抗菌紡織品舒適性能研究

呂治家 胡元元

（魏橋紡織股份有限公司，山東濱州，256200）

受此次新型冠狀病毒肺炎疫情影響，消費(fèi)市場更加關(guān)注健康防護(hù)、生態(tài)環(huán)保概念，抗菌防護(hù)功能性紡織品的需求得到提振，抗菌防護(hù)功能滲入到更多的民用紡織品領(lǐng)域。在消費(fèi)升級及市場需求細(xì)分趨勢下，舒適性成為一部分民用抗菌紡織品的重要指標(biāo)。在不影響其抗菌性的前提下，突出的舒適性指標(biāo)可以帶來更好的體驗(yàn)感，創(chuàng)造出新的市場價(jià)值。

1 開發(fā)思路

舒適性是服裝用及家紡用紡織品的重要性能要求，如上所述，當(dāng)然也包括民用抗菌紡織品領(lǐng)域。服裝用紡織品更加注重外觀和穿著舒適性，即更注重感官功能，包括觸感功能如柔軟、溫暖等，視覺功能如色彩、懸垂等，味覺功能以及基本使用功能如強(qiáng)度、尺寸穩(wěn)定性等。纖維是構(gòu)成紡織品的基礎(chǔ)材料，纖維的性能直接影響紡織品的功能，纖維的性能也需要通過紡織品的具體形式來表現(xiàn)。開發(fā)功能性紡織品，使紡織品的某項(xiàng)或多項(xiàng)功能被強(qiáng)化或其他某項(xiàng)或多項(xiàng)功能被附加于紡織品中，可以通過不同的技術(shù)思路實(shí)現(xiàn)［1］。

在設(shè)計(jì)研發(fā)抗菌紡織品時(shí)，應(yīng)綜合權(quán)衡消費(fèi)需求、環(huán)境和安全因素?？咕椢锎蠖鄶?shù)與人體皮膚直接接觸，而且需要多次洗滌，應(yīng)保證其安全性和持續(xù)性［2］。在纖維材質(zhì)應(yīng)用方面，優(yōu)選抗菌植物元素、天然材質(zhì)、生物基材質(zhì)等可帶來舒適體驗(yàn)并能自然降解的環(huán)保材質(zhì)。在紡紗形式上突破常規(guī)，根據(jù)產(chǎn)品終端用途，采用中空紡紗、柔芯紗等專利技術(shù)，或采用提升纖維強(qiáng)力的包芯紗技術(shù)，賦予面料不同的性能和風(fēng)格。在織造工藝上，利用色織工藝搭配格紋風(fēng)格、提花風(fēng)格，或以不同抗菌材質(zhì)優(yōu)勢互補(bǔ)來增強(qiáng)其功能性，豐富產(chǎn)品的直觀感受。在染整工藝上，克服酸堿條件下抗菌性能降低等難題，解決生物基纖維上色困難、易溶脹等問題。創(chuàng)新實(shí)踐過程，關(guān)注材質(zhì)搭配和細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)，多方面采取創(chuàng)新措施，實(shí)現(xiàn)預(yù)期效果。

在實(shí)踐案例中，以舒適性為前提，材質(zhì)優(yōu)選具備綠色環(huán)保特性的纖維素類、生物基類等纖維，該類材質(zhì)可自然分解，不會產(chǎn)生有害物質(zhì)或造成環(huán)境污染。根據(jù)材質(zhì)性能及技術(shù)領(lǐng)域創(chuàng)新研發(fā)了3大類抗菌產(chǎn)品：天然植物元素抗菌系列紡織品、純棉永久抗菌系列紡織品、生物基材質(zhì)抗菌系列紡織品。

