抗菌吸湿排汗面料
抗菌吸湿排汗面料
随着生活水平的提高，功能性纺织品越来越受到人们的亲睐。吸湿快干纤维通过采用全新的纤维截面形状设计，依靠纤维表面微细沟槽产生的毛细管效应，实现快速吸水、输水、扩散和挥发。用这种吸湿快干纤维织造的面料，在炎热的夏季，当人体大量出汗的时候，由于纤维以及纤维间的毛细通道，面料能够快速吸汗，并将汗水转移到面料表面挥发掉，从而保持皮肤表面的干爽舒适。但是常规吸湿排汗面料由于其所处的湿热环境，加之纤维表面的沟槽状结构，为细菌滋生繁衍提供了理想环境，使穿着者更容易遭受细菌感染或者产生汗臭味。
Cleancool（康纶）纤维既改进了纤维的截面形状，大幅提高了纤维的吸湿快干效果，又在纤维内部加入了银基抗菌物资，能够迅速杀死引起汗臭味的金黄色葡萄球菌以及其他有害病菌如肺炎杆菌、大肠杆菌等，在保证夏季穿着舒适性的同时又具有除菌保健功效。同时由于其杀菌功能具有非溶出性和持久性的特点，不会刺激感染皮肤，保证杀菌效果持久有效。现对Cleancool与棉（70/30）混纺纱线进行织造抗菌吸湿排汗面料的生产实践。
一、1、吸湿排汗纤维
吸湿排汗纤维是利用纤维表面细微沟槽所产生的毛细现象使汗水经芯吸、扩散、传输等作用，迅速迁移至面料表面并发散，从而达到导湿快干的目的。可以说，毛细管效应是最常用也是最直观的一种方法，可以表现面料吸汗能力以及扩散能力。也有人将吸湿排汗纤维称作“可呼吸纤维”。其实，吸湿排汗纤维是着眼于吸湿、排汗特性和衣服内的舒适性的功能纤维。关于吸湿、排汗性的赋予以前是以天然和合成纤维的复合为主流，用途只在狭窄的范围内开展，现在则以中空截面纤维或异形截面纤维之类使纤维自身特殊化以及吸湿、排湿聚合物共混的加工方法为主流。
早在1982年初，日本帝人公司就开始了吸水性聚酯纤维的研究，其研制的中空微多孔纤维在1986年申请了专利；1986年美国杜邦公司首次推出名为“Coolmax”的吸湿排汗聚酯纤维，纤维外表面具有四条排汗管道，可将汗水快速带出，导人空气中，制成的衣料洗后30分钟几乎已完全(98％)干透，夏季穿着仍能保持皮肤干爽；1999年杜邦公司结合研发的低药荆用量快干特性的专利技术，推出升级换代Coolmax A1ta系列布料；自从杜邦公司推出的吸湿排汗功能的Coolmax后，台湾的许多纤维生产商依托自身的技术开发优势，相继研制、开发具有吸湿排汗性能的纤维。台湾远东、南亚、华垄中兴等主要纺织原料供应厂商，先后投入巨资开发具有吸湿排汗功能的相关产品，远纺开发研制成功的TOPCOOL吸湿排汗纤维，
中兴纺织出品的十字断面Coolplus，功能价格极具竞争力；最近日本东洋纺公司还开发了呼吸的聚酯面料“Ekslive”，它具有“活跃吸湿”、“活跃释放”、“白干”的性能，在服装领域内创造出了一种舒适的微气象。
目前，市面上的吸湿排汗面料可采用如下技术得到：异形断面纤维、中空微多孔纤维、多层面料、亲水剂涂布以及对纤维表面进行改性等等。特别是中空微多孔吸水性纤维的开发意向已经逐渐在化纤界应运而生，化纤专家尝试以化学方法或物理方法将聚合物分子构造亲水化，或将纤维表面粗糙话、异形化和细孔化，使疏水性纤维转变成亲水性的聚酯纤维，让汗气与汗液可以通过衣料快速吸收水份，并进而向体外逸散，以达到清爽舒适感。
2、吸湿排汗聚酯纤维的主要加工方法
从文献报道看，主要是通过化学改性和物理改性的方法赋予涤纶纤维较高的吸水性、输水性，以提高涤纶面料穿着的舒适感。
2.1物理改性方法
2.1.1多孔中空截面纤维
