可重复用医用防护织物的防护效果探讨

和超伟，廉志军，姜 锋

（中国纺织科学研究院有限公司，北京 100025）

自全球暴发新型冠状病毒肺炎疫情以来，医用防护服装的需求量激增。目前医用防护服以一次性医用防护服为主，透气透湿性能差，舒适性低；医用防护服使用一次后即丢弃，既浪费资源，又污染环境。可重复使用医用防护服的使用能够提高穿着舒适度，节约成本，避免资源浪费和污染环境，是医用防护服的发展趋势［1］。

目前市场认可的重复使用医用防护服的结构分为表层、中间层与里层3 部分。表层为涤纶长丝织物，中间层为聚四氟乙烯膜（PTFE），内层通常为结构疏松的针织物［2］。表征防护效果的指标包括抗渗水性、透湿率、抗合成血液穿透性、过滤效率、表面抗湿性能；反映织物基本性能的指标包括断裂强力、断裂延伸率以及耐磨性能。若想赋予医用防护服其他功能，还要考察其抗静电性能、阻燃性能等［3-4］。

本实验主要讨论可重复用医用防护服的抗渗水性、透湿率、抗合成血液穿透性、过滤效率、表面抗湿性能等反映防护效果的核心指标。

1 实验

1.1 材料

织物A：绿色条纹针织布，正面30D 涤纶DTY 长丝经编针织布，单位面积质量50 g/m2，中间层PTFE膜，反面同正面，导电丝质量分数1%。

织物B：蓝色条纹斜纹机织布，正面68D×68D 涤纶DTY 长丝，单位面积质量185 g/m2，中间层PTFE膜，反面20D 涤纶DTY 长丝经编针织布，单位面积质量28 g/m2，导电丝质量分数1%。

织物C：白色条纹针织布，正面30D 涤纶DTY 经编针织布，单位面积质量50 g/m2，中间层PTFE 膜，反面同正面，导电丝质量分数1%。

织物D：白色格子机织物，正面75D×75D 涤纶DTY，单位面积质量144 g/m2，中间层PTFE 膜，反面20D 涤纶DTY 经编针织布，单位面积质量28 g/m2，导电丝质量分数2%。

织物E：白色格子机织布，正面100D×100D 涤纶DTY，单位面积质量115 g/m2；反面20D 涤纶DTY 经编针织布，单位面积质量28 g/m2，导电丝质量分数4%。

1.2 仪器

JSM-6360 扫描电镜（日本电子株式会社），Y（B）089E 纺织品缩率测试机（温州市大荣纺织仪器有限公司），FX3000 静水压测试仪（瑞士TEXTEST 公司），DH-450 透湿试验装置（日本株式会社大荣科学精器制造所），FYY181 医用防护服合成血液穿透仪（温州方圆仪器有限公司），TSI 8130A 自动滤料测试仪（美国TSI公司）。

1.3 重复洗涤方法

第一步高温洗涤：80 ℃洗涤10 min，消毒并去除织物表面污渍。

第二步标准洗涤：参考GB/T 8629—2017《纺织品试验用家庭洗涤和干燥程序》，采用纺织品缩率测试机进行洗涤（洗涤剂采用附录Ⅰ中的标准洗涤剂1，洗涤程序采用附录B 中编号为4N 的洗涤程序；加洗涤剂40 ℃洗涤15 min，前3 次漂洗3 min，第4 次漂洗2 min，脱水5 min）。

