抗菌阻燃竹漿/棉簇絨地毯的開發*

(1. 江蘇工程職業技術學院紡染工程學院，南通，226007；2. 江蘇省先進紡織工程技術中心，南通，226007)

隨著生活水平的不斷提高，人們對居住環境中使用的紡織品的安全性和功能性要求越來越高。然而塵埃雜物、細菌等極易污損地毯，給人們的身體健康帶來不利，也對生活帶來不便；同時，根據相關標準的要求，地毯必須具有阻燃性。竹漿纖維具有良好的抑菌作用, 其織物經反復洗滌、日曬也不會失去抗菌作用，是制織地毯的好原料。本文通過研究竹漿/棉混紡比，篩選抗菌整理劑和阻燃劑，開發了竹漿/棉混紡簇絨地毯。經廣東省微生物分析檢測中心和國家地毯質量監督檢驗中心檢測，研制的竹漿/棉混紡簇絨地毯具有良好的抗菌阻燃效果。

1 竹漿/棉混紡比的確定

為保證竹漿/棉簇絨地毯的阻燃性能達到最佳，研究了竹漿/棉混紡紗線的燃燒性能。用差熱儀測量竹漿/棉不同混紡比例紗線的燃燒狀態，如圖1所示。圖1表明，竹漿和棉的含量越接近，混紡紗線燃燒時消耗的能量越高，耐熱性越好。

用3種混紡比的竹漿/棉紗線編織30 cm×30 cm的地毯試樣，將地毯試樣進行阻燃整理，采用垂直燃燒儀測定試樣的燃燒性能，見表1。

圖1 不同混紡比竹漿/棉紗線的燃燒性能

竹漿/棉混紡比樣品尺寸/cm×cm平均損毀長度/mm平均陰燃時間/s40/6010×254250/5010×242160/4010×2613

注：將4根18.2 tex的竹漿/棉混紡紗共12股紗形成破頭、4股紗形成圈頭，根據網格層基布上的方格大小反復循環交替編織，地毯道數為70，跨步為2絲，擺趟為2絲，所制成的坯毯高度為破頭1.2 cm、圈頭0.5 cm、基布規格23根/cm×22根/cm的雙經雙緯全棉基布。

綜合上述試驗結果，最終選定的竹漿/棉混紡比為40/60和50/50兩個規格的混紡紗線，作為編織地毯的主要原料。

2 竹漿/棉簇絨地毯的加工

2.1 抗菌整理劑的篩選

選用中國紡織科學研究院化工研究所生產的陽離子型抗菌整理劑FK732和陽離子型纖維素纖維制品專用抗菌整理劑FK822。這兩種抗菌整理劑的主要成分為有機硅季銨鹽，在配方中加入所需的添加劑，屬非溶出型抗菌整理劑。FK732和FK822抗菌整理劑以共價鍵和靜電兩種方式與纖維素纖維制品中的大量羥基結合，可形成耐久性優良的抗微生物表面膜，破壞微生物細胞壁，使細胞內容物溶出，達到殺菌和抑菌效果。其中FK732抗菌整理劑適用于紡織品的抗菌防臭整理，抗菌廣譜，對革蘭氏陽性、陰性細菌及真菌等均有抑制和殺滅作用，且耐洗性好。而FK822型抗菌整理劑適用于棉及其混紡織物的防霉和抗菌整理，能有效抑制金黃色葡萄球菌、大腸桿菌和白色念球菌等常見細菌，同時也具有良好的耐洗性。

2.2 阻燃整理劑的篩選

選用德美化工有限公司生產的阻燃劑DM-07。該阻燃劑適用于纖維素纖維制品的耐久性阻燃整理，使用后不影響制品的手感和色光，且不含烷基酚聚氧乙烯醚，耐洗性強，用量適中，在標準狀態下洗滌30次后仍可保持原阻燃效果的90%以上。

