純棉針織物的拒油抗菌整理工藝研究

純棉織物由于手感柔軟，透氣透濕性好，被人們喜愛，在化學纖維愈加盛行的今天，棉織物依然是普遍使用的服裝原料[1]。但傳統純棉面料易沾濕沾污，也不能抑制受到污染后產生的有害細菌，容易產生發黃、發霉、異味等現象[2]。隨著人們健康消費理念的進一步濃厚，對紡織品的要求不斷提高，各種功能性整理的面料被不斷研發出來。比如20世紀以來，人們對拒水拒油整理劑進行了大量研究，先后研發出固體石蠟和有機硅整理劑。而含氟織物整理劑自1956年正式推出后，因其高效、穩定、耐腐蝕性和耐摩擦性等優勢不斷發展[3]。納米載銀抗菌織物具有優異的抗菌性，而且無耐藥性、對皮膚無刺激，因此廣泛應用到紡織服裝領域[4]。目前，國內外對于抗菌防臭和防止沾污面料的生產技術研究較多，而對于結合兩種功能的面料研發較少。本文采用特殊處理方法，將原料的抗菌防臭功能和吸濕快干性能充分結合起來，設計出一款功能新穎、穿著舒適、手感柔和的針織產品。本文以含氟烷基丙烯酸聚合物作為拒油劑、納米載銀抗菌材料作為抗菌劑，用“浸軋法”對純棉針織物進行拒油抗菌整理，使織物具備拒油抗菌功能的同時透氣性能不受較大影響。最終通過對織物基本性能、拒油性和抗菌性的測試及評定，優化出最佳的整理工藝。

1 試驗

1.1 材料、藥品、儀器

材料：精梳棉針織物（紗支：26支精梳緊賽紡紗，克重160g/m2，幅寬160cm）。

藥品：滲透劑（Aqueous Polymer Solution）、交聯劑（Complex Polymer Emulsion）、柔軟劑（Silicone Emulsion）、拒油劑（Perfluoro alkyl acrylic polymer emulsion）、抗菌劑（納米載銀抗菌材料和表面活性劑）。

儀器：JM-A10002 電子天平（余姚紀銘稱重校驗設備公司），H.H.S電熱恒溫水浴鍋（上海醫療器械五廠），P-AO立式氣動小軋車（寧波紡織儀器廠），R-3定型焙烘機（寧波紡織儀器廠），YG461E 數字式織物透氣量儀（南通宏大實驗儀器），WSD-Ⅲ全自動型白度儀（溫州鹿東儀器廠）等。

1.2 整理工藝

工藝配方：滲透劑1 %、交聯劑10 %、柔軟劑9 %、拒油劑40 %、抗菌劑40 %，浴比為1∶30。

工廠實際整理流程是先對棉織物進行預處理（退漿、精煉），再用8節/10節定型機過漿、定型焙烘，故設定試驗整理工藝為：純棉針織物→預處理→兩浸兩軋→定型焙烘。

1.3 正交試驗法試驗設計

采用浸軋法對全棉針織物進行整理，通過改變整理劑應用各階段的工藝參數，得到各因素對織物的拒油抗菌性能的影響，優化出該整理劑的最佳應用工藝。本次試驗采用正交試驗法，從大量的試驗方案中挑選少數具有代表性的方案，通過適量的試驗次數找到較好的整理工藝條件，以達到最好的拒油抗菌效果。

初步分析，拒油抗菌性能的影響因素和水平見表1。

表1 試驗樣品因素與水平

根據正交試驗法，該試驗為典型的三水平三因素試驗，按照L9(34)正交表，本次試樣規格安排如表2所示。

表2 試樣規格表

1.4 性能測試

1.4.1 基本性能測試

織物經正交試驗法確定的不同工藝參數整理后，分別測試其白度、斷裂強度和透氣性，分析各工藝參數對織物基本性能的影響。根據GB/T 8424.2—2001《紡織品 色牢度試驗相對白度的儀器評定方法》測定織物白度；根據GB/T 3923.1—2013測試織物斷裂強度，確定不同整理工藝條件對織物力學性能的影響；根據GB/ T 5453—1997《紡織品 織物透氣性的測定》測試織物的透氣性。

1.4.2 拒油性能測試

根據GB/T 19977—2014的規定，選取一系列碳氫化合物標準試液滴加在各樣品表面，通過觀察表面張力不同的各試液在織物表面的情況，評定織物的拒油性能。

1.4.3 抗菌性能測試

分別選用大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和白色念珠菌3種菌種，參照FZ/T 73023—2006《抗菌針織品》，洗滌50次后采用振蕩法測定抑菌率，對織物的抑菌效果定量分析。

