氣助噴霧技術(shù)路線，即由一定壓力的氣體與拒水劑乳液形成氣液兩相流，在一定的壓差下形成噴霧。自噴頭噴出液滴開始，讓液滴處于靜電場(chǎng)中，可起到3個(gè)作用[5]：

(1) 在液滴帶有某種導(dǎo)電物質(zhì)的前提下，其在靜電場(chǎng)中受靜電感應(yīng)后會(huì)產(chǎn)生同性相斥，故可以通過調(diào)整靜電場(chǎng)的電壓來控制液滴的尺寸；

(2) 液滴在行進(jìn)途中受靜電場(chǎng)控制，同性液滴相互排斥、相互均衡，不會(huì)靠近而由小液滴匯聚成大液滴，使液滴均勻分布在織物表面；

(3) 荷電液滴在靜電場(chǎng)中被加速，其動(dòng)能提高，這增強(qiáng)了其到達(dá)織物時(shí)的沖擊能力，即提高了其對(duì)織物的滲透性能。

采用靜電控制氣助噴霧或靜電控制矩陣噴霧等方法施加的液滴，對(duì)織物的增重率在15%以下，故氣化所需熱量大幅度減小，具有良好的節(jié)能效果。

3 靜電控制氣助噴霧點(diǎn)狀噴灑設(shè)備的研制

圖1所示為靜電控制氣助噴霧點(diǎn)狀噴灑設(shè)備的結(jié)構(gòu)。其中：1為織物輸送機(jī)構(gòu)；2為儲(chǔ)液罐；3為增壓泵；4為調(diào)液閥；5為霧化器；6為氣動(dòng)噴嘴；7為壓縮空氣的控制閥；8為空氣壓縮機(jī)；9為龍門架；10為高壓電極；11為靜電放電腔；12為高壓發(fā)生器；13為接地電極；14為織物。

圖1 靜電控制氣助噴霧點(diǎn)狀噴灑設(shè)備示意

儲(chǔ)液罐存儲(chǔ)的拒水劑中適量添加鹽類物質(zhì)，由氣動(dòng)噴嘴經(jīng)霧化器噴出的液滴初步霧化成200 μm以下的尺度；再經(jīng)約5萬V的直流靜電場(chǎng)極化，將液滴尺度控制在50～200 μm，其尺度根據(jù)所加工產(chǎn)品的工藝要求而定。

圖2為上述噴灑設(shè)備安裝于定型機(jī)前的示意圖。由于目前扁平噴嘴的最大噴灑寬度約70.00 cm，而織物門幅通常大于150.00 cm(若成品門幅為150.00 cm，在定型機(jī)前要更寬)，故通常采用3個(gè)噴嘴，即可完成整幅織物的噴灑加工。

圖2 噴灑設(shè)備安裝于定型機(jī)前的示意

上述噴淋設(shè)備由山東沃源新型面料股份有限公司等單位合作研制，目前安裝在山東沃源新型面料股份有限公司的染整車間，已經(jīng)加工了單向?qū)耋w能訓(xùn)練服面料、手術(shù)服面料、運(yùn)動(dòng)服裝面料及單向拒水面料等多種產(chǎn)品。

4 單向?qū)衩媪系募庸ぜ夹g(shù)要點(diǎn)

采用上述靜電控制氣助噴霧設(shè)備加工單向?qū)衩媪系募夹g(shù)要點(diǎn)：

(1) 對(duì)織物進(jìn)行親水預(yù)處理，使未施加拒水劑的纖維表面具備良好的親水性，保證沿織物法向有強(qiáng)的毛細(xì)力使得液體能夠快速導(dǎo)出。親水化預(yù)處理可以使用親水劑，或其他親水化方法。

(2) 拒水劑優(yōu)選、液滴尺寸及間距控制。試驗(yàn)證明，含氟拒水劑具有良好的使用效果[6]，其中C6拒水劑的效果最好，C4拒水劑較差(與硅系拒水劑類似)。但這些拒水劑均可使用。液滴尺寸以控制在約100 μm為好，液滴間距控制在約100 μm時(shí)織物具有最佳的單向?qū)裥Ч?/p>

