抗菌紡織品舒適性能研究

呂治家 胡元元

（魏橋紡織股份有限公司，山東濱州，256200）

受此次新型冠狀病毒肺炎疫情影響，消費市場更加關注健康防護、生態環保概念，抗菌防護功能性紡織品的需求得到提振，抗菌防護功能滲入到更多的民用紡織品領域。在消費升級及市場需求細分趨勢下，舒適性成為一部分民用抗菌紡織品的重要指標。在不影響其抗菌性的前提下，突出的舒適性指標可以帶來更好的體驗感，創造出新的市場價值。

1 開發思路

舒適性是服裝用及家紡用紡織品的重要性能要求，如上所述，當然也包括民用抗菌紡織品領域。服裝用紡織品更加注重外觀和穿著舒適性，即更注重感官功能，包括觸感功能如柔軟、溫暖等，視覺功能如色彩、懸垂等，味覺功能以及基本使用功能如強度、尺寸穩定性等。纖維是構成紡織品的基礎材料，纖維的性能直接影響紡織品的功能，纖維的性能也需要通過紡織品的具體形式來表現。開發功能性紡織品，使紡織品的某項或多項功能被強化或其他某項或多項功能被附加于紡織品中，可以通過不同的技術思路實現［1］。

在設計研發抗菌紡織品時，應綜合權衡消費需求、環境和安全因素。抗菌織物大多數與人體皮膚直接接觸，而且需要多次洗滌，應保證其安全性和持續性［2］。在纖維材質應用方面，優選抗菌植物元素、天然材質、生物基材質等可帶來舒適體驗并能自然降解的環保材質。在紡紗形式上突破常規，根據產品終端用途，采用中空紡紗、柔芯紗等專利技術，或采用提升纖維強力的包芯紗技術，賦予面料不同的性能和風格。在織造工藝上，利用色織工藝搭配格紋風格、提花風格，或以不同抗菌材質優勢互補來增強其功能性，豐富產品的直觀感受。在染整工藝上，克服酸堿條件下抗菌性能降低等難題，解決生物基纖維上色困難、易溶脹等問題。創新實踐過程，關注材質搭配和細節設計，多方面采取創新措施，實現預期效果。

在實踐案例中，以舒適性為前提，材質優選具備綠色環保特性的纖維素類、生物基類等纖維，該類材質可自然分解，不會產生有害物質或造成環境污染。根據材質性能及技術領域創新研發了3大類抗菌產品：天然植物元素抗菌系列紡織品、純棉永久抗菌系列紡織品、生物基材質抗菌系列紡織品。

2 植物元素抗菌系列紡織品

2.1 艾維纖維紡織品抗菌性能

植物元素抗菌紡織品采用了艾維纖維，該纖維是將艾草抗菌萃取物添加到竹漿纖維內而制成的一種新型抗菌纖維，成分取材自然，易被消費者接受。實踐案例將艾維纖維特色與新型紡紗技術結合，進一步改善其物理機械性能，提升面料舒適性。用該纖維所制得的紡織品具備優良的吸水性、透氣性，艾草因子的加入顯著賦予其持久的抗菌抑菌效果。經第三方檢測機構檢測驗證，實際開發產品對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、白色念珠菌的抑菌率達到90%以上，測試標準參照FZ/T 73023—2006《抗菌針織品》，測試結果見表1［3-4］。

表1 艾維纖維紡織品抗菌性測試

由表1可以看出，各菌種的抑菌率均達到標準要求。

2.2 艾維纖維中空紡織品

艾維纖維紡織品用于內衣面料時，為進一步改善材質的速干性能，實現一定的隔熱和輕量化設計效果，采用中空紗紡紗技術，以短纖包短纖工藝，將水溶性維綸短纖包芯于艾維纖維內部，經過后續染整加工，將芯紗水溶性維綸溶解掉，形成以艾維纖維為鞘部的中空結構。此款面料相比于普通竹漿纖維面料更易吸水，其速干性能明顯改善，手感更加柔軟，更適宜貼身穿著。依照GB/T 21655.1—2008《紡織品 吸濕速干性的評定 第1部分：單項組合試驗法》進行面料吸濕速干性能對比測試，測試結果見表2。其中，對比試樣為同規格的普通竹漿纖維面料。

表2 吸濕速干性對比測試

按照GB/T 21655.1—2008中針織類產品技術要求，對于吸濕產品僅考核吸濕性3項指標。結果表明：艾維纖維中空系列紡織品可評定為吸濕產品，與普通竹漿纖維產品相比，其吸水率、滴水擴散時間、芯吸高度、蒸發速率均有所改善，吸濕速干性能得到提升，該面料的穿著舒適性得到顯著改善。