2.3 竹漿/棉簇絨地毯抗菌阻燃整理加工流程

抗菌阻燃竹漿/棉簇絨地毯的加工流程為：地毯編織→背膠→噴淋抗菌整理劑→噴淋阻燃整理劑→絨面擠壓→焙烘→絨面修整→檢驗包裝。

3 抗菌阻燃整理的工藝優化

3.1 抗菌整理工藝優化

紡織品抗菌的主要對象以金黃色葡萄球菌、大腸桿菌和白色念球菌為代表，通常以對上述菌種的抑制率來表征抗菌效果；而防螨效果則是通過對螨蟲(特別是塵螨)的趨避程度(趨避率)來表示。

3.1.1 工藝處方的確認

將各種不同混紡比的竹漿/棉混紡紗織成坯布小樣后，送南通第三人民醫院微生物檢測室檢測，檢測結果見表2。由于竹漿纖維本身具有抗菌性，所以試驗中抗菌劑的起始用量較低。試驗結果表明，當抗菌劑用量大于60 g/L時，抗菌效果的提高不再明顯。

表2抗菌劑用量對大腸桿菌/金黃色葡萄球菌的抑菌率

抗菌整理劑用量/(g·L-1)抑菌率/%竹40/棉60竹50/棉50竹60/棉40FK7322093.4/92.294.6/93.495.3/94.53095.2/94.696.5/95.797.2/96.54098.6/98.299.1/98.899.4/99.15099.2/99.399.3/99.499.6/99.56099.5/99.699.6/99.799.8/99.8FK8224094.5/93.395.6/94.296.3/95.55096.2/95.497.5/96.798.2/97.66098.9/98.399.2/99.199.5/99.67099.2/99.599.6/99.699.7/99.78099.5/99.999.9/99.999.9/99.9

3.1.2 抗菌劑和整理劑的復配

為進一步提高抗菌整理的持久性，在配制抗菌整理劑時可加入5 g/L環保型交聯劑。經加入環保型交聯劑的抗菌整理劑整理的地毯，洗滌30次后其抗菌效果仍可達到原來的96%以上。試驗數據表明，當環保型交聯劑的用量大于8 g/L時，洗滌30次后地毯試樣的抗菌效果仍能達到原來試樣抗菌效果的91%。

由于兩種抗菌劑的價格不同，其中FK822的價格比FK732高出近40%，所以，調節兩種抗菌劑用量的混合比例，用竹漿/棉混紡比為50/50的地毯試樣來驗證兩種抗菌劑不同加入比例的抗菌效果。最終確定FK822與FK732的混合加入比為1∶2時，抗菌效果最佳。試驗數據見表3。

表3兩種抗菌劑用量對大腸桿菌/金黃色

葡萄球菌的抑菌率

FK732用量/(g·L-1)FK822用量/(g·L-1)抑菌率/%204099.6/99.6303099.5/99.5402099.4/99.4

3.1.3 擠壓間距

為了進一步提高竹漿/棉簇絨地毯對整理液的吸收程度，用可調間距的軋壓裝置對地毯試樣進行擠壓。擠壓間距與地毯試樣的厚度有關,試驗時地毯試樣的原始厚度均為26 mm，測試結果見表4。從表4可以看出，擠壓裝置與加工臺面的間距越小，擠壓后地毯試樣的實際厚度越小；竹漿/棉混紡比為40/60時，地毯試樣擠壓后的厚度略大于竹漿/棉混紡比為50/50的試樣厚度。

表4 擠壓間距與地毯試樣厚度的關系

3.1.4 焙烘溫度

焙烘溫度的設定以試樣的變色情況為主要依據。用復配的抗菌整理劑對不同混紡比的地毯試樣進行抗菌整理。試樣的擠壓間距比試樣的實際厚度小10～12 mm，焙烘時間為90 min。焙烘溫度對不同地毯試樣邊緣變色情況的影響見表5。試驗表明，165 ℃焙烘90 min后，地毯試樣邊緣產生變色現象。