(3) 拒水整理液的優(yōu)選配方為1 L水中添加20～ 30 g氟系拒水劑及30～50 g鹽(如食鹽)。

(4) 織物的行進(jìn)速度為30～40 m/min。

(5) 液滴的施加量根據(jù)織物行進(jìn)速度和織物面密度計(jì)算，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%～15%。

5 手術(shù)服面料研制

表1所示為自行織造的織物基本參數(shù)及其主要性能指標(biāo)。

表1 自行織造的織物基本參數(shù)及其主要性能指標(biāo)

采用上述設(shè)備和工藝，對(duì)上述織物及從市場(chǎng)上購買的手術(shù)服面料半制品(即未沾染過拒水劑的面料)進(jìn)行單向?qū)窦庸?。具體工藝：

滌/棉或全棉織物，面密度約170 g/m2。首先經(jīng)常規(guī)練漂加工，并在進(jìn)入定型機(jī)進(jìn)行定型加工前軋壓日本小谷化學(xué)工業(yè)公司生產(chǎn)的Queenset PSO -5500 耐久性親水劑(其用量為30 g/L，軋余率80%)；接著，織物在180 ℃下在德國布魯克納公司生產(chǎn)的Power-Line型拉幅定型機(jī)中定型60 s；然后，將織物置于噴灑設(shè)備的織物輸送機(jī)構(gòu)上，以30 m/min 的速度傳送，由氣動(dòng)噴嘴對(duì)從其下方經(jīng)過的織物噴灑拒水整理液(拒水劑使用亨斯邁公司生產(chǎn)的Oleophobol CP-S非離子型含氟拒水整理劑，用量為30 g/L)，氣動(dòng)噴嘴的給液量為1 mL/m2；最后，將織物輸入德國布魯克納公司生產(chǎn)的Power-Line型拉幅定型機(jī)中定型，定型機(jī)速度為30 m/min，烘箱溫度為180 ℃ (3級(jí)烘箱，其余關(guān)閉)。

6 評(píng)價(jià)方法

通過比對(duì)織物上的殘留水跡，確定織物的單向?qū)裥阅躘7]。采用帶較大針頭的注射器或較小口徑的移液管以產(chǎn)生較小尺寸的水滴來模擬汗滴，分別滴加0.5 mL到經(jīng)拒水整理液處理過的織物表面和未經(jīng)拒水整理液處理過的織物表面，觀察30 s。當(dāng)水滴加到經(jīng)拒水整理液處理過的織物表面上時(shí)，目測(cè)到水滴快速滲透到織物的另一面，基本不殘留濕痕；當(dāng)水滴加到未經(jīng)拒水整理液處理過的織物表面上時(shí)，水滴在此表面快速擴(kuò)散，且不滲透到織物的另一面，殘留濕痕面積較大。由此可以確定，織物具有單向?qū)裥阅埽妶D3、圖4。

圖3 經(jīng)拒水整理液處理過的織物表面滴加0.5 mL水后30 s時(shí)的狀態(tài)

圖4 未經(jīng)拒水整理液處理過的織物表面滴加0.5 mL水后30 s時(shí)的狀態(tài)

本項(xiàng)目組還測(cè)試了織物的單向?qū)裥阅艿某志眯?，分別對(duì)織物進(jìn)行10、30、50次洗滌，然后對(duì)洗滌后的織物測(cè)試其單向?qū)裥阅?，結(jié)果表明，織物的單向?qū)裥阅艿哪拖礈煨Ч浅：茫礈?0次后，單向?qū)裥阅艿臏p退并不明顯，見圖5、圖6。

圖5 洗滌50次后經(jīng)拒水整理液處理過的織物表面滴加0.5 mL水后30 s時(shí)的狀態(tài)

圖6 洗滌50次后未經(jīng)拒水整理液處理過的織物表面滴加0.5 mL水后30 s時(shí)的狀態(tài)

