葛愛雄,張旭東,趙艷嬌,郝天琪,邢 宇,汪君英
1.新興際華(北京)材料技術(shù)研究院有限公司,北京 100000;2.際華集團(tuán)股份有限公司系統(tǒng)工程中心,北京 100160;3.博富科技股份有限公司,江蘇昆山 215300;4.浙江新建紡織有限公司,浙江紹興312000
隨著新冠疫情的爆發(fā)及國家對其采取的系列應(yīng)對措施,抗菌紡織品再次成為了市場賣點(diǎn),也成為當(dāng)下研究熱點(diǎn)[1]。軍隊(duì)屬性特殊,執(zhí)行任務(wù)環(huán)境復(fù)雜,極端環(huán)境下對日常生活用品尤其貼身防護(hù)產(chǎn)品要求高,因此,抗菌紡織產(chǎn)品及其可靠性、安全性的研制成為首要任務(wù)。研發(fā)軍用抗菌紡織品對保障個人健康和維持部隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
我國軍隊(duì)于2001年首次正式列裝“01褲衩”和“01彈力襪”兩個抗菌產(chǎn)品,兩個品種均為納米銀系抗菌丙綸/棉混紡產(chǎn)品。由于銀系抗菌丙綸抗菌能力不足,需對棉進(jìn)行抗菌整理,以實(shí)現(xiàn)廣譜抗菌性能及防臭性能。若抗菌劑使用量較大,會導(dǎo)致產(chǎn)品使用初期個別敏感體質(zhì)人員偶有局部皮膚過敏現(xiàn)象。從實(shí)際使用效果看,產(chǎn)品初期抗菌性能明顯,但多次洗滌后抗菌性能下降。
2010年代后期,我軍改進(jìn)并裝備了“07夏襪”、“07 冬襪”和“07 褲衩”。其中,“07 夏襪”和“07 褲衩”為銀系抗菌錦綸/漢麻/棉纖維混紡,“07冬襪”與“01 彈力襪”技術(shù)方案相同。從部隊(duì)試穿反饋建議看,產(chǎn)品外觀設(shè)計(jì)較2001年產(chǎn)品有所改善,但抗菌效果并無明顯改善,且共性問題仍然存在,即銀為重金屬,銀離子一旦進(jìn)入人體后難以代謝,存在安全隱患。因此,開發(fā)符合軍用使用環(huán)境的安全性新型抗菌產(chǎn)品迫在眉睫。
依據(jù)“十四五”規(guī)劃建議,為擴(kuò)大原料的綠色抗菌劑使用占比,經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)氧化鋅來源廣泛、價格低廉、耐高溫(不分解、不變色)、無毒無害,已被廣泛應(yīng)用于紡織領(lǐng)域[2-4]。常見的納米氧化鋅抗菌纖維主要有抗菌滌綸纖維、抗菌錦綸纖維、抗菌羽絨和抗菌再生纖維素纖維等[5]。多項(xiàng)研究表明,納米氧化鋅抗菌劑處理后的抗菌滌綸纖維,其內(nèi)部的納米氧化鋅在高溫條件下不會遷移到纖維表面而發(fā)生大量損失[6],對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌仍有90%以上的抗菌率,綜合性能已全面超越傳統(tǒng)的抗菌材料。此外,滌綸纖維表面的營養(yǎng)物質(zhì)含量低于棉纖維等天然纖維,易生細(xì)菌數(shù)量少、存活時間短,能進(jìn)一步增強(qiáng)抗菌性能[7],但其舒適性不如棉纖維。本文針對抗菌滌綸/棉纖維混紡織物,開發(fā)了軍用抗菌面料,以期應(yīng)用于軍需床上用品領(lǐng)域。
試驗(yàn)材料采用抗菌滌綸纖維和棉纖維??咕鷾炀]纖維經(jīng)抗菌滌綸母粒紡絲而成。針對床上用品的使用要求,采用滌綸長絲和短纖兩種抗菌纖維,通過與棉纖維混紡達(dá)到抗菌、吸濕、改善皮膚觸感以及基本強(qiáng)度等要求。
抗菌劑:納米氧化鋅。
試劑:氫氧化鈉,分析純;磷酸氫二鈉,分析純;磷酸二氫鉀,分析純。
抗菌滌綸纖維與棉纖維的混紡比為50/50,具體規(guī)格及設(shè)計(jì)預(yù)設(shè)效果見表1。
表1 織物規(guī)格及設(shè)計(jì)預(yù)設(shè)效果
采用分散/還原染料體系,平幅軋染工藝。
生產(chǎn)試驗(yàn)及測試表明,氧化鋅抗菌纖維可以耐受常規(guī)染整加工,對抗菌性能無明顯影響。為盡可能達(dá)到較高的色牢度和顏色穩(wěn)定性,采用分散/還原染料體系,平幅軋染工藝。結(jié)果表明,其生產(chǎn)工藝與普通滌棉織物相同,適于批量生產(chǎn)。
