天然膠乳氣囊導尿管多次浸漬工藝的特點

李志鋒，陶金龍*，孔 娜，趙鵬飛，關 杰，丁宏達

（1.中國熱帶農業科學院農產品加工研究所，廣東 湛江 524001；2.廣東省天然橡膠加工重點實驗室，廣東 湛江 524001）

天然膠乳成膜性能好，濕凝膠強度高，易于硫化，所得制品具有優良的彈性、較高的強度、較大的伸長率和較小的蠕變等特點[1-2]。天然膠乳產量中約10%被制成濃縮膠乳，用于生產手套、避孕套、氣球、導尿管等浸漬制品[3-5]。氣囊導尿管結構復雜，其管身或管壁通常有排泄腔、充液（氣）腔和注藥腔，管身還有可以充液（氣）鼓起和排液（氣）后又恢復與管身平滑貼合的氣囊[6-8]，其獨特的結構可以應用凝固劑與硫化膠乳反復交替浸漬制作而成。

氣囊導尿管的規格有8～28 Fr（1 Fr＝0.33 mm）[5]，其基本結構是管身的一端有1—2個排泄孔，另一端有2—4個漏斗，管身包裹著1—3個球囊，管壁有1—3個充液腔或注藥腔，球囊的容積為3～50 mL不等。部分天然膠乳氣囊導尿管外觀見圖1。

圖1 部分天然膠乳氣囊導尿管外觀Fig.1 Appearance of some natural latex aerocyst catheters

天然膠乳氣囊導尿管是通過拼裝[5-9]和凝固劑與硫化膠乳交替浸漬和干燥而成的。就浸漬而成的凝膠或膠膜層而言，天然膠乳氣囊導尿管浸漬膠層可分為首層濕凝膠、充液腔和注藥腔的膠膜層和覆蓋球囊的膠膜層，它們通過凝固劑與硫化膠乳多次交替浸漬和干燥而成。每次浸漬的凝固劑和硫化膠乳的組分或固形物質量分數各不相同，浸漬膠層工藝特點和用途也各不相同。

1 首層濕凝膠

1.1 首次凝固劑浸漬

天然膠乳氣囊導尿管模具的首次凝固劑浸漬包括導尿管主模具、充液漏斗模具和注藥漏斗模具（見圖2）的首次凝固劑浸漬，其目的在于浸漬硫化膠乳干燥后，分別形成主模具首層濕凝膠、充液漏斗模具首層濕凝膠和注藥漏斗模首層濕凝膠。

圖2 天然膠乳氣囊導尿管模具Fig.2 Mould of natural latex aerocyst catheter

僅從附型效果而言，“硝酸鈣＋陶土＋水”凝固劑體系作導尿管主模具、充液漏斗模具和注藥漏斗模具的首次凝固劑體系是較好的選擇，但成品干燥后存在導尿管內腔難清洗和清洗出來的陶土對環境污染嚴重，迫使行業改進首次凝固劑體系，如“硝酸鈣＋輕質碳酸鈣＋水”“硝酸鈣＋輕質碳酸鈣＋異丙醇＋甲基纖維素＋水”[8]等有粉凝固劑體系，目的是兼顧附型效果和導尿管內腔便于清洗。首次凝固劑的浸漬方式為：快速進入，慢速提起，使首次凝固劑附型均勻，凝固劑干燥后進入后續工序。

1.2 首次硫化膠乳浸漬

天然膠乳氣囊導尿管模具的首次硫化膠乳浸漬包括導尿管主模具、充液漏斗模具和注藥漏斗模具的首次硫化膠乳浸漬。首次浸漬的硫化膠乳固形物質量分數為0.48～0.52。各種規格導尿管的管徑為2.64～9.24 mm，首次浸漬的硫化膠乳可加入適量碳酸鈣分散體或天甲膠乳來提高導尿管管身硬度[10-11]，改善管身偏柔軟而在臨床上難插管的缺點，克服特殊規格氣囊導尿管在臨床上出現球折[10]和因氣囊膨脹造成局部管身軸向拉伸而導致充液（氣）腔或注藥腔堵塞[12]。

