李娜+錢曉明

摘要：本文介紹了醫(yī)用非織造布的分類及發(fā)展概況，對醫(yī)用SMS非織造材料的屏蔽機理及性能特點進行了分析，重點探討了聚丙烯在非織造材料中的使用及功能改性的方法，同時展望了功能性聚丙烯在醫(yī)用SMS復合非織造布領域的應用前景。

關鍵詞：醫(yī)用非織造材料；SMS復合非織造布；功能性母粒；聚丙烯；改性

中圖分類號：TS176.4 文獻標志碼：A

Development and Application of Medical Nonwovens

Abstract： The paper introduced the classification and development of medical nonwovens and analyzed the shielding mechanism and properties of SMS nonwovens for medical use. Particularly， it discussed the application of polypropylene in nonwovens and the methods for functional modification of polypropylene and also anticipated the application prospects of functional polypropylene in medical SMS composite nonwovens.

Key words： medical nonwovens； SMS composite nonwoven fabric； functional masterbatch； polypropylene； modification

近年來，美國、歐洲、日本等發(fā)達國家和地區(qū)對一次性非織造醫(yī)用產品的使用量一直呈現(xiàn)穩(wěn)步增長的態(tài)勢，與此同時，一些高技術含量的產品如人造血管、人造皮膚等受到熱烈追捧。根據市場研究公司Global Industry Analysts（GIA）的預測，到2017年，全球醫(yī)用非織造布的市場需求將達209億美元，用即棄產品將保持旺盛的市場需求。

自2003年“非典”以來，我國醫(yī)療用防護材料市場得到快速發(fā)展，按照基本功能可大致分為重復使用型和用即棄型兩種，前者多為傳統(tǒng)紡織產品，后者一般指非織造布。傳統(tǒng)棉質產品經反復使用、洗滌、消毒后強度會大幅降低，且在反復洗滌25次后，其對微生物和血液的阻抗性會急劇減弱，導致病人感染的機率增加，同時也不利于醫(yī)護人員的健康。

與傳統(tǒng)的機織材料相比，非織造醫(yī)用材料具有技術先進、安全可靠、凈化手術環(huán)境、經濟性更佳等優(yōu)勢。比如，水刺產品及紡粘產品的各項性能均優(yōu)于傳統(tǒng)棉織物，一方面與產品原料的選擇有關，另一方面與產品的生產工藝相關。

1 醫(yī)用非織造布的分類及其特點

醫(yī)用非織造布按照用途可分為防護型醫(yī)用產品和功能性醫(yī)用產品，其中防護型產品是指非直接治療的用品，而主要用于改善治療區(qū)域的衛(wèi)生環(huán)境、防止細菌穿透引起間接傳染和病毒交叉感染，提高治療效果。該類產品主要包括手術衣帽、口罩、帷幕、床單、罩布等。功能性醫(yī)用品是指直接用于患者身上進行治療的用品，包括用于傷口的醫(yī)用品、植入人體的醫(yī)用品、醫(yī)用過濾材料、保健品等。

醫(yī)用非織造布根據生產工藝劃分主要包括水刺非織造布、紡粘非織造市、閃蒸非織造布、SMS復合材料等。其中用于制作手術衣和手術罩布的主要為水刺非織造布、紡粘非織造布、濕法非織造布和SMS復合非織造布。其中水刺法非織造布的手感最接近傳統(tǒng)紡織產品，穿著舒適，濕法非織造布在價格上優(yōu)勢明顯，SMS非織造布具有優(yōu)良的過濾性、吸附性、阻隔性，強力高，耐久性好。目前，醫(yī)院的消毒包布主要采用SMS非織造布，其中的熔噴超細纖維防護層具有大量的微孔，可讓消毒蒸汽進出包裝袋，且其對0.3 μm微粒子的過濾效率應可達80% ～ 90%。

2 醫(yī)用材料的性能要求

目前，國際上針對醫(yī)用防護品的標準通常以美國的NIOSH標準和歐盟的CEN標準為主。美國國家防火協(xié)會制定了美國的醫(yī)用防護服標準NFPA 1999，規(guī)定了提供阻隔血液和體液的最低防護標準。美國的醫(yī)療器械促進協(xié)會制定了醫(yī)用手術衣和防護服的阻隔性能和分類標準PB 70：2003，并對防護等級進行了明確規(guī)定。

我國醫(yī)用防護品現(xiàn)階段執(zhí)行的仍為醫(yī)藥行業(yè)標準YY/T 0506.2 — 2009《病人、醫(yī)護人員和器械用手術單、手術衣和潔凈服》和國家標準GB19082 — 2009《醫(yī)用一次性防護服技術要求》，對醫(yī)用防護服的防水性、透濕性、阻隔性、舒適性、抗靜電性等性能做了明確的規(guī)定。

2.1 阻隔性

醫(yī)用防護材料應具有很好的阻隔性能，防止液體和微生物顆粒對人體的侵入，才能使醫(yī)護人員免受病毒的感染，從而降低病人二次感染的概率。我國對醫(yī)用防護服的評價主要從防水性、防酒精性、防合成血液穿透以及沾水等級等方面進行；歐洲主要對材料進行過濾效率和液體阻隔性能測試；美國將液體阻隔能力劃分成 4 級來評價，其中對SMS非織造布進行評價，可以達到 1 ～ 3 級的要求。

