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医疗用SMS产品探讨-常州纺织服装职业技术学院纺织化学工程系

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医疗用SMS产品探讨yd14702
陈锡勇1 何艳军2 李淑芳1   
1、常州纺织服装职业技术学院纺织化学工程系,常州,213164;
2、常州锦欣达纤维材料有限公司,常州2l3164
收稿日期:2011-11-04
常州市新型纺织材料重点实验室建设资助项目(CM2008304)
作者简介:陈锡勇,男,1956年生,副教授/高级工程师。主要从事纺织与非织造新材料及新技术研究。
原载: 产业用纺织品2011/12;35-39

【摘要】SMS(Spunbond/Mehblown/Spunbond)是纺粘熔喷工艺的结合。与传统的纯棉机织医用纺织品相比,SMS产品具有对细菌、尘埃过滤性高,手术感染率低,消毒灭菌方便等特点。结合企业实际情况,介绍医用SMS产品的一般应用、生产工艺和试验检测内容等。
【关键词】SMS,医疗产品,安全卫生,产品开发
【中图分类号】TS176+.4 文献标志码:A 文章编号:1004-7093(2011)12-0035-05

SMS(Spunbond/Meltblown/Spunbond)是纺粘和熔喷工艺的结合,可以是SMS、SMMS、SMMMS、SSMMS等,其产品集纺粘法非织造布的强度高、纵横向性能比接近与熔喷法非织造布的超细纤维结构、过滤效率高的特点于一体。与传统医用材料相比,SMS产品具有对细菌和尘埃的高滤性、手术过程中交叉感染率低等特点。SMS产品可用于多种医疗相关产品,如面罩、外科用布块、手术袍、消毒包装、手套、外科用附件、防护鞋和防护罩、病房床单、枕头等[1]。
SMS产品之所以受医疗市场青睐,主因在于其安全度高。此外,不论使用前或使用后,一次性非织造布的污染风险皆比可再用产品低;还能有效地防止细菌感染和医原性交叉感染,是目前手术用高端产品的最佳选择。
我国SMS技术起步较晚,比国际上纺粘法技术形成工业化晚30年以上。我国于1986年从德国引进了第一条纺粘生产线,又先后从德国莱芬豪舍(Reifenhauser)Reicofil、美国诺信公司(Nordson)意大利STP及日本NKK公司等引进设备。国内有名的企业,如美国投资的PGI南海南新无纺布有限公司和普杰无纺布(中国)有限公司,山东俊富无纺布有限公司,以色列投资的湖北金龙非织造布有限公司,日本投资的东丽高新聚化(南通)有限公司等。世界非织造布巨头PGI公司在苏州开出的SMMMS生产线及新增的最新生产线也在试运行中,目前其产品在国内医疗领域的占有率最高;南通东丽高新聚化2008年投产了ReicofilIV型SMMS生产线,接着又上了SSMMS,目前第3条线也在建设中;湖北金龙的1条SMS线和1条SSMMS线也已经正常运行;准备在江苏无锡建设4条生产线的FIRST QUALITY也将于2012年开工建设。
1   SMS产品在医疗中的应用
1.1   SMS产品简介
SMS是纺粘和熔喷工艺相结合的一种加工技术,是2层纺粘(Spunbond)布和1层熔喷(Melt.blown)布复合。纺粘法非织造布具有强度高、纵横向性能接近的优点,但其成网均匀度和表面覆盖性较差。而熔喷法非织造布为超细纤维结构,纤维直径小,布面比表面积大,孔隙率低,过滤阻力小,过滤效率高,表面覆盖性及屏蔽性能均很好;但其缺点是强度低、耐磨性较差。因此将这两者结合所形成的复合材料弥补了彼此缺点,具有强度高、耐磨性好的特点,同时又具有优异的屏蔽性能[2]。SMS产品在显微镜下的结构如图1所示。
图1 显微镜下SMS产品结构平面图.gif 图1 显微镜下SMS产品结构.gif
(a)     平面图
(b)横截面图
图1 显微镜下SMS产品结构
1.2  医疗用SMS产品用途及功能
SMS产品在医疗领域具有广泛的应用,见表1。
表1  SMS产品在医疗领域的用途及功能
SMS产品在医疗领域的用途及功能.gif
2   SMS产品常用原料
由于生产技术、产品价格和应用领域不同,目前SMS产品常用的原料主要是聚丙烯(PP)、聚酯(PET)、聚酞胺(PA 6或PA 66)、聚乙烯(PE)、粘胶材料、漂白棉、木浆纤维、甲壳质纤维及其他新型纤维(具有抗菌、杀菌效果)等。
