醫(yī)用紗布的低堿短流程練漂工藝

丁文俊，朱守誠(chéng)，褚維發(fā)，廖雅麗

（合肥市東方美捷分子材料技術(shù)有限公司，安徽合肥 230088）

純棉醫(yī)用紗布是以棉紗為原料，經(jīng)織造、脫脂、漂白等工序制成，結(jié)構(gòu)較疏松、柔軟，有明顯的網(wǎng)格，具有吸濕性好、散熱性和保濕性優(yōu)良的優(yōu)點(diǎn)［1］。純棉醫(yī)用紗布為天然綠色環(huán)保產(chǎn)品，沒(méi)有任何添加劑，經(jīng)過(guò)高溫高壓嚴(yán)格消毒，不會(huì)感染傷口，是包扎傷口的好材料，可以在手術(shù)過(guò)程中清理傷口的血污，用以覆蓋瘡、傷口或其他損害的醫(yī)用材料，能快速吸收傷口創(chuàng)面的滲出液［2］。

醫(yī)用紗布應(yīng)具有柔軟、無(wú)臭、無(wú)味、無(wú)毒、不刺激皮膚的優(yōu)點(diǎn)，可以促進(jìn)傷口早日愈合，這就要求紗布前處理材料生態(tài)環(huán)保，練漂后紗布要符合YY0331—2006《脫脂棉紗布、脫脂棉黏膠混紡紗布的性能要求和試驗(yàn)方法》白度大于等于80%、沉沒(méi)時(shí)間小于等于10 s、表面活性物小于等于2 mm、醚中可溶物小于等于0.5%等技術(shù)指標(biāo)。

醫(yī)用脫脂紗布常規(guī)煮漂屬于高能耗、高水耗、高排污工序［3］，這就需要?jiǎng)?chuàng)新、集成開(kāi)發(fā)高效前處理劑。高效前處理劑具有節(jié)水節(jié)能和生產(chǎn)效率高的優(yōu)點(diǎn)，能在短時(shí)間內(nèi)去除棉纖維中的油蠟、果膠、蛋白質(zhì)、棉籽殼和油脂，提高紗布的毛細(xì)效應(yīng)，縮短工藝流程。因此，高效前處理劑必須具有滲透迅速、乳化力強(qiáng)、凈洗力高、耐高溫和強(qiáng)堿以及耐氧化劑的優(yōu)點(diǎn)［4］。要想滿足上述性能要求，實(shí)現(xiàn)紗布短流程工藝練漂，需要精心選擇和復(fù)配多種表面活性劑。合肥市東方美捷分子材料技術(shù)有限公司研發(fā)了一種KA3in1 精練劑，具有低泡、用堿量少的特點(diǎn)，能夠快速對(duì)纖維上的雜質(zhì)起皂化、乳化、分散和增溶效果，從而達(dá)到去污的目的，可免預(yù)洗和溢流洗，高溫作用時(shí)間短，節(jié)能減排，提高生產(chǎn)效率。該產(chǎn)品已通過(guò)國(guó)際生態(tài)認(rèn)證機(jī)構(gòu)嚴(yán)格檢測(cè)認(rèn)證，獲得ECO-PASSPORT by OEKOTEX 授權(quán)，處理后的醫(yī)用脫脂紗布晶瑩亮白、手感柔軟，具有良好的潤(rùn)濕性與滲透性［5］。目前已有多家醫(yī)用紗布生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)用KA3in1 精練劑進(jìn)行低堿短流程工藝練漂，取得了良好的效果。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料與儀器

材料：40 支29.0×22.3×122.0 純棉紗布坯布，27.5%雙氧水，氫氧化鈉，KA3in1精練劑（自制）。

儀器：WTD10002 電子天平（杭州萬(wàn)特衡器有限公司），紅外線環(huán)保智能試色機(jī)（紹興亞博印染機(jī)械制造有限公司），XT-48B 白度儀（浙江研特科學(xué)儀器有限公司），JC-101 型電熱鼓風(fēng)干燥箱（上海成順儀器儀表有限公司），SANS 多功能強(qiáng)力測(cè)試儀［美特斯（中國(guó)）有限公司］，HM-2 數(shù)顯恒溫水浴鍋（上海力辰邦西儀器科技有限公司）。

1.2 練漂工藝

常規(guī)練漂（浴比1∶6）：預(yù)洗（常溫洗10 min）→練漂（精練劑2%，氫氧化鈉2.2%，氧漂穩(wěn)定劑0.5%，27.5%的H2O23.7%，105 ℃，60 min）→復(fù)漂（氧漂穩(wěn)定劑0.3%，27.5%的H2O25.6%，90 ℃，30 min）→熱水洗（80 ℃，10 min）→2 道冷水洗（7 min/道）→2 道溢流洗（5 min/道）→中和洗（稀硫酸0.3%，水洗20 min）→出缸。

低堿短流程練漂（浴比1∶6）：練漂（KA3in1 精練劑2%，氫氧化鈉1.5%，27.5%的H2O29%，105 ℃，50 min）→熱水洗（80 ℃，10 min）→2道冷水洗（7 min/道）→中和洗（稀硫酸0.2%，水洗20 min）→出缸。

