棉/木棉混紡阻螨面料試制與性能研究

張 瑾,王府梅

(1.東華大學(xué)紡織學(xué)院，上海 201620;2.中國(guó)疾病預(yù)防控制中心寄生蟲預(yù)防控制所,上海 200025)

棉/木棉混紡阻螨面料試制與性能研究

張 瑾1,2,王府梅1,2

(1.東華大學(xué)紡織學(xué)院，上海 201620;2.中國(guó)疾病預(yù)防控制中心寄生蟲預(yù)防控制所,上海 200025)

研究棉/木棉混紡阻隔面料的阻螨性能的影響因素。采用棉/木棉混紡紗和純棉紗，以不同的纖維原料、緊度和后整理方法試制4種阻隔面料，測(cè)試其阻螨性能，并分析影響木棉混紡織物阻螨性能的因素。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，14.6tex棉/木棉混紡紗與11.7tex純棉經(jīng)紗交織的織物具有較好的阻螨性能，隔離螨蟲效果達(dá)到90%以上，應(yīng)用價(jià)值高；棉/木棉混紡織物的阻螨性能與織物緊度呈正相關(guān)關(guān)系；防羽、絲光等后整理工藝會(huì)影響織物阻螨性能，因此應(yīng)從纖維原料和織物結(jié)構(gòu)入手改善織物的阻螨性能。

木棉纖維 纖維轉(zhuǎn)移 阻隔面料 阻螨性能

0 前言

螨蟲是一種肉眼不可見的微型節(jié)肢動(dòng)物，可在現(xiàn)代居室的溫度和濕度環(huán)境下大量滋生，廣泛存在于室內(nèi)陰暗角落、地毯、床品、沙發(fā)、毛皮服裝、毛絨玩具等處，其分泌物、代謝物會(huì)引起過敏性皮炎、哮喘、支氣管炎、腎炎、過敏性鼻炎等人體疾病，對(duì)兒童及過敏性人群的危害更甚。

為抑制螨蟲的危害，傳統(tǒng)上一般采用三種途徑：一是阻止螨蟲繼續(xù)生長(zhǎng)繁殖，如殺螨法、誘殺法；二是避免螨蟲接近，如忌避法；三是切斷螨蟲侵入路徑，如阻斷法。[1]前兩種方法效果顯著，但均涉及化學(xué)藥品的使用，不僅對(duì)環(huán)境有害，還存在殘留藥劑危害人體的風(fēng)險(xiǎn)。第三種方法目前大多以涂層、覆膜等手段為主，對(duì)面料進(jìn)行物理化學(xué)的后整理加工，以達(dá)到阻隔螨蟲侵入的效果。但此類后整理工藝，不僅會(huì)影響面料的手感和服用性能，也是一個(gè)高耗能、高污染的過程。

木棉纖維是木棉樹的果實(shí)纖維，經(jīng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，具有天然抗菌、驅(qū)螨、防蛀等特殊功能，在制造綠色、無毒、環(huán)保阻螨面料方面有潛在優(yōu)勢(shì)[2-3]。木棉纖維直徑小，空腔大，手感柔軟，可以利用其空腔能夠被壓扁再回復(fù)的特性織制高密面料，根據(jù)阻斷法[1]的原理,采用切斷螨蟲侵入路徑的方法阻隔螨蟲。而木棉纖維由于長(zhǎng)度較短、表面光滑、抱合力差，難以單獨(dú)紡紗[2]，因此常與棉纖維混合制成混紡紗使用。本文主要對(duì)木棉混紡紗制成的高密阻螨面料進(jìn)行研究，探討纖維原料及織造工藝對(duì)該類產(chǎn)品阻螨性能的影響。

1 棉/木棉混紡紗的結(jié)構(gòu)分析

本文選用際華3542紡織公司生產(chǎn)的14.6tex棉/木棉(80/20)混紡紗作為實(shí)驗(yàn)材料，制成高密阻螨織物。

為直觀地研究該混紡紗的結(jié)構(gòu)特征，使用顯微鏡分別對(duì)純紡棉紗和棉/木棉混紡紗的徑向毛羽特征進(jìn)行拍照觀察，如圖1所示。為考察兩種纖維在混紡紗中的分布規(guī)律，利用掃描電子顯微鏡((SEM)獲取了混紡紗橫截面及高密阻螨織物的高清圖像，如下頁圖2所示。

