“三明治”結構的可復用醫(yī)用防護服面料的性能研究

崔華帥，屈碩，朱金唐，王少輝，吳鵬飛，史賢寧，黃慶

（ 1.中國紡織科學研究院有限公司，北京 10025；2. 生物源纖維制造技術國家重點實驗室，北京 100025；3.北京中麗制機工程技術有限公司，北京101111；4.中紡標檢驗認證股份有限公司，北京 100025）

新冠肺炎疫情的爆發(fā)造成一次性醫(yī)用防護服的大量使用，由于絕大多數一次性醫(yī)用防護服面料都不能輕易降解，因此，廢棄防護服的處理會給環(huán)境帶來巨大壓力[1-2]。據每日經濟新聞報道[3]，僅2020 年，全國新增防護服、隔離衣的用量就達6 萬噸。另外，一次性醫(yī)用防護服透濕性較差，不具備長期穿著舒適性；力學性能相對較差、使用過程不耐撕扯、可能會給醫(yī)護人員帶來巨大的健康隱患[4-5]。可復用醫(yī)用防護服既能減輕一次性防護服用后處理的環(huán)境壓力，又能降低突發(fā)事件造成的醫(yī)用防護服短缺風險。因此，研發(fā)可復用的醫(yī)用防護服將逐漸成為醫(yī)用防護服發(fā)展的一種趨勢[6]。

可復用防護服面料的基本要點是可以被重復處理和重復使用，因此針對面料的研究需要關注其處理過程和使用過程的性能，所用織物材料的結構、性能等要素決定可復用醫(yī)用防護服的應用效果。目前對可復用醫(yī)用防護服面料及制備方法的研究經歷了傳統(tǒng)機織物[7]、高密機織物[8]、涂層[9]及層壓復合織物[10]等階段。但是，通常用棉紗和纖維制備的機織物濕態(tài)下的阻隔性能不能滿足服用防護要求，單純的涂層織物又普遍不具有穿著舒適性。研究發(fā)現(xiàn)[11-12]，微孔膜如聚乙烯微孔膜、聚四氟乙烯（PTFE）微納米多孔膜等對病毒具有良好的物理阻隔性能。

文章整合織物穿著舒適性和層壓復合物的高阻隔性，以PTFE 微納米多孔膜為中間阻隔層，以滌綸（或親水改性滌綸）織物為內外防護層，制備了“三明治”結構的可復用醫(yī)用防護服面料，并對該復用醫(yī)用防護服面料的服用性和防護性能進行了研究。結果發(fā)現(xiàn)，該復用防護服面料滿足國家標準，完全具有制備復用防護服的可行性。

1試驗

1.1材料

細旦滌綸纖維：線密度25D，斷裂強度3.5cN/dtex，斷裂伸長26%；

異形細旦滌綸纖維：線密度30D，斷裂強度3.6cN/dtex，斷裂伸長25%，異形度62%；

PTFE 微孔膜：厚度0.04mm，斷裂強度橫向1.03MPa，縱向1.63MPa，孔隙率80%。

1.2 面料制備

以細旦滌綸纖維為原料，經過絡筒、整經，采用經平組織結構進行經編織造，制備了外表面防護層；以異形細旦滌綸纖維為原料，經過絡筒、整經，采用經斜組織結構進行經編織造，制備了具有良好親水性的內表面防護層。將內外防護層與PTFE 微納米多孔復合膜進行層壓復合制備成“三明治”結構的復用防護服面料。

1.3 儀器設備

馬丁代爾測試儀：型號Maxi-Martindale，James Heal；洗衣機：型號fom71cls，伊萊克斯；萬能材料試驗機：型號3344，美國Instron；萬能材料試驗機：型號5900，美國Instron；透氣性測試儀：型號M021A，Atlas；靜水壓測試儀：型號FX3000，TEXTEST AG；透濕試驗裝置：型號LH-20，日本大榮；防護服合成血液穿透測試儀：LFY-228，山東紡織科學研究院；沾水度儀：型號Y813，溫州方圓儀器有限公司；織物摩擦帶電測試儀：型號FY403D，溫州方圓儀器有限公司；口罩綜合測試平臺：型號RL 2000，上海羅中科技發(fā)展有限公司。

1.4 試驗方法

1.4.1易去污性能

采用fom71cls 洗衣機，按照紡織行業(yè)標準FZ/T 01118-2012《紡織品 防污性能的檢測和評價 易去污性》，檢測面料對花生油、機油的洗滌效果，和高鹽稀態(tài)發(fā)酵醬油的擦拭洗滌效果。

1.4.2 耐磨性能

采用Maxi-Martindale 馬丁代爾測試儀，分別選用羊毛毛氈底襯、標準磨料、No.600 水砂紙對復用醫(yī)用防護服面料平磨，進行耐磨性能的測試，觀察面料的外觀變化和破損情況，并對磨損后的面料過濾效率進行檢測。

1.4.3 撕破強力

采用常規(guī)的紡織品抗撕破性能試驗方法GB/T 3917.3-2009《紡織品 織物撕破性能 第3 部分：梯形試樣撕破強力的測定》，對多次洗消后的復用防護服面料進行了撕破強力的檢測。

1.4.4 刺破強力

采用常規(guī)的紡織品抗撕破性能試驗方法GB/T 19978-2005《土工布及其有關產品刺破強力的測定》，對多次洗消后的復用防護服面料進行了刺破強力的檢測。

1.4.5 關鍵防護性能

根據GB 19082-2009《醫(yī)用一次性防護服技術要求》進行了透氣率、接縫強力、抗?jié)B水性、透濕量、抗合成血液穿透性、表面抗?jié)裥浴嗔褟娏Α嗔焉扉L率、抗靜電性、過濾效率關鍵防護性能檢測。

