高透濕可重復(fù)用防護(hù)服的生產(chǎn)工藝

毛雙成，許文菊，曹秀明，何 良，陶瑞亮

(江蘇陽光集團(tuán)有限公司，江蘇 無錫 214426)

2019年底新型冠狀病毒肺炎疫情爆發(fā)，醫(yī)用個(gè)體防護(hù)裝備嚴(yán)重緊缺，各國政府和相關(guān)機(jī)構(gòu)采用緊急采購、行政調(diào)用和個(gè)人、集體捐贈等方式征集國內(nèi)外的個(gè)體防護(hù)裝備。2020年2月初，李克強(qiáng)赴疫情防控國家重點(diǎn)醫(yī)療物資保障調(diào)度平臺考察時(shí)指出：加快醫(yī)療防控物資生產(chǎn)，增加供應(yīng)保障能力，是降低疫情感染患者死亡率、提高治愈率和做好防控工作的必要條件。眾多紡織服裝企業(yè)應(yīng)政府要求轉(zhuǎn)產(chǎn)醫(yī)用防護(hù)服[1-2]，實(shí)現(xiàn)了快速響應(yīng)。江蘇陽光集團(tuán)有限公司也積極響應(yīng)政府要求，快速轉(zhuǎn)產(chǎn)一次性醫(yī)用防護(hù)服。

目前一次性醫(yī)用防護(hù)服大多數(shù)仍以聚烯烴非織造布或其復(fù)合布為主要面料，如聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)等。PP紡粘非織造布經(jīng)過簡單處理之后具有防菌、防靜電性能，可作為一次性手術(shù)服，但該類產(chǎn)品的抗?jié)B水性(靜水壓)比較低，阻隔細(xì)菌、病毒顆粒的過濾效率也不高，從而限制了在防護(hù)服上的應(yīng)用。目前應(yīng)用較廣的是聚丙烯紡粘-熔噴-紡粘復(fù)合非織造布(SMS或SMMS)，這種材料制成的醫(yī)用防護(hù)服不僅具有良好的抵抗病菌入侵能力，還兼具一定的力學(xué)性能。根據(jù)應(yīng)用環(huán)境的要求不同，可以對 SMS 材料進(jìn)行抗菌后整理、抗靜電處理等。但是在傳染性特別強(qiáng)的手術(shù)室內(nèi)，SMS防護(hù)服的防護(hù)性能仍然不足以完全保證防護(hù)性能，這有待相關(guān)研究人員進(jìn)一步研究改進(jìn)?，F(xiàn)有醫(yī)護(hù)資源緊張且大量一次性醫(yī)用防護(hù)服廢棄后會產(chǎn)生較大環(huán)境壓力[3]，可見醫(yī)用防護(hù)服的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)還需考慮其重復(fù)利用性。常用于制備醫(yī)用防護(hù)服的PP材料耐光照性較差，長時(shí)間在強(qiáng)光的照射下會發(fā)生降解，使得力學(xué)性能下降[4-5]，所以由其制成的防護(hù)服僅適合一次性使用，開發(fā)可重復(fù)使用的醫(yī)用防護(hù)服具有重要意義[6]。閆鈞等[7]對目前可重復(fù)用醫(yī)用防護(hù)服的研究進(jìn)展作了綜述，將可重復(fù)用防護(hù)服按照材料加工方式分為高密織物、涂層織物和層壓織物3類。郝新敏等[8]以聚四氟乙烯(PTFE)復(fù)合膜作為隔離層制備了防護(hù)服，洗滌10～15次仍然具有良好的防護(hù)性能，但PTFE材料加工成形困難，成本高昂。聚酯材料(PET)是服裝常用的原料，其耐老化性比PP材料好很多，作為土工布使用時(shí)自然老化時(shí)間達(dá)到5 a以上，且PET非織造布的成本雖然比PP非織造布高一些，卻比PTFE材料低得多。

本文選擇一種特殊的聚酯非織造布作為可重復(fù)用醫(yī)用防護(hù)服的原料，通過防水后整理、裁剪、縫合與壓膠等工藝過程，生產(chǎn)出各項(xiàng)指標(biāo)均符合GB 19082—2009《醫(yī)用一次性防護(hù)服技術(shù)要求》的可重復(fù)用醫(yī)用防護(hù)服，其中面料強(qiáng)度和透濕量遠(yuǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)要求，形成了一套有關(guān)高透濕可重復(fù)用防護(hù)服的生產(chǎn)工藝，為企業(yè)生產(chǎn)、銷售新產(chǎn)品提供技術(shù)支持。

