功能性地毯的研究進展

李麗娟，崔 旗，王書東

(1.天津工業(yè)大學，天津 300387；2.濱州東方地毯有限公司，山東 濱州 256600)

功能性地毯的研究進展

李麗娟1，崔 旗2，王書東2

(1.天津工業(yè)大學，天津 300387；2.濱州東方地毯有限公司，山東 濱州 256600)

文章主要介紹了功能性地毯在國內(nèi)外的研究進展，主要包括阻燃地毯，抗靜電地毯，抗菌地毯，保溫地毯，防火地毯，光纖地毯，智能地毯，發(fā)電地毯，自潔地毯等。

地毯；功能性；研究進展

1 功能性地毯在國內(nèi)外的研究進展

地毯是一種軟質(zhì)鋪地材料，不僅使人行走時舒適，防止滑跌，還具有吸音，減少噪音及隔熱效果，是華麗、高雅的裝飾材料，還可簡化地面施工，因此，各種地毯都受到人們的青睞，并且地毯向多功能性發(fā)展，現(xiàn)地毯已用于多種領(lǐng)域[1-2]。

1.1 阻燃地毯

我國紡織品的阻燃按生產(chǎn)過程及阻燃劑的引入方法大致分為纖維的阻燃處理和織物的阻燃整理兩類。其中，織物阻燃整理方法有浸軋焙烘法、浸漬—烘燥法、有機溶劑法、涂布法。

聚丙烯(Polypropylene)纖維商品名為丙綸，聚丙烯比重輕，抗污性和織造性好，且價格低廉，是世界地毯制造業(yè)的第二大原料，廣泛地用于地毯基布和背襯材料。但它最大缺點之一是不耐燃，限氧指數(shù)(LOI)只有17.0～18.5，屬易燃熱塑性纖維。纖維及紡織品的阻燃方法，按生產(chǎn)過程及阻燃劑的引入方法，一般分為原絲的阻燃改性和阻燃整理兩類。

丙綸針刺地毯具有質(zhì)輕、耐磨、價廉、美觀等優(yōu)點,深受消費者的歡迎。目前，國外丙綸簇絨地毯阻燃方式多采用：一是原絲阻燃改性共混法,即將阻燃劑混入紡絲熔體。這種方法效果雖好，但對于廉價的合纖丙綸地毯增加成本太高；另一種阻燃方法是根據(jù)丙綸簇絨地毯結(jié)構(gòu)，將其背襯膠乳阻燃，從而使地毯達到阻燃標準，這是對價廉的合纖丙綸地毯較為實用的有效阻燃方法。丙綸是一種易燃的化學纖維，地毯背襯用膠也大多是易燃的高分子乳膠。選擇阻燃劑的要求是用量少，阻燃作用好，成本低，無毒性，并且不影響丙綸針刺地毯的美觀及優(yōu)良性能。

何浩東等[3]研究開發(fā)了FH復合阻燃劑，用于背襯膠乳阻燃法加工丙綸簇絨地毯。工藝簡單，阻燃效果顯著，其阻燃背襯膠乳氧指數(shù)可達70以上。吳全才等[4]研究了丙綸針刺地毯背襯阻燃的方法。采用正交實驗方法考查了阻燃劑超細氫氧化鋁(A)用量；阻燃劑十溴二苯醚(B)用量；阻燃增效劑FS(C)用量對丙綸針刺地毯背襯阻燃效果的影響。賀良震等[5]闡述了小型地毯的阻燃加工工藝，比較和優(yōu)化了阻燃加工的工藝流程，討論了影響小型地毯阻燃效果的各種因素，提出了整體噴淋阻燃劑的加工方法較適合小型地毯的阻燃加工。

1.2 抗靜電地毯

通常把在標準狀態(tài)下體積比電阻小于1010 Ω·cm(一般為108 ～1012 Ω·cm)的纖維稱為抗靜電纖維?？轨o電地毯選用部分導電纖維可提高抗靜電性能。生產(chǎn)抗靜電地毯是未來地毯業(yè)發(fā)展的一個方向。目前市場上高檔抗靜電機織地毯大部分采用羊毛和抗靜電錦綸混紡織造，羊毛、錦綸膨體紗(BCF)變形長絲和導電纖維混紡織造等，部分采用腈綸、滌綸和丙綸，而針刺地毯大部分采用滌綸、丙綸和腈綸簇絨。

