作者：天津工業(yè)大學(xué) 王煥敏

關(guān)鍵詞：抗菌性能；正交實(shí)驗(yàn)；抗菌整理

在人們的日常生活中，不可避免地接觸到各種各佯的細(xì)菌、真菌等微生物，而紡織品正是這些微生物的良好生存之地，也是疾病的傳播源。在一般情況下，我們感覺不到致病菌的危害。但當(dāng)條件適宜時(shí)，我們皮膚上的致病菌就會(huì)大量繁殖，并通過皮膚、呼吸道、消化道以及血液對(duì)人體造成危害。細(xì)菌和真菌等微生物能引起局部化膿性炎癥、全身感染、食物中毒、葡萄球菌性腸炎、腸道感染、皮膚粘膜感染、內(nèi)臟感染、中樞神經(jīng)系統(tǒng)感染等癥狀?，F(xiàn)今社會(huì)隨著人們生活水平的提高以及保健意識(shí)的增強(qiáng)，人們將越來越重視紡織品的保健、 衛(wèi)生。而抗菌紡織品的存在，特別是家用抗菌紡織品的開發(fā)和應(yīng)用，不僅對(duì)人體健康起到防患于未然的作用， 還能為人類提供優(yōu)異、衛(wèi)生和舒適的生活環(huán)境?，F(xiàn)在市面上，抗菌防螨紡織品品種繁多，但大多存在價(jià)格高、耐洗性差等因素，故優(yōu)選抗菌加工工藝，提高抗菌性、耐洗性和成本顯得尤為重要。

1.1試驗(yàn)材料

Sanitized T99-19抗菌整理劑（陽離子有機(jī)硅）：有機(jī)硅柔軟劑、燒堿、雙氧水、精煉劑；純棉面料(約為120g/m2)等。

1.2實(shí)驗(yàn)儀器

DL-101-1電熱鼓風(fēng)干燥箱、G1177-3高溫高壓染色機(jī)、DK-98-II電熱恒溫水浴鍋、YA2003精密電子天平等。

1.3工藝流程

煮練、退漿、漂白→浸軋整理液(帶液率為70%～80%)烘干(90～100℃，以面料微潮為準(zhǔn)) →拉幅定形(130℃) →輕軋光→成品。

1.4試驗(yàn)因素和實(shí)驗(yàn)方法

在實(shí)驗(yàn)中，為了選擇最佳工藝配方和工藝條件，采用正交試驗(yàn)分析各因素對(duì)抗菌性能的影響?？咕韯┯昧康亩嗌俸秃娓蓽囟戎苯佑绊懼咕阅芎涂咕哪途眯?。又因抗菌整理劑為陽離子性， pH值的大小一方面會(huì)影響整理劑中硅醇與纖維素纖維中的-OH基反應(yīng)的穩(wěn)定性，影響抗菌性能。另一 方面，純棉面料屬于纖維素纖維，纖維素纖維耐堿不耐酸，在酸性條件下，棉纖維發(fā)生水解反應(yīng)，其面料強(qiáng)力降低。經(jīng)初步分析，選擇抗菌整理劑用量、pH值和烘干溫度作為3個(gè)因子，每個(gè)因子根據(jù)整理劑性質(zhì)和面料種類選擇三個(gè)水平，采用 L9(3₄)正交試驗(yàn)。

2.1工藝條件的確定

用正交試驗(yàn)方法確定的工藝條件分別處理純棉面料并測(cè)量抗菌性能，經(jīng)實(shí)驗(yàn)可知處理的純棉面料對(duì)大腸桿菌的抑菌率均為100%，所以選擇金黃色葡萄球菌的抑菌率作為試驗(yàn)值，又因?yàn)閷?duì)純棉面料， 其強(qiáng)力的大小易受酸堿度的影響，考慮到純棉抗菌面料的可加工性，故將強(qiáng)力損失率也作為試驗(yàn)值，以選擇既具有抗菌性能，又具有很好的服用性能的面料處理工藝。正交實(shí)驗(yàn)安排及實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析見表1。另外通過方差分析確定各測(cè)試指標(biāo)的影響因子的強(qiáng)弱順序并優(yōu)選出最佳工藝‘”，抑菌率和強(qiáng)力損失率方差分析見表2、表3。

顯然，各因素對(duì)抑菌率和強(qiáng)力損失率的影響次序不一致，而且各因素對(duì)抑菌率和強(qiáng)力損失率的影響并不顯著，相對(duì)來說pH值的大小對(duì)抑菌率和強(qiáng)力損失率影響最大，其主要原因?yàn)槊蘩w維是纖維素纖維，而抗菌防螨處理液的最佳pH值為2～7，整理溶液顯弱酸性，而纖維素纖維遇酸水解使聚合度降低，纖維強(qiáng)力也隨之降低。從方差分析表中可看出，抗菌劑的用量對(duì)抗菌性能的影響很小，故考慮到成本問題，選擇最佳工藝為A1B2C1，即最佳配方為整理劑用量為0.6 g/L，pH值為5，烘干溫度為110℃。

表1 L9(3₄)正交試驗(yàn)表及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

表2抑菌率數(shù)據(jù)方差分析表

表3強(qiáng)力損失率數(shù)據(jù)方差分析表

2.2柔軟劑用量的確定

在功能后整理的過程中為了增加面料的服用性能，會(huì)選擇使用某些助劑，考慮到我們的整理劑對(duì)面料有很好的相容性，故在加工中只選擇一種柔軟劑，使面料有柔軟舒適的手感。為獲得既具有良好的抑菌性又具有良好的白度和透氣性，選擇幾種柔軟劑用量，分別測(cè)試相應(yīng)的白度和透氣性，以選擇最佳工藝配方。

