纺织品防污性能概述及测试方法研究

郭子山++++李娟

摘要

总结介绍了防污纺织品的国内外发展趋势， 防污性能表征、污物分类、沾污原因和防污机理，同时也对比分析了国内外纺织品防污性检测方法和评价的标准。随着防污纺织品越来越受人们的重视，我国在耐沾污性和易去污性方面已经建立完整标准体系，但是对于防再沾污性一直缺乏评价和试验的技术规范及标准，需要进一步研究和开发。

关键词：防污纺织品;耐沾污性;易去污性;防再沾污性;标准评价;测试方法

防污性能是纺织品重要功能之一。近年来，随着人们生活水平的提高和生活节奏的加快，对防污纺织品的消费需求量不断增多，涉及产品范围从传统石油化工、维修和家庭装饰用纺织品（窗帘、台布、餐布、毛毯和沙发等）扩展到汽车装饰用、户外休闲和运动用纺织品等领域。据统计，世界最大服装零售商盖普、世界最大的零售商沃尔玛和欧洲零售巨头H&M等大公司，每年均在我国采购相当数量的此类产品[1]。

一般来说，纺织品防污性能主要从三个方面表征：（1）耐沾污性：材料与液态或固态污物接触后，不易粘附污物的性能[2];（2）易去污性：被沾污材料在规定的洗涤或擦拭等清洁的条件下，污物容易被去除的性能[3];（3）防再沾污性：洗涤时，洗下的污物不再重新沾污织物。

1    纺织品防污性能机理

1.1  污物的分类和沾污原因

纺织品在使用的过程中，任何对纺织品的外观、颜色、手感和气味等性能产生不良影响的外来物质，可以统称为污物，一般污物可分为四类：（1）颗粒状污物：泥土、铁锈、灰尘和烟煤分子等;（2）液状油性污物：油脂、人体皮肤的分泌物等;（3）水性污物：咖啡、果汁、酱汁和血液等;（4）微生物污物：霉菌、黄变等。

沾污原因主要有以下几个方面：

（1）直接接触和转移沾污：纺织品在使用的过程中接触而沾染颗粒状污物、液状油性污物和水性污物。一般情况下，颗粒状污物和水性污物其沾污程度主要取决于污物与纤维分子间粘附力，粘附力的大小受纤维间分子力大小和两者接触面积影响，例如，颗粒污物越小，比表面积越大，沾污的接触面越多，沾污越严重，外界压力的增加，能使沾污趋向严重。液状油性污物接触纺织品，润湿纺织品表面，并扩散进入纤维内部，此外通过毛细管效应也能渗入内部，不同纤维污物存在的地方也不同，合成纤维存在于纱线和纤维表面以及纤维空隙处，棉织物主要存在于胞腔内。

（2） 静电沾污：主要是由颗粒状污物产生的，其沾污主要是当含有污物的空气通过纺织品时，污物可被转移到织物上，通过静电吸引发生沾污。合成纤维本身极易产生静电，吸尘沾污现象也比较严重，其吸尘沾污程度取决于纤维所带的电荷和电量。

（3）洗涤时再沾污：纺织品在水洗的过程中，从纺织品上清洗下来的污物，再重新回到原来的纺织品或其他纺织品上的现象，再沾污的量虽然不多，但是经常洗涤，不断沾污，就会造成污物积累，使得纺织品变黄、变灰和失去光泽。由于合成纤维和棉纤维物理、化学特性不同，所以发生再沾污的污物种类也不同，棉纺织品主要是颗粒状污物再沾污，合成纤维主要是液态油状污物再沾污[4]。

（4）微生物繁殖：纺织品在使用和存储的过程中，会接触到微生物，例如霉菌，在适合霉菌生长的环境下，霉菌会在纺织品上繁殖生长引起纺织品的霉变，使得纺织品沾污，往往难以清除。