根據GB/T 5453—1997《紡織品 織物透氣性的測定》進行面料透氣性對比測試，測試面積20 cm2，壓差100 Pa，透氣率測試結果見表3。

由透氣率指標可得出結果：艾維纖維中空面料的正反面透氣率都明顯提升，說明面料內部中空結構能夠改善其透氣性能，加快肌膚與外部環境的氣流循環。

表3 透氣性對比測試

2.3 艾維纖維包芯紡織品

將艾維纖維應用于襯衣等需要具備一定挺括性面料時，由于艾維纖維初始模量小、柔軟、強力低，所制得的面料不耐洗滌、易起毛起球、尺寸穩定性差，嚴重影響了成品外觀品質，制約了艾維纖維材質的應用范圍。我們將長絲包芯工藝應用到產品設計當中，開發艾維纖維包芯滌綸長絲紗，提升成紗強力，改善面料挺括性。應用該紗開發襯衣面料，采用色織工藝，將艾維纖維包芯紗搭配原液著色竹漿纖維紗，設計格紋或提花品種，染整加工只做水洗，不染色，縮短了加工流程，減少了對面料起毛起球性能的影響。經實際測試，與普通竹漿纖維面料相比，艾維纖維包芯面料經緯向強力分別提高9%和34%，起毛起球指標提高1級，達到3-4級，經緯向尺寸穩定性可控制在±4%以內，面料的強力、起毛起球性能和保形性相比于普通的竹漿纖維面料顯著提升［5］。

按照FZ/T 01054.5—99《織物風格試驗方法起拱變形試驗方法》測試該面料的起拱變形指標。按照標準設定拱高為12 mm，膨脹狀態下保持3 min，松弛回復2 min，通過測試殘留拱高，計算起拱殘留率評判面料變形程度。起拱變形回復后殘留拱高越小，起拱殘留率就越小，則面料的抗起拱性能就會越好，反之面料起拱變形回復后殘留拱高越大，說明面料越不容易隨外力而改變原有的形狀，保形性越好，測試結果見表4。其中，對比面料為同規格普通竹漿纖維格紋襯衣面料。

表4 起拱變形對比測試

測試結果表明：面料松弛后，艾維纖維包芯面料的殘留拱高數值較小，相應的起拱殘留率較小，說明其回復性能要好于普通竹漿纖維面料，這與采用了包芯滌綸長絲工藝有很大關系。普通竹漿纖維面料尺寸穩定性、回復性差，受到反復多向拉伸時，會更容易起拱變形。以滌綸長絲作為芯部支撐，提升了整體成紗強力，改善了面料的彈性，增加了面料控制形變的能力，進而提高了面料的保形性指標。

參考FZ/T 01054.4—99《織物風格試驗方法彎曲性試驗方法》測試對比面料的彎曲性指標。評價該測試結果通常要將彎曲剛性和活絡率結合考慮，彎曲剛性和活絡率均較大，表示織物手感挺括活絡，反之則表示面料柔軟。測試結果見表5。

表5 彎曲性對比測試

測試結果表明：艾維纖維包芯面料與普通竹漿纖維面料的活絡率數值都達到了60%以上，說明艾維纖維面料的手感彈跳感好。艾維纖維包芯面料的彎曲剛性、最大抗彎力都高于普通竹漿纖維面料，說明艾維纖維包芯面料的手感挺括，包芯滌綸長絲發揮了芯部支撐的作用，普通竹漿纖維手感活絡、柔軟，但剛性差。若面料產生彎曲變形不能恢復，即產生塑性彎曲變形時，面料則會形成褶皺。艾維纖維包芯面料是在艾維纖維內部包芯滌綸長絲，相當于增加了彈性模量，面料不容易起皺，這就保證了面料具有較平整的外觀，明顯改善了艾維纖維紡織品的挺括性。

3 純棉永久抗菌系列紡織品

3.1 純棉永久抗菌系列紡織品抗菌性能

棉纖維因其優異的舒適性，一直是內衣、嬰童面料材質的首選，但傳統的純棉抗菌面料采用抗菌助劑后整理方式，其抗菌功效隨著水洗次數衰減明顯。實踐案例采用純棉永久抗菌材質，該材質通過更加環保、安全的棉花改性技術，將天然礦石抗菌元素直接交聯到棉纖維中，與采用抗菌劑后整理技術相比，持久性更好，水洗100次后其抑菌率仍可達到99%，具有穩定的永久抗菌效果。其抗菌機理是發揮銅離子天然礦石抗菌元素的作用，持久釋放有效殺菌成分，同時攻擊細菌細胞膜，使其細胞內的蛋白質構造遭到破壞，引起代謝阻礙或與脫氧核糖核酸反應而抑殺細菌。與納米銀及銀銅鋅離子等抗菌化纖材質相比，純棉永久抗菌系列紡織品的本質棉感更加舒適，抗菌效果良好，屬于純棉類迭代升級的產品。

3.2 純棉永久抗菌柔芯紗紡織品

純棉面料貼身使用，顧客期望手感柔軟且舒爽有型，普通的純棉無捻紗或低捻紗面料往往在實現柔軟的同時手感變得松垮。柔芯紗紡紗技術是以某一捻度、某一捻向的短纖維單紗作為芯紗，以同一材質短纖維作為外包層施以相同捻度、相反捻向紡制包芯紗，使芯紗完全退捻纖維呈平直狀態，進而使成紗及所織面料柔和舒適且不松垮。純棉永久抗菌柔芯紗紡織品采用柔芯紗紡紗技術創新改變棉紗性能，并在染整加工中，以生物酶處理消毛技術、低張力柔和整理技術，進一步打造紡織品的柔軟手感和光澤質感。