2 植物元素抗菌系列紡織品

2.1 艾維纖維紡織品抗菌性能

植物元素抗菌紡織品采用了艾維纖維，該纖維是將艾草抗菌萃取物添加到竹漿纖維內(nèi)而制成的一種新型抗菌纖維，成分取材自然，易被消費(fèi)者接受。實(shí)踐案例將艾維纖維特色與新型紡紗技術(shù)結(jié)合，進(jìn)一步改善其物理機(jī)械性能，提升面料舒適性。用該纖維所制得的紡織品具備優(yōu)良的吸水性、透氣性，艾草因子的加入顯著賦予其持久的抗菌抑菌效果。經(jīng)第三方檢測機(jī)構(gòu)檢測驗(yàn)證，實(shí)際開發(fā)產(chǎn)品對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、白色念珠菌的抑菌率達(dá)到90%以上，測試標(biāo)準(zhǔn)參照FZ/T 73023—2006《抗菌針織品》，測試結(jié)果見表1［3-4］。

表1 艾維纖維紡織品抗菌性測試

由表1可以看出，各菌種的抑菌率均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.2 艾維纖維中空紡織品

艾維纖維紡織品用于內(nèi)衣面料時(shí)，為進(jìn)一步改善材質(zhì)的速干性能，實(shí)現(xiàn)一定的隔熱和輕量化設(shè)計(jì)效果，采用中空紗紡紗技術(shù)，以短纖包短纖工藝，將水溶性維綸短纖包芯于艾維纖維內(nèi)部，經(jīng)過后續(xù)染整加工，將芯紗水溶性維綸溶解掉，形成以艾維纖維為鞘部的中空結(jié)構(gòu)。此款面料相比于普通竹漿纖維面料更易吸水，其速干性能明顯改善，手感更加柔軟，更適宜貼身穿著。依照GB/T 21655.1—2008《紡織品 吸濕速干性的評定 第1部分：單項(xiàng)組合試驗(yàn)法》進(jìn)行面料吸濕速干性能對比測試，測試結(jié)果見表2。其中，對比試樣為同規(guī)格的普通竹漿纖維面料。

表2 吸濕速干性對比測試

按照GB/T 21655.1—2008中針織類產(chǎn)品技術(shù)要求，對于吸濕產(chǎn)品僅考核吸濕性3項(xiàng)指標(biāo)。結(jié)果表明：艾維纖維中空系列紡織品可評定為吸濕產(chǎn)品，與普通竹漿纖維產(chǎn)品相比，其吸水率、滴水?dāng)U散時(shí)間、芯吸高度、蒸發(fā)速率均有所改善，吸濕速干性能得到提升，該面料的穿著舒適性得到顯著改善。

根據(jù)GB/T 5453—1997《紡織品 織物透氣性的測定》進(jìn)行面料透氣性對比測試，測試面積20 cm2，壓差100 Pa，透氣率測試結(jié)果見表3。

由透氣率指標(biāo)可得出結(jié)果：艾維纖維中空面料的正反面透氣率都明顯提升，說明面料內(nèi)部中空結(jié)構(gòu)能夠改善其透氣性能，加快肌膚與外部環(huán)境的氣流循環(huán)。

表3 透氣性對比測試

2.3 艾維纖維包芯紡織品

將艾維纖維應(yīng)用于襯衣等需要具備一定挺括性面料時(shí)，由于艾維纖維初始模量小、柔軟、強(qiáng)力低，所制得的面料不耐洗滌、易起毛起球、尺寸穩(wěn)定性差，嚴(yán)重影響了成品外觀品質(zhì)，制約了艾維纖維材質(zhì)的應(yīng)用范圍。我們將長絲包芯工藝應(yīng)用到產(chǎn)品設(shè)計(jì)當(dāng)中，開發(fā)艾維纖維包芯滌綸長絲紗，提升成紗強(qiáng)力，改善面料挺括性。應(yīng)用該紗開發(fā)襯衣面料，采用色織工藝，將艾維纖維包芯紗搭配原液著色竹漿纖維紗，設(shè)計(jì)格紋或提花品種，染整加工只做水洗，不染色，縮短了加工流程，減少了對面料起毛起球性能的影響。經(jīng)實(shí)際測試，與普通竹漿纖維面料相比，艾維纖維包芯面料經(jīng)緯向強(qiáng)力分別提高9%和34%，起毛起球指標(biāo)提高1級，達(dá)到3-4級，經(jīng)緯向尺寸穩(wěn)定性可控制在±4%以內(nèi)，面料的強(qiáng)力、起毛起球性能和保形性相比于普通的竹漿纖維面料顯著提升［5］。