2.1   PP
这是目前SMS工艺应用最多的一种材料,一般都为流变控制型,具有高均匀性与高质量。PP的主要指标:熔融指数纺粘为25~38、熔喷为800—1 200,分子量分布1.8 X 10~3.0 X 10 ,灰分200 mg/kg,等规度>95。由于PP具有强力高、熔点低、加工性能好、耐化学性好、密度小、价格便宜等优点,使其在医疗用品、妇女卫生巾、婴儿尿布、农业丰收布和家具包装材料等领域得到了广泛应用。
2.1.1  化学性能
PP对化学药剂的侵蚀和沾污的耐御性能良好,特别是抗环境应力开裂更优;与无机盐类的水溶液,无机酸类、碱类的稀或浓溶液,在温度较高时也起化学作用;而卤族元素、发烟硝酸、发烟硫酸及其他高度氧化剂,会侵蚀PP。在室温下几乎没有使它溶解的溶剂,只有芳香族碳氢化合物、氯化的碳氢化合物可使它软化溶胀,特别是当温度升高时更加显著。在耐环境性方面,常温下,PP完全不受水分侵蚀,每天的吸水率小于0.01% ,水气穿透性也很低;温升时,PP的寿命会缩短,这是稳定剂遇水的缘故。PP分子长链中含有甲基的叔碳原子,对解聚的抵抗能力较弱,故容易氧化和在紫外线作用下产生解聚。
2.1.2  热性能
PP具有良好的耐热性,熔点为164~170℃,耐100℃以上的温度煮沸消毒;在没有外力作用下,温度即使到150℃也不变形,在低负荷下亦可在110 ℃连续使用;在9O℃时的抗应力松弛性能良好。最低使用温度为-l5~-20℃,脆化温度与等规结构含量和平均分子量有关。相同等规结构含量时,熔融指数越小,脆化温度越低;熔融指数相同时,较高的等规结构含量,其脆化温度也较高。
2.1.3  电性能
PP是一种非常优良的电绝缘体,不吸水,不受空气潮湿影响,击穿电压也高。它是一种缓慢燃烧的材料,介电常数低(2.2~2.6),基本不受温度影响。与介电常数不同,温度高,体积电阻下降 常温体积电阻率为1017Ω·cm;温度升至93℃时,体积电阻率降至1013Ω·cm。在允许的高温情况下,电流的漏泄仍保持最小程度。
3   SMS生产工艺
3.1  在线复合工艺
在线复合工艺即一步法SMS,是指SMS复合通过在同一条生产线上的纺粘和熔喷设备来实现。在同一条生产线上,具有两个纺粘喷丝头及一个熔喷模头,先由第一个纺粘喷丝头喷出长丝形成第一层纤网,再经过熔喷模头在上面形成第二层纤网,最后经过第二个纺粘喷丝头形成第三层纤网。这三层纤网经过热轧机黏合,最后经过卷绕机切边卷绕形成SMS非织造布。工艺流程见图2。
图2 SSMMS(SMS)在线复合工艺示意图.gif
图2 SSMMS(SMS)在线复合工艺示意图
3.2  离线复合工艺
离线复合工艺是指,先由纺粘和熔喷两种工艺分别制得纺粘布和熔喷布,再采用复合设备将两种非织造布复合在一起而形成SMS复合非织造布。离线复合工艺的优点是投资小、见效快、灵活性高,适于小定单生产。国内较早采用此法的厂家是江阴金凤,其产品已应用到医疗领域,但是这种产品因其手感及其他原因,不便于进入卫生领域[3]。离线复合工艺示意图见图3。
图3 离线复合工艺示意图.gif
图3 离线复合工艺示意图
4   医疗用SMS产品的后整理加工
中等面密度的SMS产品适合用于医疗领域,制作外科手术服、手术包布、手术罩布、手术室围帘、杀菌绷带、伤口贴、膏药贴等。进入21世纪,世界性流感对全球的影响非常广,已经不是对一个国家或地区的影响,生命安全成为发展新型医用产品的主要推动力。而普通SMS布基本没有“三抗”(抗酒精、抗油、抗血浆)功能,因此需要对普通SMS非织造布进行“三抗”整理,目的在于通过后整理降低材料的临界表面张力,提高其对酒精、油和血浆的抗渗性能,在原理上即为拒水拒油整理。但是现在欧盟国家对三防剂里面的含氟量有特别的限制,所以以前大量使用的C8防水剂已逐渐被市场淘汰,目前三抗整理剂已经由C8转至C6,各大SMS产品制造商都在寻求适宜的C6三抗剂。
4.1  拒水整理
拒水整理即使用与之适用的整理剂作用于SMS布上,在SMS纤维表面吸附一层能使其表面张力低于水的表面张力的物质,从而使水在SMS布上呈球状而不易透入。如果仅从拒水性上看,SMS布的拒水性因其有较高的抗静水压而拒水效果非常好。常用的拒水整理剂有长链烷烃化合物、有机硅聚合物及有机氟整理剂[4]。
4.2  拒油整理