近年來，丙綸和尼龍機織、針刺地毯廣泛進人了家庭、賓館和計算機房等設(shè)施內(nèi)，同時建筑物的密封性提高，空調(diào)設(shè)備的應(yīng)用，使易發(fā)生靜電的低濕度環(huán)境大大增加。由于地毯和鞋底的摩擦而產(chǎn)生的人體帶電，在人接觸金屬物體或相互握手時，瞬間的放電，產(chǎn)生電擊現(xiàn)象，其后果是對人的心理造成一種恐懼感或干擾電子儀器的正常工作。

美國Monsanto公司用尼龍和碳紡成雙組份纖維，該纖維具有導電性。將它摻入地毯中，可使地毯中聚集的靜電消散，消除地毯的電擊現(xiàn)象[6-7]。

1.3 抗菌地毯

抗菌紡織品是隨著人們生活水平提高和工業(yè)發(fā)展的需要而提出來的。曾有用金屬化合物作為抗菌劑通過一定的途徑，如浸染、吸附等方法，對織物進行處理，使織物表面附上一層抗菌劑，具有一定的抗菌效果，這類金屬化合物大多屬于重金屬化合物，有一定的毒性，且耐洗性差。1975年開始，國外又轉(zhuǎn)入了低毒抗菌劑處理織物的研究和開發(fā)，如有機硅基胺鹽、芳香鹵代化合物等開始用于紡織品的抗菌處理。此后新的抗菌紡織品不斷出現(xiàn)，但絕大多數(shù)仍采用對織物表面進行處理的方法，其抗菌效果短暫，耐久性很不理想。20世紀80年代末90年代初，國內(nèi)外都致力于永久性抗菌紡織品的開發(fā)和研究，以合適的抗菌劑與成纖高聚物共混或共聚，制得抗菌高聚物。先后有抗菌腈綸、抗菌丙綸、抗菌錦綸、抗菌滌綸等產(chǎn)品面市。這些纖維大多數(shù)采用沸泡石等無機抗菌劑，而國內(nèi)近幾年也有以陶土及Ag系類無機物與聚丙烯、聚醋共混紡絲制成抗菌纖維，但這類抗菌纖維的抗菌范圍有限，抗菌率低(僅有70%～80%)，有的還有顏色。

曹惠椿等[8]在紡絲擠出前向高聚物中添加一種有機、無毒、高效的抗菌劑，制得抗菌率高達 90%的抗菌纖維。此種抗菌劑不溶于水，與高聚物具有良好的相容性，因此制得的纖維抗菌效果持久。Radici集團是世界上最早生產(chǎn)抗菌錦綸6的公司之一?？咕鷦┦窃诩徑z過程中，而不是在后整理工藝中添加的，這意味著地毯可以持久保持抗菌性能，保持清新和避免產(chǎn)生異味。AlphaSan是美國Milliken & Company 公司推出的創(chuàng)新產(chǎn)品之一。AlphaSan抗菌劑采用先進的銀抗菌技術(shù)來抑制能夠使消費品和商用品產(chǎn)生異味、褪色和變質(zhì)的細菌、霉菌、蛀蟲和其它微生物的生長。

無機抗菌劑主要包括載體與抗菌成分，其中載體為氟石、硅膠等多孔材料，抗菌成分為金屬離子(Hg、Ag、Cu、Zn等以及它們的化合物)。目前最常用的是銀系抗菌劑。Agion公司開發(fā)的具有吸附除臭功能的Ag基系列的抗菌防臭整理劑及其工藝，可應(yīng)用于床單、地毯等的除臭，成本低且工藝簡單。有研究者采用納米級銀微粒直接處理紡織品，獲得了抗菌率超過98%的抗菌紡織品，但耐洗性較差，且顏色也發(fā)生了很明顯的變化。但銀離子化學性質(zhì)較活潑，對光和熱較敏感，特別是經(jīng)紫外線長時間照射后會還原為黑色的單質(zhì)銀，影響織物外觀，國外使用銀絡(luò)合離子替代銀離子，或者使用變色抑制劑來解決這一問題。

