抗菌,自清洁复合功能整理冬季保暖针织物及整理后保暖性研究

人们日益增长的穿着高标准、多要求对针织服装提出了更多更新的服装要求，功能性针织面料的开发及应用是当前针织工业的一个研究热点。现代纺织上一般都采用后整理的方法来提高织物的外观或其他性能，随着人们对健康和环境问题的日益关注，各类无毒无污染的功能纺织品的开发和应用得到了迅速发展。纵观目前冬季针织保暖内衣的产品结构，国外品牌生产企业非常注重内衣的吸湿性、卫生性和舒适性等功能的开发和改善：国内消费者对贴身内衣的保健意识也不断增强。日益追求功能安全、时尚多样和个性化特征。因此选用复合功能性整理剂同时赋予针织物抗菌、自清洁复合功能，又能保持其原有服用性能，成为一个重要的研究课题。现代抗菌或自清洁针织面料的形成常采用功能纤维织造法(如具有两种功能的纱线混纺)或功能助剂浸轧(渍)法。对抗菌剂的选择有五个原则：安全性、高效广谱性、持久性、相容配伍性和对服用性能无负面影响。本实验使用的抗菌整理剂为有机一无机复合抗菌整理剂，其中含有银、钛、硅等我们熟知的抗菌常用元素，本身无毒，有较高的安全性能，整理方便。拒水防油整理织物的原理是整理剂在织物表面成膜，整理剂中化合物可降低织物表面能，从而获得拒水防油的效果。新型的纺织品功能整理剂为传统纺织品的性能升级提供安全便捷的途径，成为当代开发功能纺织品的主导方向，推进传统纺织行业向高科技转化圈。

本文选用自配的抗菌整理剂和自清洁整理剂．采用“二浴法”对冬季保暖针织物进行复合整理，并对整理后的织物进行保暖性和功能性的测试与分析，进一步探讨复合功能整理对保暖性的影响。

1实验

1．1实验材料

实验试样采用上海三枪(集团)有限公司生产的14．6tex(40s)TK(精梳棉)+16．5tex(150D)涤纶低弹丝经纬编衍缝结构编织的针织面料，该织物的内外两层均为精梳棉。中间为涤纶低弹丝形成的空气层，触感柔软舒适，具有优良的保暖和服用性能，常用于冬季保暖内衣面料。该面料的基本参数见表1所示

1．2实验仪器

水浴锅、光学接触角测量仪DCAT11、SFJJ一6006PC保暖仪、LFY一216C织物透湿仪、YG461全自动透气量仪等。

1．3实验方案

复合功能整理剂：由东华大学化学与化工及生物工程学院提供的自清洁整理剂FwY、抗菌整理剂JC一1。

由于抗菌测试需外送测试。抗菌检测周期长步骤繁琐，对得出优化工艺条件不利，故本文只以织物的自清洁功能做单因子分析，并对照相关标准、根据实验数值找出功能性作用好且舒适性损失小的整理方法，最终得出最优整理工艺参数。

抗菌整理工艺：

FWY整理剂浓度5％owf(浴比l：l0)一恒温水浴浸渍(60℃，45min)脱水甩干一烘干(90℃，6min)或自然干燥。

自清洁过程中，测试整理剂浓度、焙烘温度、焙烘时间这3个因素对整理后织物保暖性的影响以及工艺参数的优化。具体见表2。

1．4测试方法及评价指标

1．4．1服用性

(1)保暖性能

使用sFJJ_6006PC保暖仪，剪取30cmx30cm试样，参照GB11048—89测试方法，测得传热系数U2、保温率Q、克罗值CLO。其中CLO=I／(0．155·U2)，CLO、Q的数值越大，织物的保暖性越好。

(2)透气性能

参照GB／T5453—1997标准，采用YG461全自动透气量仪测试透气量，试样尺寸30cmz。

(3)透湿性能

参照GB／T12704—1991标准。采用LFY一216C织物透湿仪和电子秤，按吸湿法测试透湿量，试样直径70mm。

1．4．2功能性

(1)抗菌性能

参照AATCC147—2004标准。试样菌种为金黄色葡萄球菌ATCC6538，由专业检测机构SGS进行定性检测。

(2)易去污性能

参照AATCC130标准，取38cmx38cm整理后试样置于吸水纸，在其中央滴5滴玉米油，静置20min后洗涤12min，待干燥后与样卡对比评级：5级最好，1级最差。

(3)拒水防油性能

剪取4cm试样．使用光学接触角测量仪DCAT11测试整理织物水油接触角，水油接触角越大，拒水防油效果越好。

1．4-3耐洗性

参照GB／T3921(1)一1999标准，选取抗菌、自清洁复合功能整理后织物40mmxlOOmm试样3块，分别洗涤5次、10次、15次，洗后挂在不超过60℃的空气中干燥．然后再测其抗菌性、自清洁性。

2实验结果与讨论

2.1整理剂浓度对保暖针织物保暖l生的影响

实验参数：预烘温度为120℃，时问为2min；焙烘温度为170℃。时问为1min。

当整理剂浓度分别为15g／L、40g／L、65g／L时，对织物保暖性的影响如图1所示。

从图1可以看出．随着整理剂浓度的增大，整理后织物的保暖率和克罗值变化趋势相同，均先增大后又降低。主要原因是整理剂浓度越大，织物表面形成的薄膜也越粗糙，使得纱线间形成较大空气层，其中静止空气增加，直接导致织物保暖性随整理剂浓度增大而增大：但随着整理剂浓度进一步增大，整理剂中越来越多的中微小颗粒渗入纤维空隙中，减少了纱线间的静止空气，保暖性变差。故确定整理剂适宜浓度为30～40g／L。