首次硫化膠乳浸漬方式為：中速進入，慢速出膠，減少浸漬出膠后膠乳流痕或管端處的膠滴，待濕凝膠完全定型后可以進入后續工序。

2 形成充液腔和注藥腔的膠膜層

2.1 第2次凝固劑浸漬

將已定型的主模具濕凝膠、充液漏斗模具濕凝膠和注藥漏斗模具濕凝膠進行第2次凝固劑浸漬，分別浸漬無粉清凝固劑體系，如“硝酸鈣＋異丙醇＋水”凝固劑體系[8，13]等。

第2次浸漬凝固劑的目的是增強拼裝后浸漬硫化膠乳的凝固能力，使凝固形成的膠膜層達到一定厚度，滿足后續工序的需要。第2次凝固劑的浸漬方式為：快速進入，慢速提起，減少浸漬提起時產生的流痕。若浸漬提起時管端有液滴，可以用海綿吸干。

后續的拼裝是在濕凝膠狀態下進行，為了避免濕凝膠過于“嬌嫩”易被觸碰傷，主模具濕凝膠、充液漏斗模具濕凝膠和注藥漏斗模具濕凝膠第2次浸漬凝固劑后送入烘箱內干燥（70 ℃×10 min），適當提高首層濕凝膠的強度，有利于減少拼裝時充液漏斗模具濕凝膠彎尖處和注藥液漏斗模具濕凝膠彎尖處與主模具濕凝膠接觸處的凝膠被觸碰傷，避免出現導尿管排泄腔與充液腔或注藥腔相通的質量缺陷。

拼裝步驟包括：（1）在充液漏斗模具濕凝膠彎尖處穿插直徑為0.7～0.8 mm的黑色膠絲；（2）在注藥液漏斗模具濕凝膠彎尖處穿插直徑為1.3 mm的黑色膠絲；（3）各膠絲末端分別拉至合適長度，分別粘貼在主模具濕凝膠各測量位置上；（4）分別轉動各充液漏斗模具濕凝膠和注藥液漏斗模具濕凝膠，使其彎尖處對準并接觸主模具濕凝膠，使黑色膠絲平整粘貼在主模具濕凝膠上，完成拼裝。

不同模片的主模具濕凝膠可以拼裝1—3個充液漏斗模具濕凝膠和1個注藥漏斗模具濕凝膠。雙腔氣囊導尿管充液漏斗模具濕凝膠與主模具濕凝膠的拼裝見圖3。

大多數的漂流木都未經人類之手觸碰，但它們在大海上的漂流故事也同樣令人驚訝。大多數漂流木的最終命運是沉入海底，并永遠待在了那里。像克萊默這樣的研究人員的努力極大增進了我們對漂流木對海洋生態巨大影響的理解，但對它們在海洋食物鏈中所扮演角色的認識我們仍然知之甚少。20世紀70年代至90年代，露絲·迪克森·特納（Ruth Dixon Turner）曾對漂流木進行了開創性的研究，之后美國林務局的著名科學家、美國國家魚類和野生動物基金會魚類保護機構主任詹姆斯·塞德爾（James Sedell）將特納的研究成果匯編成冊。從小就在俄勒岡海岸的海灘上玩耍的塞德爾，對海上已經漸漸消失的漂流木一直十分感興趣。

圖3 雙腔氣囊導尿管充液漏斗模具濕凝膠與主模具濕凝膠的拼裝Fig.3 Assembly of double chamber aerocyst catheter filling funnel mould wet gel and main mould wet gel

2.2 第2次硫化膠乳浸漬

導尿管完成拼裝后第2次浸漬硫化膠乳的目的是使干燥后的膠膜層完全覆蓋粘貼于主模具濕凝膠的黑色膠絲上。導尿管脫模時抽出直徑分別為0.7～0.8 mm和1.3 mm的黑色膠絲，分別形成管壁充液腔和注藥腔。