光催化抗菌劑能夠同時殺滅細菌及其殘骸，并能分解細菌所分泌的毒素，其中研究最多的是銳鈦型納米TiO2，但其對光的利用率不高，而且對織物有一定損傷，限制了其應(yīng)用。一些研究者通過摻雜其他離子(如N、C)的方式，拓寬其使用范圍，提高抗菌性能，但應(yīng)用在織物上的研究不多。目前，一些研究者將銀以納米TiO2為載體制成納米級復合粉體，并通過一定方法應(yīng)用到纖維上，使纖維獲得銀離子溶出抗菌和TiO2光催化抗菌的雙重殺菌功能，且兩種抗菌作用相互促進，使得抗菌效果遠優(yōu)于含量相同的單一抗菌劑，可廣泛用于床單、地毯等產(chǎn)品[9]。

1.4 易清洗地毯

英國樂寶地毯表面絨毛采用耐磨性能極佳的尼龍纖維，以超高壓靜電植毛方式植入底層。毛叢密實，既不會脫落，又不會掉毛，倒毛，每平方米約有8000萬根纖維，其密度比傳統(tǒng)的化纖地毯高出4～8倍，雙足踩于上面，腳感舒適無比，并有良好的回彈性能，這種樂寶地毯的結(jié)構(gòu)有其獨道之處，其兩個產(chǎn)品系列中方塊毯系采用4層結(jié)構(gòu)，即兩層防水底膠層和兩層玻璃纖維層組成，滿鋪毯(卷材狀)則由一層防水底膠和一層玻璃纖維層組成它們都具有防水、防蛀防霉、阻燃、耐壓、耐磨、抗靜電等特性。除此之外，它與傳統(tǒng)化纖地毯最大區(qū)別在于便于清洗。如果樂寶地毯沾上污漬，可用刮刀類工具鏟除，用刷子蘸水刷洗，如果用清潔劑，最后用清水凈后吸干即可。

1.5 保溫地毯

日本的科研人員推出了一種電子保溫地毯。這種地毯具有根據(jù)室溫自動調(diào)節(jié)的功能，地毯上裝有接收裝置，每隔5 min接收一下布置在墻上的溫度遙控儀發(fā)出的室溫資料。當室溫低于要求時接收裝置會自動接通電源，使地毯變熱，室溫達到要求時則會自動切掉電源，停止供暖。

1.6 光纖地毯

這種地毯是由美國一家公司研制生產(chǎn)的新品，他們在地毯的生產(chǎn)過程中編入丙烯酸系光學纖維。這種新穎的光纖地毯獨到之處是它能發(fā)出各種閃光的美麗圖案，不僅可以用來裝飾房間，還能作為娛樂場所舞會及演出照明等用。有趣的是，公共建筑突然意外停電時，這種光纖地毯還會顯示出各個箭頭，給人指路。

1.7 智能地毯

哈爾濱工程大學研制了一種“智能地毯”，它看起來與普通地毯并無區(qū)別,但卻能使入室圖謀不軌者暴露無遺。鋪設(shè)在普通地毯下表面的若干傳感器和光纖、放置在隱蔽處的微型攝像機和可存儲人像信息的微處理器，以及一個語音芯片，是這種“智能地毯”的幾個關(guān)鍵部件。

智能地毯的工作方式是，當有人踏到它時，下面的傳感器就會通過光纖向檢測儀傳送異常信號，經(jīng)過檢測確認有人進入時，就向攝像機發(fā)出工作指令，再將拍攝到的人的影像信息傳送給微處理器，后者將其與事先存儲的“合法者”影像信息進行比較，如果異常，就指示語音芯片向保安人員喊話抓賊，或自動撥通報警電話。

1.8 “魔法地毯”

