抗菌阻燃竹浆/棉簇绒地毯的开发*

(1. 江苏工程职业技术学院纺染工程学院，南通，226007；2. 江苏省先进纺织工程技术中心，南通，226007)

随着生活水平的不断提高，人们对居住环境中使用的纺织品的安全性和功能性要求越来越高。然而尘埃杂物、细菌等极易污损地毯，给人们的身体健康带来不利，也对生活带来不便；同时，根据相关标准的要求，地毯必须具有阻燃性。竹浆纤维具有良好的抑菌作用, 其织物经反复洗涤、日晒也不会失去抗菌作用，是制织地毯的好原料。本文通过研究竹浆/棉混纺比，筛选抗菌整理剂和阻燃剂，开发了竹浆/棉混纺簇绒地毯。经广东省微生物分析检测中心和国家地毯质量监督检验中心检测，研制的竹浆/棉混纺簇绒地毯具有良好的抗菌阻燃效果。

1 竹浆/棉混纺比的确定

为保证竹浆/棉簇绒地毯的阻燃性能达到最佳，研究了竹浆/棉混纺纱线的燃烧性能。用差热仪测量竹浆/棉不同混纺比例纱线的燃烧状态，如图1所示。图1表明，竹浆和棉的含量越接近，混纺纱线燃烧时消耗的能量越高，耐热性越好。

用3种混纺比的竹浆/棉纱线编织30 cm×30 cm的地毯试样，将地毯试样进行阻燃整理，采用垂直燃烧仪测定试样的燃烧性能，见表1。

图1 不同混纺比竹浆/棉纱线的燃烧性能

竹浆/棉混纺比样品尺寸/cm×cm平均损毁长度/mm平均阴燃时间/s40/6010×254250/5010×242160/4010×2613

注：将4根18.2 tex的竹浆/棉混纺纱共12股纱形成破头、4股纱形成圈头，根据网格层基布上的方格大小反复循环交替编织，地毯道数为70，跨步为2丝，摆趟为2丝，所制成的坯毯高度为破头1.2 cm、圈头0.5 cm、基布规格23根/cm×22根/cm的双经双纬全棉基布。

综合上述试验结果，最终选定的竹浆/棉混纺比为40/60和50/50两个规格的混纺纱线，作为编织地毯的主要原料。

2 竹浆/棉簇绒地毯的加工

2.1 抗菌整理剂的筛选

选用中国纺织科学研究院化工研究所生产的阳离子型抗菌整理剂FK732和阳离子型纤维素纤维制品专用抗菌整理剂FK822。这两种抗菌整理剂的主要成分为有机硅季铵盐，在配方中加入所需的添加剂，属非溶出型抗菌整理剂。FK732和FK822抗菌整理剂以共价键和静电两种方式与纤维素纤维制品中的大量羟基结合，可形成耐久性优良的抗微生物表面膜，破坏微生物细胞壁，使细胞内容物溶出，达到杀菌和抑菌效果。其中FK732抗菌整理剂适用于纺织品的抗菌防臭整理，抗菌广谱，对革兰氏阳性、阴性细菌及真菌等均有抑制和杀灭作用，且耐洗性好。而FK822型抗菌整理剂适用于棉及其混纺织物的防霉和抗菌整理，能有效抑制金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念球菌等常见细菌，同时也具有良好的耐洗性。

2.2 阻燃整理剂的筛选

选用德美化工有限公司生产的阻燃剂DM-07。该阻燃剂适用于纤维素纤维制品的耐久性阻燃整理，使用后不影响制品的手感和色光，且不含烷基酚聚氧乙烯醚，耐洗性强，用量适中，在标准状态下洗涤30次后仍可保持原阻燃效果的90%以上。

2.3 竹浆/棉簇绒地毯抗菌阻燃整理加工流程

抗菌阻燃竹浆/棉簇绒地毯的加工流程为：地毯编织→背胶→喷淋抗菌整理剂→喷淋阻燃整理剂→绒面挤压→焙烘→绒面修整→检验包装。

3 抗菌阻燃整理的工艺优化

3.1 抗菌整理工艺优化

纺织品抗菌的主要对象以金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念球菌为代表，通常以对上述菌种的抑制率来表征抗菌效果；而防螨效果则是通过对螨虫(特别是尘螨)的趋避程度(趋避率)来表示。

3.1.1 工艺处方的确认

将各种不同混纺比的竹浆/棉混纺纱织成坯布小样后，送南通第三人民医院微生物检测室检测，检测结果见表2。由于竹浆纤维本身具有抗菌性，所以试验中抗菌剂的起始用量较低。试验结果表明，当抗菌剂用量大于60 g/L时，抗菌效果的提高不再明显。

表2抗菌剂用量对大肠杆菌/金黄色葡萄球菌的抑菌率

抗菌整理剂用量/(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 抗菌剂和整理剂的复配

为进一步提高抗菌整理的持久性，在配制抗菌整理剂时可加入5 g/L环保型交联剂。经加入环保型交联剂的抗菌整理剂整理的地毯，洗涤30次后其抗菌效果仍可达到原来的96%以上。试验数据表明，当环保型交联剂的用量大于8 g/L时，洗涤30次后地毯试样的抗菌效果仍能达到原来试样抗菌效果的91%。