2.2 抗靜電性

在進行手術時，會使用到許多醫(yī)療器械，防止或減少防護服與人體本身及醫(yī)療器材之間的靜電效應也是現(xiàn)階段需要關注的問題。我國GB 19082 — 2009規(guī)定了防護服的帶電量應不大于0.6 μC，電荷密度不大于 7 μC/m2。

2.3 力學性能

醫(yī)療防護產品的力學性能也是非常重要的指標。保證材料的拉伸、頂破及撕破強力，可以避免在手術實施過程中，因材料的強度不夠而發(fā)生斷裂破裂現(xiàn)象，降低病人傷口和醫(yī)護人員直接暴露于外界壞境的概率，減少被病毒及微生物侵入的概率。我國在醫(yī)用一次性防護服技術要求（GB 19082— 2009）中明確規(guī)定防護服斷裂強力應不小于20 N，在GB/T 3923.1 — 1997標準中規(guī)定斷裂伸長率不應小于30%。

2.4 舒適性

隨著防護阻隔性能的提高，醫(yī)護人員對手術衣和防護服的舒適性也有了更高的要求。我國GB 19082 — 2009要求防護服的透濕量應不小于2 500 g/（ m2？24 h）（用透濕杯法測定）。然而我國并未對防護服柔軟度做出規(guī)定，美國ASTM D 1388-96則規(guī)定了柔軟度的測試方法，且要求防護服的彎曲長度應小于 3 cm。根據幾項性能指標的標準，可以發(fā)現(xiàn)阻隔性和舒適性之間存在著一定的矛盾，采用覆膜材料可以達到很好的防護效果，但會使人感到悶熱。SMS由于是紡粘材料和熔噴材料復合而成，具熔噴材料優(yōu)異阻隔性能的同時，還具有紡粘材料良好的強力和透濕性。

3 醫(yī)用SMS非織造布

3.1 SMS非織造布的生產工藝

紡粘非織造布由連續(xù)長絲組成，產品強度高，單過濾性、吸附性較差，而熔噴非織造布由超纖組成，具有良好的阻隔過濾以及吸附性能，但纖維強度低，單獨使用效果差，將紡粘非織造產品與單層或多層熔噴產品復合，充分利用這兩者的優(yōu)勢，紡粘層使產品增加了縱橫向強力，而超細纖維的熔噴層又大大提高了產品的外觀均勻性和抗水性，彌補了紡粘層均勻性較差、熔噴布強度較低等不足。近幾年又發(fā)展了更多模頭的復合技術，如SMMS、SMMMS、SSMMMSS等，形成了多層的復合，在提高產量的同時改善了產品質量。

3.2 醫(yī)用SMS非織造布的結構及應用

對于SMS非織造材料來說，其表層（紡粘層）決定了手感，其內層（熔噴層）提高屏蔽、過濾特性。因此，發(fā)展一種由多種細度纖維組成的SMS非織造材料，是提高SMS非織造材料舒適性、柔軟性和高屏蔽性的核心，也是進一步提高我國醫(yī)用非織造布生產行業(yè)競爭力的關鍵。

SMS產品有薄型、中厚型以及厚型產品之分，根據產品的厚度不同其應用領域也不盡相同。通常，中厚型的SMS產品適用于醫(yī)療領域，可用于加工外科手術服、手術包布、手術罩布、膏藥貼等，也適于制作工作服、防護服等。過去這類產品一直采用水刺產品，但與SMS產品對比，其阻隔能力較差，抗靜水壓能力也不夠理想，經過“三抗”和抗靜電處理的SMS產品，在醫(yī)療防護用品材料中表現(xiàn)突出，因而逐漸得到廣泛應用。

3.3 紡粘/熔噴復合非織造布的屏蔽機理

現(xiàn)有的研究表明，SMS型非織造布的屏蔽特性主要有M層（熔噴層）提供，因此針對SMS非織造布屏蔽機理的研究將首先針對M層對細小顆粒物的攔截及對流體傳輸特性進行分析。熔噴層的數(shù)量對SMS型復合非織造材料的屏蔽阻隔性能有重要影響。對不同層數(shù)相同克重的SMS型復合材料進行基本性能測試，可以發(fā)現(xiàn)，在相同克重下，層數(shù)越多，產品的均勻性越好，透氣量減小，靜水壓值變大（表 1）。考慮其屏蔽性能，熔噴頭越多，喂入相同重量的原料時，分給每個噴頭的減少，在同樣的工藝參數(shù)下拉伸出來的纖維變細，隙率減少，屏蔽性能提高。

4 醫(yī)用SMS非織造布原料的開發(fā)

醫(yī)療衛(wèi)生產品品種繁多，目前市面上一次性產品多采用非織造工藝制得，這些產品根據制作工藝和所需具備的基本性能要求，在原料選取上有所差異。一般手術衣的表層多采用以聚丙烯（PP）和聚酯為原料的SMS產品，擦拭布及繃帶這類產品一般采用以粘膠和棉為原料的水刺非織造產品。