2．2焙烘温度对保暖针织物保暖性的影响

实验参数：整理剂浓度40g／L。预烘温度为120℃，时间为2min；焙烘时间为lmin。

当焙烘温度分别为130℃、170℃、210℃时。对织物保暖性的影响如图2所示

从图2中可以看出．以过低或过高的焙烘温度整理织物，保暖率和克罗值数值变小、保暖性变差。因为焙烘温度过低，整理剂在织物表面成膜不完全；由于试样表层为全棉织物，其熔点约为229～230℃，中间涤纶低弹丝熔点约为260℃，温度过高，会对纤维造成不可挽回的损伤，使织物泛黄、变脆发硬。因此整理温度适中为宜，确定焙烘温度为160-170℃。

2．3焙烘时间对保暖针织物保暖性的影响

实验参数：整理剂浓度40g／L，预烘温度为120℃，时间为2min；焙烘温度为170℃。

当焙烘时间分别为Omin、1min、lOmin时，对织物保暖性的影响如图3所示。

从图3可以看出，焙烘时间也是影响织物保暖性的一个重要因素。未经焙烘的织物(即焙烘时间为Omin)保暖性较差，原因是未经焙烘整理，织物表面成膜不完全，且纱线干燥不充分，含水膨胀的纱线使保暖性降低；织物经焙烘后，保暖率和克罗值均大幅提高，说明保暖性变好；1min以上的焙烘时间可以增强整理剂中起功能作用的粒子的交联成膜，保暖性也较好，但焙烘时间持续增长，对纤维损伤较大，破坏了棉纤维本身良好的吸水性能。可能影响织物其他服用性能，能源消耗也较大。因此保证焙烘时间对整理效果尤为重要，确定焙烘时间为lmin左右为宜。

2．4整理工艺参数的优化

由上述单因子实验得出整理后织物保暖性较好的自清洁整理参数，为了确定复合功能整理使保暖性损失最低的最佳整理工艺，我们对其进行正交实验并测定织物保暖率和克罗值。根据上述单因子实验结果和规律分析，制定已经过抗菌整理的织物进行自清洁整理的三因子三水平见表3，正交实验结果见表4．极差分析见表5。

根据正交表的整齐可比性．可以比较各个因子的R值，其中R值大的可认为是影响实验结果的重要因素，R值小的为次要因素。由表5极差分析结果可知．在整理剂浓度、焙烘温度、焙烘时间这3个因素中，整理剂浓度对保暖针织物复合功能整理的保暖性影响最大，其次是焙烘温度．焙烘时间影响最小。由于整理后织物保暖率和克罗值越大越好，因此根据以上正交分析得出较佳工艺是A2B2C1，即整理剂浓度35，L、焙烘温度170℃、时间0．5min。按照此工艺参数对试样进行抗菌、自清洁复合功能整理，并验证其功能性。整理前后织物保暖性、透气性和透湿性如表6。

由表6可以看出，整理后织物保暖性略差，保温率降低约2％、克罗值降低约4％；由于整理剂在织物表面成膜，纱线和纤维问空隙变小，因此透气性变差，下降幅度约有18％；但整理后织物透湿性变好，透湿量增大幅度约2％。综上所述，以最佳整理工艺参数整理后，织物的服用性能总体损失较小。

3功能性及耐久性分析

已具有抗菌、自清洁功能性的织物，在水洗过程中抗菌整理剂也可能从织物上脱离，另外由于吸水膨化，可能将整理剂在织物表面产生的膜挤破，破坏了拒水防油性。因此，按照最优整理工艺参数整理保暖针织物，赋予面料新的功能后，考虑其功能整理的耐久性也是重要的一方面。

3．1抗菌性能

对未洗涤和洗涤l5次的试样，经SGS分别进行抗菌性能检测，检测结果均为：抑菌环为4．2mm，样品底部及周围无试验菌生长也无杂菌生长。上述测试结果表明整理后织物已具有良好的抗菌性能，且多次洗涤后织物抗菌功能稳定。

3．2自清洁性能

根据上述测试标准对整理前后及水洗后试样进行测试后，易去污结果如表7、拒水防油结果如图4。

实验测得未整理前试样的拒水接触角和拒油接触角分别是53．8。和39．2o。由表7和图4可以看出，经过自清洁整理后的织物，其易去污性能由2级提高至5级，水油接触角均提高至130。以上，说明整理后织物自清洁性比未整理试样有大幅提高。具有了较好的去污能力和拒水防油效果：在15次水洗后试样的拒水拒油接触角虽有下降趋势，但拒水接触角下降率仅为12％、拒油接触角下降率为14％，仍大大高于未整理织物，说明拒水拒油效果稳定。以上实验结果说明水洗后织物的白清洁性稳定持久，自清洁整理剂与织物的结合牢度较好。

4结论

通过保暖棉针织物功能整理影响因素分析。得出以下一些结论：

(1)在保暖棉针织物功能整理中，整理剂浓度、焙烘温度和焙烘时间对织物保暖性能均会产生不同程度的影响。根据正交实验得出抗菌、自清洁整理的较优工艺参数为：1)抗菌整理：整理剂浓度5％owl、浴比1：10、水浴恒温60℃浸渍45min；2)自清洁整理：整理剂浓度35g／L、预烘温度120℃(2rain)、焙烘温度170℃、焙烘时间0．5min。

(2)拒水拒油整理和抗菌整理相容性较好。试样经整理后不但具有抗菌功能，其去污和拒水拒油性能也得到明显提高。随着水洗次数的增加，功能耐久性略有下降，在经过5次以上水洗后，拒水拒油性能趋于稳定。