第2次浸漬的硫化膠乳與首次浸漬的硫化膠乳的組分和固形物質量分數相同，浸漬方式也相同：中速進入，慢速出膠，減少浸漬出膠后膠乳流痕或管端處的膠滴。第2次浸漬硫化膠乳后，不同規格主模具濕凝膠管徑達到導尿管濕凝膠管徑的80%～92%，模具再在烘箱內干燥至管端變微黃色，然后進入后續工序。

2.3 第3次硫化膠乳浸漬

第2次浸漬硫化膠乳干燥是為后續夾孔[6]和裝球囊工序作準備。夾孔是借助鑷子和不銹鋼剪刀將覆蓋在形成充液腔的黑色膠絲末端的少許膠膜剪去，使脫模后形成的充液腔與球囊連通。裝球囊是借助不銹鋼夾將預先制作好的球囊球膜適當張開，手工將它平整地套在夾孔的管身段（見圖4）。

圖4 氣囊導尿管夾孔和裝球囊Fig.4 Clamping hole of aerocyst catheter and balloon loading

對多次硫化膠乳和凝固劑交替浸漬工藝而言，硫化膠乳含碳酸鈣和鈦白粉等分散體及干燥工藝控制不當，都可能導致浸漬兩層以上的膠膜脫層[14]。若第2次浸漬的硫化膠乳中加入適量碳酸鈣分散體，為避免影響球囊兩端與管身的粘合性能，增加浸漬1次不含碳酸鈣和鈦白粉分散體、固形物質量分數為0.25～0.30的硫化膠乳。第3次浸漬硫化膠乳的目的是使球囊裝在不含碳酸鈣和鈦白粉分散體的膠膜層上，有利于球囊兩端與管身粘合牢固。

第3次浸漬硫化膠乳的操作方式為：快速進入，慢速出膠，減少浸漬出膠后膠乳流痕或管端處的膠滴。完全定型后模具置入烘箱內干燥至管端呈微黃色，再進行夾孔和裝球囊。

3 覆蓋球囊的膠膜層

3.1 第4次硫化膠乳浸漬

裝球囊后，為了球囊兩端與管身的牢固粘合，還需多次進行硫化膠乳與凝固劑的交替浸漬和干燥。

第4次浸漬不含碳酸鈣和鈦白粉分散體和固形物質量分數為0.25～0.30的硫化膠乳，其目的是使剛裝上的球囊兩端與管身初步粘合。第4次浸漬硫化膠乳的操作要求最嚴格，即為：浸漬至球囊部分變慢速，待浸漬到球囊部分之后變中速浸漬；慢速出膠，到球囊部分變更慢速。完全定型后模具送入烘箱干燥，至球囊呈灰白狀態可進入后續工序。

3.2 第3次凝固劑浸漬

第3次浸漬凝固劑的目的是使后續的硫化膠乳浸漬形成有一定厚度且厚度均勻的膠膜層覆蓋在球囊上，使球囊與管身進一步粘合牢固。

“硝酸鈣＋異丙醇＋水”等可作第3次浸漬的凝固劑體系[13]。第3次凝固劑浸漬方式為：快速進入，慢速提起，減少浸漬提起時凝固劑產生的流痕。若浸漬提起管端有液滴，可用海綿吸干，晾干后進入后續工序。

3.3 第5次硫化膠乳浸漬

第5次浸漬不含碳酸鈣和鈦白粉分散體和固形物質量分數為0.25～0.30的硫化膠乳，其目的是形成有一定厚度且厚度均勻的膠膜層覆蓋在球囊上，使球囊兩端與管身進一步粘合牢固。

