《科技创新与品牌》杂志社学术交流

抗菌防异味与远红外复合织物

        随着生活水平的提高,人们的保健意识逐渐增强,对日用纺织品如服装、内衣、床上用品等的需求档次逐渐提高,功能性纺织品已成为发展的趋势。所谓功能性纺织品,即通过应用高科技面料和先进的染色技术等,将使纺织品具备除基本的服用功能以外的抗菌除臭、耐污、抗静电、远红外等功能。其中远红外纺织品是对具有优良远红外线发射和吸收功能织物的简称。它的制造设涉及多项高科技成果,通过采用高技术手段将具有高效远红外线吸收和发射功能的物质微粒加入到织物中,获得了具有优良远红外线吸收和发射功能的织物。抗菌防臭功能纺织品能杀灭或抑制与其接触的细菌等微生物,从而起到卫生防臭的效果。

        抗菌技术在纺织品中的应用最初是在二战期间,德国军队将季铵盐用于军服,有效地防止了战地受伤军士的二次感染,成为一个抗菌时代的起点。而红外线最早发现于100年前,目前,远红外技术在医疗领域的应用最广,后来逐渐应用于日常纺织品,远红外功能织物也应运而生。
        随着纳米后整理技术应用范围的扩大以及消费需求的多样化,单一功能的织物逐渐不能满足消费需求,多种功能复合的织物将成为发展趋势。北京崇高纳米公司看到这种发展趋势,在现有纳米抗菌技术的基础上,将远红外、抗静电、防水防油、防螨等功能复合,逐步解决多种纳米原料相容性、稳定性等问题,从而使织物同时具备多种功能。抗菌防异味和远红外复合整理剂洁卡®LWY-1就是该公司最新开发成果之一。抗菌防异味及远红外后整理技术不仅实现了织物的三重功能,而且与功能纤维相比及单一功能处理相比,复合技术可以降低加工成本。

        一、抗菌防异味原理

        所谓抗菌,就是杀菌和抑菌的总称。抗菌防异味和远红外复合功能的整理剂是一种有机和无机复合的双组分助剂,其作用原理主要是:
        1.  金属离子接触反应。金属离子带有正电荷,当微量金属离子接触到微生物的细胞膜时,与带负电荷的细胞膜发生库伦吸引,金属离子穿透细胞膜进入细菌内与细菌体内蛋白质上的巯基、氨基等发生反应并破坏蛋白质活性中心的结构,造成微生物死亡或丧失分裂增殖能力。
        2. 阳离子固定机理。细菌由细胞壁、细胞膜、细胞质和细胞核构成,细胞壁和细胞膜由磷脂双分子层组成,在中性条件下带负电荷。带负电荷的细菌会被抗菌材料上的阳离子所吸引,束缚细菌的活动自由,抑制其呼吸机能,即发生“接触死亡”。另外,细菌在电场引力的作用下,细胞壁和细胞膜上的负电荷分布不均匀造成变形,发生物理性破裂,使细胞内的蛋白质、水等渗出体外,发生“溶菌”现象而死亡。
        通过以上两种途径,抗菌整理剂可杀灭或抑制细菌的生长。一旦细菌的繁殖得到抑制,就可以减少因细菌死亡而产生的异味、臭味等,从而达到抗菌防异味的效果。

