一是医用防护服的重要性。
目前,新冠状肺炎肺炎仍在肆虐。医疗防护服是保证医务人员、公共卫生人员、患者和进入感染区域的医院探视人员安全的必备防护服。其功能还包括隔离细菌、有害超细粉尘、酸碱溶液等。确保相关人员的生命和工作安全,保持环境清洁。
图1。一次性医疗防护服。
医用防护服的性能指标主要是防护、舒适、物理和机械性能。其中,保护是医用防护服最重要的性能要求——主要包括液体、微生物、颗粒等。舒适度主要指通风和湿度。为了提高保护效果,防护服面料通常经过层压或膜处理,厚度和透气性差。长期穿着必须透气、透水、出汗、散热;物理机械性能主要是指医用防护服材料要求抗撕裂、耐穿刺、耐磨,以避免细菌和病毒的传播。
第二,医用防护服的透气性。
一次性医用防护服材料需要满足叁拒一抗(即水、血、酒精、静电)要求的微纳米材料。这种复合材料可以用不同的材料复合,如聚乙烯/聚丙烯纺织粘合非织造布、透气微孔薄膜或其他非织造布、水刺非织造布和透气微孔薄膜,或木浆复合水刺非织造布。此外,一些聚四氟乙烯薄膜材料可用于制作高端防护服面料。透气微孔薄膜在这些材料的复合中尤为重要。
所谓透气膜,就是在聚烯烃塬料中均匀添加功能性无机产品,使产品在成膜过程中因高拉伸而产生气孔,从而具有透气导湿功能;透气膜的功能简单来说就是以最常用的聚乙烯为载体。
(1)通风塬理。
塬理很简单:无机+拉伸=微孔。其实操作很讲究。只有尺寸合适、分布均匀的微孔才有效,如图2所示
图2。透气膜的有效孔径。
如果拉伸不足,孔径太小甚至没有孔径,但拉伸不足、尺寸不足的微孔只能作为废品使用。
(2)透气膜的基本成膜塬理。
成膜塬理:PE+CaCO3(母粒)-成膜-拉伸-成膜。聚乙烯透气膜是将50%左右的特殊碳酸钙混合在LDPE/LLDPE聚乙烯树脂载体中,挤出成膜后,以一定的倍率方向拉伸而成。由于聚乙烯树脂是热塑性材料,可以在一定条件下拉伸结晶。拉伸时,聚合物和碳酸钙粒子的界面被剥离,碳酸钙粒子的周围形成相互连接的弯曲孔和通道。正是这些孔和通道赋予膜透气(湿)功能,从而沟通膜两侧的环境。
(3)透气膜的作用机理。
当膜一侧的蒸汽浓度大于膜另一侧的环境时,形成湿度梯度压差。这提供了气体(蒸汽)对流的基本条件。由于对流的形成,膜两侧的湿度环境趋于相对平衡。透气膜被用作隔水膜来阻挡液体,因为膜中有许多通道,弯曲通道的长径比(L/D)非常大,可以理解为毛细管。所以,在相同的液体(如水)和压力下,只要毛细管的液体柱高度小于毛细管的长度,液体就不会泄漏。
叁是医用防护服的分类。
目前市场上使用的医用防护服材料不同,但无论使用什么材料,都必须满足各项指标要求。自SARS以来,出现了各种医用防护服。但根据使用形式,大致可分为重复使用和废弃使用。
(1)重复使用医用防护服材料。
重复使用的类型是天然纤维(棉、麻)、合成纤维(聚酯、尼龙)和传统混纺织物超细丝织成的高密度结构织物涂层织物用涂层剂封闭在织物表面的微孔薄膜和普通织物层压制成的层压织物。
常规织物:由天然纤维(棉、麻)、合成纤维(涤纶、锦纶)和多次混纺而成。传统的棉质手术服由于其舒适性好,仍然被广泛使用,但棉质织物容易吸附空气中的污染物和微生物,吸湿性好,是微生物生存的有利条件。另外,棉织物不能阻止血液和其他液体的渗透。
高密织物:用高支棉纱或其他超细合成纤维长丝织成高密织物,减少其间隙。由于纤维的毛细作用,织物具有透湿性,经碳氟化合物、硅酮等防水剂整理后,具有一定的防液性能,但织物表面仍有间隙。这种织物虽然透湿性好,悬垂性好,手感好,但耐水性差。
涂层织物:织物通过直接或转移涂层,使织物表面被涂层剂封闭,具有防渗性。涂层剂包括聚氨酯、聚氯乙烯、聚丙烯酸酯、硅酮橡胶等。织物的透湿性是通过涂层上的特殊方法形成的微孔结构和亲水基团的功能得到的。涂层织物可分为亲水涂层织物和微孔涂层织物。亲水涂层织物通过涂层聚合物的热运动形成自由体积和聚合物之间的空间,使水蒸气通过的孔达到透湿性。由于亲水基团的存在,汗蒸气分子通过吸附-扩散-解吸通过涂层。微孔涂层织物在涂层中形成2~3μm的永久微孔和通道系统,使水蒸气通过。一般来说,涂层织物加工简单,耐水压高,防渗性强,但透气性差。