英國曼徹斯特大學的科研人員最近發(fā)明了一種神奇的地毯，可以有效防止老年人跌倒。

該研究小組的成員使用一種新穎的電磁層析成像技術(shù)，研發(fā)了一種先進的智能地毯。通過監(jiān)控在地毯上行走者的步伐，地毯可以在老人即將摔倒時發(fā)出提示音，從而避免摔傷事故發(fā)生。地毯里的塑料光學纖維就是奧妙所在，只要有人踏上地毯，地毯里的光學纖維就會彎曲，實時記錄下踩踏者的行走模式，然后地毯邊緣的微型電子傳感器就把記錄下的信息傳送給連接的電腦，電腦會自動分析這些信息，顯示出踩踏者的足跡，同時識別其行走過程中的細小變化，以此判斷其是否會突然跌倒[10]。

1.9 夜光地毯

“田同志啊，來新疆支邊很光榮，特別是能分到我們555團下的五連，更光榮。要把這兒當永遠的家。你呢，年齡也正適合成家，我們考慮，你和楊連長近期就把婚事辦了?，F(xiàn)在給半天時間你們談?wù)劊瑳]我的命令，誰都不許撤退?！碧镏痉嫉谝淮我姷稜I長，他和向陽花并排坐在一起，如何看都像父女，只有他倆交換眼神時，才像夫妻。

英國研究人員發(fā)明了一種踩上去能發(fā)光的地毯，這種夜光地毯不但可以發(fā)光，而且還可通過發(fā)光顯示人們的腳印。這種夜光地毯的原理是電致發(fā)光。夜光地毯里布滿了細微的線圈，當一個人踩在地毯上時，壓力做功使得線圈發(fā)電，啟動線圈中儲存的電能，地毯中有微弱的電流通過，結(jié)果被踩的地方就亮了起來。過了一會兒，這些亮光又消失了。這款地毯的設(shè)計非常人性化，可以反復充電使用，而且它的光線十分微弱，既可以滿足你的照明需求，又不會驚擾家人或同伴，還不會影響你上床繼續(xù)睡覺。

目前，腳踩發(fā)光地毯還只是一種概念產(chǎn)品，市場上已經(jīng)出現(xiàn)的閃光地毯和熒光地毯往往是整夜發(fā)光的產(chǎn)品。閃光地毯是一種光纖閃光產(chǎn)品，它利用光纖科技使任何附著在地毯上的圖案發(fā)光，并通過大量的發(fā)光點來實現(xiàn)多種閃爍效果，起到裝飾美化的作用。熒光地毯是尼龍纖維滲入發(fā)光材料制成的，材質(zhì)是經(jīng)過阻燃處理的尼龍纖維，因為在織造過程中滲入了發(fā)光材料，鋪設(shè)在室內(nèi)地面上，在燈光的照射下，可閃爍生輝散發(fā)五彩繽紛的光芒。

1.10 發(fā)電地毯

德國研究人員發(fā)明了一種能發(fā)電的地毯，它是利用摩擦生電的原理研制而成。為了避免人們對發(fā)電線圈產(chǎn)生排斥心理，那些線圈隨著地毯的花紋進行巧妙的編織。當人踏在地毯上時即能發(fā)電，若用導線連接，可作為冰箱、洗衣機及電視機等家用電器的能源，也可對蓄電池充電。這種地毯裝有絕緣層，安全可靠。

美國佛羅里達州的一位工程師也設(shè)計出一種利用步行來發(fā)電的發(fā)電地毯。他將這種裝置埋在公共場所地毯下，上面是一排踏板，當行人踏在上面時，體重壓到板上，使與之相連的搖桿也被壓下。搖桿從一個方向帶動中心軸旋轉(zhuǎn)，從而帶動發(fā)電機發(fā)電。當眾多行人連續(xù)在踏板上行走時，搖桿不斷被壓下，使中心軸不停地轉(zhuǎn)動發(fā)電。這種裝置安裝在大街、商場、火車站等處，所發(fā)出的電可以用來照明和驅(qū)動電風扇。

1.11 自潔地毯

日本研究人員在丙烯酸纖維中摻入氧化鈦，開發(fā)出一種具有良好自潔功能的新型纖維，用這種纖維制作的地毯具有自潔功能。丙烯酸纖維的表面存在著大量直徑為幾十納米的孔穴，能夠以物理方式有效地吸附異味、細菌、污物等有機物。在光照的情況下，摻入地毯纖維的氧化鈦微粒對這些有機物進行分解。因此，這種地毯在陽光下曬曬就干凈了。

