非織造醫(yī)用防護(hù)服標(biāo)準(zhǔn)及面料選用

韓 玲,郝棟連,馬英博,胡夢緣

(西安工程大學(xué) 紡織科學(xué)與工程學(xué)院,陜西 西安 710048)

0 引 言

2019年12月底,武漢出現(xiàn)傳染型新型冠狀病毒肺炎(COVID-19)[1-2]。2020年1月新冠肺炎在湖北乃至全國出現(xiàn)人與人之間飛沫或接觸性傳播[3]。疫情防控早期,湖北省提出醫(yī)用防護(hù)服日均需求高達(dá)10萬套,而2019年我國國標(biāo)醫(yī)用防護(hù)服年總產(chǎn)量僅40萬套[4]。隨著新冠肺炎疫情的暴發(fā)和擴(kuò)散,全國各地緊急展開網(wǎng)格化管理,各地醫(yī)用防護(hù)服均嚴(yán)重短缺。眾多紡織服裝企業(yè)應(yīng)政府要求轉(zhuǎn)產(chǎn)醫(yī)用防護(hù)服。但防疫用醫(yī)用防護(hù)服按照什么標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn),所用非織造面料如何選擇等問題困擾著眾多企業(yè)。為此本文從國內(nèi)外醫(yī)用防護(hù)服標(biāo)準(zhǔn)及防護(hù)指標(biāo)入手,著重介紹各種非織造醫(yī)用防護(hù)服性能特點(diǎn)和應(yīng)用注意事項(xiàng)等,以期為醫(yī)用防護(hù)服生產(chǎn)企業(yè)選擇非織造原料提供幫助。

1 醫(yī)用防護(hù)服標(biāo)準(zhǔn)及其主要防護(hù)性能指標(biāo)

醫(yī)用防護(hù)服的主要作用為屏蔽、阻隔細(xì)菌、體液和外部感染物,可有效隔離外界病毒或污染。目前國內(nèi)醫(yī)用防護(hù)服主要執(zhí)行GB 19082—2009《醫(yī)用一次性防護(hù)服技術(shù)要求》[5],美國主要執(zhí)行ANSI/AAMI PB70—2012《醫(yī)療保健設(shè)施中使用的防護(hù)服和防護(hù)布的液體阻隔性能和分類》[6]和ANSI/NFPA 1999—2018《緊急醫(yī)療事故現(xiàn)場防護(hù)服標(biāo)準(zhǔn)》[7]。

1.1 GB 19082—2009主要防護(hù)性能指標(biāo)

GB 19082—2009對醫(yī)用防護(hù)服的液體阻隔性能(防水性和沾水等級)、強(qiáng)力(斷裂伸長率和斷裂強(qiáng)力)、過濾效率、阻燃性能、抗靜電性能等給出了明確規(guī)定。其中主要指標(biāo)內(nèi)容[5]和來源見表1。

表 1 GB 19082—2009醫(yī)用防護(hù)服的主要性能指標(biāo)及來源Tab.1 Main performance indexes and source of GB 19082—2009 medical protective clothing

注:微生物指標(biāo)中細(xì)菌菌落數(shù)應(yīng)符合GB 15979—2002[8]中微生物指標(biāo)要求;指定菌類為大腸菌群、綠膿桿菌、金黃色葡萄球菌、溶血性鏈球菌。

對比防護(hù)服國際標(biāo)準(zhǔn),GB 19082—2009對防護(hù)服的強(qiáng)力、液體阻隔性等給出了具體指標(biāo),但依舊存在分類不細(xì),應(yīng)用場景不清的問題。因此建議根據(jù)使用環(huán)境,國標(biāo)中不明細(xì)的指標(biāo)可以參照ANSI/AAMI PB70—2012和ANSI/NFPA 1999—2018設(shè)計(jì)和選用原料。

1.2 美國ANSI/AAMI PB70—2012防護(hù)服主要性能指標(biāo)

ANSI/AAMI PB70—2012是美國醫(yī)療器材促進(jìn)會(AAMI)對于醫(yī)療用裝備如手術(shù)衣、防護(hù)衣與罩袍的液體阻隔性能與分級加以規(guī)范,根據(jù)滲水量、耐靜水壓等將液體阻隔性能劃分為4級[6],詳見表2。

表 2 ANSI/AAMI PB70—2012中使用的防護(hù)服和罩布的液體阻擋層性能及分級Tab.2 Liquid barrier performance and classification of protective apparel and drapes in ANSI/AAMI PB70—2012

1.3 美國ANSI/NFPA 1999—2018主要防護(hù)性能指標(biāo)

