“三明治”結(jié)構(gòu)的可復(fù)用醫(yī)用防護(hù)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(guó)紡織科學(xué)研究院有限公司，北京 10025；2. 生物源纖維制造技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100025；3.北京中麗制機(jī)工程技術(shù)有限公司，北京101111；4.中紡標(biāo)檢驗(yàn)認(rèn)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(hù)服的大量使用，由于絕大多數(shù)一次性醫(yī)用防護(hù)服面料都不能輕易降解，因此，廢棄防護(hù)服的處理會(huì)給環(huán)境帶來巨大壓力[1-2]。據(jù)每日經(jīng)濟(jì)新聞報(bào)道[3]，僅2020 年，全國(guó)新增防護(hù)服、隔離衣的用量就達(dá)6 萬噸。另外，一次性醫(yī)用防護(hù)服透濕性較差，不具備長(zhǎng)期穿著舒適性；力學(xué)性能相對(duì)較差、使用過程不耐撕扯、可能會(huì)給醫(yī)護(hù)人員帶來巨大的健康隱患[4-5]?？蓮?fù)用醫(yī)用防護(hù)服既能減輕一次性防護(hù)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(hù)服短缺風(fēng)險(xiǎn)。因此，研發(fā)可復(fù)用的醫(yī)用防護(hù)服將逐漸成為醫(yī)用防護(hù)服發(fā)展的一種趨勢(shì)[6]。

可復(fù)用防護(hù)服面料的基本要點(diǎn)是可以被重復(fù)處理和重復(fù)使用，因此針對(duì)面料的研究需要關(guān)注其處理過程和使用過程的性能，所用織物材料的結(jié)構(gòu)、性能等要素決定可復(fù)用醫(yī)用防護(hù)服的應(yīng)用效果。目前對(duì)可復(fù)用醫(yī)用防護(hù)服面料及制備方法的研究經(jīng)歷了傳統(tǒng)機(jī)織物[7]、高密機(jī)織物[8]、涂層[9]及層壓復(fù)合織物[10]等階段。但是，通常用棉紗和纖維制備的機(jī)織物濕態(tài)下的阻隔性能不能滿足服用防護(hù)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(duì)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(fù)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(nèi)外防護(hù)層，制備了“三明治”結(jié)構(gòu)的可復(fù)用醫(yī)用防護(hù)服面料，并對(duì)該復(fù)用醫(yī)用防護(hù)服面料的服用性和防護(hù)性能進(jìn)行了研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該復(fù)用防護(hù)服面料滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，完全具有制備復(fù)用防護(hù)服的可行性。

1試驗(yàn)

1.1材料

細(xì)旦滌綸纖維：線密度25D，斷裂強(qiáng)度3.5cN/dtex，斷裂伸長(zhǎng)26%；

異形細(xì)旦滌綸纖維：線密度30D，斷裂強(qiáng)度3.6cN/dtex，斷裂伸長(zhǎng)25%，異形度62%；

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

1.2 面料制備

以細(xì)旦滌綸纖維為原料，經(jīng)過絡(luò)筒、整經(jīng)，采用經(jīng)平組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行經(jīng)編織造，制備了外表面防護(hù)層；以異形細(xì)旦滌綸纖維為原料，經(jīng)過絡(luò)筒、整經(jīng)，采用經(jīng)斜組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行經(jīng)編織造，制備了具有良好親水性的內(nèi)表面防護(hù)層。將內(nèi)外防護(hù)層與PTFE 微納米多孔復(fù)合膜進(jìn)行層壓復(fù)合制備成“三明治”結(jié)構(gòu)的復(fù)用防護(hù)服面料。

1.3 儀器設(shè)備

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

1.4 試驗(yàn)方法

1.4.1易去污性能

采用fom71cls 洗衣機(jī)，按照紡織行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)FZ/T 01118-2012《紡織品 防污性能的檢測(cè)和評(píng)價(jià) 易去污性》，檢測(cè)面料對(duì)花生油、機(jī)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(cè)試儀，分別選用羊毛毛氈底襯、標(biāo)準(zhǔn)磨料、No.600 水砂紙對(duì)復(fù)用醫(yī)用防護(hù)服面料平磨，進(jìn)行耐磨性能的測(cè)試，觀察面料的外觀變化和破損情況，并對(duì)磨損后的面料過濾效率進(jìn)行檢測(cè)。

