抗菌阻燃竹漿/棉簇絨地毯的開(kāi)發(fā)*

(1. 江蘇工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院紡染工程學(xué)院，南通，226007；2. 江蘇省先進(jìn)紡織工程技術(shù)中心，南通，226007)

隨著生活水平的不斷提高，人們對(duì)居住環(huán)境中使用的紡織品的安全性和功能性要求越來(lái)越高。然而塵埃雜物、細(xì)菌等極易污損地毯，給人們的身體健康帶來(lái)不利，也對(duì)生活帶來(lái)不便；同時(shí)，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，地毯必須具有阻燃性。竹漿纖維具有良好的抑菌作用, 其織物經(jīng)反復(fù)洗滌、日曬也不會(huì)失去抗菌作用，是制織地毯的好原料。本文通過(guò)研究竹漿/棉混紡比，篩選抗菌整理劑和阻燃劑，開(kāi)發(fā)了竹漿/棉混紡簇絨地毯。經(jīng)廣東省微生物分析檢測(cè)中心和國(guó)家地毯質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心檢測(cè)，研制的竹漿/棉混紡簇絨地毯具有良好的抗菌阻燃效果。

1 竹漿/棉混紡比的確定

為保證竹漿/棉簇絨地毯的阻燃性能達(dá)到最佳，研究了竹漿/棉混紡紗線的燃燒性能。用差熱儀測(cè)量竹漿/棉不同混紡比例紗線的燃燒狀態(tài)，如圖1所示。圖1表明，竹漿和棉的含量越接近，混紡紗線燃燒時(shí)消耗的能量越高，耐熱性越好。

用3種混紡比的竹漿/棉紗線編織30 cm×30 cm的地毯試樣，將地毯試樣進(jìn)行阻燃整理，采用垂直燃燒儀測(cè)定試樣的燃燒性能，見(jiàn)表1。

圖1 不同混紡比竹漿/棉紗線的燃燒性能

竹漿/棉混紡比樣品尺寸/cm×cm平均損毀長(zhǎng)度/mm平均陰燃時(shí)間/s40/6010×254250/5010×242160/4010×2613

注：將4根18.2 tex的竹漿/棉混紡紗共12股紗形成破頭、4股紗形成圈頭，根據(jù)網(wǎng)格層基布上的方格大小反復(fù)循環(huán)交替編織，地毯道數(shù)為70，跨步為2絲，擺趟為2絲，所制成的坯毯高度為破頭1.2 cm、圈頭0.5 cm、基布規(guī)格23根/cm×22根/cm的雙經(jīng)雙緯全棉基布。

綜合上述試驗(yàn)結(jié)果，最終選定的竹漿/棉混紡比為40/60和50/50兩個(gè)規(guī)格的混紡紗線，作為編織地毯的主要原料。

2 竹漿/棉簇絨地毯的加工

2.1 抗菌整理劑的篩選

選用中國(guó)紡織科學(xué)研究院化工研究所生產(chǎn)的陽(yáng)離子型抗菌整理劑FK732和陽(yáng)離子型纖維素纖維制品專(zhuān)用抗菌整理劑FK822。這兩種抗菌整理劑的主要成分為有機(jī)硅季銨鹽，在配方中加入所需的添加劑，屬非溶出型抗菌整理劑。FK732和FK822抗菌整理劑以共價(jià)鍵和靜電兩種方式與纖維素纖維制品中的大量羥基結(jié)合，可形成耐久性優(yōu)良的抗微生物表面膜，破壞微生物細(xì)胞壁，使細(xì)胞內(nèi)容物溶出，達(dá)到殺菌和抑菌效果。其中FK732抗菌整理劑適用于紡織品的抗菌防臭整理，抗菌廣譜，對(duì)革蘭氏陽(yáng)性、陰性細(xì)菌及真菌等均有抑制和殺滅作用，且耐洗性好。而FK822型抗菌整理劑適用于棉及其混紡織物的防霉和抗菌整理，能有效抑制金黃色葡萄球菌、大腸桿菌和白色念球菌等常見(jiàn)細(xì)菌，同時(shí)也具有良好的耐洗性。

2.2 阻燃整理劑的篩選

選用德美化工有限公司生產(chǎn)的阻燃劑DM-07。該阻燃劑適用于纖維素纖維制品的耐久性阻燃整理，使用后不影響制品的手感和色光，且不含烷基酚聚氧乙烯醚，耐洗性強(qiáng)，用量適中，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下洗滌30次后仍可保持原阻燃效果的90%以上。