1.12 航空地毯

近十年來，國內(nèi)地毯行業(yè)的生產(chǎn)得到了迅猛的發(fā)展，商用、民用地毯保持著不斷發(fā)展壯大的趨勢，而飛機、郵輪、火車用產(chǎn)業(yè)地毯也隨著世界經(jīng)濟的全球化而蓬勃發(fā)展起來，其中飛機用航空地毯作為產(chǎn)業(yè)地毯中的高端產(chǎn)品，因其具有很高的技術(shù)含量及使用要求，使大多數(shù)地毯生產(chǎn)企業(yè)望而卻步。但航空業(yè)在近幾年的飛速發(fā)展，使航空地毯的需求量每年呈成倍增長趨勢。因此開發(fā)適合飛機使用要求的高端航空地毯是地毯行業(yè)的重大課題。湯華榮等[12]針對目前航空地毯發(fā)展的迫切需求，開發(fā)了符合民航安全要求，超輕阻燃、節(jié)能環(huán)保型的航空地毯。原料采用優(yōu)質(zhì)純新西蘭羊毛，半精梳紡紗工藝，使紗線豐滿而富有彈性及蓬松度，通過絨高在機密度的適當調(diào)整，每平方米地毯絨重降低50 g，降低地毯重量，且能保證地毯絨面整體的豐滿程度，降低地毯重量。

2 功能性地毯的發(fā)展前景

地毯以其門類繁多、取材廣泛、千姿百態(tài)俏立于國內(nèi)外市場，它不僅有實用價值，而且兼具裝飾價值、美學價值和收藏價值。隨著新科技的開發(fā)和應(yīng)用，地毯的健康、環(huán)保、低碳性必將得到進一步發(fā)展，新功能的地毯也將更加賞心悅目，為地毯市場打開廣闊前景。

[1] 徐美君.地毯——居室地面裝飾材料中的佼佼者[J].建材工業(yè)信息,1999,(11):15—18.

[2] 王坤. 地毯背襯乳膠研究進展[J].濟南紡織服裝,2010,(3):11—12.

[3] 何浩東,官文元,陳科.丙綸簇絨地毯阻燃研究[J].遼寧化工,1997,26(6):41—43.

[4] 吳全才,馬紹君.丙綸針刺地毯背襯阻燃的研究[J].遼陽石油化工高等專科學校學報,1999,15(1):23—25.

[5] 賀良震,陳志華,姜淑媛,陸金芳.小型地毯阻燃加工工藝探討[J].南通紡織職業(yè)技術(shù)學院學報,2009,9(3):5—8.

[6] 巫瑩柱,杜文琴.抗靜電地毯的研制和性能評定[J].產(chǎn)業(yè)用紡織品,2006,24(10):9—13.

[7] 張肇富.抗靜電地毯[J].紡織器材,1999,26(3):63—64.

[8] 曹惠椿,徐超,史秀珍.抗菌纖維的研制[J].合成纖維,1999,28(3):17—20.

[9] 王黎明.家用紡織品的功能性整理研究[J].紡織導報,2013,(8):26—28.

[10] “魔法地毯”:可防老人摔倒[J].新科幻(科學閱讀版),2012,(11):38.

[11] 翼德.形形色色的高科技地毯[J].紡織裝飾科技,2009,(2):28—29.

[12] 湯華榮,趙杰,崔子民.節(jié)能環(huán)保型航空地毯的開發(fā)研制[J].山東紡織科技,2011,52(5):12—15.

Research Progress of Functional Carpet

LiLijuan1，CuiQi2,WangShudong2

(1.Tianjin Polytechnic University, Tianjin 300387, China; 2.Binzhou Orient Carpet Co.,Ltd. ,Binzhou 256600,China)

The research progress of functional carpet at home and abroad was discussed, incluting flame retardant carpets,antistatic canpet, antibacterial carpet,thermal insulation carpet, fireproof carpet, captical fiber carpet, smart carpets,generating electricity carpet, self-cleaning carpet and so on.

carpet；functional；research progress

2015-03-21

李麗娟(1988—)，女，河北邯鄲人，碩士研究生。

TS941

A

1009-3028(2015)03-0038-04