圖1 純棉紗(左)和棉/木棉混紡紗(右)的表面毛羽數(shù)量及分布

圖2 棉/木棉混紡紗的橫截面圖(左)和棉/木棉阻螨織物的電鏡圖(右)

由圖1可以發(fā)現(xiàn)棉/木棉混紡紗的表面毛羽明顯比純紡棉紗多；由圖2能夠看出棉/木棉混紡紗中的木棉纖維具有明顯的向外轉(zhuǎn)移趨勢(shì)，并在制成的織物中，大量分布于織物表面(扁平帶狀無轉(zhuǎn)曲者)，使得紗表層的木棉混紡百分率大于平均混紡百分率。[4]由于木棉纖維平均長(zhǎng)度往往只有近20毫米，極易在混紡紗表面形成大量毛羽。木棉纖維的線密度只有0.6dex～0.7dex，壁厚約2μm，壓扁后成為厚度約4μm的扁平帶狀，且表面光滑無轉(zhuǎn)曲，紡紗過程中很容易在纖維間壓力的作用下向外側(cè)轉(zhuǎn)移。

由于纖維應(yīng)力應(yīng)變性能和表面摩擦性能等不同，導(dǎo)致紗線成形過程中纖維運(yùn)動(dòng)規(guī)律不同，使得紗線結(jié)構(gòu)和性能不同，織物外觀和內(nèi)在性質(zhì)多樣化，最終影響織物的性能和最終用途。木棉阻螨織物作為一種特殊性能的織物，由于原料的特殊性，尤其是木棉的高中空結(jié)構(gòu)，使得紗線的外觀和徑向結(jié)構(gòu)都呈現(xiàn)一定的特殊性，即木棉混紡紗中木棉纖維主要分布在表層，并形成較多毛羽。這種特點(diǎn)一方面有利于降低木棉混紡織物中紗線間的孔隙尺寸，利用木棉纖維的小直徑特性填充織物中紗線間的孔隙，獲得更好的物理性阻隔效果；另一方面使木棉纖維集中在織物表面，有利于充分發(fā)揮其天然抗菌、驅(qū)螨、防霉防蛀等功能，有利于阻螨面料的阻螨性能提升。

除了原料，織物的阻螨性能還受織物緊度、后整理等織造工藝影響，下面將開展織物阻螨性能測(cè)試，對(duì)這些因素進(jìn)行進(jìn)一步研究。

2 木棉混紡面料試制與阻螨性能測(cè)試

2.1 織物試制

以上述14.6tex棉/木棉(80/20)混紡紗為原料，變化經(jīng)緯紗織造密度和后整理方法試制了如表1所示的前3種織物?？椢顳的設(shè)計(jì)意圖是采用更細(xì)的11.7tex經(jīng)紗，緯紗與前3種織物相同。因目前沒有11.7tex的木棉混紡紗，采用了全棉紗。由于相同密度交織時(shí)，平紋織物間的空隙最小，因此面料均采用平紋結(jié)構(gòu)。前3種織物采用了不同的后整理方法，防羽整理為工廠專用的防羽布平幅整理工藝技術(shù)；絲光整理是棉織物絲光的常用工藝技術(shù)，目的是讓木棉纖維在堿液作用下回復(fù)中空度[5]；常規(guī)防羽整理采用工廠處理防羽布的一般工藝技術(shù)。對(duì)比樣為目前批量生產(chǎn)的14.6tex全棉防羽絨面料。

表1 織物的基本規(guī)格

2.2 面料阻螨測(cè)試方法

阻螨實(shí)驗(yàn)委托中國(guó)疾病預(yù)防控制中心寄生蟲預(yù)防控制所測(cè)試。先把面料試樣在70℃干熱條件下處理10min并冷卻，再將螨蟲培養(yǎng)基(含有100只存活螨蟲)放入管瓶(直徑30mm，高60mm )，用膠帶圈將試樣固定在管瓶瓶口上，并把管瓶粘在硬板上，置于25℃±2℃、濕度75%±5%的黑暗恒溫恒濕箱中。每24小時(shí)觀察一次，連續(xù)觀察7天，統(tǒng)計(jì)通過瓶口透過試樣到達(dá)瓶外(包括試樣外表面、管瓶表面以及粘板上)的螨蟲數(shù)。