中空微孔纤维通常是指芯部有中孔，皮层有微孔的差别化纤维，其中有部分微孔成为从表面到中空部分的贯穿孔。当涤纶面料与汗水接触时，在毛细效应作用下，一面从内侧贯穿孔将汗水输向中孔并沿中空部分分布，一面又通过外侧微孔向空气中蒸发，因而吸水迅速，保水率、输水率高、透气性好，较好地满足了穿着舒适性的要求。这种纤维的生产除了利用异形孔喷丝板直接纺丝或采用复合纺丝法纺制双组分皮芯纤维得到中孔外，其微孔结构的形成是向普通聚酯中添加成孔改性剂，使它均匀分布在聚合物中。经熔融纺丝后，于面料整理阶段再用碱将其溶出，纤维上就留下了许多微孔。
2.1.2芯鞘结构纤维
吸水性纤维中著名的品种有德国拜耳公司开发的材料，它是芯鞘二层结构。在芯部沿纤维轴方向并列许多细孔，鞘部中有许多导管是芯部与纤维表面相连接，被吸收的水分在芯部多孔质中北有选择的保留，纤维的表面则成为干燥的状态。此后，日本的钟纺、三菱人造丝等公司也相继开发了类似的吸水性产品。一般情况下，在聚酯纤维中可以制作出直径0.01~3微米的大量微细孔，从而得到高吸水率品种。
2.1.3导湿干爽型涤纶长丝
金纺集团开发的导湿干爽型涤纶长丝，通过改变纤维截面形状使单纤之间的空隙增大，比表面积的增大及毛细管效应使其导湿性能大大提高，采用该纤维生产的面料导湿性能、水分扩散性能极佳，与棉等吸湿性好的纤维搭配，采用合理的组织结构，效果更好，制成的服装穿着干爽、清凉、舒适。适用于针织运动服装、机织衬衫、男女夏季服装面料、涤纶丝袜等。
2.1.4原料共混纺丝
采用含有亲水基团的聚合物与聚酯共混进行纺丝的方法，同时采用特殊设计的异形喷丝板研制生产吸湿排汗纤维，如可选用带有吸湿基团磺酸盐的改性聚酯及其常规聚酯的共混物等原料进行吸湿排汗纤维的生产。
2.1.5双组分复合共纺
该方法是将聚酯和其它亲水性聚合物，用双螺杆进行复合共纺，研制具有皮芯复合形式的异形截面的新型吸湿排汗纤维，对其吸水性和外观进行改善。通常将具有亲水性的材料作为共纺复合纤维的芯层，将具有异形截面的常规聚酯作为复合共纺的皮层。一般亲水性材料选用以聚醚改性聚酯和亲水改性聚酰胺为多，2中组分分别起到了亲水吸湿和导湿的作用，使得该纤维具有吸湿、导湿的双重功能，达到吸湿排汗的目的。
2.1.6超细涤纶纤维
细旦纤维面料表面立起的细纤维形成无数个细微的凹凸结构，相当于无数个毛细管。因此，面料芯吸效应明显增加，能起到传递水分子的作用，大大改善面料的透气性和输水导汗性。在同样线密度的丝束中，由于超细纤维单丝根数比普通纤维多，从而改变了面料密度。而面料的吸水作用是通过3个途径进行的。即通过纤维自身的微孔、纤维表面及纤维间间隙所形成的毛细管。因为超细涤纶纤维比普通涤纶面料结构细密，纤维间隙小，极易形成毛细现象而吸水。
2.2化学改性法
2.2.1亲水性基团接枝共聚
在涤纶分子的构造中，引入醚键、羟基、磺酸基等亲水性基团，在大分子上进行接枝共聚，从而增强涤纶的吸湿性。由于涤纶分子链结构具有紧密的敛集能力和高地结晶度。并且在大分子上没有活性基团，接枝共聚要在放射线、电子线等强烈辐射引发条件下才能进行。接枝共聚的改性纤维。吸湿率可达4%-13.4%，但成本高，对原料进行化学改性的同时，为了达到良好的导湿性能，玩玩还需要采用适当的纺丝工艺或其他处理方法，使纤维具有多孔的结构和更大的比表面积等。
2.2.2亲水性化合物涂层处理
涤纶的疏水性除了与化学结构有关外，与其表面组成也有很大关系。用亲水性整理剂对纤维进行涂层处理以改变涤纶的疏水表面层性能，是应用比较广泛的方法。国内外已经推出了多种以亲水性为主，兼有防污、抗静电性能的整理剂。但是这种方法常因亲水剂与纤维结合不牢导致吸湿没有耐久性，经过洗涤，吸湿功能会逐渐降低。采取一定的加工方法能够减少这种弱点。