2.3 竹漿/棉簇絨地毯抗菌阻燃整理加工流程

抗菌阻燃竹漿/棉簇絨地毯的加工流程為：地毯編織→背膠→噴淋抗菌整理劑→噴淋阻燃整理劑→絨面擠壓→焙烘→絨面修整→檢驗(yàn)包裝。

3 抗菌阻燃整理的工藝優(yōu)化

3.1 抗菌整理工藝優(yōu)化

紡織品抗菌的主要對(duì)象以金黃色葡萄球菌、大腸桿菌和白色念球菌為代表，通常以對(duì)上述菌種的抑制率來(lái)表征抗菌效果；而防螨效果則是通過(guò)對(duì)螨蟲(chóng)(特別是塵螨)的趨避程度(趨避率)來(lái)表示。

3.1.1 工藝處方的確認(rèn)

將各種不同混紡比的竹漿/棉混紡紗織成坯布小樣后，送南通第三人民醫(yī)院微生物檢測(cè)室檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。由于竹漿纖維本身具有抗菌性，所以試驗(yàn)中抗菌劑的起始用量較低。試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)抗菌劑用量大于60 g/L時(shí)，抗菌效果的提高不再明顯。

表2抗菌劑用量對(duì)大腸桿菌/金黃色葡萄球菌的抑菌率

抗菌整理劑用量/(g·L-1)抑菌率/%竹40/棉60竹50/棉50竹60/棉40FK7322093.4/92.294.6/93.495.3/94.53095.2/94.696.5/95.797.2/96.54098.6/98.299.1/98.899.4/99.15099.2/99.399.3/99.499.6/99.56099.5/99.699.6/99.799.8/99.8FK8224094.5/93.395.6/94.296.3/95.55096.2/95.497.5/96.798.2/97.66098.9/98.399.2/99.199.5/99.67099.2/99.599.6/99.699.7/99.78099.5/99.999.9/99.999.9/99.9

3.1.2 抗菌劑和整理劑的復(fù)配

為進(jìn)一步提高抗菌整理的持久性，在配制抗菌整理劑時(shí)可加入5 g/L環(huán)保型交聯(lián)劑。經(jīng)加入環(huán)保型交聯(lián)劑的抗菌整理劑整理的地毯，洗滌30次后其抗菌效果仍可達(dá)到原來(lái)的96%以上。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，當(dāng)環(huán)保型交聯(lián)劑的用量大于8 g/L時(shí)，洗滌30次后地毯試樣的抗菌效果仍能達(dá)到原來(lái)試樣抗菌效果的91%。

由于兩種抗菌劑的價(jià)格不同，其中FK822的價(jià)格比FK732高出近40%，所以，調(diào)節(jié)兩種抗菌劑用量的混合比例，用竹漿/棉混紡比為50/50的地毯試樣來(lái)驗(yàn)證兩種抗菌劑不同加入比例的抗菌效果。最終確定FK822與FK732的混合加入比為1∶2時(shí)，抗菌效果最佳。試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

表3兩種抗菌劑用量對(duì)大腸桿菌/金黃色

葡萄球菌的抑菌率

FK732用量/(g·L-1)FK822用量/(g·L-1)抑菌率/%204099.6/99.6303099.5/99.5402099.4/99.4

3.1.3 擠壓間距

為了進(jìn)一步提高竹漿/棉簇絨地毯對(duì)整理液的吸收程度，用可調(diào)間距的軋壓裝置對(duì)地毯試樣進(jìn)行擠壓。擠壓間距與地毯試樣的厚度有關(guān),試驗(yàn)時(shí)地毯試樣的原始厚度均為26 mm，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表4。從表4可以看出，擠壓裝置與加工臺(tái)面的間距越小，擠壓后地毯試樣的實(shí)際厚度越??；竹漿/棉混紡比為40/60時(shí)，地毯試樣擠壓后的厚度略大于竹漿/棉混紡比為50/50的試樣厚度。

表4 擠壓間距與地毯試樣厚度的關(guān)系

3.1.4 焙烘溫度

焙烘溫度的設(shè)定以試樣的變色情況為主要依據(jù)。用復(fù)配的抗菌整理劑對(duì)不同混紡比的地毯試樣進(jìn)行抗菌整理。試樣的擠壓間距比試樣的實(shí)際厚度小10～12 mm，焙烘時(shí)間為90 min。焙烘溫度對(duì)不同地毯試樣邊緣變色情況的影響見(jiàn)表5。試驗(yàn)表明，165 ℃焙烘90 min后，地毯試樣邊緣產(chǎn)生變色現(xiàn)象。

表5焙烘溫度對(duì)地毯試樣邊緣變色情況的影響

焙烘溫度/℃試樣邊緣變色情況竹40/棉60竹50/棉50155正常正常160正常正常165正常正常170正常稍有變色175稍有變色輕微變色

3.1.5 焙烘時(shí)間

地毯絨面修整時(shí)若含濕量過(guò)高，易引起絨面與割絨滾刀間的摩擦力增大，因此，在確定焙烘溫度后需確定合適的焙烘時(shí)間。以竹漿/棉混紡比為50/50的簇絨地毯試樣為例，其試驗(yàn)前質(zhì)量為57 g，經(jīng)合適的擠壓間距擠壓后，在160 ℃下焙烘不同時(shí)間，試樣的質(zhì)量變化見(jiàn)表6。由表6可知，10 cm×10 cm的地毯試樣在160 ℃焙烘80 min后，其含水量開(kāi)始接近纖維素纖維制品的正常回潮率。