2 結果與討論

2.1復用防護面料的服用性能

復用防護服作為服裝要具有沾污后可洗滌、耐磨損性等最基本的服用性能。在重復穿著過程中，服裝需要多次穿脫，面料的抗撕破性能尤其重要，應避免在穿脫及蹲起過程中由于抻動衣袖、褲腿造成面料的撕裂。同時醫(yī)務工作者穿著醫(yī)用防護服的工作過程中，會有接觸剪刀、手術刀等刀具的可能性，為避免穿著過程中刀具造成的意外破損，所以面料的抗刺破性能也十分重要。因此成衣前首先需要對面料的服用性能進行測試，驗證面料是否可以滿足服用要求。

2.1.1 不同洗滌次數的復用防護服面料的易去污性

對施加了花生油、機油、醬油后并晾干的面料樣品進行了色差等級評定，發(fā)現(xiàn)自制的復用防護服面料對花生油耐沾污性好，施加后的色差等級在3-4 級，按照標準要求洗滌后晾干，色差等級為4-5 級，具有易去污性。對機油的耐沾污性較差，施加后色差等級為2 級，經過標準洗滌晾干后色差等級為3-4 級，對機油也具有易去污性。復用防護服面料對高鹽稀態(tài)發(fā)酵醬油的耐沾污性差，施加后晾干后色差等級為2-3 級，經過洗滌后色卡對比色差等級為4-5，具有易去污性。試驗結果如表1 所示，經過1 次、10 次和20 次重復洗滌、消毒、滅菌后的試驗結果對比差別不大。

表1 經過不同洗滌次數的復用防護服面料沾污洗滌前后的色差等級

結果表明，自制的復用防護服面料具有良好的易去污性，在重復使用過程中可以保證基本的干凈衛(wèi)生，不會存在難以去除的污漬。

2.1.2 復用防護面料的耐磨性能

服裝在穿著過程中會存在各種摩擦損傷，如服裝面料自身的摩擦、面料與環(huán)境中的物品產生的摩擦等。在多次的摩擦中可能會對面料造成損傷，對防護性能產生影響。所以對面料耐磨性能進行了研究，試驗結果如圖1 所示。

圖1 復用防護服面料耐磨性試驗結果

織物間的相互摩擦對復用醫(yī)用防護面料的磨損比較小，經過10000 次摩擦后，外觀變化并不明顯，無起球無破損情況出現(xiàn)。水砂紙摩擦500 次后略有起球，沒有破損情況出現(xiàn)。水砂紙摩擦1000 次后有斷紗出現(xiàn)，耐磨次數記為990 次。

對經過不同平磨試驗的復用防護服面料進行了過濾效率的檢測，面料多次摩擦后的防護性能，結果如表2 所示。

表2 復用防護服面料經過不同平磨試驗后的過濾效率

從測試結果可以發(fā)現(xiàn)，復用防護面料的“三明治”結構能夠更有效地進行防護，在外層面料有磨損的情況下，可復用防護服面料仍然保持了80%的過濾效率，滿足國家標準GB 19082-2009中對過濾效率不小于70%的要求。

2.1.3 復用防護面料的撕破強力

復用防護服面料不僅在初次使用時要具有良好的耐撕破強力，在經過洗滌滅菌后仍然需要保證穿著的安全性。因此對經過不同次數洗滌、消毒、滅菌后的面料進行了撕破強力的測試，如表3 所示，對比發(fā)現(xiàn)復用醫(yī)用防護服面料的撕破強力在重復洗消25 次后直向和橫向的數據都沒有顯著的變化，說明重復洗消25 次過程對可復用防護服面料的撕破強力影響不大，直向、橫向始終保持在45N 以上，滿足重復使用的要求。

表3 復用防護服面料不同次數洗消后的撕破強力

2.1.4 復用防護面料的刺破強力

表4 是對進行了25 次重復洗滌、消毒、滅菌后的可復用醫(yī)用防護服面料的刺破強力數據，從表4 可以發(fā)現(xiàn)，重復洗消25 次后刺破強力的數據都沒有顯著變化，說明重復洗消25 次過程對可復用防護服面料的刺破強力影響不大，可以承受住290N 左右的刺破力，滿足重復使用的要求。

表4 復用防護服面料不同次數洗消后的刺破強力

2.2 復用防護面料的防護性能

醫(yī)用防護服是為醫(yī)務人員在工作過程中提供阻隔、防護功能的服裝，可避免醫(yī)務人員接觸到具有潛在感染性的血液、體液、分泌物、空氣中的顆粒物等。對復用防護服面料的關鍵防護性能，根據醫(yī)用一次性防護服技術要求GB 19082-2009 檢測標準進行了關鍵防護性能檢測。測試未經洗消和1 次、10次和20 次重復洗滌、消毒、滅菌后的可復用醫(yī)用防護服面料的防護性能，與市售的一次性醫(yī)用防護服檢測的性能進行了對比，結果如表5 所示。

表5 復用防護服面料不同次數洗消后的關鍵防護性能

“三明治”結構的可復用防護服面料在經過不同次數的重復洗滌、消毒、滅菌后仍然滿足GB 19082-2009 標準中對于關鍵防護性能的指標要求，特別是在透濕量抗?jié)B水性和斷裂強力方面明顯優(yōu)于一次性醫(yī)用防護服。

3 結論

自制“三明治”結構的可復用防護服面料在經過多次重復洗滌、消毒、滅菌后，服用性和防護性能的各項指標都能夠滿足防護服的使用要求，可應用于可復用防護服的制備。