可重复使用医用防护服面料的耐久防水性能.pdf

印染（2023 No.8）可重复使用医用防护服面料的耐久防水性能於琴，岳仕芳，郁怀佳()常州纺织服装职业技术学院，江苏省特种功能纺织材料工程研究中心，江苏 常州 213164摘要：对6种不同组织结构的防护服面料进行防水整理，通过测试面料的耐水冲击穿透性能、耐静水压等性能，选择纯棉高密斜纹织物作为可重复使用的医用防护服面料，并优化了防水整理工艺。结果表明：纯棉高密斜纹织物一浸一轧60 g/L防水剂TUBIGUARD 559-CONC和20 g/L固化剂TUBICOAT FIX H26，轧余率65%左右，170 焙烘70 s，经多次水洗后，耐静水压达3 kPa以上，耐水冲击穿透性能好，吸水纸吸水量0.06 g，液体阻隔性能23级，防护性能耐久性好，可重复使用。关键词：防水整理；液体阻隔性能；耐久性；医用防护服面料；高密斜纹棉织物中图分类号：TS195.5文献标志码：B文章编号：1000-4017（2023）08-0050-04Durable waterproof properties of reusable medical protective clothing fabricYU Qin,YUE Shifang,YU Huaijia Changzhou Textile Garment Institute,Jiangsu Province Engineering ResearchCenter of Special Functional Textile Materials,Changzhou 213164,ChinaAbstract:Waterproof finishing of 6 types of protective clothing fabrics with different fabric structures is carriedout.By testing the water impact penetration resistance and hydrostatic pressure resistance of the fabric,thehigh-density twill cotton fabric is selected as the reusable medical protective clothing fabric,and the waterproof finishing process is optimized.The results show that one-dip-one-nip of high-density twill cotton fabricwith 60 g/L waterproof agent TUBIGUARD 559-CONC and 20 g/L curing agent TUBICOAT FIX H26,65%ofpick-up,baking at 170 for 70 s,after multiple washes,the fabric has a resistance to static water pressure ofabove 3 kPa,good resistance to water impact penetration,a water absorption capacity of 0.06 g of absorbentpaper,a liquid barrier performance of 2-3 level,good protective performance and durability,and can be reused.Key words:waterproof finishing;liquid barrier property;durability;medical protective clothing fabric;high-density twill cotton fabric医用防护服面料的防护性能直接影响医护人员的防疫安全。按使用寿命长短，医用防护服可分为一次性和可重复性使用型防护服。一次性医用防护服使用后即废弃，无需消毒、洗涤，避免了交叉感染。但一次性防护服透气性差，遇外力拉扯时易破，降解困难，不环保。为克服一次性防护服的缺点，亟待开发舒适透气、防护性佳、耐多次水洗可重复使用的医用防护服。在应对突发性重大公共卫生事件时，可有效缓解医用防护服供应紧张局面，降低使用成本1。可重复使用医用防护服面料按材料的加工方式可分为高密机织物、涂层织物和层压织物2，不同种类的防护服防护等级不同。医用防护服的防护性能主要体现为防护服面料的液体阻隔性能3。2020年初，为应对新型冠状病毒肺炎疫情，工信部发布通知中要求，我国紧急医用物资防护服应符合欧盟医用防护服标准EN14126：2003 防护服-抗传染源防护服的性能要求和试验方法 的要求（液体阻隔等级在2级以上）4。