表6 不同焙烘時(shí)間下地毯試樣的含水量變化

3.1.6 抗菌工藝優(yōu)化結(jié)果

通過(guò)以上試驗(yàn)，最終確定的抗菌整理工藝為：抗菌整理劑用量45 g/L，環(huán)保型交聯(lián)劑用量5 g/L，擠壓間距小于地毯實(shí)際厚度的10～12 mm，焙烘溫度160 ℃，焙烘時(shí)間80～90 min。

3.2 阻燃整理工藝優(yōu)化

阻燃是功能性地毯開(kāi)發(fā)的重要指標(biāo)，可通過(guò)后整理加工方式賦予地毯阻燃性能，使其效果明顯、功能持久[1]?；谔岣咦枞寄途眯缘目紤]，配制阻燃劑時(shí)可加入5 g/L的環(huán)保型交聯(lián)劑。阻燃劑用量對(duì)阻燃效果的影響見(jiàn)表7。數(shù)據(jù)表明，阻燃劑用量達(dá)到160 g/L后，繼續(xù)增加阻燃劑用量對(duì)阻燃效果影響不大。參照抗菌整理工藝的優(yōu)化結(jié)果，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)后確定的阻燃整理優(yōu)化工藝參數(shù)為：焙烘溫度160 ℃，焙烘時(shí)間90 min，阻燃劑用量160 g/L，環(huán)保型交聯(lián)劑用量5 g/L，擠壓間距小于地毯實(shí)際厚度的10～12 mm。

表7 阻燃劑用量對(duì)阻燃效果的影響

4 性能測(cè)試

4.1 抗菌效果檢測(cè)

參照GB/T 20944.2—2007《紡織品 抗菌性能的評(píng)價(jià) 第2部分：吸收法》，經(jīng)廣東省微生物分析檢測(cè)中心檢測(cè)，抗菌效果檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表8。

表8 地毯試樣抗菌整理效果檢測(cè)結(jié)果

4.2 防螨效果檢測(cè)

參照GB/T 24253—2009《紡織品 防螨性能的評(píng)價(jià)》，經(jīng)廣東省微生物分析檢測(cè)中心檢測(cè)，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表9。

表9 地毯試樣驅(qū)螨效果檢測(cè)結(jié)果

4.3 阻燃效果檢測(cè)

根據(jù)GB 8624—2006 《建筑材料及制品燃燒性能分級(jí)》、GB/T 11785—2005《鋪地材料的燃燒性能測(cè)定 輻射熱源法》和GB/T 8626—2007《建筑材料可燃性試驗(yàn)方法》，經(jīng)國(guó)家地毯質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心檢測(cè)，竹漿/棉混紡比40/60簇絨地毯的檢測(cè)結(jié)果如表10和圖2所示。根據(jù)GB/T 11049—2008《地毯燃燒性能 室溫片劑試驗(yàn)方法》，經(jīng)國(guó)家地毯質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心檢測(cè)，其檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表11。

表10竹漿/棉混紡比40/60簇絨地毯試樣燃燒性能

檢測(cè)項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果評(píng)定燃燒長(zhǎng)度/mmBf1Fs≤15040.0合格臨界熱輻射通量/(kW·m-2)Bf1CHF≥8.0≥11.0合格產(chǎn)煙量/(%·min)S1≤75012.2合格

注：Bf1為防火地毯等級(jí)；Fs為燃燒長(zhǎng)度；CHF為臨界熱輻射通量；S1為產(chǎn)煙量。

5 結(jié)語(yǔ)

(1)采用差熱儀測(cè)量竹漿/棉不同混紡比紗線的燃燒性能，認(rèn)為竹漿/棉混紡時(shí)兩者的含量越接近，混紡紗線燃燒時(shí)消耗的能量越高，耐熱性越好。

圖2 地毯燃燒試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)編號(hào)損毀長(zhǎng)度/mm竹50/棉50竹40/棉6011092810389499510106108798898

(2)采用FK732、FK822抗菌整理劑和DM-07阻燃劑對(duì)竹漿/棉簇絨地毯進(jìn)行抗菌阻燃整理，并通過(guò)工藝優(yōu)化，獲得了抗菌阻燃性能良好的地毯。

[1] 姜淑媛.小型阻燃地毯產(chǎn)品設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)[J].黑龍江紡織，2009(3)：17-19.