        二、远红外原理

        目前远红外织物原料主要是陶瓷粉。陶瓷粉是从地球上天然矿石中提取的。洁卡LWY-1正是以它为原料,经过现代超精度研磨技术加工研制成纳米级陶瓷粉粒。陶瓷粉发射的远红外线是看不见摸不着的天然光波,具有高度的穿透力,在人体内能进行能量转换,调节机体免疫力,达到健康防病的目的。
        其次,远红外发射功能材料与人体接触后,通过吸收人体热量,辐射出远红外线作用于人体,产生共振吸收及穿透皮层组织,起到改善人体体表微循环、促进新陈代谢、提高人体表温度、改善血液循环、激活生物细胞改善蛋白质等生物大分子的活性,有助于生物酶的生长,增加免疫力,从而达到保暖、保健的作用。
        (一)制备方法
        对织物进行功能后整理通常在印染工序中完成,处理方法主要有浸渍法、浸轧法、表面涂层法、喷淋法等,其中浸渍和浸轧的方法在印染中应用较为普遍,一般在染色之后进行。在印染中,抗菌、远红外织物要经过纺、织、漂、染、整等多道工序,因此,织物生产加工工艺,特别是漂、染、整的化学药剂、温度、时间等工艺条件的采用要根据抗菌剂的类型和性质作精心选择。经过多年的研究,北京崇高纳米公司开发出既符合实际应用又保证抗菌剂最佳效果发挥的工艺方法。下面以安迪美CAH-2E为例说明抗菌后整理的应用工艺。
        1.工艺配方
        (1) 浸渍法:洁卡®LWY-A 4%~6%(O.W.F);洁卡®LWY-C 4%~6%(O.W.F)。
        (2) 浸轧法:洁卡®LWY-A 50~70g/L(水溶液);洁卡®LWY-C 48~70g/L(水溶液)。
        2.浸渍法
        织物、漂染、水洗、整理液(建议浴比1:10;浴温55—65℃;整理时间10—20min)、脱水、烘干(建议温度100—110℃)、焙烘(温度150—170℃,焙2—4分钟)、成品。
        3.浸轧法
        织物、漂染、烘干、后整理液、烘干、焙烘、定型。
 
        (二)性能评价
        1.抗菌性能
        在抗菌性能评价方面,目前主要使用的方法有卫生部的《消毒产品鉴定与监测实验技术规范》中的震荡烧瓶法、抑菌圈试验法和美国AATCC100、日本工业标准JIS Z 1902等。北京崇高纳米公司抗菌检测实验室以及中科院对通过上述两种工艺处理的抗菌织物进行了检测,结果如表1和表2所示。
 
表1 纯棉织物试验结果(CHAMGONANO抗菌检测实验室)
菌种
Oh接触菌量(cfu/mL)
20h接触菌量(cfu/mL)
抗菌率(%)
未经抗菌处理的针织棉布
 
大肠杆菌
1.74×105
1.43×108
0
未经洗涤的针织抗菌棉布
1.75×105
0
99.9
洗涤20次的抗菌针织棉布
1.74×105
0
99.9
 

表2进制纯棉手工布抗菌性能检测结果(中科院理化技术研究所抗菌材料检测中心)
 
 
 

大肠杆菌ATCC25922
金黄色葡萄球菌ATCC6538
平均活菌数   (个/样)
细菌减少率  (%)
平均活菌数    (个/样)
细菌减少率   (%)
Oh接触对照样
1.7×105
1.3×105
24h接触送检样
<100
>99
<100
>99

        表1和表2中的抗菌样品都是经洁卡LWY-1处理的棉布。其中表1的检测依据为《消毒产品鉴定与监测实验技术规范》中浸渍试验以及AATCC100-1993;表2中的送检样品为洗涤20次以后的抗菌整理棉布(手工粗布),检测依据是AATCC100-2004;洗涤方法均参照GB/T8629-2001《纺织品—试验用家庭洗涤和干燥程序》。
        表1和表2的数据说明,经洁卡LWY-1后整理的抗菌针织棉布以及手工粗布的抗菌性能均符合抗菌指标要求,经20次洗涤之后抗菌性能几乎不受影响,仍可以达到99%以上。
        2.远红外性能
远红外的性能评价主要依据有FZ/T64010-2000《远红外制品的标准》,评价指标为波段在8~15微米的远红外法向发射率。经北京崇高纳米洁卡LWY-1整理的织物,由天津大学理学院检测结果如表3:

表3 抗菌/远红外波段向外发射检测试验(以远红外发射率表示)
项目
未整理样品
整理样品
远红外发射率  (未洗涤)
0.70
0.86
远红外发射率(洗涤20次)
0.83

        由表3数据看出,经洁卡LWY-1整理的织物远红外性能符合FZ/T 64010-2000的指标要求,且在耐洗涤性能方面有很好的表现。