按照 医用防护服的液体阻隔性能和分级 标准，医用防护服根据液体阻隔性能分为4级，根据不同岗位医护人员的防护要求，可以选择不同液体阻隔性能级别的防护服。通过面料筛选，选用高密斜纹面料进行防水整理，分析了防水剂、固化剂等对防护服面料液体阻隔性能的影响，并优化了医用防护服面料耐久防水整理工艺，提高医用防护服面料的液体阻隔性能。1试验部分1.1织物13.1 tex13.1 tex，433 根/10 cm299 根/10 cm，60/40 CVC涤/棉平纹织物；13.1 tex13.1 tex，433根/10 cm299根/10 cm，80/20涤/棉平纹织物；29.1 tex29.1 tex，236根/10 cm236根/10 cm，纯棉平纹织物；收稿日期：2023-05-09；修回日期：2023-07-17基 金 项 目：常 州 纺 织 服 装 职 业 技 术 学 院 科 技 创 新 团 队 项 目（CFTD202103）；2021年江苏省大学生创新创业计划项目：医用防护服面料的液体阻隔性能研究（202112807025Y）。作者简介：於琴（1970），高级实验师，从事染整技术实践教学及染整新产品、新工艺开发研究。50可重复使用医用防护服面料的耐久防水性能印染（2023 No.8）9.72 tex9.72 tex，551根/10 cm472根/10 cm，纯棉高密府绸；14.6 tex14.6 tex，563根/10 cm441根/10 cm，纯棉斜纹织物；36.4tex48.6tex，441根/10cm252根/10cm，纯棉纱卡1.2试剂防水剂 TUBIGUARD 559-CONC、固化剂 TUBICOAT FIX H26（上海佳和化学有限公司）1.3仪器101A-3E电热鼓风干燥箱（上海实验仪器有限公司），P-BO轧车（厦门瑞比设备有限公司），YG825E织物渗水性测试仪（温州方圆仪器有限公司），吸水纸（全国纺织标准与耗材中心），SWT-02冲击穿透性测试仪（济南机电设备有限公司），焙蒸两用机（Roaches设备公司），HTC-1低浴比小样试色机（江苏科泰印染机械）1.4工艺流程及处方1.4.1工艺流程织物浸轧整理剂（轧余率 65%左右，一浸一轧）烘干焙烘1.4.2工艺处方（防水剂TUBIGUARD 559 CONC）/（gL-1）3080（固化剂TUBICOAT FIX H26）/（gL-1）525焙烘温度/140180焙烘时间/s401301.5性能测试1.5.1织物抗渗水性测定按照GB/T 47442013 纺织品 防水性能检测与评价 静水压法 测试。1.5.2医用防护服材料的阻水性按照 YY/T 16322018 医用防护服材料的阻水性：冲击穿透测试方法 测试。将一定体积的水喷淋到试样表面，通过称量喷淋前后试样下面的吸水纸质量变化（吸水量），来判定试样的阻水性，吸水量以g为单位。吸水量越小，耐冲击穿透性能越好，阻水性越好。1.5.3织物表面拒水性能测定按照GB/T 45752012 纺织品 防水性能的检测和评价 沾水法。1.5.4医用防护服的液体阻隔性能和分级按照YY/T 14992016 医用防护服的液体阻隔性能和分级 标准评级（表1）。表1医用防护服的液体阻隔性能和分级Table 1Liquid barrier performance and classification of protective apparel intended for use in health care facilities级别1234测试方法YY/T 16322018YY/T 16322018GB/T 47442013YY/T 16322018GB/T 47442013YY/T 06892008指标吸水量4.5 g吸水量1.0 g静水压2 kPa（20 cm H2O）吸水量1.0 g静水压5 kPa（50 cm H2O）通过使用场合描述基础护理、常规隔离、常规医疗单位日常穿着等抽血、缝合、重症监护、口腔实验室等动脉抽血、静脉注射、急症室或处理创伤等长期液体接触、外科手术、怀疑有传染疾病的场合2结果与分析2.1不同品种防护服面料的液体阻隔性能比较选择6种不同组织结构的防护服面料，按1.4节工艺对织物进行防水整理，防水剂 TUBIGUARD 559-CONC质量浓度60 g/L，固化剂TUBICOAT FIX H26质量浓度15 g/L，焙烘温度165，焙烘时间60 s，分别测定防水整理后织物的表面拒水性、耐水冲击穿透性、静水压，试验结果见表1。