每個(gè)試樣設(shè)3組平行實(shí)驗(yàn)，用平均值計(jì)算出阻螨率。阻螨率的計(jì)算公式為

阻螨率P= (O-M) / O ×100%

(1)

式中:O——每組中放入的螨蟲數(shù);

M——3組平行實(shí)驗(yàn)中第7天累計(jì)逸出面料的螨蟲數(shù)的平均值。

阻隔螨蟲的效果評(píng)價(jià)目前還沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，大多是參照GB/T24253-2009《紡織品防螨性能的評(píng)價(jià)》中驅(qū)避率或者抑制率評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)表2進(jìn)行評(píng)價(jià)[6]。

表2 防螨效果評(píng)價(jià)

3 面料阻螨性能分析

5種面料樣品的阻螨測(cè)試結(jié)果如表3所示。阻螨率與織物加工工藝的關(guān)系如圖3所示。

表3 高密阻螨織物的阻螨效果

注：每組試蟲數(shù)為100只

圖3 阻螨率與加工工藝的關(guān)系

3.1 原料對(duì)阻螨性能的影響

試樣C與對(duì)比樣的后整理方法相同，緊度相近，原料不同，因此可用來比較原料對(duì)阻螨性能的影響。為盡可能去除緯密的影響，專門以緯紗單位未覆蓋系數(shù)下的逸出螨蟲數(shù)作為研究參數(shù)。算法為：緯紗未覆蓋系數(shù)=1-緯紗覆蓋系數(shù)=1-緯向緊度，緯紗單位未覆蓋系數(shù)下的逸出螨蟲數(shù)= 3組平行實(shí)驗(yàn)第7天累計(jì)逸出螨蟲數(shù)的平均值/(1-緯向緊度)。

經(jīng)折算，在相同緯密條件下，試樣C與對(duì)比樣的緯紗單位未覆蓋系數(shù)下逸出螨蟲數(shù)均值分別為81只和97只，這表明棉/木棉混紡織物的阻螨性能比純棉好。其原因正如上文所述：第一，由于棉/木棉混紡紗中木棉纖維轉(zhuǎn)移到紗線表面，混紡紗表面毛羽比純紡紗多，使紗線間空隙變得更小，提高阻螨性能；第二，木棉纖維具有驅(qū)螨作用，一定程度上增強(qiáng)了面料的阻螨特性。

3.2 緊度對(duì)阻螨性能的影響

試樣C與D后整理方法相同，但兩者緊度相差較大，由圖3可看出，高緊度的D織物具有特別優(yōu)良的阻螨效果。阻隔織物本質(zhì)上是利用物理方法進(jìn)行阻螨，因此織物孔隙尺寸越小，阻螨能力越好。螨蟲身體大小在300μm，其糞便也在10μm～40μm之間，根據(jù)美國(guó)Vigrinia大學(xué)試驗(yàn)，布縫的孔徑在53μm就可防止塵螨通過，當(dāng)布縫的孔徑在10 μm以下就可以防止塵螨排泄物通過[7]。由于D織物的總緊度顯著高于C織物，即便含有的木棉纖維較少，依然表現(xiàn)出更優(yōu)異的阻螨效果。

不僅如此，D織物的阻螨率明顯高于經(jīng)防羽整理的A織物，說明高緊度對(duì)提高阻隔面料的阻螨性能具有重要意義。

3.3 后整理對(duì)阻螨性能的影響

A、B織物緊度相同，分別進(jìn)行了防羽和絲光整理，對(duì)比阻螨率發(fā)現(xiàn)，它們的阻螨效果優(yōu)于同一緊度水平的普通純棉織物,但A織物優(yōu)于C織物，B織物比C織物差。這表明，特殊后整理會(huì)在一定程度上影響織物的阻螨性能。

A織物采用了工廠專用的防羽布平幅整理工藝技術(shù)，相同緊度的織物經(jīng)過平幅整理后纖維間空隙相對(duì)減小，增加了織物的阻螨性能。而B織物采用絲光整理，是棉織物絲光的常用工藝技術(shù)。絲光整理加入堿液，木棉本身不受損傷，并能使木棉纖維充分地回復(fù)到圓中空形態(tài)[5]，達(dá)到繩狀松式整理的效果,使纖維間空隙增大，織物的阻螨性能有所減弱。