表 3 ANSI/NFPA 1999—2018中醫(yī)療服主要性能指標(biāo)Tab.3 Main performance indexes of medical operations in ANSI/NFPA 1999—2018

2 非織造醫(yī)用防護(hù)服主要面料

此次新冠肺炎病毒傳染性強(qiáng),導(dǎo)致一次性醫(yī)用防護(hù)服需求激增。非織造材料具有生產(chǎn)速度快、輕薄、成本低廉等特點(diǎn)[10],成為一次性醫(yī)用防護(hù)服的首選面料。本次防疫用醫(yī)用護(hù)服面料多采用紡黏非織造布、水刺非織造布、SMS類復(fù)合非織造布及紡黏復(fù)膜產(chǎn)品等。

2.1 紡黏非織造布

紡黏非織造布(spunbonded nonwoven),簡稱紡黏布,是采用高聚物熔融紡絲的方法制成長絲,經(jīng)冷卻牽伸后直接分絲鋪網(wǎng)而成。制備流程如圖1所示。原料多采用聚丙烯(PP)和聚酯(PET)。PET紡黏布強(qiáng)力高,相對價(jià)格偏高,不可降解,多使用在高強(qiáng)度、耐氣候、耐腐蝕等產(chǎn)品中。聚丙烯密度小、質(zhì)量輕,大分子鏈可光降解,所以PP紡黏布相對較環(huán)保,多用于一次性產(chǎn)品中。因紡黏布由長絲直接成網(wǎng),產(chǎn)品輕薄、強(qiáng)力好,透氣性好。

2.2 水刺非織造布

水刺非織造布,簡稱水刺布,是一種借助高壓水射流將纖維纏結(jié)于纖維網(wǎng)中而使其固結(jié)的非織造織物[11]。纖網(wǎng)可以是短纖網(wǎng)(短纖維經(jīng)過類似傳統(tǒng)棉紡或毛紡的混合、開松、梳理后鋪成纖維網(wǎng))、長絲網(wǎng)(紡黏長絲網(wǎng))、漿粕網(wǎng)(濕法成網(wǎng)或氣流成網(wǎng)制得)。

水刺布經(jīng)雙面高壓水作用,強(qiáng)力高，手感柔軟舒適，產(chǎn)品均勻性好、不掉毛。此外,其生產(chǎn)過程用水需經(jīng)復(fù)雜水循環(huán)處理,產(chǎn)品清潔度高，衛(wèi)生級別高。由于手術(shù)過程中,不宜出現(xiàn)各種微塵,手術(shù)室內(nèi)所用產(chǎn)品均要求不掉毛屑。水刺布因纖維纏結(jié)緊密不掉毛,已廣泛用作手術(shù)服、手術(shù)簾、繃帶、病床床單等醫(yī)用裝備的主要面料[12]。

2.3 復(fù)合非織造布

2.3.1 SMS類多層復(fù)合非織造布 紡黏布(S)和熔噴布(melt blowing nonwoven,簡稱M)多層復(fù)合非織造布,包括SMS、SMMS、SSMMS等。以SMS為例,即為上下各一層紡黏布S,中間夾一層熔噴布M,三層復(fù)合后即為SMS復(fù)合非織造布。SMS類復(fù)合材料非織造布既具有紡黏布的高強(qiáng)力,又具有熔噴布的良好過濾性能,且透氣性較好，手感柔軟，過濾性能良好。

SMS復(fù)合方法分為在線復(fù)合和離線復(fù)合兩大類,其中離線復(fù)合SMS產(chǎn)品的過濾阻力會降低,適合做口罩原料。在線復(fù)合SMS的生產(chǎn)速度會受到熔噴層速度限制,產(chǎn)品厚度降低,層間結(jié)合力好,適合做防護(hù)服或強(qiáng)度要求高的產(chǎn)品。

2.3.2 復(fù)膜非織造布 復(fù)膜非織造布是將紡黏布與防滲透膜復(fù)合[13]。復(fù)膜形式分一布一膜或兩布一膜[14]。目前醫(yī)用防護(hù)服復(fù)合膜(film,簡稱F)多為PE膜、防水透濕PTFE膜和防水透濕PU膜。PE膜又分為普通膜和透氣性膜,透氣性膜是在聚乙烯樹脂中混入一定等級的碳酸鈣粉末,薄膜在拉伸取向時(shí)會在碳酸鈣周圍形成孔隙,具有較好的透濕性能[14]。防水透濕PTFE膜具有優(yōu)良的拒水性和透濕性;防水透濕PU膜較為輕薄,有優(yōu)良的防水性和透濕性,是一種無毒無害的環(huán)保材料。但因二者的價(jià)格比較昂貴,多用于戶外防寒衣、沖鋒衣表層材料。防水透濕PTFE膜和PU膜也可用于復(fù)用型防護(hù)服面料中,增加防護(hù)服的透濕性,從而提高其舒適性。