按照FZ/T 01054.5—99《織物風(fēng)格試驗(yàn)方法起拱變形試驗(yàn)方法》測試該面料的起拱變形指標(biāo)。按照標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定拱高為12 mm，膨脹狀態(tài)下保持3 min，松弛回復(fù)2 min，通過測試殘留拱高，計(jì)算起拱殘留率評判面料變形程度。起拱變形回復(fù)后殘留拱高越小，起拱殘留率就越小，則面料的抗起拱性能就會越好，反之面料起拱變形回復(fù)后殘留拱高越大，說明面料越不容易隨外力而改變原有的形狀，保形性越好，測試結(jié)果見表4。其中，對比面料為同規(guī)格普通竹漿纖維格紋襯衣面料。

表4 起拱變形對比測試

測試結(jié)果表明：面料松弛后，艾維纖維包芯面料的殘留拱高數(shù)值較小，相應(yīng)的起拱殘留率較小，說明其回復(fù)性能要好于普通竹漿纖維面料，這與采用了包芯滌綸長絲工藝有很大關(guān)系。普通竹漿纖維面料尺寸穩(wěn)定性、回復(fù)性差，受到反復(fù)多向拉伸時(shí)，會更容易起拱變形。以滌綸長絲作為芯部支撐，提升了整體成紗強(qiáng)力，改善了面料的彈性，增加了面料控制形變的能力，進(jìn)而提高了面料的保形性指標(biāo)。

參考FZ/T 01054.4—99《織物風(fēng)格試驗(yàn)方法彎曲性試驗(yàn)方法》測試對比面料的彎曲性指標(biāo)。評價(jià)該測試結(jié)果通常要將彎曲剛性和活絡(luò)率結(jié)合考慮，彎曲剛性和活絡(luò)率均較大，表示織物手感挺括活絡(luò)，反之則表示面料柔軟。測試結(jié)果見表5。

表5 彎曲性對比測試

測試結(jié)果表明：艾維纖維包芯面料與普通竹漿纖維面料的活絡(luò)率數(shù)值都達(dá)到了60%以上，說明艾維纖維面料的手感彈跳感好。艾維纖維包芯面料的彎曲剛性、最大抗彎力都高于普通竹漿纖維面料，說明艾維纖維包芯面料的手感挺括，包芯滌綸長絲發(fā)揮了芯部支撐的作用，普通竹漿纖維手感活絡(luò)、柔軟，但剛性差。若面料產(chǎn)生彎曲變形不能恢復(fù)，即產(chǎn)生塑性彎曲變形時(shí)，面料則會形成褶皺。艾維纖維包芯面料是在艾維纖維內(nèi)部包芯滌綸長絲，相當(dāng)于增加了彈性模量，面料不容易起皺，這就保證了面料具有較平整的外觀，明顯改善了艾維纖維紡織品的挺括性。