整體看來，木棉纖維和高緊度對(duì)織物的阻螨性能有很大改善，后整理能在一定程度上改變木棉混紡織物紗線間的空隙進(jìn)而影響阻螨性能，因此從織物原料和織物結(jié)構(gòu)上提高阻螨性能，減少或者避免對(duì)木棉織物進(jìn)行后整理有現(xiàn)實(shí)的意義和需求。

4 結(jié)論

本文主要探討棉/木棉混紡紗線生產(chǎn)的阻隔面料的阻螨性能及其影響因素，采用不同纖維原料、經(jīng)緯密度和后整理方法試制了4種阻螨面料，測(cè)試分析了織物的阻螨性能，得到如下結(jié)論：

(1)在相同織物緊度的條件下，棉/木棉混紡織物的阻螨性比純棉織物好。利用木棉纖維天然的驅(qū)螨性能，在高密阻螨織物中，通過紗線混紡添加適當(dāng)?shù)哪久蘩w維，增加阻隔面料的阻螨能力。

(2)在織物原料、紗線線密度等因素相同的情況下，高緊度織物的阻螨性能更好。

(3)現(xiàn)有的防羽平幅整理、絲光等整理工藝會(huì)改變織物紗線間的空隙，從而一定程度上影響木棉混紡面料的阻螨性能。因此需要改進(jìn)或減少對(duì)木棉面料的后整理，從纖維原料和織物結(jié)構(gòu)入手提高面料的阻螨性能。

[1] 趙家祥.日本防螨織物的發(fā)展綜述[J].紡織科學(xué)研究,2001(2):12-18.

[2] 孫曉婷.木棉纖維的性能及其在紡織上的應(yīng)用[J].成都紡織高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2016(1)：145-149.

[3] HU JL,LOW M,LOMT.Bending Hysteresis of Plain Woven Fabrics in Various Directions[J].Textile Research Journal,2000(70):237.

[4] 周夢(mèng)嵐，王府梅.木棉纖維混紡紗中纖維的徑向分布規(guī)律[J].紡織學(xué)報(bào),2015,36(9):18-23.

[5] 王茜,嚴(yán)小飛,胡立霞,王府梅. 液態(tài)介質(zhì)下木棉纖維回復(fù)中空形態(tài)的可行性探索[J]. 上海紡織科技,2015,43(10):4-6.

[6] GB/T 24253—2009，紡織品 防螨性能的評(píng)價(jià)[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2009．

[7] 張冶.超細(xì)纖維非織造布的物理防螨性能研究[J].印染助劑,2014(9)： 49-52.

TrialProductionandPerformanceResearchofCotton/KapokBlendedAnti-miteFabric

ZHANGJin1,2,WANGFu-mei1,2

(1. College of Textiles, Donghua University, Shanghai 201620;2. National Institute of Parasitic Diseases, Chinese Center for Disease Control and Prevention,Shanghai 200025)

Factors influencing anti-mite performance of cotton/kapok blended fabric were discussed. Four kinds of anti-mite fabrics with different fiber materials, fiber tightness and after-finishing ways were produced by using cotton/kapok blended yarn and pure cotton yarn. The anti-mite performance was tested and the influencing factors were analyzed. The test showed that anti-mite performance of warp interwoven fabric produced by 14.6tex cotton/kapok blended yarn and 11.7tex pure cotton yarn was better and its mites resistance effect could reach above 90% with high application value; anti-mite performance and fabric tightness of cotton/kapok blended fabric had a positive correlativity; after-finishing process such as down-proof and mercerization would influence anti-mite performance so that the fiber materials and fabric structure should be taken as starting point to improve the anti-mite performance of the fabric.

kapok fiber fiber migration obstructing fabric anti-mite performance

2017-09-06

張瑾(1993-)，女，碩士研究生，研究方向：纖維長(zhǎng)度檢測(cè)儀。

王府梅(1958-)，女，博士，教授，博士生導(dǎo)師。

TS101.92+3

A

1008-5580(2017)04-0001-04