“三明治”结构的可复用医用防护服面料的性能研究

2022-07-11崔华帅屈硕朱金唐王少辉吴鹏飞史贤宁黄庆

纺织科学研究 2022年7期

崔华帅，屈硕，朱金唐，王少辉，吴鹏飞，史贤宁，黄庆

（ 1.中国纺织科学研究院有限公司，北京 10025；2. 生物源纤维制造技术国家重点实验室，北京 100025；3.北京中丽制机工程技术有限公司，北京101111；4.中纺标检验认证股份有限公司，北京 100025）

新冠肺炎疫情的爆发造成一次性医用防护服的大量使用，由于绝大多数一次性医用防护服面料都不能轻易降解，因此，废弃防护服的处理会给环境带来巨大压力[1-2]。据每日经济新闻报道[3]，仅2020 年，全国新增防护服、隔离衣的用量就达6 万吨。另外，一次性医用防护服透湿性较差，不具备长期穿着舒适性；力学性能相对较差、使用过程不耐撕扯、可能会给医护人员带来巨大的健康隐患[4-5]。可复用医用防护服既能减轻一次性防护服用后处理的环境压力，又能降低突发事件造成的医用防护服短缺风险。因此，研发可复用的医用防护服将逐渐成为医用防护服发展的一种趋势[6]。

可复用防护服面料的基本要点是可以被重复处理和重复使用，因此针对面料的研究需要关注其处理过程和使用过程的性能，所用织物材料的结构、性能等要素决定可复用医用防护服的应用效果。目前对可复用医用防护服面料及制备方法的研究经历了传统机织物[7]、高密机织物[8]、涂层[9]及层压复合织物[10]等阶段。但是，通常用棉纱和纤维制备的机织物湿态下的阻隔性能不能满足服用防护要求，单纯的涂层织物又普遍不具有穿着舒适性。研究发现[11-12]，微孔膜如聚乙烯微孔膜、聚四氟乙烯（PTFE）微纳米多孔膜等对病毒具有良好的物理阻隔性能。

文章整合织物穿着舒适性和层压复合物的高阻隔性，以PTFE 微纳米多孔膜为中间阻隔层，以涤纶（或亲水改性涤纶）织物为内外防护层，制备了“三明治”结构的可复用医用防护服面料，并对该复用医用防护服面料的服用性和防护性能进行了研究。结果发现，该复用防护服面料满足国家标准，完全具有制备复用防护服的可行性。

1试验

1.1材料

细旦涤纶纤维：线密度25D，断裂强度3.5cN/dtex，断裂伸长26%；

异形细旦涤纶纤维：线密度30D，断裂强度3.6cN/dtex，断裂伸长25%，异形度62%；

PTFE 微孔膜：厚度0.04mm，断裂强度横向1.03MPa，纵向1.63MPa，孔隙率80%。

1.2 面料制备

以细旦涤纶纤维为原料，经过络筒、整经，采用经平组织结构进行经编织造，制备了外表面防护层；以异形细旦涤纶纤维为原料，经过络筒、整经，采用经斜组织结构进行经编织造，制备了具有良好亲水性的内表面防护层。将内外防护层与PTFE 微纳米多孔复合膜进行层压复合制备成“三明治”结构的复用防护服面料。

1.3 仪器设备

马丁代尔测试仪：型号Maxi-Martindale，James Heal；洗衣机：型号fom71cls，伊莱克斯；万能材料试验机：型号3344，美国Instron；万能材料试验机：型号5900，美国Instron；透气性测试仪：型号M021A，Atlas；静水压测试仪：型号FX3000，TEXTEST AG；透湿试验装置：型号LH-20，日本大荣；防护服合成血液穿透测试仪：LFY-228，山东纺织科学研究院；沾水度仪：型号Y813，温州方圆仪器有限公司；织物摩擦带电测试仪：型号FY403D，温州方圆仪器有限公司；口罩综合测试平台：型号RL 2000，上海罗中科技发展有限公司。

1.4 试验方法

1.4.1易去污性能

采用fom71cls 洗衣机，按照纺织行业标准FZ/T 01118-2012《纺织品防污性能的检测和评价易去污性》，检测面料对花生油、机油的洗涤效果，和高盐稀态发酵酱油的擦拭洗涤效果。

1.4.2 耐磨性能

采用Maxi-Martindale 马丁代尔测试仪，分别选用羊毛毛毡底衬、标准磨料、No.600 水砂纸对复用医用防护服面料平磨，进行耐磨性能的测试，观察面料的外观变化和破损情况，并对磨损后的面料过滤效率进行检测。

1.4.3 撕破强力

采用常规的纺织品抗撕破性能试验方法GB/T 3917.3-2009《纺织品织物撕破性能第3 部分：梯形试样撕破强力的测定》，对多次洗消后的复用防护服面料进行了撕破强力的检测。