對導尿管制作工藝而言，裝球囊后先浸漬無粉清凝固劑，晾干后再浸漬硫化膠乳，可以得到一定厚度的膠膜層覆蓋在球囊上，同時使膠膜厚度較均勻。厚度均勻的導尿管球囊，充氣或充液才能對稱地膨脹鼓起，滿足臨床使用的需求。反之，厚度不均勻的導尿管球囊，充氣或充液后在厚度偏薄的一側先鼓起，形成“球偏”[15]，臨床留置時會出現漏尿。

第5次硫化膠乳浸漬操作要求為：中速進入，慢速出膠，減少浸漬出膠后膠乳流痕或管端處的膠滴。

完成第5次硫化膠乳浸漬后，模具置入烘箱內干燥至球囊部位呈灰白色，再進入后續工序。裝球囊后的凝固劑和硫化膠乳浸漬見圖5。

圖5 裝球囊后的凝固劑和硫化膠乳浸漬Fig.5 Impregnation of coagulant agent and vulcanized latex after balloon loading

需要注意的是，導尿管裝球囊后，球囊與管身緊貼，此處管徑變化很小，因此圖5中看不出球囊（充氣狀態可明顯看出）。

3.4 第4次凝固劑浸漬

為了進一步加強球囊兩端與管身的結合牢固度，控制球囊膠膜達到安全厚度和控制導尿管達到標準管徑，還需浸漬無粉清凝固劑后進行硫化膠乳浸漬。第4次浸漬凝固劑的目的是使后續的硫化膠乳浸漬再形成有一定厚度且厚度均勻的膠膜層覆蓋在球囊上。

“硝酸鈣＋異丙醇＋水”等凝固劑體系可作為第4次浸漬的凝固劑體系[13]。第4次凝固劑浸漬方式為：快速進入，慢速提起，減少浸漬提起時凝固劑產生的流痕。若管端有液滴，可以用海綿吸干，晾干后再進入后續工序。

3.5 第6次硫化膠乳浸漬

第6次浸漬不含碳酸鈣和鈦白粉分散體和固形物質量分數為0.45～0.48的硫化膠乳，其目的是提高球囊兩端與管身粘合牢固度，控制球囊最終達到安全厚度0.45～0.65 mm，并控制導尿管管徑達到所需值。

第6次硫化膠乳浸漬操作要求為：中速進入，慢速出膠，減少浸漬出膠后膠乳流痕或管端處的膠滴。

待濕凝膠完全定型后進行導尿管濕凝膠瀝濾，即在流動的自來水中浸泡一定的時間，然后送入烘箱內干燥。干燥至用力拉伸導尿管球囊，達到球囊回彈快可恢復原狀，可以進行導尿管脫模。

4 結語

（1）通過凝固劑與硫化膠乳的多次交替浸漬和干燥，形成主模具充液漏斗模具和注藥漏斗模具首層濕凝膠后進行拼裝，再形成充液腔和注藥腔的膠膜層，安裝球囊后再反復浸漬凝固劑和硫化膠乳，干燥后制作成結構復雜的天然膠乳氣囊導尿管，并達到球囊兩端與導尿管管身粘合牢固和滿足球囊質量安全。

（2）天然膠乳氣囊導尿管首次浸漬凝固劑和非首次浸漬凝固劑分別采用有粉水凝固劑體系和無粉清凝固劑體系。不同規格的導尿管管徑差異大，所采用的凝固劑的硝酸鈣含量和其他組分有差異。凝固劑浸漬操作應有利于減小導尿管管徑差，有利于濕凝膠或膠膜厚度均勻。

（3）天然膠乳氣囊導尿管裝球囊前，所浸漬的不與球囊接觸的硫化膠乳可以加入碳酸鈣或鈦白粉分散體。裝球囊前所浸漬的與球囊接觸的硫化膠乳和裝球囊后所浸漬的硫化膠乳不能加入碳酸鈣和鈦白粉分散體。不同規格的導尿管管徑差異大，所浸漬的硫化膠乳的固形物質量分數亦有差異。硫化膠乳浸漬操作應有利于減小導尿管管徑差和減少管端形成膠滴。