作者：天津工業大學 王煥敏

關鍵詞：抗菌性能；正交實驗；抗菌整理

在人們的日常生活中，不可避免地接觸到各種各佯的細菌、真菌等微生物，而紡織品正是這些微生物的良好生存之地，也是疾病的傳播源。在一般情況下，我們感覺不到致病菌的危害。但當條件適宜時，我們皮膚上的致病菌就會大量繁殖，并通過皮膚、呼吸道、消化道以及血液對人體造成危害。細菌和真菌等微生物能引起局部化膿性炎癥、全身感染、食物中毒、葡萄球菌性腸炎、腸道感染、皮膚粘膜感染、內臟感染、中樞神經系統感染等癥狀。現今社會隨著人們生活水平的提高以及保健意識的增強，人們將越來越重視紡織品的保健、 衛生。而抗菌紡織品的存在，特別是家用抗菌紡織品的開發和應用，不僅對人體健康起到防患于未然的作用， 還能為人類提供優異、衛生和舒適的生活環境。現在市面上，抗菌防螨紡織品品種繁多，但大多存在價格高、耐洗性差等因素，故優選抗菌加工工藝，提高抗菌性、耐洗性和成本顯得尤為重要。

1.1試驗材料

Sanitized T99-19抗菌整理劑（陽離子有機硅）：有機硅柔軟劑、燒堿、雙氧水、精煉劑；純棉面料(約為120g/m2)等。

1.2實驗儀器

DL-101-1電熱鼓風干燥箱、G1177-3高溫高壓染色機、DK-98-II電熱恒溫水浴鍋、YA2003精密電子天平等。

1.3工藝流程

煮練、退漿、漂白→浸軋整理液(帶液率為70%～80%)烘干(90～100℃，以面料微潮為準) →拉幅定形(130℃) →輕軋光→成品。

1.4試驗因素和實驗方法

在實驗中，為了選擇最佳工藝配方和工藝條件，采用正交試驗分析各因素對抗菌性能的影響。抗菌整理劑用量的多少和烘干溫度直接影響著抗菌性能和抗菌的耐久性。又因抗菌整理劑為陽離子性， pH值的大小一方面會影響整理劑中硅醇與纖維素纖維中的-OH基反應的穩定性，影響抗菌性能。另一 方面，純棉面料屬于纖維素纖維，纖維素纖維耐堿不耐酸，在酸性條件下，棉纖維發生水解反應，其面料強力降低。經初步分析，選擇抗菌整理劑用量、pH值和烘干溫度作為3個因子，每個因子根據整理劑性質和面料種類選擇三個水平，采用 L9(3₄)正交試驗。

2.1工藝條件的確定

用正交試驗方法確定的工藝條件分別處理純棉面料并測量抗菌性能，經實驗可知處理的純棉面料對大腸桿菌的抑菌率均為100%，所以選擇金黃色葡萄球菌的抑菌率作為試驗值，又因為對純棉面料， 其強力的大小易受酸堿度的影響，考慮到純棉抗菌面料的可加工性，故將強力損失率也作為試驗值，以選擇既具有抗菌性能，又具有很好的服用性能的面料處理工藝。正交實驗安排及實驗統計分析見表1。另外通過方差分析確定各測試指標的影響因子的強弱順序并優選出最佳工藝‘”，抑菌率和強力損失率方差分析見表2、表3。

顯然，各因素對抑菌率和強力損失率的影響次序不一致，而且各因素對抑菌率和強力損失率的影響并不顯著，相對來說pH值的大小對抑菌率和強力損失率影響最大，其主要原因為棉纖維是纖維素纖維，而抗菌防螨處理液的最佳pH值為2～7，整理溶液顯弱酸性，而纖維素纖維遇酸水解使聚合度降低，纖維強力也隨之降低。從方差分析表中可看出，抗菌劑的用量對抗菌性能的影響很小，故考慮到成本問題，選擇最佳工藝為A1B2C1，即最佳配方為整理劑用量為0.6 g/L，pH值為5，烘干溫度為110℃。

表1 L9(3₄)正交試驗表及實驗結果分析

表2抑菌率數據方差分析表

表3強力損失率數據方差分析表

2.2柔軟劑用量的確定

在功能后整理的過程中為了增加面料的服用性能，會選擇使用某些助劑，考慮到我們的整理劑對面料有很好的相容性，故在加工中只選擇一種柔軟劑，使面料有柔軟舒適的手感。為獲得既具有良好的抑菌性又具有良好的白度和透氣性，選擇幾種柔軟劑用量，分別測試相應的白度和透氣性，以選擇最佳工藝配方。