1.3 測(cè)試

白度：參考GB/T 8424.2—2001《紡織品 色牢度試驗(yàn)相對(duì)白度的儀器評(píng)定方法》，使用白度儀進(jìn)行測(cè)試。取練漂烘干后的醫(yī)用紗布，樣折疊成一定厚度（保證當(dāng)厚度增加時(shí)不會(huì)改變光譜發(fā)射比值），放在白度儀上，任選3處進(jìn)行測(cè)試，取平均值。

沉沒(méi)時(shí)間：取練漂后的紗布10 塊（10 cm×10 cm），分別對(duì)折成5 cm×5 cm，平放在適宜玻璃容器的（20±2）℃水面上（紗布應(yīng)不觸及容器），同時(shí)按下秒表，測(cè)試每塊紗布沉入液面的時(shí)間，取平均值。

最小斷裂強(qiáng)度（N/5 cm）：將練漂后的紗布剪成30 cm×5 cm 的布條，參照GB/T 3923.1—2013《紡織品斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率的測(cè)定條樣法》進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試5次，取平均值。

表面活性物：取練漂后的紗布15 g，加入蒸餾水150 mL，于密閉的容器中浸漬2 h，傾倒溶液，用玻璃棒擠出樣品中殘留的液體后與剛倒出的液體進(jìn)行混合；取10 mL 溶液放入干凈的25 mL 具塞圓形量筒［外徑（20±2）mm］，10 s 內(nèi)用力振蕩30 次，放置1 min，再重復(fù)振蕩1次，靜置5 min后觀察泡沫高度。

醚中可溶物：取練漂后的紗布5 g，置于250 mL索氏提取器中，將150 mL 乙醚置于已經(jīng)衡重的圓底燒瓶中連續(xù)提取4 h，虹吸回流不得少于4 次/h，置于水浴鍋上蒸干，于105 ℃烘箱中干燥至恒重，稱質(zhì)量，按照下列公式計(jì)算醚中可溶物［6］：

式中：m1表示蒸發(fā)皿的質(zhì)量，g；m2表示蒸發(fā)皿和油脂（乙醚）的總質(zhì)量，g；m表示醫(yī)用紗布的質(zhì)量，g。

2 結(jié)果與討論

2.1 影響低堿短流程脫脂紗布性能的主要因素

2.1.1 KA3in1精練劑用量

KA3in1精練劑用量對(duì)脫脂紗布性能的影響見(jiàn)表1。

表1 KA3in1 精練劑用量對(duì)脫脂紗布性能的影響

由表1 可知，當(dāng)KA3in1 精練劑用量逐漸增加時(shí)，脫脂紗布白度呈遞增趨勢(shì)，沉沒(méi)時(shí)間呈遞減趨勢(shì)，說(shuō)明KA3in1 精練劑對(duì)純棉紗布除棉蠟、去雜效果較好；當(dāng)用量增加到2%以后，脫脂紗布白度增加趨于穩(wěn)定，沉沒(méi)時(shí)間也趨于穩(wěn)定。但是隨著KA3in1 精練劑用量增加，脫脂紗布斷裂強(qiáng)度呈遞減趨勢(shì)，殘留表面活性物、醚中可溶物呈遞增趨勢(shì)，且逼近醫(yī)用脫脂紗布指標(biāo)。故KA3in1 精練劑用量選擇2%為宜，處理后的紗布白度好，手感柔軟，符合醫(yī)用脫脂紗布要求。

2.1.2 氫氧化鈉用量

由表2 可以看出，當(dāng)氫氧化鈉用量逐漸增加時(shí)，脫脂紗布白度呈遞增趨勢(shì)，說(shuō)明氫氧化鈉可以催化雙氧水分解，溶脹棉籽殼，提高脫脂紗布白度；當(dāng)氫氧化鈉用量較高時(shí)，脫脂紗布白度反而下降，主要是因?yàn)闅溲趸c濃度高，高溫條件下催化雙氧水無(wú)效分解，致使脫脂紗布白度下降［7］。當(dāng)氫氧化鈉用量增加，沉沒(méi)時(shí)間呈遞減趨勢(shì)，說(shuō)明氫氧化鈉對(duì)純棉紗布除棉蠟效果一般。氫氧化鈉用量增加后，脫脂紗布斷裂強(qiáng)度略下降，殘留表面活性物基本不變，醚中可溶物呈遞減趨勢(shì)，說(shuō)明氫氧化鈉用量對(duì)純棉紗布除棉蠟及脂類(lèi)化合物呈正相關(guān)。綜合考慮，氫氧化鈉用量為1.5%較好。