1.4.4 刺破强力

采用常规的纺织品抗撕破性能试验方法GB/T 19978-2005《土工布及其有关产品刺破强力的测定》，对多次洗消后的复用防护服面料进行了刺破强力的检测。

1.4.5 关键防护性能

根据GB 19082-2009《医用一次性防护服技术要求》进行了透气率、接缝强力、抗渗水性、透湿量、抗合成血液穿透性、表面抗湿性、断裂强力、断裂伸长率、抗静电性、过滤效率关键防护性能检测。

2 结果与讨论

2.1复用防护面料的服用性能

复用防护服作为服装要具有沾污后可洗涤、耐磨损性等最基本的服用性能。在重复穿着过程中，服装需要多次穿脱，面料的抗撕破性能尤其重要，应避免在穿脱及蹲起过程中由于抻动衣袖、裤腿造成面料的撕裂。同时医务工作者穿着医用防护服的工作过程中，会有接触剪刀、手术刀等刀具的可能性，为避免穿着过程中刀具造成的意外破损，所以面料的抗刺破性能也十分重要。因此成衣前首先需要对面料的服用性能进行测试，验证面料是否可以满足服用要求。

2.1.1 不同洗涤次数的复用防护服面料的易去污性

对施加了花生油、机油、酱油后并晾干的面料样品进行了色差等级评定，发现自制的复用防护服面料对花生油耐沾污性好，施加后的色差等级在3-4 级，按照标准要求洗涤后晾干，色差等级为4-5 级，具有易去污性。对机油的耐沾污性较差，施加后色差等级为2 级，经过标准洗涤晾干后色差等级为3-4 级，对机油也具有易去污性。复用防护服面料对高盐稀态发酵酱油的耐沾污性差，施加后晾干后色差等级为2-3 级，经过洗涤后色卡对比色差等级为4-5，具有易去污性。试验结果如表1 所示，经过1 次、10 次和20 次重复洗涤、消毒、灭菌后的试验结果对比差别不大。

表1 经过不同洗涤次数的复用防护服面料沾污洗涤前后的色差等级

结果表明，自制的复用防护服面料具有良好的易去污性，在重复使用过程中可以保证基本的干净卫生，不会存在难以去除的污渍。

2.1.2 复用防护面料的耐磨性能

服装在穿着过程中会存在各种摩擦损伤，如服装面料自身的摩擦、面料与环境中的物品产生的摩擦等。在多次的摩擦中可能会对面料造成损伤，对防护性能产生影响。所以对面料耐磨性能进行了研究，试验结果如图1 所示。

图1 复用防护服面料耐磨性试验结果

织物间的相互摩擦对复用医用防护面料的磨损比较小，经过10000 次摩擦后，外观变化并不明显，无起球无破损情况出现。水砂纸摩擦500 次后略有起球，没有破损情况出现。水砂纸摩擦1000 次后有断纱出现，耐磨次数记为990 次。

对经过不同平磨试验的复用防护服面料进行了过滤效率的检测，面料多次摩擦后的防护性能，结果如表2 所示。

表2 复用防护服面料经过不同平磨试验后的过滤效率

从测试结果可以发现，复用防护面料的“三明治”结构能够更有效地进行防护，在外层面料有磨损的情况下，可复用防护服面料仍然保持了80%的过滤效率，满足国家标准GB 19082-2009中对过滤效率不小于70%的要求。

2.1.3 复用防护面料的撕破强力

复用防护服面料不仅在初次使用时要具有良好的耐撕破强力，在经过洗涤灭菌后仍然需要保证穿着的安全性。因此对经过不同次数洗涤、消毒、灭菌后的面料进行了撕破强力的测试，如表3 所示，对比发现复用医用防护服面料的撕破强力在重复洗消25 次后直向和横向的数据都没有显著的变化，说明重复洗消25 次过程对可复用防护服面料的撕破强力影响不大，直向、横向始终保持在45N 以上，满足重复使用的要求。

表3 复用防护服面料不同次数洗消后的撕破强力

2.1.4 复用防护面料的刺破强力

表4 是对进行了25 次重复洗涤、消毒、灭菌后的可复用医用防护服面料的刺破强力数据，从表4 可以发现，重复洗消25 次后刺破强力的数据都没有显著变化，说明重复洗消25 次过程对可复用防护服面料的刺破强力影响不大，可以承受住290N 左右的刺破力，满足重复使用的要求。

表4 复用防护服面料不同次数洗消后的刺破强力

2.2 复用防护面料的防护性能

医用防护服是为医务人员在工作过程中提供阻隔、防护功能的服装，可避免医务人员接触到具有潜在感染性的血液、体液、分泌物、空气中的颗粒物等。对复用防护服面料的关键防护性能，根据医用一次性防护服技术要求GB 19082-2009 检测标准进行了关键防护性能检测。测试未经洗消和1 次、10次和20 次重复洗涤、消毒、灭菌后的可复用医用防护服面料的防护性能，与市售的一次性医用防护服检测的性能进行了对比，结果如表5 所示。