1.4.1 理化性能測試
研發(fā)面料的斷裂強(qiáng)力采用GB/T 3923.1—2013《紡織品織物拉伸性能第1部分:斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長率的測定(條樣法)》,耐洗色牢度采用GB/T 3921—2008《紡織品色牢度試驗(yàn)?zāi)驮硐瓷味取窐?biāo)準(zhǔn)中規(guī)定方法進(jìn)行測試。
1.4.2 抗菌性能測試
取一定活性的革蘭氏陽性菌:金黃色葡萄球菌(ATCC 6538);革蘭氏陰性菌:大腸桿菌(ATCC 29522);真菌:白色念珠菌(ATCC 10231)。
滅菌的肉湯于(37±1)℃培養(yǎng)20~24 h,量取適量培養(yǎng)好的接種菌懸液,并將其稀釋成1×109~5×109cfu/mL 待用,抑菌率及抗菌耐久性測試參照FZ/T 73023—2006《抗菌針織品》進(jìn)行測試。
4種規(guī)格織物的實(shí)物及編號圖片見圖1。1#為平紋織物,2#為人字斜紋織物,3#為小提花織物,4#為交織斜紋織物。1~3#擬作為被罩、枕套面料,為淺棕綠色;4#擬作為床單面料,為白色。
圖1 4種織物規(guī)格實(shí)物圖
以目測法進(jìn)行評測,按美觀程度由高到低排序,依次為2#、4#、3#、1#。其中,2#人字紋布面平整,花紋清晰;4#交織條紋條道偏小,布面平整度不如2#;3#小提花紋路不清,特色顯現(xiàn)不明顯;1#平紋外觀較為普通。
這4 種規(guī)格織物按觸感舒適程度由高到低排序依次為2#、1#、4#、3#。其中,2#人字紋細(xì)膩滑爽、觸感舒適;1#平紋外觀平整、較舒適、手感偏硬;4#交織條紋條道細(xì)膩滑爽,觸感較為舒適;3#小提花手感較為粗糙。綜上所述,2#織物外觀與觸感評測結(jié)果最為突出。
4種織物物理性能指標(biāo)測試結(jié)果見表2。
表2 4種織物物理性能測試結(jié)果
3#小提花織物因經(jīng)緯結(jié)構(gòu)不同導(dǎo)致經(jīng)緯向強(qiáng)力差異較大外,其他物理性能指標(biāo)均較理想。
4種織物色牢度性能測試結(jié)果見表3。
表3 色牢度性能測試結(jié)果
4種織物的耐熱壓色牢度、耐洗色牢度、耐汗?jié)n色牢度和耐干色牢度均為4-5級,耐濕摩擦牢度3-4級。若染后皂洗、還原清洗不夠充分,織物表面可能存在少許沾色。染料在水洗和干摩擦狀態(tài)下不產(chǎn)生明顯脫落,可正常使用;在水洗濕摩擦狀態(tài)下會發(fā)生少許顏色脫落現(xiàn)象。
4種織物水洗50次的抑菌率測試結(jié)果見表4。
表4 四種織物水洗50次的抑菌率測試結(jié)果
測試結(jié)果顯示,抑菌率均為AAA 級,滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。其中,4#交織條紋織物的抑菌率最高。其直接使用了抗菌長絲滌綸纖維,并且表面沒有被棉纖維覆蓋,較多抑菌纖維本體存在于織物表面。本文采用氧化鋅抗菌劑,在紡絲前將其混入母粒中,屬于非溶出型抑菌方式,紡絲加工成織物后僅對直接接觸纖維的菌落發(fā)揮抑菌作用。該種抑菌原理目前較為倡導(dǎo),可以避免織物成為傳播病菌的媒介,同時,不會破壞健康皮膚表面原有菌落狀態(tài)的平衡,有助于維持人體抵抗力。2#人字紋織物的白色念珠菌抑菌率為72%,相對其他品種的抑菌率較低,其原因與紗線及織物自身結(jié)構(gòu)有關(guān)。
(1)本文研制的抗菌滌綸/棉纖維混紡織物的抑菌率達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)AAA級。
(2)采用氧化鋅為抗菌劑,能夠?qū)崿F(xiàn)抑菌和保障人體安全的雙重效果。
(3)2#人字紋織物試樣的觸感評測結(jié)果最好,為最佳外觀和觸感款式。
(4)4#交織條紋織物的抑菌率最好,這說明抗菌纖維較多暴露在織物表面的織物結(jié)構(gòu)更利于提高抑菌性能。