4.1 功能性PP材料

目前在SMS產品中，用得最多的原料仍為PP。其中手術服一般以PP切片為原料，采用熔融紡絲制得非織造產品。

為研發(fā)具有屏蔽、柔軟、保健等特殊功能的醫(yī)療用品，可在制備聚合物切片時加入具有特殊功能的物質。如聚合物切片加工過程中添加功能性母粒，使產品具有保溫、保健、抗菌、除臭等功能，更適用于醫(yī)療衛(wèi)生等方面。

4.2 PP改性工藝

PP改性一般有物理改性和化學改性兩種。物理改性是指通過增強、填充、共混等方法加入其他物質，使其具有新的功能；化學改性指通過接枝、共聚、交聯(lián)等方式，改變PP的內部分子結構從而達到改變性能的目的。從SMS非織造產品的生產工藝上來說，對PP進行物理改性賦予其功能性的方法非常適合工業(yè)化生產。

對PP切片進行功能改性要考慮其熔點、軟化點以及玻璃化轉變溫度，而且要分析其流變性能。在聚合物熔融過程中，溫度升高、熔體流動速率增大，熔體剪切粘度減小，聚合物熔體所受的剪切應力減小，從而使纖維直徑減小。一般在制備功能性切片時會添加降低聚合物熔融溫度的物質，使纖維直徑、不勻率和結晶度有所降低，同時能使紡絲溫度降低20 ～ 30 ℃。

根據最終產品的要求添加不同種類的功能性母粒。功能性母粒的原料一般有樹脂載體、分散助劑以及功能性添加劑。原料在高速混合機下充分均勻地混合，經螺桿擠出機擠出，冷卻、切片、制粒得到功能性母粒。

（1）負離子母粒

SMS非織造材料作為醫(yī)用產品使用時，若賦予材料抗病、抑菌的功能，將會提高產品的市場競爭力。負離子材料有除塵、凈化空氣、抑菌等功能，可促進新陳代謝。目前主要通過高壓電產生電離，使空氣產生負離子；或利用天然礦物質產品，經提煉加工制成負離子母粒。添加了負離子母粒的產品可賦予制品釋放負離子的功能，負離子釋放量大，有益人體健康（可按照4% ～ 5%添加到普通母粒中，均勻攪拌）。

（2）色母粒

目前常見的SMS非織造產品都帶有不同的顏色，據此可以看出SMS產品的梯度分布。與此同時，現(xiàn)在很多手術服也不再是單一沉悶的顏色。生產有顏色的SMS產品一般在紡粘或熔噴工藝中添加色母粒，添加量通常不超過5%。添加色母粒是獲得高質量樹脂著色制品的常用方法，而色母粒和樹脂基體流變性能的一致性直接關系到切片的品質。本文對 3 個不同廠家生產的色母粒進行了流變性能測試，結果如圖 1 所示。從中可以看出，色母粒產品的剪切粘度在 5 ～ 6 Pa？s之間，選擇混合使用的PP基材時應考慮其剪切粘度，使色母粒更加完美地混合其中。

（3）抗菌防臭母粒

醫(yī)用口罩、傷口敷料、手術罩布等在使用前都應該阻止和抑制微生物的生長，避免醫(yī)護人員和病人受到病毒感染；使用之后，也應注意防臭處理，避免污染大氣環(huán)境。因此，在對SMS醫(yī)用產品進行功能改性時可加入抗菌防臭母粒?？咕噶Ｖ校{米銀系抗菌防臭母粒具有較高的安全性、廣譜高效的抗菌性和優(yōu)異的耐洗滌性。目前有機抗菌防臭母粒品種主要有丙綸抗菌防臭母粒、滌綸抗菌防臭母粒和錦綸抗菌防臭母粒。

（4）柔軟母粒

現(xiàn)階段，消費者對非織造產品的手感及穿著舒適性有了更高的要求，柔軟處理的方法有多種，包括機械法和物理法，其中添加柔軟母粒需從聚合物原料入手。聚合物的柔軟處理一般是在制備母粒的過程中添加增塑劑。

5 結束語

現(xiàn)階段我國醫(yī)療機構使用的一次性防護用紡織品存在比例低、品質不高等問題，容易造成術后感染、交叉感染和重復感染。加大一次性醫(yī)用產品的開發(fā)和應用，可以大幅提高我國的醫(yī)療防護水平，同時也能夠節(jié)約大量的醫(yī)療資源?？山到?、復合化、功能化、微創(chuàng)化、智能化是國際上醫(yī)用產品的發(fā)展方向。SMS非織造產品獨特的性能使其在醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)快速發(fā)展，有逐步取代傳統(tǒng)醫(yī)用防護產品的趨勢，而將SMS產品功能化、柔軟舒適化、纖維超細化是目前行業(yè)發(fā)展的重要方向。從原料改性入手，進一步優(yōu)化工藝參數(shù)，將極大地推動SMS非織造醫(yī)用產品的發(fā)展與應用。

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