2 整理工藝條件的優化

2.1 基本性能測試

織物白度、斷裂強度和透氣性測試結果見表3，各因素對織物基本性能影響的極差見表4。結合表1設定的因素水平和表3得到的測試結果數據，繪制各因素水平與白度、斷裂強度、透氣性的趨勢圖，分別見圖1、圖2、圖3。

圖1 各因素水平與白度趨勢圖

圖2 各因素水平與斷裂強度趨勢圖

圖3 各因素水平與透氣性趨勢圖

表3 基本性能測試結果

表4 正交極差分析表

從表2和圖1可以看出，織物白度受定型溫度影響較大，隨著溫度升高，織物白度下降明顯；而整理劑濃度和定型焙烘時間對白度也有影響，但作用效果不及定型溫度明顯。織物處理后斷裂強度有所下降，但整體影響不大；根據表4極差分析，定型溫度對斷裂強度影響也比助劑濃度和定型時間影響稍大。從圖3各因素水平與透氣性關系圖和表4可以看出，織物透氣性受整理劑濃度影響較大。根據織物的基本性能測試結果，宜選擇編號1#、2# 和6#3組對織物基本性能影響較小的整理工藝條件。

織物拒油性測試結果見表5。 從表5能明顯看出，當整理劑濃度為60 g/L、定型時間2 min、定型溫度為180℃時，織物的拒油性能已經達到6級，具有優異的拒油效果。隨著整理劑濃度、定型時間和定型溫度進一步增加，拒油性能并沒有太大提高。

2.2 拒油性能測試

表5 拒油性測試結果

2.3 抗菌性能測試

采用振蕩法測定抗菌效果，織物整理后的抑菌率見表6。

表6 抗菌性測試結果

根據FZ/T 73023—2006《抗菌針織品》的規定，測定洗滌50次后的抑菌率，從表6來看，織物抗菌效果較好，均達到FZ/T 73023的AAA級抗菌針織品的級別要求，隨著整理劑濃度、定型時間和定型溫度的提高，織物抗菌效果均有不同程度的提高。

2.4 最佳工藝條件確定

利用正交試驗法，設計了三因素三水平的共9組試驗，對不同整理工藝條件下織物白度、斷裂強度和透氣性測試以及抗菌、拒油性能進行測試。根據測試結果以及節約成本的原則，選擇整理劑濃度為60 g/L、定型焙烘時間2min、焙烘溫度為180℃的整理工藝。在此工藝條件下，織物外觀和基本物理性能影響較小，同時織物拒油性優異、抗菌性能也達到AAA級。

3 拒油抗菌針織物的整理效果評定

3.1 防水性能測試

以含氟烷基丙烯酸聚合物作為整理劑使織物具有較好的拒水性能，測試織物的接觸角為137.6°，如圖4。根據GB/T 4745—2012用沾水法測試織物的防水效果，整理后織物表面沒有潤濕沾有少量水珠，沾水等級達到4～5級，具有優異的防水效果。

圖4 織物整理后的防水效果

3.2 拒油、耐液態污物沾污性能測試

根據GB/T 19977—2014的規定，選取一系列碳氫化合物標準試液滴加在織物表面，如圖5（a）為正癸烷液滴在織物表面的接觸情況，以此可判定織物經拒油整理后拒油效果可達6級。

如圖5，食用油、老抽和牛奶在織物表面沒有芯吸現象，均呈現清晰的圓狀。根據耐沾污性能的等級判定標準，可認為織物具備優異的耐液態污物沾污性能。

圖5 織物整理后的拒油、耐液態污物沾污性能

3.3 抗菌性能測試

圖6為織物整理前后抑菌效果的對比，織物經納米載銀抗菌材料整理后，抑菌效果明顯，對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌和白色念珠菌的抑菌率分別可達90%、81%和73%以上。用此拒油抗菌織物制成服裝，在日常穿著中防止污物的侵入更能促進抗菌效果。

圖6 織物整理前后的抗菌效果對比

4 結論

以含氟烷基丙烯酸聚合物作為拒油劑、納米載銀抗菌材料作為抗菌劑，對純棉針織物進行拒油抗菌整理，通過對基本性能、拒油、抗菌性能的測試，優化出最佳的應用工藝為：棉→預處理→兩浸兩軋( 整理劑用量 60g /L）→定型焙烘( 180℃，2min) 。

純棉針織物經整理后，對水的接觸角為137. 6°，沾水等級可達4～5級，表面抗濕性能 4 級，拒油性能6級，具備優異的耐液態污物沾污性能；對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌和白色念珠菌的抑菌率分別可達90%、81%和73%。