“三明治”結構的可復用醫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造成一次性醫用防護服的大量使用，由于絕大多數一次性醫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、可能會給醫護人員帶來巨大的健康隱患[4-5]。可復用醫用防護服既能減輕一次性防護服用后處理的環境壓力，又能降低突發事件造成的醫用防護服短缺風險。因此，研發可復用的醫用防護服將逐漸成為醫用防護服發展的一種趨勢[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用防護服的應用效果。目前對可復用醫用防護服面料及制備方法的研究經歷了傳統機織物[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。研究發現[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”結構的可復用醫用防護服面料，并對該復用醫用防護服面料的服用性和防護性能進行了研究。結果發現，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，和高鹽稀態發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《醫用一次性防護服技術要求》進行了透氣率、接縫強力、抗滲水性、透濕量、抗合成血液穿透性、表面抗濕性、斷裂強力、斷裂伸長率、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。同時醫務工作者穿著醫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，發現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發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。水砂紙摩擦500 次后略有起球，沒有破損情況出現。水砂紙摩擦1000 次后有斷紗出現，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

從測試結果可以發現，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，對比發現復用醫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、滅菌后的可復用醫用防護服面料的刺破強力數據，從表4 可以發現，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

醫用防護服是為醫務人員在工作過程中提供阻隔、防護功能的服裝，可避免醫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、滅菌后的可復用醫用防護服面料的防護性能，與市售的一次性醫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，特別是在透濕量抗滲水性和斷裂強力方面明顯優于一次性醫用防護服。

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。