3 純棉永久抗菌系列紡織品

3.1 純棉永久抗菌系列紡織品抗菌性能

棉纖維因其優(yōu)異的舒適性，一直是內(nèi)衣、嬰童面料材質(zhì)的首選，但傳統(tǒng)的純棉抗菌面料采用抗菌助劑后整理方式，其抗菌功效隨著水洗次數(shù)衰減明顯。實(shí)踐案例采用純棉永久抗菌材質(zhì)，該材質(zhì)通過更加環(huán)保、安全的棉花改性技術(shù)，將天然礦石抗菌元素直接交聯(lián)到棉纖維中，與采用抗菌劑后整理技術(shù)相比，持久性更好，水洗100次后其抑菌率仍可達(dá)到99%，具有穩(wěn)定的永久抗菌效果。其抗菌機(jī)理是發(fā)揮銅離子天然礦石抗菌元素的作用，持久釋放有效殺菌成分，同時(shí)攻擊細(xì)菌細(xì)胞膜，使其細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)構(gòu)造遭到破壞，引起代謝阻礙或與脫氧核糖核酸反應(yīng)而抑殺細(xì)菌。與納米銀及銀銅鋅離子等抗菌化纖材質(zhì)相比，純棉永久抗菌系列紡織品的本質(zhì)棉感更加舒適，抗菌效果良好，屬于純棉類迭代升級的產(chǎn)品。

3.2 純棉永久抗菌柔芯紗紡織品

純棉面料貼身使用，顧客期望手感柔軟且舒爽有型，普通的純棉無捻紗或低捻紗面料往往在實(shí)現(xiàn)柔軟的同時(shí)手感變得松垮。柔芯紗紡紗技術(shù)是以某一捻度、某一捻向的短纖維單紗作為芯紗，以同一材質(zhì)短纖維作為外包層施以相同捻度、相反捻向紡制包芯紗，使芯紗完全退捻纖維呈平直狀態(tài)，進(jìn)而使成紗及所織面料柔和舒適且不松垮。純棉永久抗菌柔芯紗紡織品采用柔芯紗紡紗技術(shù)創(chuàng)新改變棉紗性能，并在染整加工中，以生物酶處理消毛技術(shù)、低張力柔和整理技術(shù)，進(jìn)一步打造紡織品的柔軟手感和光澤質(zhì)感。

按照GB/T 18318.1—2009《紡織品 彎曲性能的測定 第1部分：斜面法》評價(jià)純棉永久抗菌柔芯紗面料的柔軟度指標(biāo)，測試傾角為41.5°，按照標(biāo)準(zhǔn)用織物經(jīng)緯兩個方向的彎曲長度和抗彎剛度來表征織物的硬挺度，也就是剛?cè)嵝??？箯潉偠瓤捎脕碓u價(jià)它的相反特性，即柔軟度，抗彎剛度越低的織物，其柔軟性越好，測試結(jié)果見表6。對比面料為同規(guī)格的普通純棉面料。

表6 剛?cè)嵝詫Ρ葴y試

測試結(jié)果表明：兩款對比面料的經(jīng)緯向彎曲長度和抗彎剛度差距較大，經(jīng)向的硬挺度指標(biāo)明顯好于緯向。純棉永久抗菌柔芯紗面料的經(jīng)緯向平均彎曲長度、抗彎剛度指標(biāo)都要低于普通純棉面料，且面料的柔軟度更好，手感更加柔軟，服用舒適性優(yōu)越。

4 生物基材質(zhì)抗菌系列紡織品

生物基纖維采用農(nóng)林及海洋廢棄物、副產(chǎn)物加工而成，原料來源廣，環(huán)保自然，具有環(huán)境友好、原料可再生以及生物可降解等優(yōu)良特性，大多親膚舒適，部分材質(zhì)有抑菌等多方面特點(diǎn)［6-7］。

4.1 海藻纖維無鹽無堿染色紡織品

海藻纖維屬于海洋生物基纖維，是利用海藻提純的海藻酸鹽為原料制得的一類纖維。海藻纖維采用以水為溶劑的“濕法紡絲”工藝，生產(chǎn)過程無污染、無“三廢”，實(shí)現(xiàn)了清潔生產(chǎn)，具有綠色環(huán)保、天然阻燃、抑菌、高吸濕性、良好的生物相容性等特點(diǎn)，對代表性的金黃色葡萄球桿菌、大腸桿菌均具有良好的抑菌性，抑菌率達(dá)90%以上。海藻纖維已廣泛應(yīng)用于醫(yī)用敷料、美容保健、衛(wèi)生防護(hù)制品，其良好的親膚性、抑菌性也非常適合于貼身穿著的內(nèi)衣及嬰童面料。