此次新冠病毒疫情防控中,醫(yī)用防護(hù)服所用的復(fù)膜非織造織物分為以下幾類:

教書育人中教師角色該如何定位？這是每一個(gè)教師應(yīng)該經(jīng)常思考的問題。我想到了年少時(shí)在農(nóng)村放牛的情景。放牛時(shí)，牧者與牛之間的位置關(guān)系和牛的神態(tài)動(dòng)作有著密切的關(guān)系。當(dāng)人走在牛的前面時(shí)，牛的頭總是低著的，而且表現(xiàn)出漫不經(jīng)心、極不情愿的樣子；當(dāng)人走在牛的后面時(shí)，牛的頭總是仰著的，表情神態(tài)自若，積極前行；人和牛處于平行位置同步前行時(shí)，牛的神態(tài)則是多樣的，或低或仰，表情不一。

1) 多層紡黏布外復(fù)膜,簡稱FS型復(fù)膜非織造織物,主要復(fù)合方式為一層膜復(fù)合SSS三層紡黏布或SS兩層紡黏布。

2) SFS復(fù)合材料,即紡黏布+薄膜+紡黏布[15],是在SF復(fù)合基礎(chǔ)上的改進(jìn)產(chǎn)品,一方面彌補(bǔ)了SF復(fù)合材料的膜易被刮擦等缺陷,另一方面增加了舒適性,提高了產(chǎn)品的附加值。

3 醫(yī)用防護(hù)服非織造面料選用建議

醫(yī)用防護(hù)服既要滿足正常的使用功能,如阻隔病菌、防體液滲透等,為穿著者創(chuàng)建一個(gè)安全屏障,又要保證服裝的基本熱濕舒適性和可穿性[16-17]。此外,作為抗疫防護(hù)品,本次采用的醫(yī)用防護(hù)服使用后有攜帶病毒的可能性,屬于一次性用品,應(yīng)盡可能節(jié)約社會資源,不宜選用價(jià)格昂貴的面料。由此,本文就醫(yī)用防護(hù)服選用面料提出以下建議。

3.1 紡黏布選用建議

1) 紡黏布生產(chǎn)采用直鋪成網(wǎng),產(chǎn)品各向異性,縱向強(qiáng)度遠(yuǎn)大于橫向強(qiáng)度,使用時(shí)重點(diǎn)檢查橫向強(qiáng)度是否符合產(chǎn)品強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn);縫制防護(hù)服時(shí)也需區(qū)分面料的縱橫向。

2) 紡黏布透氣性好,但抗靜水壓能力、阻隔過濾性能不佳[18],不宜直接作細(xì)菌、病毒等防護(hù)要求較高的產(chǎn)品。但因其生產(chǎn)速度快、產(chǎn)品輕薄、價(jià)格低廉且強(qiáng)力好,已成為一次性醫(yī)用防護(hù)服面料中非常重要的一部分。本文對紡黏布的選用建議為:① 紡黏布和熔噴布多層復(fù)合使用以提高其過濾性能;② 經(jīng)過抗菌、防水等處理后使用;③ 采用表面或者中間復(fù)膜,以提高產(chǎn)品對病毒和細(xì)菌的防護(hù)性能。

3.2 水刺布選用建議

1) 水刺布必須經(jīng)過抗酒精、抗血液、抗靜電等整理或經(jīng)防水涂層,才能有效封閉表面孔隙,方可獲得較好的醫(yī)用防護(hù)效果。

2) 水刺布手感柔軟、透氣性好、穿著舒適,適合做防護(hù)材料中貼近人體的內(nèi)層材料。

3) 水刺布成本比紡黏布高,且耐一定次數(shù)水洗,建議可作限次數(shù)型醫(yī)用防護(hù)材料使用。

4) 可利用水刺原料品種多的特點(diǎn),開發(fā)抗菌型防護(hù)產(chǎn)品。如采用抗菌性甲殼素纖維制成抗菌水刺布，或采用水溶性纖維制成可溶性非織造織物面料。用其做成的防護(hù)服使用后可在沸水中溶解,減少廢棄醫(yī)用防護(hù)服處理所造成的環(huán)境壓力。

3.3 復(fù)合非織造織物面料選用建議

3.3.1 SMS類復(fù)合非織造布 1) 在醫(yī)療領(lǐng)域,通常選用中厚型SMS非織造布,對于要求較高的防護(hù)用品,主要使用SMS加工工藝[19-20]。應(yīng)根據(jù)需要選用不同熔噴比例的產(chǎn)品。如需過濾效果高,可選熔噴布比例大的SMS復(fù)合非織造布,但因其產(chǎn)量低,產(chǎn)品價(jià)格相對較高。