1 面料性能與后整理

考慮到可重復(fù)用防護(hù)服需要有足夠的力學(xué)強(qiáng)度以避免在洗滌和消毒過程中破損，選擇某公司生產(chǎn)的聚酯超細(xì)纖維非織造布進(jìn)行基本性能測試。

參考GB 19082—2009《醫(yī)用一次性防護(hù)服技術(shù)要求》設(shè)定研發(fā)可重復(fù)用醫(yī)用防護(hù)服的技術(shù)要求。所選非織造布面料面密度為120 g/m2，經(jīng)向強(qiáng)力為368 N，脹破強(qiáng)力為580 kPa，均符合國標(biāo)中斷裂強(qiáng)力不小于45 N的要求。

非織造布面料不具有防水性能，因此需進(jìn)行防水后整理，設(shè)備使用MONFORTS(TEX-3)熱定型機(jī)(德國門富士數(shù)控加工技術(shù)有限責(zé)任公司)，工藝采用毛紡面料的常規(guī)浸軋工藝[9]，后整理結(jié)果如表1所示。GB 19082—2009《醫(yī)用一次性防護(hù)服技術(shù)要求》規(guī)定防護(hù)服外側(cè)面沾水等級應(yīng)不低于3級?？紤]到洗滌后防水性能可能出現(xiàn)下降，本文對所開發(fā)的可重復(fù)用防護(hù)服面料防水性能指標(biāo)設(shè)定為洗滌前和10次洗滌后均不低于3級。

表1 防水后整理配方及效果Tab.2 Formula and performance of waterproof after finish

如表1所示，3#、4#和5#都滿足洗滌前后的防水要求(不低于3級)，但4#和5#的洗滌前防水等級比3#稍高，4#和5#之間，考慮成本和防水后整理后非織造布的手感(防水劑添加量越高，非織造布手感越硬)，最終優(yōu)選4#工藝進(jìn)行200 m非織造布防水后整理處理。

2 可重復(fù)用防護(hù)服的設(shè)計(jì)與裁剪縫制

可重復(fù)用防護(hù)服為連身式，由連帽上衣和褲子組成。防護(hù)服的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參照GB 19082—2009，即“穿脫方便，結(jié)合部位嚴(yán)密；袖口、腳踝口采用彈性收口，帽子面部收口采用彈性收口、拉繩收口或搭扣”?？芍貜?fù)用防護(hù)服結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 連體式可重復(fù)用防護(hù)服的結(jié)構(gòu)Fig.1 Structure of one-piece reusable protective clothing.(a)Front;(b)Back

防護(hù)服的接縫越多越容易出現(xiàn)漏洞，所以醫(yī)用防護(hù)服的款式應(yīng)該盡量減少面料的裁切來提高防護(hù)服的保護(hù)作用。本文可重復(fù)用防護(hù)服分為8個(gè)裁片，如圖2所示，包括上衣、下衣和帽側(cè)片各2個(gè)，帽中1個(gè)，以及前中門牌1個(gè)。劉壯洪等[10]報(bào)道的一次性醫(yī)用防護(hù)服生產(chǎn)工藝中，防護(hù)服的裁片為11個(gè)?？梢姳疚脑O(shè)計(jì)的工藝減少了服裝的分割和縫合工序，優(yōu)化了裁剪工藝。

圖2 可重復(fù)用防護(hù)服的裁片F(xiàn)ig.2 Pieces of reusable protective clothing

如圖2所示，上衣前中與后中之間為肩部，未裁切開，下衣外側(cè)縫同樣未裁切開，屬于無縫一體設(shè)計(jì)，這樣可以減少4條接縫，降低病毒侵入的概率，從而提高防護(hù)性。此外，為考慮實(shí)際使用情況，增加了防護(hù)服的領(lǐng)口與帽口的尺寸(高度和寬度)，對穿著人員的脖子和口鼻部位增加了防護(hù)；帽子面部采用彈性收口增加貼合度，減少穿著人員的面部暴露程度，袖口、腳口同樣采用彈性收口；在前中拉鏈處增設(shè)了一塊前中門牌，并粘上雙面粘加強(qiáng)拉鏈外的密閉性；上下衣之間加上松緊帶進(jìn)行縫合，為提高穿著活動性，對防護(hù)服腰部做了一定程度的收腰。

3 生產(chǎn)工藝研究

可重復(fù)用防護(hù)服生產(chǎn)工藝主要包括裁片的縫制和縫合部位的熱合壓膠2個(gè)工序。

3.1 縫制工藝

縫制，即把各裁片縫合成整體的一件服裝，工廠生產(chǎn)一般采用縫紉機(jī)常規(guī)縫制工藝。本文采用JUKI(DDL-8000A)型平縫機(jī)(重機(jī)(上海)工業(yè)有限公司)和JUKI(MO-6814S)型包縫機(jī)(重機(jī)(上海)工業(yè)有限公司)進(jìn)行縫制。根據(jù)防護(hù)服不同的縫制部位不同的需求，形成如下具體工藝。