表2 氫氧化鈉用量對(duì)脫脂紗布性能的影響

2.1.3 H2O2用量

由表3 可看出，當(dāng)H2O2用量逐漸增加時(shí)，脫脂紗布白度呈遞增趨勢(shì)，27.5%的H2O2用量為9%時(shí)，脫脂紗布白度較好；H2O2用量繼續(xù)提升，因脫脂紗布色素等已經(jīng)去除，白度趨于穩(wěn)定。H2O2用量增加，沉沒(méi)時(shí)間呈遞減趨勢(shì)，這是因?yàn)镠2O2強(qiáng)氧化去除了純棉紗布的棉籽殼、雜質(zhì)。H2O2用量增加，脫脂紗布斷裂強(qiáng)度略下降，表面活性物基本不變，醚中可溶物呈遞減趨勢(shì)。結(jié)合考慮成本，H2O2用量為9%較好。

表3 H2O2用量對(duì)脫脂紗布性能的影響

2.1.4 溫度

由表4 可以看出，當(dāng)練漂溫度逐漸升高時(shí)，脫脂紗布白度呈遞增趨勢(shì)，沉沒(méi)時(shí)間等其他指標(biāo)呈遞減趨勢(shì)，說(shuō)明高溫練漂去除棉蠟、色素的效果好，但是能耗高；當(dāng)練漂溫度在100 ℃以下時(shí)，若練漂設(shè)備循環(huán)不好，則容易產(chǎn)生較大的內(nèi)外層差；當(dāng)溫度超過(guò)100 ℃，練漂在高溫高壓染色機(jī)中帶壓運(yùn)行，可以有效減少層差和不均勻現(xiàn)象?？紤]節(jié)能減排，降低成本，選用105 ℃保溫練漂。

表4 溫度對(duì)脫脂紗布性能的影響

2.1.5 冷水洗道數(shù)

冷水洗道數(shù)對(duì)脫脂紗布性能的影響見(jiàn)表5。

表5 冷水洗道數(shù)對(duì)脫脂紗布性能的影響

由表5 可知，冷水洗道數(shù)的增加對(duì)脫脂紗布白度、沉沒(méi)時(shí)間、斷裂強(qiáng)度影響較小，但是對(duì)表面活性物、醚中可溶物影響較大。隨著水洗道數(shù)的增加，殘留在脫脂紗布里的表面活性物呈下降趨勢(shì)，當(dāng)增加2次溢流洗時(shí)，脫脂紗布無(wú)表面活性物殘留，但比較耗水，污水排放量加大，故選擇冷水洗2道。

2.2 低堿短流程與常規(guī)練漂工藝比較

2.2.1 化學(xué)品用量

由表6 可知，KA3in1 精練劑在醫(yī)用紗布低堿短流程練漂工藝中代替精練劑、氧漂穩(wěn)定劑，僅添加本產(chǎn)品和一定量的氫氧化鈉、雙氧水即可完成，簡(jiǎn)化了投料操作，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，還能避免稱量錯(cuò)誤。

表6 低堿短流程練漂工藝與常規(guī)練漂工藝化學(xué)品用量比較

2.2.2 工藝流程、能耗

由表7 可以看出，常規(guī)練漂工藝流程較長(zhǎng)，耗水量較大，復(fù)漂需要升溫，耗蒸汽量較大，用時(shí)約5.5 h；低堿短流程練漂工藝因KA3in1 精練劑能夠在短時(shí)間內(nèi)去除棉纖維中的棉蠟、果膠、蛋白質(zhì)、棉籽殼和油脂，免預(yù)洗、復(fù)漂和2 道溢流洗，用時(shí)約3.5 h，耗水量減少50%，耗電量減少30%，耗蒸汽量減少10%，大幅降低生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率。

表7 低堿短流程練漂工藝與常規(guī)練漂工藝流程及耗能比較

2.2.3 環(huán)保指標(biāo)

由表8 可知，低堿短流程工藝練漂紗布因用堿量少，棉纖維煮損少，排放污水COD 降低24.3%、NH3-N降低17.6%，減少了污水處理成本。

表8 低堿短流程練漂工藝與常規(guī)練漂工藝環(huán)保指標(biāo)比較

2.2.4 脫脂紗布性能

由表9 可以看出，低堿短流程工藝練漂紗布白度較常規(guī)練漂工藝高1.5%，斷裂強(qiáng)度略有提高，主要是因?yàn)榈蛪A練漂可以減緩雙氧水無(wú)效分解，提高雙氧水利用率，減少對(duì)棉纖維的損傷；其他指標(biāo)相近，均符合醫(yī)用脫脂紗布要求。

表9 低堿短流程練漂工藝與常規(guī)練漂工藝性能指標(biāo)比較

3 結(jié)論

（1）低堿短流程練漂優(yōu)化工藝：練漂（KA3in1 精練劑2%，氫氧化鈉1.5%，27.5%的H2O29%，105 ℃，50 min）→熱水洗1 道→冷水洗2 道→酸中和，處理后的脫脂紗布符合YY0331—2006《脫脂棉紗布、脫脂棉黏膠混紡紗布的性能要求和試驗(yàn)方法》中的各項(xiàng)性能指標(biāo)要求。

（2）低堿短流程練漂工藝較常規(guī)練漂工藝免預(yù)洗、復(fù)漂和2 道溢流洗，耗水量減少50%，耗電量減少30%，耗蒸汽量減少10%，紗布白度提高1.5%，排放污水COD 降低24.3%、NH3-N 降低17.6%。