2) 普通SMS復(fù)合非織造布只對顆粒具有一定的阻隔效果,不具備防血液、酒精等液體滲透的能力,且易引起靜電荷聚集。選其做為醫(yī)用防護(hù)服面料時(shí),應(yīng)根據(jù)要求進(jìn)行“三防一抗”(防水、防血、防酒精和抗靜電)處理,對于阻隔要求較高(HSH≥100 cm) 的產(chǎn)品,則需結(jié)合SFS類復(fù)合材料來提高其對病毒或細(xì)菌的防護(hù)性能[21]。例如3M公司的4515型防護(hù)服,未經(jīng)過抗靜電處理,可用于日常防護(hù);4546型防護(hù)服則經(jīng)過接縫密封、雙面抗靜電處理,可用于醫(yī)用防護(hù)。

3.3.2 復(fù)膜非織造布 1) FS型復(fù)合非織造布,主要依靠其中的膜來實(shí)現(xiàn)阻隔病菌和防滲透性能。所以防水透氣膜的透氣孔不宜太大,需要測定材料的液體阻隔性中的液體滲透性、靜水壓、透濕量3項(xiàng)指標(biāo),指標(biāo)值建議參照表1～2。資料顯示透氣膜在噴射酒精消毒后液體阻隔性會降低[22]。因此,選用FS型復(fù)合非織造布做為醫(yī)用防護(hù)服面料時(shí)，還建議檢測其抗酒精性能。采用在線一步半復(fù)合法,可降低產(chǎn)品厚度,提高層間結(jié)合力。如采用離線復(fù)合,選用時(shí)需注意其膜層和基布的結(jié)合力是否達(dá)標(biāo)(建議測試撕裂強(qiáng)力指標(biāo))。FS復(fù)合非織造織物面料,因膜直接外露,會因刮擦使得膜破損,影響甚至失去防護(hù)效果。因此,選用此類面料做醫(yī)用防護(hù)服時(shí),應(yīng)有明顯標(biāo)識提示使用者避免刮擦。

2) SFS型復(fù)合非織造布,內(nèi)外層均為紡黏布,采用離線復(fù)合法,因3層間需經(jīng)膠粘合,第1層紡黏布和膜復(fù)合后,再復(fù)合1層紡黏布時(shí),需要提高黏合溫度,以防結(jié)合不牢[15]。此外SFS復(fù)合的生產(chǎn)速度受最后一層紡黏復(fù)合的速度限制,生產(chǎn)速度較FS慢,因此相對價(jià)格略高于FS復(fù)合非織造布。但從綜合性能來看,SFS更適合作為醫(yī)用防護(hù)服面料。如需更輕薄,可以選擇降低外層或者內(nèi)層紡黏布的克重,但總體強(qiáng)力和防護(hù)性能須符合國標(biāo)規(guī)定。

4 結(jié) 語

各類防護(hù)服用面料中,紡黏布強(qiáng)度高、透氣性好,但單層紡黏布克重較小,阻隔過濾性較差,不適合直接用作對細(xì)菌、病毒等防護(hù)要求較高的產(chǎn)品,一般醫(yī)用防護(hù)服需選用多層紡黏布與透氣膜或熔噴布復(fù)合,并經(jīng)過“三防”處理后使用。水刺布的手感柔軟，具有一定吸濕性、穿著舒適性且不掉毛屑,但產(chǎn)品價(jià)格較高,故建議用于限次型防護(hù)服面料。SMS類復(fù)合非織造布,由于其復(fù)合后強(qiáng)度、過濾性和抗菌性都有所提高,經(jīng)過抗菌防水等處理,亦或表面復(fù)膜,可作為性能優(yōu)良的防護(hù)服面料使用。通常FS復(fù)合非織造布,采用PE透氣膜,可以達(dá)到醫(yī)用防護(hù)服GB 19082—2009的透濕量要求,如果采用PTFE膜或PU膜,則可提高長時(shí)間穿著的舒適感。但由于PTFE膜或PU膜昂貴,建議用于可重復(fù)使用醫(yī)用防護(hù)衣面料。

綜上,醫(yī)用防護(hù)服可用的非織造面料各具特點(diǎn),總體原則應(yīng)以滿足國標(biāo)為基礎(chǔ),盡量降低一次性醫(yī)用防護(hù)服的面料成本。但對于多次使用的防護(hù)服,可根據(jù)使用情況,適當(dāng)采用性能更加優(yōu)良,穿著舒適、防護(hù)性能達(dá)標(biāo)的面料。