3.1.1 袖底縫和襠縫的縫制工藝

可重復(fù)用防護(hù)服需要耐洗滌，為避免縫合毛邊在洗滌過程中脫絲，將袖底縫和襠縫等部位的縫合毛邊設(shè)置在服裝正面。為保證壓合的膠條能完全壓住毛邊，需要將縫頭控制在0.4 cm。由于所用非織造布比一次性防護(hù)服的非織造布面料厚實(shí)，縫頭很難貼合在縫的2側(cè)，需要增加一道熨斗熨燙壓縫頭的工序。將縫頭燙倒在大身上，然后在防護(hù)服的正面壓耐高溫膠條?？芍貜?fù)用防護(hù)服的縫合、壓膠外觀如圖3所示，防護(hù)服縫合部位反面平整無毛邊見圖3(a)，正面壓膠后可以看到縫頭略微凸起見圖3(b)。用以上工序處理縫頭，可以使可重復(fù)用防護(hù)服的反面平滑、干凈，經(jīng)過多次水洗不會出現(xiàn)縫頭在洗滌過程中脫毛、脫漏的問題，滿足防護(hù)服耐多次洗滌的要求。

圖3 可重復(fù)用防護(hù)服的縫合部位Fig.3 Stiching parts of reusable protective clothing. (a) Reverse side; (b) Right side (rough edge covered by tape)

3.1.2 中腰與腳口的松緊帶縫合工藝

考慮到穿著舒適性，中腰部位采用內(nèi)襯松緊帶工藝，上身與下身結(jié)合部位為中腰結(jié)合縫，縫頭設(shè)置在防護(hù)服里部，把中腰松緊帶縫合在中腰縫頭上，使縫頭蓋住松緊帶，避免松緊帶外露，并且縫頭不起翹。

袖口、腳口、帽口松緊沒有采用常見的直接鎖邊松緊工藝，而是采用特殊的3卷邊工藝，圖4示出了袖口的3卷邊鎖邊照片。將面料毛邊藏在里面，在洗滌的過程中面料不容易脫絲，耐久性更好，更耐洗滌。

圖4 袖口的3卷邊鎖邊照片F(xiàn)ig.4 Three-fold image of the elastic cuff

3.1.3 拉鏈選擇和小襠部位縫合工藝

為方便服裝穿脫，防護(hù)服開口設(shè)在前門襟處,前中拉鏈采用進(jìn)口防水拉鏈(3號閉尾防水拉鏈)，上面的防水涂層可以更進(jìn)一步增強(qiáng)防護(hù)隔離等級。相比較普通防護(hù)服采用的普通樹脂拉鏈，防護(hù)效果更佳。

在拉鏈的尾部即小襠部位的縫制時(shí)，在拉鏈尾部和面料拼接的拐彎處打2個(gè)三角剪口，便于拼接縫處拐彎。同時(shí)為了封閉此處的針孔，在縫制門襟門牌時(shí)門牌長度要比拉鏈尾部長3 cm，最后在門牌底部進(jìn)行壓膠密封處理，確保拉鏈處的密封效果。

3.2 熱合工藝

醫(yī)用防護(hù)服的各個(gè)裁片經(jīng)過縫紉機(jī)縫合，形成的線跡部位會出現(xiàn)大量針孔，這些針孔的孔徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于細(xì)菌和病毒的尺寸，無法有效隔絕細(xì)菌、病毒的侵入。為了解決針孔造成的問題，采用YX(HT6)型熱風(fēng)壓膠機(jī)(東莞易效智能科技有限公司)對縫合產(chǎn)生的線跡部位用無孔的柔性膠條進(jìn)行熱合密封。

可重復(fù)用防護(hù)服所用非織造布厚度與一次性防護(hù)服所用原料不同，且可重復(fù)用防護(hù)服進(jìn)行膠條熱壓后必須經(jīng)過多次洗滌保證膠條不脫落，因此選用3種不同的膠條進(jìn)行測試。膠條J-A為一次性防護(hù)服所用藍(lán)色膠條，膠條J-B為藍(lán)色聚氨酯膠條，膠條J-C為灰色耐高溫聚氨酯膠條，膠條的篩選實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 膠條的篩選實(shí)驗(yàn)Tab.2 Selection experiments of tapes

如表2所示，經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)后，選擇膠條J-C作為可重復(fù)用醫(yī)用防護(hù)服的膠條，壓膠溫度設(shè)定為413 ℃，壓膠速度設(shè)定為10 m/min。按照這組壓膠工藝參數(shù)熱壓后，膠條J-C與面料之間的黏合牢度最高，經(jīng)10次洗滌后不會出現(xiàn)脫落現(xiàn)象。