在整理劑用量為0.6g/L，pH值為5，烘干溫度為110℃不變的情況下，選擇不同柔軟劑用量，并測量在不同柔軟劑用量下的面料的透氣性和白度，柔軟劑用量分別為lOg/L、20g/L、30g/L、40g幾時反映面料手感的拉伸應變率和白度的數據如圖1、圖2。

圖1不同柔軟劑用量對面料透氣性的影響

圖2不同柔軟劑用量對面料白度的影響

從圖1看出，隨著柔軟劑用量的增加，純棉面料的拉伸應變率增加，增加幅度不大，但柔軟劑用量達到20g/L時，面料的拉伸應變率反而降低，主要是因為柔軟劑的用量與纖維間的摩擦系數有關，柔軟劑的用量直接影響纖維表面潤滑油膜的厚度，根據油膜的厚度，潤滑性質可分為流體潤滑、邊界潤滑和半流體潤滑，邊界潤滑在低速度時摩擦系數相當大，而流體摩擦在高速度時摩擦系數最大，故只有柔軟劑的用量使纖維間的摩擦在流體潤滑區或半流體潤滑區中摩擦系數較少的區段，則纖維間的摩擦才能達到最低值。柔軟劑用量達到20g/L后，纖維間的摩擦系數越來越大，拉伸應變率呈減小趨勢。而從圖2中看出，柔軟劑用量對面料的白度的影響不大，故選擇柔軟劑用量為20g/L。

經實驗分析后，將抗菌整理工藝配方定為：整理劑用量為0.6g/L、pH值為5、烘干溫度為110℃、柔軟劑用量為20g/L。在此配方下處理面料并依據美國ASTM E2149-2001《測定動態接觸條件下固定抗菌劑抗微生物活性的試驗方法》標準和日本JIS L1902- 2002《纖維制品抗菌性試驗方法、抗菌效果》標準分別檢測抗菌純棉面料上金黃色葡萄球菌AATCC 6538 在一定時間內的減少量”1結果見圖3。

圖3 抗菌純棉面料上金黃色葡萄球苗在一定時間內的減少量

從圖中可看出，經優選工藝處理純棉面料， 在10h前細菌減少曲線斜率接近1，細菌數量快速減少，而后漸漸趨于平行。這說明，經優選工藝處理的抗菌面料具有很好的抗菌性能。

2.3純棉面料前處理對抗菌性能的影響

Saied T919以離子共價鍵和靜電形式在面料表面形成層牢固的高分子膜，面料在前處理中，退漿、 煮練、漂白不均或不充分，其纖維上的漿料和蠟質的存在將會影響抗菌劑在纖維內部的滲透效果，故而影響抗菌性能。因此前處理一定要有合適的工藝，使退漿要凈，煮練、漂白要勻，30min毛效在12～13m防止漿料和蠟質影響織物的滲透性。使用燒堿對面料進行絲光處理，在清洗時，若布面清洗不凈使布面帶堿性，勢必破壞抗菌劑工作液（抗菌劑工作液pH值為5），使硅醇與纖維素纖維中的-OH基反應不穩定，降低抗菌效能，因此在絲光處理中，面料水洗要凈，以提高抗菌性能。

2.4抗菌性能耐久性測試

利用優選工藝對120g/m2的純棉織物進行抗菌整理，并對其進行抗菌性能測試。依據國標GB8629- 88，實驗布樣以1：30的浴比，非離子性流滌劑質最濃度為2/L，在衣機內，于40℃下洗滌30min，脫水，在40'C下烘干，反復洗滌，20次后測試抗菌性能。測試結果見表4。

抗菌劑抗金黃色葡萄球菌、大腸桿菌的抑菌率

由表4可看出，利用優選工藝處理面料，洗滌20 次后，面料仍具有良好的抗菌性能。

1. 經Sanitized T99-19整理劑用量為0.6g/ L、pH值為5、烘干溫度為110℃、柔軟劑用量為20g/L 處理后的純棉織物，具有很好的抗菌性能，且此工藝條件下織物仍具有良好的服用性能。

2. 抗菌處理的織物在前處理時，退漿、煮練、 漂白要充分，前處理工藝要求能達到正常印染半成品質量要求，燒毛效果3～4級，白度在80以上，30min 毛效在12～13cm。

3. 通過正交分析和方差分析，確定各測試指標的影響因子的強弱順序與最佳工藝參數，但通過方差分析可知抗菌整理劑用量對抗菌性能影響并不是很大，考慮到成本抗菌劑用量選0.6g/L。在選擇柔軟劑時，應滿足在不影響抗菌性能的情況下，盡量保證織物具有良好的服用性能。