由于两种抗菌剂的价格不同，其中FK822的价格比FK732高出近40%，所以，调节两种抗菌剂用量的混合比例，用竹浆/棉混纺比为50/50的地毯试样来验证两种抗菌剂不同加入比例的抗菌效果。最终确定FK822与FK732的混合加入比为1∶2时，抗菌效果最佳。试验数据见表3。

表3两种抗菌剂用量对大肠杆菌/金黄色

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 挤压间距

为了进一步提高竹浆/棉簇绒地毯对整理液的吸收程度，用可调间距的轧压装置对地毯试样进行挤压。挤压间距与地毯试样的厚度有关,试验时地毯试样的原始厚度均为26 mm，测试结果见表4。从表4可以看出，挤压装置与加工台面的间距越小，挤压后地毯试样的实际厚度越小；竹浆/棉混纺比为40/60时，地毯试样挤压后的厚度略大于竹浆/棉混纺比为50/50的试样厚度。

表4 挤压间距与地毯试样厚度的关系

3.1.4 焙烘温度

焙烘温度的设定以试样的变色情况为主要依据。用复配的抗菌整理剂对不同混纺比的地毯试样进行抗菌整理。试样的挤压间距比试样的实际厚度小10～12 mm，焙烘时间为90 min。焙烘温度对不同地毯试样边缘变色情况的影响见表5。试验表明，165 ℃焙烘90 min后，地毯试样边缘产生变色现象。

表5焙烘温度对地毯试样边缘变色情况的影响

焙烘温度/℃试样边缘变色情况竹40/棉60竹50/棉50155正常正常160正常正常165正常正常170正常稍有变色175稍有变色轻微变色

3.1.5 焙烘时间

地毯绒面修整时若含湿量过高，易引起绒面与割绒滚刀间的摩擦力增大，因此，在确定焙烘温度后需确定合适的焙烘时间。以竹浆/棉混纺比为50/50的簇绒地毯试样为例，其试验前质量为57 g，经合适的挤压间距挤压后，在160 ℃下焙烘不同时间，试样的质量变化见表6。由表6可知，10 cm×10 cm的地毯试样在160 ℃焙烘80 min后，其含水量开始接近纤维素纤维制品的正常回潮率。

表6 不同焙烘时间下地毯试样的含水量变化

3.1.6 抗菌工艺优化结果

通过以上试验，最终确定的抗菌整理工艺为：抗菌整理剂用量45 g/L，环保型交联剂用量5 g/L，挤压间距小于地毯实际厚度的10～12 mm，焙烘温度160 ℃，焙烘时间80～90 min。

3.2 阻燃整理工艺优化

阻燃是功能性地毯开发的重要指标，可通过后整理加工方式赋予地毯阻燃性能，使其效果明显、功能持久[1]。基于提高阻燃耐久性的考虑，配制阻燃剂时可加入5 g/L的环保型交联剂。阻燃剂用量对阻燃效果的影响见表7。数据表明，阻燃剂用量达到160 g/L后，继续增加阻燃剂用量对阻燃效果影响不大。参照抗菌整理工艺的优化结果，经过试验后确定的阻燃整理优化工艺参数为：焙烘温度160 ℃，焙烘时间90 min，阻燃剂用量160 g/L，环保型交联剂用量5 g/L，挤压间距小于地毯实际厚度的10～12 mm。

表7 阻燃剂用量对阻燃效果的影响

4 性能测试

4.1 抗菌效果检测

参照GB/T 20944.2—2007《纺织品 抗菌性能的评价 第2部分：吸收法》，经广东省微生物分析检测中心检测，抗菌效果检测结果见表8。

表8 地毯试样抗菌整理效果检测结果

4.2 防螨效果检测

参照GB/T 24253—2009《纺织品 防螨性能的评价》，经广东省微生物分析检测中心检测，测试结果见表9。

表9 地毯试样驱螨效果检测结果

4.3 阻燃效果检测

根据GB 8624—2006 《建筑材料及制品燃烧性能分级》、GB/T 11785—2005《铺地材料的燃烧性能测定 辐射热源法》和GB/T 8626—2007《建筑材料可燃性试验方法》，经国家地毯质量监督检验中心检测，竹浆/棉混纺比40/60簇绒地毯的检测结果如表10和图2所示。根据GB/T 11049—2008《地毯燃烧性能 室温片剂试验方法》，经国家地毯质量监督检验中心检测，其检测结果见表11。

表10竹浆/棉混纺比40/60簇绒地毯试样燃烧性能

检测项目标准指标实测数据结果评定燃烧长度/mmBf1Fs≤15040.0合格临界热辐射通量/(kW·m-2)Bf1CHF≥8.0≥11.0合格产烟量/(%·min)S1≤75012.2合格

注：Bf1为防火地毯等级；Fs为燃烧长度；CHF为临界热辐射通量；S1为产烟量。

5 结语

(1)采用差热仪测量竹浆/棉不同混纺比纱线的燃烧性能，认为竹浆/棉混纺时两者的含量越接近，混纺纱线燃烧时消耗的能量越高，耐热性越好。

图2 地毯燃烧试验结果

试验编号损毁长度/mm竹50/棉50竹40/棉6011092810389499510106108798898

(2)采用FK732、FK822抗菌整理剂和DM-07阻燃剂对竹浆/棉簇绒地毯进行抗菌阻燃整理，并通过工艺优化，获得了抗菌阻燃性能良好的地毯。

[1] 姜淑媛.小型阻燃地毯产品设计与开发[J].黑龙江纺织，2009(3)：17-19.