2.2.3亲水性化合物制备共熔结晶性聚合物
为使纤维表面亲水化，可用亲水性高分子物质覆盖，但要有耐水洗性能，亲水加工剂苯二甲酸的苯环与酯键和聚酯纤维有完全相同的结构。因此，使用这种亲水加工剂处理后进行加热时，具有相同结构的部分接近于熔合状态，冷却后进入聚酯纤维的结晶结构之中形成共熔结晶，获得耐久性。一般采用聚乙二醇链段获得亲水性。
2.2.4丝胶朊聚酯
真丝的丝胶朊是一种高吸湿性蛋白，用化学方法提取后，将它牢固附着于聚酯纤维分子上，也可实现功能转移。
3、银抗菌纤维
许多金属离子都具有杀菌作用。金属离子杀菌活性按下列顺序递减：Ag﹥Hg﹥Cu﹥Cd﹥Cr﹥Ni﹥Pb﹥Co﹥Zn﹥Fe。由于HG、Cd、Pb、和Cr德尔毒性较大，实际上用作无机杀菌剂的金属主要为Ag、Cu和Zn，而Ag（银）的杀菌能力比Cu（铜）和Zn（锌）要强上许多。事实上，我国自古代起就有用银制器具盛食物以消毒的说法，银的抗菌效果自古代以来就已经是众所周知的。早在公元前4 000年．银制器具和容器被用来储存和运输水以阻止细菌的滋生，确保水的质量。19世纪，有人证明了银即使在极低的浓度下都具有抗菌作用。而且它能在1：4 000-1：10 000这样低的浓度下快速破坏伤寒杆菌．抵抗炭疽孢子。另外．带有较低银离子浓度的寝具和面料已经在治疗过敏性皮炎或牛皮癣方面显示出积极的作用。
在纤维内部加入银基抗菌物质，或者通过含银抗菌剂后整理方式可使得面料获得优异的抗菌性能。目前通过后整理方式使得面料含银而具有抗菌功能，成本较低但是其耐洗涤性较差。在纤维内部加入银以获得抗菌性能，这样的抗菌纤维不仅杀菌效果显著，而且其具有低溶出性的特点，不会对皮肤造成伤害。
3.1银纤维的功能特点
3.1.1强力抗菌除臭
金属银杀菌的机理就是阻断细菌的生理过程。银纤维经测试能与1小时内抵制99.9%的暴露于表面的金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白鲜菌等几百种细菌。并且越是高温潮湿的环境，其功能旧越容易发挥。而大部分其他的抗菌纤维产品经测试48小时后仍无法达到相同的效果。
银离子抗菌纤维与其他纤维抗菌效果对比
表1金黄色葡萄球菌ISO：20743抗菌检测标准
项目初始试样菌落数（cfu/ml）18小时后试样菌落数（cfu/ml）抗菌率
标准样棉布10
表2大肠杆菌ISO：20743抗菌检测标准
项目初始试样菌落数（cfu/ml）18小时后试样菌落数（cfu/ml）抗菌率
标准样棉布10
表3白色念珠菌ISO：20743抗菌检测标准
项目初始试样菌落数（cfu/ml）18小时后试样菌落数（cfu/ml）抗菌率
标准样棉布10
3.1.2杀菌性能持久有效
耐洗涤性是衡量抗菌纤维及面料实用性的1个重要指标．有试验研究表明，抗菌纤维经过15次洗涤之后，对大肠杆菌的抑菌率仍达90％以上，抗菌性没有出现较为明显的下降；对金黄色葡萄球菌的抑菌率为70％左右，抗菌效果略有下降但仍有杀菌作用．实验表明，多次洗涤后抗菌纤维仍可抑制细菌生长，杀灭细菌
表4银离子抗菌纤维耐水洗性能测试
抗菌级别水洗次数抗菌率/（%）
金黄色葡萄球菌大肠杆菌
A级10≥99不考核
AA级20≥80≥70
AAA级30≥80≥70
二、抗菌吸湿排汗面料织造
1、原料选择
为保证面料的吸湿排汗以及抗菌效果，选用21CleanCool（康纶）65/棉35混纺纱线。