表5焙烘溫度對地毯試樣邊緣變色情況的影響

焙烘溫度/℃試樣邊緣變色情況竹40/棉60竹50/棉50155正常正常160正常正常165正常正常170正常稍有變色175稍有變色輕微變色

3.1.5 焙烘時間

地毯絨面修整時若含濕量過高，易引起絨面與割絨滾刀間的摩擦力增大，因此，在確定焙烘溫度后需確定合適的焙烘時間。以竹漿/棉混紡比為50/50的簇絨地毯試樣為例，其試驗前質量為57 g，經合適的擠壓間距擠壓后，在160 ℃下焙烘不同時間，試樣的質量變化見表6。由表6可知，10 cm×10 cm的地毯試樣在160 ℃焙烘80 min后，其含水量開始接近纖維素纖維制品的正常回潮率。

表6 不同焙烘時間下地毯試樣的含水量變化

3.1.6 抗菌工藝優化結果

通過以上試驗，最終確定的抗菌整理工藝為：抗菌整理劑用量45 g/L，環保型交聯劑用量5 g/L，擠壓間距小于地毯實際厚度的10～12 mm，焙烘溫度160 ℃，焙烘時間80～90 min。

3.2 阻燃整理工藝優化

阻燃是功能性地毯開發的重要指標，可通過后整理加工方式賦予地毯阻燃性能，使其效果明顯、功能持久[1]。基于提高阻燃耐久性的考慮，配制阻燃劑時可加入5 g/L的環保型交聯劑。阻燃劑用量對阻燃效果的影響見表7。數據表明，阻燃劑用量達到160 g/L后，繼續增加阻燃劑用量對阻燃效果影響不大。參照抗菌整理工藝的優化結果，經過試驗后確定的阻燃整理優化工藝參數為：焙烘溫度160 ℃，焙烘時間90 min，阻燃劑用量160 g/L，環保型交聯劑用量5 g/L，擠壓間距小于地毯實際厚度的10～12 mm。

表7 阻燃劑用量對阻燃效果的影響

4 性能測試

4.1 抗菌效果檢測

參照GB/T 20944.2—2007《紡織品 抗菌性能的評價 第2部分：吸收法》，經廣東省微生物分析檢測中心檢測，抗菌效果檢測結果見表8。

表8 地毯試樣抗菌整理效果檢測結果

4.2 防螨效果檢測

參照GB/T 24253—2009《紡織品 防螨性能的評價》，經廣東省微生物分析檢測中心檢測，測試結果見表9。

表9 地毯試樣驅螨效果檢測結果

4.3 阻燃效果檢測

根據GB 8624—2006 《建筑材料及制品燃燒性能分級》、GB/T 11785—2005《鋪地材料的燃燒性能測定 輻射熱源法》和GB/T 8626—2007《建筑材料可燃性試驗方法》，經國家地毯質量監督檢驗中心檢測，竹漿/棉混紡比40/60簇絨地毯的檢測結果如表10和圖2所示。根據GB/T 11049—2008《地毯燃燒性能 室溫片劑試驗方法》，經國家地毯質量監督檢驗中心檢測，其檢測結果見表11。

表10竹漿/棉混紡比40/60簇絨地毯試樣燃燒性能

檢測項目標準指標實測數據結果評定燃燒長度/mmBf1Fs≤15040.0合格臨界熱輻射通量/(kW·m-2)Bf1CHF≥8.0≥11.0合格產煙量/(%·min)S1≤75012.2合格

注：Bf1為防火地毯等級；Fs為燃燒長度；CHF為臨界熱輻射通量；S1為產煙量。

5 結語

(1)采用差熱儀測量竹漿/棉不同混紡比紗線的燃燒性能，認為竹漿/棉混紡時兩者的含量越接近，混紡紗線燃燒時消耗的能量越高，耐熱性越好。

圖2 地毯燃燒試驗結果

試驗編號損毀長度/mm竹50/棉50竹40/棉6011092810389499510106108798898

(2)采用FK732、FK822抗菌整理劑和DM-07阻燃劑對竹漿/棉簇絨地毯進行抗菌阻燃整理，并通過工藝優化，獲得了抗菌阻燃性能良好的地毯。

[1] 姜淑媛.小型阻燃地毯產品設計與開發[J].黑龍江紡織，2009(3)：17-19.