1.4.3 撕破強(qiáng)力

采用常規(guī)的紡織品抗撕破性能試驗(yàn)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(qiáng)力的測(cè)定》，對(duì)多次洗消后的復(fù)用防護(hù)服面料進(jìn)行了撕破強(qiáng)力的檢測(cè)。

1.4.4 刺破強(qiáng)力

采用常規(guī)的紡織品抗撕破性能試驗(yàn)方法GB/T 19978-2005《土工布及其有關(guān)產(chǎn)品刺破強(qiáng)力的測(cè)定》，對(duì)多次洗消后的復(fù)用防護(hù)服面料進(jìn)行了刺破強(qiáng)力的檢測(cè)。

1.4.5 關(guān)鍵防護(hù)性能

根據(jù)GB 19082-2009《醫(yī)用一次性防護(hù)服技術(shù)要求》進(jìn)行了透氣率、接縫強(qiáng)力、抗?jié)B水性、透濕量、抗合成血液穿透性、表面抗?jié)裥?、斷裂?qiáng)力、斷裂伸長(zhǎng)率、抗靜電性、過濾效率關(guān)鍵防護(hù)性能檢測(cè)。

2 結(jié)果與討論

2.1復(fù)用防護(hù)面料的服用性能

復(fù)用防護(hù)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(fù)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(yīng)避免在穿脫及蹲起過程中由于抻動(dòng)衣袖、褲腿造成面料的撕裂。同時(shí)醫(yī)務(wù)工作者穿著醫(yī)用防護(hù)服的工作過程中，會(huì)有接觸剪刀、手術(shù)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(duì)面料的服用性能進(jìn)行測(cè)試，驗(yàn)證面料是否可以滿足服用要求。

2.1.1 不同洗滌次數(shù)的復(fù)用防護(hù)服面料的易去污性

對(duì)施加了花生油、機(jī)油、醬油后并晾干的面料樣品進(jìn)行了色差等級(jí)評(píng)定，發(fā)現(xiàn)自制的復(fù)用防護(hù)服面料對(duì)花生油耐沾污性好，施加后的色差等級(jí)在3-4 級(jí)，按照標(biāo)準(zhǔn)要求洗滌后晾干，色差等級(jí)為4-5 級(jí)，具有易去污性。對(duì)機(jī)油的耐沾污性較差，施加后色差等級(jí)為2 級(jí)，經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)洗滌晾干后色差等級(jí)為3-4 級(jí)，對(duì)機(jī)油也具有易去污性。復(fù)用防護(hù)服面料對(duì)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(jí)為2-3 級(jí)，經(jīng)過洗滌后色卡對(duì)比色差等級(jí)為4-5，具有易去污性。試驗(yàn)結(jié)果如表1 所示，經(jīng)過1 次、10 次和20 次重復(fù)洗滌、消毒、滅菌后的試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比差別不大。

表1 經(jīng)過不同洗滌次數(shù)的復(fù)用防護(hù)服面料沾污洗滌前后的色差等級(jí)

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

2.1.2 復(fù)用防護(hù)面料的耐磨性能

服裝在穿著過程中會(huì)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(chǎn)生的摩擦等。在多次的摩擦中可能會(huì)對(duì)面料造成損傷，對(duì)防護(hù)性能產(chǎn)生影響。所以對(duì)面料耐磨性能進(jìn)行了研究，試驗(yàn)結(jié)果如圖1 所示。

圖1 復(fù)用防護(hù)服面料耐磨性試驗(yàn)結(jié)果

織物間的相互摩擦對(duì)復(fù)用醫(yī)用防護(hù)面料的磨損比較小，經(jīng)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(shù)記為990 次。

對(duì)經(jīng)過不同平磨試驗(yàn)的復(fù)用防護(hù)服面料進(jìn)行了過濾效率的檢測(cè)，面料多次摩擦后的防護(hù)性能，結(jié)果如表2 所示。