3.2.1 普通平縫部位的熱壓工藝

對于防護(hù)服上大部分平縫的普通部位，一般把縫頭毛邊壓燙平整后再壓制膠條。具體工藝為：把防護(hù)服縫合縫的待壓部位放置在壓膠機(jī)的下導(dǎo)輪上，右腳踩踏板使上下導(dǎo)輪運(yùn)動，膠條即隨著上導(dǎo)輪運(yùn)動，工人雙手平穩(wěn)向前，把防護(hù)服縫合部位送到整條縫合縫結(jié)束，略微超出縫合縫尾部后左腳踩腳踏板，牽動切斷裝置運(yùn)動，刀口快速切斷膠條。這一熱壓過程盡量避免中途停頓，以免膠條形成褶皺影響美觀(注：左右腳踏板的具體功能隨壓膠機(jī)型號的區(qū)別而有所不同)。

3.2.2 前中門牌的熱壓工藝

防護(hù)服前門襟有拉鏈頭阻擋，因此前中門牌的正面壓膠要分成2次熱合。制作時(shí)工人需要在中下段抬起上導(dǎo)輪，把拉鏈頭拉到底，再下壓上導(dǎo)輪對上段膠條進(jìn)行熱壓。這種熱壓工藝對工人的熟練度有一定要求，但壓出的前中門牌與大身之間的膠條不需要拼接，能進(jìn)一步提高防護(hù)服的密封效果和耐洗滌性能。前中門牌與大身結(jié)合部位的壓膠效果如圖5所示。

圖5 門牌與大身的結(jié)合Fig.5 Combination of front center and clothing body

3.2.3 門襟門牌魔術(shù)貼工藝

普通防護(hù)服門襟門牌和大身結(jié)合采用的是雙面粘黏合的方式，并且只能一次性使用。雙面粘經(jīng)水洗后會脫落并且失去黏性，針對可洗滌防護(hù)服特點(diǎn)，選擇熱熔的魔術(shù)貼用于門牌和大身的反復(fù)結(jié)合，提高了拉鏈處的密封效果，使得所制成的防護(hù)服可耐多次洗滌。

4 可重復(fù)用防護(hù)服成品檢測結(jié)果

根據(jù)以上生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)出的可重復(fù)用防護(hù)服檢測結(jié)果如表3所示，所有檢測結(jié)果均符合GB 19082—2009要求。本文所研制的可重復(fù)用防護(hù)服面料采用紡粘水刺的特殊加工工藝，使得面料在具有良好強(qiáng)度的同時(shí)，又具有非常高的透濕量，其透濕量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于標(biāo)準(zhǔn)所要求的不小于2 500 g/(m2·24 h)。經(jīng)過防水處理的可重復(fù)用防護(hù)服，表面抗?jié)裥?～5級，抗合成血液穿透性5級，過濾效率75%，護(hù)服面料和腰十字位置隨機(jī)檢測抗?jié)B水性符合上述標(biāo)準(zhǔn)要求。將防護(hù)服成品進(jìn)行10次水洗后，表面抗?jié)裥韵陆档?級，抗合成血液穿透性下降到4級，過濾效率基本不變，防護(hù)服面料和腰十字位置隨機(jī)檢測抗?jié)B水性均合格。

表3 防護(hù)服成品檢測結(jié)果(指標(biāo)要求按照GB 19082—2009規(guī)定)Tab.3 Test results of protective clothing products (requirements according to Standard GB 19082—2009)

5 結(jié)束語

本文通過選擇具有良好強(qiáng)度、高透濕量并且耐老化的聚酯紡粘非織造布并進(jìn)行防水后整理工藝研究，獲得了用于可重復(fù)用醫(yī)用防護(hù)服的非織造布面料，并對防護(hù)服裁剪與縫制工藝進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，解決了面料較厚導(dǎo)致壓膠困難、毛邊經(jīng)多次洗滌容易脫絲、膠條經(jīng)多次洗滌容易脫落等具體工藝問題，保證了可重復(fù)用防護(hù)服經(jīng)過多次洗滌后仍具有良好的防護(hù)性能。所制得的可重復(fù)用醫(yī)用防護(hù)服測試指標(biāo)符合GB 19082—2009《醫(yī)用一次性防護(hù)服技術(shù)要求》，其中強(qiáng)力和透濕量遠(yuǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)要求，可耐10次洗滌。可重復(fù)用醫(yī)用防護(hù)服的開發(fā)可以減少資源浪費(fèi)，有利于長效的公共安全防護(hù)。