表2不同面料防水整理后的液体阻隔性能Table 2Liquid barrier properties of different fabrics after waterproof finishing织物耐水冲击穿透性/g3.952.789.800.630.240.15静水压/kPa1.2201.1570.6082.3723.8472.585表面拒水性/级454534454545由表2数据比较6种织物防水整理后的液体阻隔性能：号、号都是T/C混纺平纹织物，组织结构一样，混纺比不同，两种织物耐水冲击穿透性能较好，吸水纸吸水量都小于4.5 g，耐静水压较差，防水整理后的液体阻隔性能可达到1级；号是纯棉平纹织物，防水整理后的耐水冲击穿透性能较差，吸水量远远超过4.5 g，表面拒水性能34级，耐静水压最低，该织物经纬密度较低，不适用于防护服面料；号是纯棉高支高密平纹织物，织物结构紧密，质地较薄，防水整理后耐水冲击穿透性能较好，吸水量只有0.63 g，耐静水压达到2.372 kPa，液体阻隔性能可达到2级标准；号是纯棉斜纹织物，该织物组织结构紧密，经纬交织点多，吸水量只有0.24 g，耐静水压达3.847 kPa，液体阻隔性能达51印染（2023 No.8）到23级标准；号是纯棉纱卡，织物纱支粗，耐静水压和渗水性能达到2级，但织物厚，服用舒适性一般。综合考虑，选择号纯棉斜纹织物作为医用防护服面料，进行液体阻隔性能研究。2.2防水剂用量对织物液体阻隔性能的影响采用号纯棉斜纹织物，选定焙烘温度170，焙烘时90 s,固化剂TUBICOAT FIX H26质量浓度20 g/L，改变防水剂TUBIGUARD 559-CONC的用量，按照1.4节工艺对纯棉斜纹织物进行防水整理，测试整理后织物的耐静水压、耐水冲击穿透性、表面拒水性，试验结果见表3。表3防水剂用量对液体阻隔性能的影响Table 3Influence of water repellent dosage on liquid barrierproperties（防水剂）/（gL-1）未处理织物405060708090100耐水冲击穿透性/g24.470.540.240.150.100.120.060.01静水压/kPa03.7493.8554.0983.7943.5933.8023.715表面拒水性/级1244545454545由表3可知：随着防水剂用量的增加，织物耐冲击穿透性能明显增加，当防水剂质量浓度在40 g/L时，吸水量0.54 g；随着防水剂质量浓度增加到60 g/L，吸水量只有0.15 g，耐水冲击穿透性非常好。织物的高密斜纹结构和防水整理剂协同作用，明显提升织物的耐冲击穿透性能。织物的表面拒水性随防水剂用量的增加也越来越好，当质量浓度达到60 g/L时，织物表面拒水性达到45级，表面没有润湿，仅有微小水珠。防水整理能明显提升该织物的耐静水压。当防水剂质量浓度达到60 g/L时，织物的静水压达到4 kPa左右。综合织物的各项防水性能，防水剂TUBIGUARD 559-CONC质量浓度在60 g/L以上时，织物的液体阻隔性能达到23级，因此选择防水剂质量浓度为60 g/L。2.3固化剂用量对液体阻隔性能的影响选定防水剂60 g/L，170 焙烘90 s，改变固化剂TUBICOAT FIX H26的用量，参照1.4节工艺对织物进行防水整理，测试整理后织物的耐静水压、耐水冲击穿透性、表面拒水性，结果见表4。表4固化剂用量对液体阻隔性能的影响Table 4Influence of curing agent dosage on liquid barrier properties（固化剂）/（gL-1）51015202530耐水冲击穿透性/g0.320.250.160.130.080.06静水压/kPa3.4113.8623.8734.1633.9123.879表面拒水性/级454545454545由表4可知：固化剂用量对织物表面拒水性影响较小，都能达到45级，织物表面没有润湿，只有微小水珠；随着固化剂用量的增加，织物的耐水冲击性能有所提高，吸水量远小于1 g；随着固化剂用量的增加，织物耐静水压有所增加，当质量浓度达到20 g/L时，织物的耐静水压达到4.163 kPa，之后再增加固化剂用量，织物耐静水压反而有所下降。因此，选择固化剂质量浓度为20 g/L。2.4焙烘温度对液体阻隔性能的影响选定防水剂 TUBIGUARD 559-CONC 质量浓度60 g/L，固化剂TUBICOAT FIX H26质量浓度20 g/L，焙烘时间90 s，改变焙烘温度，按照1.4节工艺对织物进行防水整理，测试整理后织物的耐静水压、耐水冲击穿透性、表面拒水性，结果如表5所示。表5焙烘温度对液体阻隔性能的影响Table 5Effects of baking temperature on liquid barrier properties焙烘温度/140150160170180耐水冲击穿透性/g0.420.240.220.160.08静水压/kPa3.0473.1673.7814.1963.825表面拒水性/级3444545分析表5数据可知，随着焙烘温度的升高，织物的表面拒水性、耐静水压、耐冲击穿透性越来越好。