可重復(fù)用醫(yī)用防護織物的防護效果探討

和超偉，廉志軍，姜 鋒

（中國紡織科學(xué)研究院有限公司，北京 100025）

自全球暴發(fā)新型冠狀病毒肺炎疫情以來，醫(yī)用防護服裝的需求量激增。目前醫(yī)用防護服以一次性醫(yī)用防護服為主，透氣透濕性能差，舒適性低；醫(yī)用防護服使用一次后即丟棄，既浪費資源，又污染環(huán)境。可重復(fù)使用醫(yī)用防護服的使用能夠提高穿著舒適度，節(jié)約成本，避免資源浪費和污染環(huán)境，是醫(yī)用防護服的發(fā)展趨勢［1］。

目前市場認可的重復(fù)使用醫(yī)用防護服的結(jié)構(gòu)分為表層、中間層與里層3 部分。表層為滌綸長絲織物，中間層為聚四氟乙烯膜（PTFE），內(nèi)層通常為結(jié)構(gòu)疏松的針織物［2］。表征防護效果的指標包括抗?jié)B水性、透濕率、抗合成血液穿透性、過濾效率、表面抗?jié)裥阅?；反映織物基本性能的指標包括斷裂強力、斷裂延伸率以及耐磨性能。若想賦予醫(yī)用防護服其他功能，還要考察其抗靜電性能、阻燃性能等［3-4］。

本實驗主要討論可重復(fù)用醫(yī)用防護服的抗?jié)B水性、透濕率、抗合成血液穿透性、過濾效率、表面抗?jié)裥阅艿确从撤雷o效果的核心指標。

1 實驗

1.1 材料

織物A：綠色條紋針織布，正面30D 滌綸DTY 長絲經(jīng)編針織布，單位面積質(zhì)量50 g/m2，中間層PTFE膜，反面同正面，導(dǎo)電絲質(zhì)量分數(shù)1%。

織物B：藍色條紋斜紋機織布，正面68D×68D 滌綸DTY 長絲，單位面積質(zhì)量185 g/m2，中間層PTFE膜，反面20D 滌綸DTY 長絲經(jīng)編針織布，單位面積質(zhì)量28 g/m2，導(dǎo)電絲質(zhì)量分數(shù)1%。

織物C：白色條紋針織布，正面30D 滌綸DTY 經(jīng)編針織布，單位面積質(zhì)量50 g/m2，中間層PTFE 膜，反面同正面，導(dǎo)電絲質(zhì)量分數(shù)1%。

織物D：白色格子機織物，正面75D×75D 滌綸DTY，單位面積質(zhì)量144 g/m2，中間層PTFE 膜，反面20D 滌綸DTY 經(jīng)編針織布，單位面積質(zhì)量28 g/m2，導(dǎo)電絲質(zhì)量分數(shù)2%。

織物E：白色格子機織布，正面100D×100D 滌綸DTY，單位面積質(zhì)量115 g/m2；反面20D 滌綸DTY 經(jīng)編針織布，單位面積質(zhì)量28 g/m2，導(dǎo)電絲質(zhì)量分數(shù)4%。

1.2 儀器

JSM-6360 掃描電鏡（日本電子株式會社），Y（B）089E 紡織品縮率測試機（溫州市大榮紡織儀器有限公司），F(xiàn)X3000 靜水壓測試儀（瑞士TEXTEST 公司），DH-450 透濕試驗裝置（日本株式會社大榮科學(xué)精器制造所），F(xiàn)YY181 醫(yī)用防護服合成血液穿透儀（溫州方圓儀器有限公司），TSI 8130A 自動濾料測試儀（美國TSI公司）。

1.3 重復(fù)洗滌方法

第一步高溫洗滌：80 ℃洗滌10 min，消毒并去除織物表面污漬。

第二步標準洗滌：參考GB/T 8629—2017《紡織品試驗用家庭洗滌和干燥程序》，采用紡織品縮率測試機進行洗滌（洗滌劑采用附錄Ⅰ中的標準洗滌劑1，洗滌程序采用附錄B 中編號為4N 的洗滌程序；加洗滌劑40 ℃洗滌15 min，前3 次漂洗3 min，第4 次漂洗2 min，脫水5 min）。