因氟的自由能低,所以拒油整理的同时又具有拒水效果。目前,市场上的拒油整理剂基本上都是含氟类的,各种牌号的含氟拒水、拒油整理剂的主要成分都是含全氟烷基醇的丙稀酸脂与含有不饱和和双键的某些单体混合物的乳化剂。其后整理的医用SMS产品,具有良好的拒水拒油、防酒精、防液体渗透的性能。
4.3  抗菌整理
抗菌整理剂分为传统释放型和非传统型两种。它以分子状态与织物结合,利用电子吸附的方式将与它们接触的微生物杀灭。抗菌整理剂有有机类、无机类和天然类,经过抗菌整理的SMS产品附加值比较高,一般用在比较重要的手术中。
5   SMS产品在医疗应用中的相关国内国际标准
SMS产品在医疗应用中的试行标准,包括SMS产品物理性能标准和SMS医疗产品的相关物理性能指标(表2和表3)。
表2  SMS产品物理性能标准
表2  SMS产品物理性能标准.gif
注:对于纺粘层采用横向铺网的SMS产品,断裂强力和伸长指标按供求双方的合同或协议规定执行。
6  质量检测
影响医疗用SMS产品的一般物理性能有单位面积质量(面密度)、单位面积质量偏差(均一度)、单位面积单个值偏差、纵向断裂强力、纵向断裂伸长、横向断裂强力、横向断裂伸长、抗静水压、空气透气性、表面抵抗、拨油性、拨alcohol性IPA(级)等。
6.1  引张强伸度检测
引张强度[N/(5 cm)]是指试料样品在一定速度的拉力下能承受的最大强力。3% 、5% 、10% 、25%强度是指伸张到3%、5% 、10% 、25%时的强度。
伸长率(%)是用百分率表示的试料从原始长度开始到被截断时所增加的长度差数值。
6.2  抗静水压检测
抗静水压检测是指用压力测定非织造布对透水的抵抗性数值。检测时记录DIGITAL计器板的压力,此数值就是试样的抗静水压值,最后求平均值。医疗用SMS产品要求有较高的抗静水压,以抵抗手术中的血液、汗滞等的浸透。
6.3  抗酒精检测
抗酒精(级)检测是用100% 的异丙醇溶剂做10级,90% 的异丙醇做9级,以此类推。手术中酒精是最常用的溶液,所以抗酒精级别要求比较严格,一般要求在7级以上。
表3  PGI苏州普杰有限公司送往北京奥运会的SMS医疗产品的相关物理性能指标
SMS医疗产品的相关物理性能指标.gif
6.4  拨油检测
拨油(级)检测是用正十六烷做3级抗油标准,正十二烷做5级标准,以此类推。一般抗油要达到5级以上。
6.5  表面抵抗检测
在制品的表面阻止电流通过的抵抗力叫表面抵抗(Ω)。一般医疗用品的表面抵抗值在1 GΩ以下。
7  结语
2011年,在国际经济形势继续不稳定的大环境下,我国非织造布和产业用纺织品行业尽管遇到了原材料价格不稳定、出口退税率降低、出口额下降等因素的影响,总体发展平稳,生产、销售均有所增长,但盈利能力有所下降。随着国内经济发展水平的提高及相关法规的出台,医疗用SMS产品将有较快的增长,因其具有高附加值,相应的产品价格高、利润高,这就为国内更多的企业生产医用SMS产品提供了发展的空间,更多的国内外知名企业会选择在我国投资医疗用SMS产品生产线。虽然我国的医疗用SMS产业有了快速发展,但与国际先进水平相比,无论从技术装备、管理水平,还是从产品结构和档次上来说仍存在很大的差距,而且主要高端医疗领域市场大多被外资企业占领。作为发展新兴产业的我国SMS非织造布企业,在技术水平、竞争能力及发展理念上与国外的差距还很大,需要我国各非织造布企业及科研院校共同努力,逐渐缩小与国外的差距 。
参考文献
[1] 曹敬青,钱晓明.非织造布在手术服中的应用[J].非织造布,2008,16(5):19-21.
[2] 李淑芳,陈锡勇.纺粘和熔喷复合产品的开发及应用[J].轻纺工业与技术,2010,39(6):14-15.
[3] 郑伟,刘亚.SMS非织造布的生产工艺与应用[J].合成纤维,2007(4):29.31.
[4] 乔雪莲,俞镇慌.SMS非织造布的拒水拒油整理[J].产业用纺织品,2006(11):35-38.
[5] 贺宏伟.SMS复合无纺布的生产与发展状况[J].福建轻纺,2010(5):22.

SMS复合无纺布名称取自纺粘-熔喷-纺粘英文首字母  http://www.feizhizao.net/article-316-1.html

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