第三步：重复第一步和第二步，连续循环重复洗涤20次，悬挂晾干。

1.4 覆膜工艺

倒卷→轧光→贴PTFE 膜→保温固化→贴内层织物→保温固化→拒水整理。

1.5 测试

抗渗水性能：参考GB/T 4744—2013《纺织品 防水性能的检测和评价静水压法》进行测试。

透湿率：参考GB/T 12704—1991《织物透湿率测定方法透湿杯法》进行测试。

抗合成血液穿透性：参考GB/T 19082—2009《医用一次性防护服技术要求》进行测试。

过滤效率：参考GB/T 19082—2009《医用一次性防护服技术要求》进行测试。

2 结果与分析

2.1 织物覆膜前后的防护指标

织物A、B、C、D、E 分别为规格不同的针织物或者机织物，所用PTFE 膜规格有差异，单位面积质量不同，有单组分和双组分两种膜。由表1 可以看出，未覆PTFE 膜的织物抗渗水性能静水压均为0 kPa，抗合成血液穿透性能等级均为0 级，透湿率均大于8 900 g/（m2·24 h），过滤效率为10%～65%；覆PTFE 膜之后的织物抗渗水性能静水压上升，为38～200 kPa（织物D 抗渗水性能为50～200 kPa 不等，表明布面不均匀），透湿率为5 900～10 380 g/（m2·24 h），抗合成血液穿透性能等级均大于4 级，过滤效率均大于90%。覆膜前后织物的防护效果变化明显：未覆PTFE 膜的织物，几乎没有阻拦液体穿透的能力，过滤效果差，透湿率高；经过覆膜加工，织物具有了良好的防护效果，能够满足GB/T 19082—2009 中对医用防护服面料指标的要求。原因可能是普通机织物与针织物内纤维间有空隙，织物空隙大，有利于液体、气体穿透，无法防止水、合成血液等的穿透；可重复用PTFE 覆膜织物因为PTFE 膜的多孔组织结构，使其具有防止液体分子穿行但是允许气体分子穿行的特点［5］，使织物同时具备良好的过滤效率与透湿率，同时又具备抗渗水、抗合成血液穿透性。

表1 覆膜前后可重复用医用防护织物指标

2.2 防护织物内PTFE 膜的状态

对比图1a、1b 可以看出，可重复用防护织物在覆PTFE 膜加工过程中，对防护织物内的PTFE 膜有一定程度的损伤，表现在PTFE 膜的部分透气孔被堵塞。

由图1c 可看出，经过重复洗涤后，防护织物内的PTFE 膜都有不同程度的损伤，有些气孔粘合在一起，甚至出现不同形态的裂纹。PTFE 膜的熔融温度为327～342 ℃，本实验洗涤条件下的洗涤温度不会改变PTFE 膜的化学形态，损伤来自物理作用力。洗涤过程中的洗涤及脱水程序对防护织物有强烈的机械拉伸与拍打作用，致使PTFE 膜表面的孔粘合在一起，甚至将PTFE膜撕裂。此外，洗涤剂的微小颗粒进入PTFE膜内微孔将其堵塞，孔隙率下降，对织物内的PTFE膜也有损伤。

图1 防护织物内PTFE 膜的电镜照片

2.3 重复洗涤对防护织物防护效果的影响

由表2 可以看出，重复洗涤前后含PTFE 膜的防护织物过滤效率与抗合成血液穿透性能均没有变化；织物C 的抗渗水性能升高，透湿率下降；织物A、织物D 与织物E 的抗渗水性能下降，透湿率升高；所有防护织物表面的抗湿性能均有不同程度的下降。织物的抗渗水性能升高，透湿率下降，原因可能是洗涤过程中PTFE 膜受机械作用损伤，部分膜内微孔被堵塞。当PTFE 膜所受机械作用进一步加强，膜受损出现裂纹，致使织物抗渗水性能下降，透湿率升高，织物防护性能大幅度下降。

表2 洗涤前后可重复用医用防护织物指标

在洗涤过程中，织物经历洗涤、脱水等，强大的机械作用力会损伤覆膜织物，使膜与织物剥离，造成织物表面出现鼓包现象，对织物中间层的PTFE 膜造成物理损伤；80 ℃高温洗涤会加大这种机械损伤程度。

洗涤前后防护织物的抗湿性能变化受织物拒水整理效果的影响，拒水整理剂是否耐洗决定了洗涤后织物的表面抗湿性能等级。拒水整理效果优异的织物，经过重复洗涤后能够保持良好的拒水效果，织物的抗湿性能等级较高。

3 结论

（1）加入聚四氟乙烯膜可以提高织物的抗渗水性能静水压至38～200 kPa，抗合成血液穿透性大于4级，过滤效率大于90%，透湿率降低至5 900～10 000 g/（m2·24 h）。（2）重复洗涤对防护织物内的PTFE 膜有损伤，造成气孔粘合及膜出现裂纹。（3）经过20 次重复洗涤后，聚四氟乙烯防护织物抗渗水性能下降，透湿率升高，表面抗湿性能下降，抗合成血液穿透性与过滤效率变化不明显。