表2 復(fù)用防護(hù)服面料經(jīng)過不同平磨試驗(yàn)后的過濾效率

從測(cè)試結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，復(fù)用防護(hù)面料的“三明治”結(jié)構(gòu)能夠更有效地進(jìn)行防護(hù)，在外層面料有磨損的情況下，可復(fù)用防護(hù)服面料仍然保持了80%的過濾效率，滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 19082-2009中對(duì)過濾效率不小于70%的要求。

2.1.3 復(fù)用防護(hù)面料的撕破強(qiáng)力

復(fù)用防護(hù)服面料不僅在初次使用時(shí)要具有良好的耐撕破強(qiáng)力，在經(jīng)過洗滌滅菌后仍然需要保證穿著的安全性。因此對(duì)經(jīng)過不同次數(shù)洗滌、消毒、滅菌后的面料進(jìn)行了撕破強(qiáng)力的測(cè)試，如表3 所示，對(duì)比發(fā)現(xiàn)復(fù)用醫(yī)用防護(hù)服面料的撕破強(qiáng)力在重復(fù)洗消25 次后直向和橫向的數(shù)據(jù)都沒有顯著的變化，說明重復(fù)洗消25 次過程對(duì)可復(fù)用防護(hù)服面料的撕破強(qiáng)力影響不大，直向、橫向始終保持在45N 以上，滿足重復(fù)使用的要求。

表3 復(fù)用防護(hù)服面料不同次數(shù)洗消后的撕破強(qiáng)力

2.1.4 復(fù)用防護(hù)面料的刺破強(qiáng)力

表4 是對(duì)進(jìn)行了25 次重復(fù)洗滌、消毒、滅菌后的可復(fù)用醫(yī)用防護(hù)服面料的刺破強(qiáng)力數(shù)據(jù)，從表4 可以發(fā)現(xiàn)，重復(fù)洗消25 次后刺破強(qiáng)力的數(shù)據(jù)都沒有顯著變化，說明重復(fù)洗消25 次過程對(duì)可復(fù)用防護(hù)服面料的刺破強(qiáng)力影響不大，可以承受住290N 左右的刺破力，滿足重復(fù)使用的要求。

表4 復(fù)用防護(hù)服面料不同次數(shù)洗消后的刺破強(qiáng)力

2.2 復(fù)用防護(hù)面料的防護(hù)性能

醫(yī)用防護(hù)服是為醫(yī)務(wù)人員在工作過程中提供阻隔、防護(hù)功能的服裝，可避免醫(yī)務(wù)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(duì)復(fù)用防護(hù)服面料的關(guān)鍵防護(hù)性能，根據(jù)醫(yī)用一次性防護(hù)服技術(shù)要求GB 19082-2009 檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了關(guān)鍵防護(hù)性能檢測(cè)。測(cè)試未經(jīng)洗消和1 次、10次和20 次重復(fù)洗滌、消毒、滅菌后的可復(fù)用醫(yī)用防護(hù)服面料的防護(hù)性能，與市售的一次性醫(yī)用防護(hù)服檢測(cè)的性能進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果如表5 所示。

表5 復(fù)用防護(hù)服面料不同次數(shù)洗消后的關(guān)鍵防護(hù)性能

“三明治”結(jié)構(gòu)的可復(fù)用防護(hù)服面料在經(jīng)過不同次數(shù)的重復(fù)洗滌、消毒、滅菌后仍然滿足GB 19082-2009 標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于關(guān)鍵防護(hù)性能的指標(biāo)要求，特別是在透濕量抗?jié)B水性和斷裂強(qiáng)力方面明顯優(yōu)于一次性醫(yī)用防護(hù)服。

3 結(jié)論

自制“三明治”結(jié)構(gòu)的可復(fù)用防護(hù)服面料在經(jīng)過多次重復(fù)洗滌、消毒、滅菌后，服用性和防護(hù)性能的各項(xiàng)指標(biāo)都能夠滿足防護(hù)服的使用要求，可應(yīng)用于可復(fù)用防護(hù)服的制備。