当焙烘温度达到170 时，织物的耐水冲击穿透性能较好，吸水量只有0.16 g，耐静水压达到4.196 kPa，表面拒水性也达到45级，织物表面没有润湿，仅有微小水珠，织物的液体阻隔性能可达到23级。焙烘温度越高，织物防水整理效果越好。但焙烘温度过高可能会使织物泛黄，因此试验选择焙烘温度为170。2.5焙烘时间对液体阻隔性能的影响选定防水剂 TUBIGUARD 559-CONC 质量浓度60 g/L，固化剂TUBICOAT FIX H26质量浓度20 g/L，焙52可重复使用医用防护服面料的耐久防水性能印染（2023 No.8）烘温度170，改变焙烘时间，按照1.4节工艺对织物进行防水整理，测试整理后织物的耐静水压、耐水冲击穿透性、表面拒水性，结果如表6所示。表6焙烘时间对液体阻隔性能的影响Table 6Effect of baking time on liquid barrier properties焙烘时间/s304050607080耐水冲击穿透性/g0.540.480.360.160.080.10静水压/kPa3.2393.5433.2963.5474.2134.153表面拒水性/级44545454545由表 6 可知，随着焙烘时间的延长，织物耐水冲击穿透性、表面拒水性、静水压等指标越来越好。当焙烘时间达到70 s时，吸水量只有0.08 g，静水压达到4.213 kPa，表面拒水性达到45级，织物表面不润湿，仅有微小水珠。结合生产实际，大生产定形机的长度和车速等因素，焙烘时间控制在70 s左右。综上，优化的防水整理工艺为：防水剂TUBIGUARD559-CONC 60 g/L，固化剂TUBICOAT FIX H26 20 g/L，焙烘温度170，焙烘时间70 s，纯棉斜纹防护服面料经过防水整理，水洗前对液体的阻隔性能达到23级。2.6可重复使用防护服面料的耐洗性能比较按2.5节优化的防水整理工艺对三种典型防护服面料（织物）进行防水整理，比较水洗前后（水洗10次、20次）面料对液体的阻隔性能，结果见表7。表7三种典型防护服面料耐洗性能比较Table 7Comparison of washing resistance of three typical protective clothing fabrics质量指标耐水冲击穿透性/g静水压/kPa表面拒水性/级液体阻隔性/级水洗次数水洗前水洗10次水洗20次水洗前水洗10次水洗20次水洗前水洗10次水洗20次水洗前水洗10次水洗20次0.440.310.212.5572.4342.33045432220.080.070.064.2133.6203.27645332323230.090.060.032.6642.2052.2104522222由表7数据可知，水洗前后三种织物的耐水冲击穿透性、静水压、表面拒水性等级的变化趋势相近，变化程度有差异。耐水冲击穿透性随水洗次数的增加稍有提高，纯棉织物经过多次水洗后有所收缩，组织结构更紧密，吸水纸吸水量减小；静水压随水洗次数的增加有所降低；表面拒水性随水洗次数的增加下降明显。、号是纯棉高密织物，多次水洗后液体阻隔性能都能达到2级以上。号是高密府绸织物，纱线支数比号低，织物较薄，液体阻隔性能不及号纯棉高密斜纹织物；号织物是纯棉纱卡，多次水洗前后耐水冲击穿透性、耐静水压变化不大，但是表面拒水性较差，只有2级，织物表面一半润湿，不符合可重复使用防护服的液体阻隔要求。号是纯棉高密斜纹结构，织物较薄，舒适透气，经过防水整理，多次水洗后的液体阻隔性能可达23级，符合欧盟医用防护服EN 141262016标准（液体阻隔等级在2级以上），可作为可重复使用的防护服面料。3结论（1）织物组织结构和混纺比都会影响防水性能，高密织物的液体阻隔性能较好，可以通过面料设计和防水整理相结合，协调增效，提高面料的液体阻隔性能，提高可重复使用医用防护服的防护性能。（2）纯棉高密斜纹医用防护服面料耐久防水整理工艺为防水剂TUBIGUARD 559-CONC 60 g/L，固化剂UBICOAT FIX H26 20 g/L，焙烘温度170，焙烘时间70 s。该工艺处理的医用防护服面料耐久防水性能较好，可多次水洗，耐静水压和耐水冲击穿透性能好，液体阻隔性可达到 23 级以上，符合欧盟医用防护服EN14126标准，可重复使用。参考文献：1孟硕，汪泽幸，李文辉，等.可重复使用医用防护服面料的研发现状及趋势J.棉纺织技术，2022，50（2）：4-9.2闫钧，高文静，张丹丹，等.可重复使用医用防护服的研究进展J.中国医疗设备，2021（6）：161-163.3唐楠，丁军，石巍.国内外医用防护服标准体系比对研究J.标准与检测，2020（5）：14-15.4赵国栋，黄竻丹，梁日辉，等.医用防护服材料制备与评价技术现状J.北京服装学院学报，2020（6）：2-6.53