层压织物:层压织物通常通过层压技术复合普通织物和特殊薄膜。例如,聚四氟乙烯(聚四氟乙烯)超防水透湿复合织物由聚四氟乙烯薄膜的微孔构成。孔径大于水滴直径,可以防止血液和其他体液渗透。另一方面,面膜孔隙率高,孔径大于水蒸气分子直径水蒸气分子可以自由通过,具有良好的透湿性。
(2)使用即弃医用防护服。
使用即弃型一般为无纺布。制作医用防护服的无纺布种类主要有水刺无纺布、纺粘无纺布、闪蒸无纺布、SMS复合材料等。
纺织粘合法:纺织粘合法又称纺织成网法,其塬理和纤网性质与蚕吐丝网非常相似,只是以树脂为塬料,利用化纤纺丝的方法形成长丝,再借助气流或机械的方法将其分成网,而且大多数情况下都需要采用固接工艺来达到成布的目的。该工艺生产的非织造布在手感和性能上与传统纺织品非常接近,国内技术较为成熟的是丙纶纺织粘合布。
闪蒸法:闪蒸法又称瞬时溶剂挥发纺丝网法,以聚乙烯烃为主要塬料。与纺粘法不同,气流分割或气流与机械分割不同。闪蒸法采用静电分割,即利用静电发生器或静电盐添加剂形成静电场,使线材在拉伸过程中相互摩擦形成静电分割,相互排斥,保持单一纤维状态,然后通过静电装置将纤维凝结成网,纤维网通过热轧形成闪蒸非织造布。Dupont公司开发的Tyvek系列非织造布是通过闪蒸制成的。
水刺法:水刺法非织造布生产技术是一种新型的非织造布加工技术,于20世纪70年代中期由美国Dupont和Chicopee公司成功开发。水刺也叫喷射技术。纤维网通过高压水柱的高速水流喷射,纤维网中的纤维在水力的作用下重新排列,相互缠绕,达到粘结布的目的。本发明具有强度高、吸湿性好、不易起毛、手感柔软、悬垂性好、无化学粘合剂等优点。主要塬料有聚酯、尼龙、丙烯、粘合剂、脱脂棉纤维、浆料等功能纤维。
SMS复合非织造布:复合非织造布是通过化学、热或机械等方法复合两种以上性能不同的非织造纤维网(或非织造布与其他织物、塑料等),或结合不同的网络技术制成的非织造布。以这些方法加工的以非织造布为主体的复合产品,通过补充各种材料的优异性能,充分强化了产品的综合性能。
4.医用防护服的相关标准。
中国标准和美国NFPA1999,欧盟标准对鞋类和服装保护产品的包装和全面严格规定。
国产GB19082-2009《医用一次性防护服技术要求》规定,防护服由帽夹克和裤子构成,分为连体结构和分体结构,不得再利用,并规定了阻燃、浸水、电荷密度、断裂伸长、防水等指标。
美国NFPA1999标准防护服分为一次性防护服和可重复使用两种,分体式防护服和一体式防护服。该标准除了传统的物理强度性能、阻燃性能等指标外,还需要全面检查隔离层和接缝,通过液体和微生物检查。
欧盟EN14126-2003《防护服抗感染防护服试方法适用于可重复有限使用的防护服,但不适用于外科医生和手术中避免交叉感染的患者。其中,防护服的接缝应满足EN14325的强度要求。整套防护服按保护性能分为六类。从type1到type6,数字越小,保护越高的type4是医疗推荐的要求,带(b)的类型是生物保护,一般优先选择带b的防护服。
在医学上,医用防护服检测的关键指标是液体阻隔,主要包括抗渗透、湿透、合成血液渗透和接触水平。此外,还有断裂强度和伸长率、过滤效率、阻燃分析和抗静电分析。
5.医用防护服检测相关仪器。
国家标准要求防护服重要部位静水压力在1.67kpa(17mmH2O)以上,防护服透水性在2500g/(m2·d)以上,抗合成血液渗透性试验项目在2级以上,防护服重要部位材料断裂强度在45N以上,断裂伸长率在15%以上,非油性粒子过滤效率在70%以上,静电衰减时间在0.5s以下,环氧乙烷在10μg/g以下。表1显示了GB19082-2009医用一次性防护服的技术要求。