在整理劑用量為0.6g/L，pH值為5，烘干溫度為110℃不變的情況下，選擇不同柔軟劑用量，并測(cè)量在不同柔軟劑用量下的面料的透氣性和白度，柔軟劑用量分別為lOg/L、20g/L、30g/L、40g幾時(shí)反映面料手感的拉伸應(yīng)變率和白度的數(shù)據(jù)如圖1、圖2。

圖1不同柔軟劑用量對(duì)面料透氣性的影響

圖2不同柔軟劑用量對(duì)面料白度的影響

從圖1看出，隨著柔軟劑用量的增加，純棉面料的拉伸應(yīng)變率增加，增加幅度不大，但柔軟劑用量達(dá)到20g/L時(shí)，面料的拉伸應(yīng)變率反而降低，主要是因?yàn)槿彳泟┑挠昧颗c纖維間的摩擦系數(shù)有關(guān)，柔軟劑的用量直接影響纖維表面潤滑油膜的厚度，根據(jù)油膜的厚度，潤滑性質(zhì)可分為流體潤滑、邊界潤滑和半流體潤滑，邊界潤滑在低速度時(shí)摩擦系數(shù)相當(dāng)大，而流體摩擦在高速度時(shí)摩擦系數(shù)最大，故只有柔軟劑的用量使纖維間的摩擦在流體潤滑區(qū)或半流體潤滑區(qū)中摩擦系數(shù)較少的區(qū)段，則纖維間的摩擦才能達(dá)到最低值。柔軟劑用量達(dá)到20g/L后，纖維間的摩擦系數(shù)越來越大，拉伸應(yīng)變率呈減小趨勢(shì)。而從圖2中看出，柔軟劑用量對(duì)面料的白度的影響不大，故選擇柔軟劑用量為20g/L。

經(jīng)實(shí)驗(yàn)分析后，將抗菌整理工藝配方定為：整理劑用量為0.6g/L、pH值為5、烘干溫度為110℃、柔軟劑用量為20g/L。在此配方下處理面料并依據(jù)美國ASTM E2149-2001《測(cè)定動(dòng)態(tài)接觸條件下固定抗菌劑抗微生物活性的試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)和日本JIS L1902- 2002《纖維制品抗菌性試驗(yàn)方法、抗菌效果》標(biāo)準(zhǔn)分別檢測(cè)抗菌純棉面料上金黃色葡萄球菌AATCC 6538 在一定時(shí)間內(nèi)的減少量”1結(jié)果見圖3。

圖3 抗菌純棉面料上金黃色葡萄球苗在一定時(shí)間內(nèi)的減少量

從圖中可看出，經(jīng)優(yōu)選工藝處理純棉面料， 在10h前細(xì)菌減少曲線斜率接近1，細(xì)菌數(shù)量快速減少，而后漸漸趨于平行。這說明，經(jīng)優(yōu)選工藝處理的抗菌面料具有很好的抗菌性能。

2.3純棉面料前處理對(duì)抗菌性能的影響

Saied T919以離子共價(jià)鍵和靜電形式在面料表面形成層牢固的高分子膜，面料在前處理中，退漿、 煮練、漂白不均或不充分，其纖維上的漿料和蠟質(zhì)的存在將會(huì)影響抗菌劑在纖維內(nèi)部的滲透效果，故而影響抗菌性能。因此前處理一定要有合適的工藝，使退漿要凈，煮練、漂白要?jiǎng)颍?0min毛效在12～13m防止?jié){料和蠟質(zhì)影響織物的滲透性。使用燒堿對(duì)面料進(jìn)行絲光處理，在清洗時(shí)，若布面清洗不凈使布面帶堿性，勢(shì)必破壞抗菌劑工作液（抗菌劑工作液pH值為5），使硅醇與纖維素纖維中的-OH基反應(yīng)不穩(wěn)定，降低抗菌效能，因此在絲光處理中，面料水洗要凈，以提高抗菌性能。

2.4抗菌性能耐久性測(cè)試

利用優(yōu)選工藝對(duì)120g/m2的純棉織物進(jìn)行抗菌整理，并對(duì)其進(jìn)行抗菌性能測(cè)試。依據(jù)國標(biāo)GB8629- 88，實(shí)驗(yàn)布樣以1：30的浴比，非離子性流滌劑質(zhì)最濃度為2/L，在衣機(jī)內(nèi)，于40℃下洗滌30min，脫水，在40'C下烘干，反復(fù)洗滌，20次后測(cè)試抗菌性能。測(cè)試結(jié)果見表4。

抗菌劑抗金黃色葡萄球菌、大腸桿菌的抑菌率

由表4可看出，利用優(yōu)選工藝處理面料，洗滌20 次后，面料仍具有良好的抗菌性能。

1. 經(jīng)Sanitized T99-19整理劑用量為0.6g/ L、pH值為5、烘干溫度為110℃、柔軟劑用量為20g/L 處理后的純棉織物，具有很好的抗菌性能，且此工藝條件下織物仍具有良好的服用性能。

2. 抗菌處理的織物在前處理時(shí)，退漿、煮練、 漂白要充分，前處理工藝要求能達(dá)到正常印染半成品質(zhì)量要求，燒毛效果3～4級(jí)，白度在80以上，30min 毛效在12～13cm。

3. 通過正交分析和方差分析，確定各測(cè)試指標(biāo)的影響因子的強(qiáng)弱順序與最佳工藝參數(shù)，但通過方差分析可知抗菌整理劑用量對(duì)抗菌性能影響并不是很大，考慮到成本抗菌劑用量選0.6g/L。在選擇柔軟劑時(shí)，應(yīng)滿足在不影響抗菌性能的情況下，盡量保證織物具有良好的服用性能。