第三步：重復(fù)第一步和第二步，連續(xù)循環(huán)重復(fù)洗滌20次，懸掛晾干。

1.4 覆膜工藝

倒卷→軋光→貼PTFE 膜→保溫固化→貼內(nèi)層織物→保溫固化→拒水整理。

1.5 測試

抗?jié)B水性能：參考GB/T 4744—2013《紡織品 防水性能的檢測和評價靜水壓法》進行測試。

透濕率：參考GB/T 12704—1991《織物透濕率測定方法透濕杯法》進行測試。

抗合成血液穿透性：參考GB/T 19082—2009《醫(yī)用一次性防護服技術(shù)要求》進行測試。

過濾效率：參考GB/T 19082—2009《醫(yī)用一次性防護服技術(shù)要求》進行測試。

2 結(jié)果與分析

2.1 織物覆膜前后的防護指標

織物A、B、C、D、E 分別為規(guī)格不同的針織物或者機織物，所用PTFE 膜規(guī)格有差異，單位面積質(zhì)量不同，有單組分和雙組分兩種膜。由表1 可以看出，未覆PTFE 膜的織物抗?jié)B水性能靜水壓均為0 kPa，抗合成血液穿透性能等級均為0 級，透濕率均大于8 900 g/（m2·24 h），過濾效率為10%～65%；覆PTFE 膜之后的織物抗?jié)B水性能靜水壓上升，為38～200 kPa（織物D 抗?jié)B水性能為50～200 kPa 不等，表明布面不均勻），透濕率為5 900～10 380 g/（m2·24 h），抗合成血液穿透性能等級均大于4 級，過濾效率均大于90%。覆膜前后織物的防護效果變化明顯：未覆PTFE 膜的織物，幾乎沒有阻攔液體穿透的能力，過濾效果差，透濕率高；經(jīng)過覆膜加工，織物具有了良好的防護效果，能夠滿足GB/T 19082—2009 中對醫(yī)用防護服面料指標的要求。原因可能是普通機織物與針織物內(nèi)纖維間有空隙，織物空隙大，有利于液體、氣體穿透，無法防止水、合成血液等的穿透；可重復(fù)用PTFE 覆膜織物因為PTFE 膜的多孔組織結(jié)構(gòu)，使其具有防止液體分子穿行但是允許氣體分子穿行的特點［5］，使織物同時具備良好的過濾效率與透濕率，同時又具備抗?jié)B水、抗合成血液穿透性。

表1 覆膜前后可重復(fù)用醫(yī)用防護織物指標

2.2 防護織物內(nèi)PTFE 膜的狀態(tài)

對比圖1a、1b 可以看出，可重復(fù)用防護織物在覆PTFE 膜加工過程中，對防護織物內(nèi)的PTFE 膜有一定程度的損傷，表現(xiàn)在PTFE 膜的部分透氣孔被堵塞。

由圖1c 可看出，經(jīng)過重復(fù)洗滌后，防護織物內(nèi)的PTFE 膜都有不同程度的損傷，有些氣孔粘合在一起，甚至出現(xiàn)不同形態(tài)的裂紋。PTFE 膜的熔融溫度為327～342 ℃，本實驗洗滌條件下的洗滌溫度不會改變PTFE 膜的化學(xué)形態(tài)，損傷來自物理作用力。洗滌過程中的洗滌及脫水程序?qū)Ψ雷o織物有強烈的機械拉伸與拍打作用，致使PTFE 膜表面的孔粘合在一起，甚至將PTFE膜撕裂。此外，洗滌劑的微小顆粒進入PTFE膜內(nèi)微孔將其堵塞，孔隙率下降，對織物內(nèi)的PTFE膜也有損傷。

圖1 防護織物內(nèi)PTFE 膜的電鏡照片

2.3 重復(fù)洗滌對防護織物防護效果的影響

由表2 可以看出，重復(fù)洗滌前后含PTFE 膜的防護織物過濾效率與抗合成血液穿透性能均沒有變化；織物C 的抗?jié)B水性能升高，透濕率下降；織物A、織物D 與織物E 的抗?jié)B水性能下降，透濕率升高；所有防護織物表面的抗?jié)裥阅芫胁煌潭鹊南陆怠？椢锏目節(jié)B水性能升高，透濕率下降，原因可能是洗滌過程中PTFE 膜受機械作用損傷，部分膜內(nèi)微孔被堵塞。當PTFE 膜所受機械作用進一步加強，膜受損出現(xiàn)裂紋，致使織物抗?jié)B水性能下降，透濕率升高，織物防護性能大幅度下降。

表2 洗滌前后可重復(fù)用醫(yī)用防護織物指標

在洗滌過程中，織物經(jīng)歷洗滌、脫水等，強大的機械作用力會損傷覆膜織物，使膜與織物剝離，造成織物表面出現(xiàn)鼓包現(xiàn)象，對織物中間層的PTFE 膜造成物理損傷；80 ℃高溫洗滌會加大這種機械損傷程度。

洗滌前后防護織物的抗?jié)裥阅茏兓芸椢锞芩硇Ч挠绊懀芩韯┦欠衲拖礇Q定了洗滌后織物的表面抗?jié)裥阅艿燃?。拒水整理效果?yōu)異的織物，經(jīng)過重復(fù)洗滌后能夠保持良好的拒水效果，織物的抗?jié)裥阅艿燃壿^高。

3 結(jié)論

（1）加入聚四氟乙烯膜可以提高織物的抗?jié)B水性能靜水壓至38～200 kPa，抗合成血液穿透性大于4級，過濾效率大于90%，透濕率降低至5 900～10 000 g/（m2·24 h）。（2）重復(fù)洗滌對防護織物內(nèi)的PTFE 膜有損傷，造成氣孔粘合及膜出現(xiàn)裂紋。（3）經(jīng)過20 次重復(fù)洗滌后，聚四氟乙烯防護織物抗?jié)B水性能下降，透濕率升高，表面抗?jié)裥阅芟陆?，抗合成血液穿透性與過濾效率變化不明顯。