海藻纖維在含有Na+的染色環(huán)境中會產(chǎn)生凝膠化，導(dǎo)致溶脹損失，因此海藻纖維面料無法在傳統(tǒng)的鹽堿染色環(huán)境下進(jìn)行加工。目前海藻纖維紡織品主要通過原液著色、與有色纖維混紡、色織等工藝實(shí)現(xiàn)，生產(chǎn)成本高，限制了其民用領(lǐng)域的應(yīng)用拓展。

實(shí)踐案例針對海藻纖維特點(diǎn)，搭配可在無鹽無堿條件下上染的陽離子纖維與之混紡，既能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品上色，又能最大限度地減少海藻纖維的溶脹損失，保留其功能性。這種搭配方式可通過多種織物組織與單染的變化，實(shí)現(xiàn)多樣化的面料風(fēng)格，如條紋風(fēng)格、段彩風(fēng)格、提花風(fēng)格、雙面異色風(fēng)格等。圖1面料采用短纖維包芯紗紡紗技術(shù)結(jié)合面料抓剪毛工藝，形成海藻纖維起絨、陽離子粘膠透色風(fēng)格，布面觸感柔軟舒適，實(shí)現(xiàn)了外觀風(fēng)格、實(shí)用功能與生態(tài)環(huán)保的良好結(jié)合。

圖1 海藻纖維面料

4.2 聚乳酸纖維系列紡織品

聚乳酸纖維以谷物玉米為原料，經(jīng)發(fā)酵生成乳酸后，再經(jīng)縮聚和熔融紡絲制成。可完全降解、無毒無污染，兼具了天然纖維和合成纖維的優(yōu)點(diǎn)，具有優(yōu)異的吸濕透氣性、親膚性、尺寸穩(wěn)定、抗皺回彈等特性。以聚乳酸為載體，通過物理改性或化學(xué)改性等方法生產(chǎn)的聚乳酸材料具有一定抗菌活性。該纖維初始模量較低，具有很好的手感，彈性回復(fù)率優(yōu)于聚酯纖維。實(shí)踐案例以聚乳酸纖維替代棉滌品種中的滌綸，可改善面料貼身穿著透氣性差等不足。

按照FZ/T 01045—1996《織物懸垂性試驗(yàn)方法》評價(jià)聚乳酸纖維面料的懸垂性指標(biāo)。測量方法采用圓盤法，懸垂性的評價(jià)指標(biāo)采用懸垂系數(shù)來表征，懸垂系數(shù)越小，織物的懸垂性越好，反之，織物的懸垂性較差，測試結(jié)果見表7。對比面料為相同規(guī)格的聚酯纖維面料和純棉面料。

表7 懸垂性對比測試

測試結(jié)果表明：聚乳酸纖維面料的靜態(tài)懸垂系數(shù)和動態(tài)懸垂系數(shù)是3組對比面料中最低的，說明該面料懸垂性良好，曲面造形能力強(qiáng)。

5 結(jié)語

一般情況下，民用紡織品所采用的纖維原料特性往往決定了該紡織品的性能，有時(shí)也限制了該材質(zhì)的應(yīng)用領(lǐng)域。隨著現(xiàn)代紡織技術(shù)的發(fā)展，行業(yè)內(nèi)不斷涌現(xiàn)出新的紡織染整技術(shù)來改善、提升或彌補(bǔ)纖維原本的性能不足，拓展其應(yīng)用空間，使其既能滿足抗菌防護(hù)等功能要求，又兼具良好的舒適性能。舒適性抗菌紡織品的創(chuàng)新開發(fā)需要結(jié)合產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和功能設(shè)計(jì)、紡織染整工藝技術(shù)、產(chǎn)品應(yīng)用評價(jià)和功能檢測等關(guān)鍵技術(shù)研究，并關(guān)注安全衛(wèi)生、綠色環(huán)保等因素，可促進(jìn)該類紡織品更好發(fā)展。