2、面料规格及纱线选择
花型成分纱支规格面料规格成品
紫条CleanCool65/棉352121
88 61
57/58
丈青CleanCool65/棉352121
88 61
57/58
3、工艺流程：
纱线→松络→染色→络筒→整经→浆纱→穿综穿筘→织造→后整理
设备：
意大利FADIS松纱机，高勋高温高压染色机，STAKAM烘干机，意大利ORGHI染色机，意大利FADIS分筒机。
3.1染色工艺：
1）、地面高温高压深色染色工艺（分散/士林一浴两步法）
说明：
a）所有染化料均为内流时一次性加入
b）染色、氧化、水洗、皂洗阶段采用正4反6交替循环
c）染色、皂洗阶段设置90%或100%泵速，氧化、水洗阶段泵速降低至70%
2）涤棉高温高压浅色染色工艺（分散/士林一浴两步法）
说明
a）所有染化料均为内流时一次性加入
b）染色、氧化、水洗、皂洗阶段采用正4反6交替循环
c）染色、皂洗阶段设置90%或100%泵速，氧化、水洗阶段泵速降低至70%
实验总结
1、通过以上实验，我们根据还原染料的特点基本可以达到涤棉一浴比染色的目的
2、由于受到染料品种的限制，在拼色过程中有些颜色还没有办法完全达到标准要求。
3、从以上三缸的染色情况来看，在内外层差方面较好，在大小样差方面大货较小样都偏浅较多
4、从纱线牢度测试结果来看，皂洗、干摩、湿摩三个方面较好。能满足生产需要。
3.4上浆
吸湿快干纤维是通过纤维表面微细沟槽的芯吸原理实现吸湿快干的，保持所有沟槽畅通是实现纤维吸湿快干功能的必要条件。由于PVA浆膜强度大不易退浆，所以必须不用PVA上浆，以防退浆不净而影响纤维表面微细沟槽的通畅。
CleanCool纱的毛羽多而长，织造时由于经纱与织机各部件的摩擦而使纱线出现起球现象，或使纱线相互纠缠，造成开口不清，影响织机效率，并使跳花、跳纱等疵点上升；由于静电的存在，当纱线与综框、钢箱及纱线间相互摩擦时，极易再生大量的毛羽，并使纱线的粘连和织机的开口不清现象变得严重，同样会造成大量的断经，影响织造；由于纤维刚性大，毛羽刚硬，浆液不易将毛羽贴服在纱体上，且易产生表面上浆，浆膜易脱落，上浆牢度差；由于CleanCool纱具有特殊的表面凹槽结构，对吸浆有一定帮助，但也给退浆带来了困难，特别是要求纤维表面的微细沟槽内应该没有残留浆料，否则会影响纱线的导湿作用。因此，给Cleancool纱线上浆时，要求浆液粘附性好，浆膜不易脱落，能贴服毛羽，纱体光洁，浆膜完整度好，耐摩擦，减少静电且易退浆。此外，应该尽可能减少或不用表面活性剂或油剂，因为它们都会削弱浆料的粘附性能，影响上浆效果。
3.4.1工艺原则
因Cleancool纱可以满足织造的要求，增强（渗透）便不再是上浆的主要目的。提高被覆的比列有利于贴服毛羽，提高纱线耐磨性能，再配以“两高一低”的浆纱工艺，通过高压加强渗透，并以渗透为基础改善被覆，可以更好地保持浆膜的完整性。因此，工艺上主要采用“高浓度、低黏度、高压浆力、重被覆、轻渗透”的原则。
3.4.2浆料的选择
高比列涤棉纱的上浆配方通常采用PVA与酯类浆料。由于酯类浆料浆膜强度不高，必须大量使用PVA，这又使得分绞困难，易造成二次毛羽。且PVA不易降解，严重污染环境，世界上许多国家已经开始禁止使用PVA。对于吸湿排汗纤维而言，要尽量少用PVA，除了上述问题外，还因为PVA退浆较难，若纤维表面的细微沟槽内残留有PVA，势必会对面料的吸湿排汗功能造成影响。
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