7 單向?qū)袷中g(shù)服的試穿效果

采用表1中的織物，經(jīng)過單向?qū)裉幚砗螅庸こ墒中g(shù)服，共200件手術(shù)服樣品進(jìn)入醫(yī)院手術(shù)室試穿，試穿100 d，基本達(dá)到使用要求，多數(shù)使用者認(rèn)為單向?qū)裥Ч^好，滿意率達(dá)到80%(表2)。

表2 單向?qū)袷中g(shù)服試穿調(diào)查問卷統(tǒng)計(jì)

注：共發(fā)放了130份調(diào)查問卷，收回有效問卷62份

8 結(jié)論

(1) 研發(fā)的靜電控制氣助噴霧設(shè)備，可生產(chǎn)單向?qū)窨椢?、單面拒水織物等功能性面料，能耗低，設(shè)備制造費(fèi)用低，具有推廣前景。

(2) 拒水劑點(diǎn)狀分布的單向?qū)窨椢?，可以在保證織物具有良好的透通性、舒適性的同時(shí)，使衣服內(nèi)側(cè)的人體汗液沿織物法向快速排出，并抵御衣服外側(cè)所沾染的液體向內(nèi)部滲入。這種性能很適合醫(yī)院的手術(shù)服面料，對(duì)防止患者體液沾附于手術(shù)服時(shí)的回滲現(xiàn)象有切實(shí)的效果，可提高醫(yī)護(hù)人員在手術(shù)中對(duì)職業(yè)暴露的防范能力。

[1] 王其，馮勛偉.形成差動(dòng)毛細(xì)效應(yīng)的條件研究[J].東華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2002，28(3)：34-36+39.

[2] 傅菊芬，王秋美.丙棉交織針織物的濕傳遞性初探[J]，紡織學(xué)報(bào)，1997，18(1)：25-27+20.

[3] 吳燁芳.單向?qū)窨椢锏难芯縖D].天津：天津工業(yè)大學(xué)，2006.

[4] 吳燁芳，何天虹，姚金波，等.單向?qū)窨椢锏拈_發(fā)[J].紡織學(xué)報(bào)，2006，27(6)：94-96.

[5] 汪朝暉.高壓靜電場(chǎng)中液體射流的霧化研究及應(yīng)用[D].重慶： 重慶大學(xué)，2009.

[6] 王薇.織物用含氟拒水整理劑的制備及其在復(fù)合整理中的應(yīng)用[D].上海：東華大學(xué)，2010.

[7] 王偉，黃晨，靳向煜.單向?qū)窨椢锏难芯楷F(xiàn)狀及進(jìn)展[J].紡織學(xué)報(bào)，2016，37(5)：167-172.

Application of new process of unidirectional water-transfer in surgical gowns

XuHong1，LiuWenhe2，ChenZuofang2

1. China Textile Information Center， Beijing 100025， China；2. Shandong Woyuan New Fabric Co.， Ltd.， Zibo 256100， China

Through the unidirectional water-transfer finishing， the surgical gowns were given good sweat absorption and perspiration， as well as the ability to prevent the outside liquid infiltrating. An electrostatic spraying process was proposed. By changing the nozzle and the electrostatic field， the liquid droplet diameter of water-repellent agent was controlled between 50 and 200 microns， and then the liquid droplets with diameters of 0.1～2.0 mm and the distance between the liquid droplets each other of 0.1～2.0 mm were obtained on fabrics. These sizes were determined according to the requirements of the products processed. That the electrostatic spraying process was adopted to carry out the unidirectional water-transfer finishing for cotton or polyester/cotton fabrics， not only simplified the procedure and reduced the processing difficulty and cost， but also enabled the fabrics to get a good and persistent unidirectional water-transfer effect.

surgical gown， unidirectional water-transfer， electrostatic spraying， size of droplet, spacing， persistent

2016-08-09

徐宏，男，1962年生，高級(jí)工程師，主要從事紡織工程技術(shù)、醫(yī)療衛(wèi)生用紡織品科技推廣工作

TS195.1

A

1004-7093(2017)04-0038-05