按照GB/T 18318.1—2009《紡織品 彎曲性能的測定 第1部分：斜面法》評價純棉永久抗菌柔芯紗面料的柔軟度指標，測試傾角為41.5°，按照標準用織物經緯兩個方向的彎曲長度和抗彎剛度來表征織物的硬挺度，也就是剛柔性。抗彎剛度可用來評價它的相反特性，即柔軟度，抗彎剛度越低的織物，其柔軟性越好，測試結果見表6。對比面料為同規格的普通純棉面料。

表6 剛柔性對比測試

測試結果表明：兩款對比面料的經緯向彎曲長度和抗彎剛度差距較大，經向的硬挺度指標明顯好于緯向。純棉永久抗菌柔芯紗面料的經緯向平均彎曲長度、抗彎剛度指標都要低于普通純棉面料，且面料的柔軟度更好，手感更加柔軟，服用舒適性優越。

4 生物基材質抗菌系列紡織品

生物基纖維采用農林及海洋廢棄物、副產物加工而成，原料來源廣，環保自然，具有環境友好、原料可再生以及生物可降解等優良特性，大多親膚舒適，部分材質有抑菌等多方面特點［6-7］。

4.1 海藻纖維無鹽無堿染色紡織品

海藻纖維屬于海洋生物基纖維，是利用海藻提純的海藻酸鹽為原料制得的一類纖維。海藻纖維采用以水為溶劑的“濕法紡絲”工藝，生產過程無污染、無“三廢”，實現了清潔生產，具有綠色環保、天然阻燃、抑菌、高吸濕性、良好的生物相容性等特點，對代表性的金黃色葡萄球桿菌、大腸桿菌均具有良好的抑菌性，抑菌率達90%以上。海藻纖維已廣泛應用于醫用敷料、美容保健、衛生防護制品，其良好的親膚性、抑菌性也非常適合于貼身穿著的內衣及嬰童面料。

海藻纖維在含有Na+的染色環境中會產生凝膠化，導致溶脹損失，因此海藻纖維面料無法在傳統的鹽堿染色環境下進行加工。目前海藻纖維紡織品主要通過原液著色、與有色纖維混紡、色織等工藝實現，生產成本高，限制了其民用領域的應用拓展。

實踐案例針對海藻纖維特點，搭配可在無鹽無堿條件下上染的陽離子纖維與之混紡，既能實現產品上色，又能最大限度地減少海藻纖維的溶脹損失，保留其功能性。這種搭配方式可通過多種織物組織與單染的變化，實現多樣化的面料風格，如條紋風格、段彩風格、提花風格、雙面異色風格等。圖1面料采用短纖維包芯紗紡紗技術結合面料抓剪毛工藝，形成海藻纖維起絨、陽離子粘膠透色風格，布面觸感柔軟舒適，實現了外觀風格、實用功能與生態環保的良好結合。

圖1 海藻纖維面料

4.2 聚乳酸纖維系列紡織品

聚乳酸纖維以谷物玉米為原料，經發酵生成乳酸后，再經縮聚和熔融紡絲制成。可完全降解、無毒無污染，兼具了天然纖維和合成纖維的優點，具有優異的吸濕透氣性、親膚性、尺寸穩定、抗皺回彈等特性。以聚乳酸為載體，通過物理改性或化學改性等方法生產的聚乳酸材料具有一定抗菌活性。該纖維初始模量較低，具有很好的手感，彈性回復率優于聚酯纖維。實踐案例以聚乳酸纖維替代棉滌品種中的滌綸，可改善面料貼身穿著透氣性差等不足。

按照FZ/T 01045—1996《織物懸垂性試驗方法》評價聚乳酸纖維面料的懸垂性指標。測量方法采用圓盤法，懸垂性的評價指標采用懸垂系數來表征，懸垂系數越小，織物的懸垂性越好，反之，織物的懸垂性較差，測試結果見表7。對比面料為相同規格的聚酯纖維面料和純棉面料。

表7 懸垂性對比測試

測試結果表明：聚乳酸纖維面料的靜態懸垂系數和動態懸垂系數是3組對比面料中最低的，說明該面料懸垂性良好，曲面造形能力強。

5 結語

一般情況下，民用紡織品所采用的纖維原料特性往往決定了該紡織品的性能，有時也限制了該材質的應用領域。隨著現代紡織技術的發展，行業內不斷涌現出新的紡織染整技術來改善、提升或彌補纖維原本的性能不足，拓展其應用空間，使其既能滿足抗菌防護等功能要求，又兼具良好的舒適性能。舒適性抗菌紡織品的創新開發需要結合產品結構和功能設計、紡織染整工藝技術、產品應用評價和功能檢測等關鍵技術研究，并關注安全衛生、綠色環保等因素，可促進該類紡織品更好發展。