1.2  防污性能机理

1.2.1  耐沾污性的机理

针对不同种类污物和沾污的原因，目前纺织品耐沾污性的机理为：

（1）纺织品在纺纱、织造过程中，产生许多微隙，导致表面凹凸不平，由于力学和静电作用，污物随时会粘附在纺织品空隙中，造成纺织品沾污，通过填埋某些无机物固体微粒（如氧化硅、氧化铝等）在纤维空隙中，占据污物的位置;也可以在纤维表面镀膜，屏蔽污物不接触纤维;甚至改变纤维化学结构，增加或封闭某些基团，降低对污物亲和力。

（2）降低纺织品的表面张力，研究表明要具备耐污的先决条件必须是：污物的表面张力>纺织品的临界界面张力[5]。一般液状油性污物的表面张力大约为20～40达因/厘米，比纺织品的临界界面张力要小，所以，油状污物容易润湿纺织品，加上自身重力和毛细效应，很容易沾污纺织品[6]，因此，采用防污整理剂（比如氟聚合物）使得整理后的纺织品临界表面张力低于污物表面张力，达到耐污的效果。

（3）抑制静电的发生，纺织品在使用的过程中，由于机械摩擦的作用会产生静电，吸收周边污物，主要通过抗静电剂整理或在纺纱的过程中加导电纱，以及改变化学结构增加亲水基团等，达到抗静电作用，提高纺织品耐沾污性。

（4）抑制微生物的繁殖，通过抗菌、防霉等整理剂的后整理，抑制或杀灭微生物，或者不提供其生长环境，达到防微生物污物的作用。

1.2.2  易去污性的机理

纺织品沾污后，通过水洗、干洗或其他手段易于去除，其机理为：

（1）清洗中加入洗涤液，在纺织品表面和污物表面渗入一层薄薄的洗涤剂溶液，从而使污物和纺织品表面溶剂化，使得污物转移至洗涤液中，洗涤时间和机械力也是影响的重要因素，主要针对颗粒状污物。

（2）在洗涤过程中，油污、洗涤液和纺织品处于一个平衡状态，按照“卷珠”模型，油污要从织物表面去除，油污与纺织品接触角必须从0°～180°变化，即要求纺织品具有较高的亲水性能，引进亲水基团或亲水性聚合物后，纺织品易去污效果明显[1]。

1.2.3  防再沾污性的机理

在纺织品洗涤过程中，由于“水/纤维”和“水/油污”界面破坏，形成“纤维/油污”界面，主要原因是“水/纤维”和“水/油污”界面张力大，而“纤维/油污”界面张力小时发生的。亲水性纤维“水/纤维”界面张力小，“纤维/油污”界面张力大洗涤时不易发生再沾污，疏水纤维则相反，易发生再沾污。因此，提高纤维的亲水性，同时在洗涤液中加入适当的表面活性剂，降低“水/油污”界面张力，使得油污稳定悬浮于水中，既能易去污又能防再沾污。

2    防污性能测试方法和评价标准

2.1  评价标准

目前关于纺织品防污性能的评价标准，我国的评价标准主要分为耐污性和易去污性评价标准。纺织品耐污性的评价标准主要包括GB/T 30159.1—2013《纺织品 防污性能的检测和评价 第1部分：耐沾污性》[7]和FZ/T 24012—2010《拒水、拒油、抗污羊绒针织品》[8];纺织品易去污性的评价标准主要包括FZ/T 01118—2012《纺织品 防污性能的检测和评价 易去污性》[9]、FZ/T 14021—2011《防水、防油、易去污、免烫印染布》[10]和GB/T 28895—2012《防护服装 抗油易去污防静电防护服》[11]。

2.2  测试方法

国内外耐沾污性和易去污性的试验方法在污物种类、预处理和报告结果出示上有所不同，其试验原理趋于一致，以下是国标、美标和日标的试验方法对比分析。

2.2.1  耐沾污性试验方法

我国耐沾污性试验方法标准是GB/T 30159.1—2013《纺织品 防污性能的检测和评价 第1部分：耐沾污性》[12]，分为液态沾污法和固态沾污法。液态沾污法基本原理是将规定的液态加在水平放置的试样表面，观察液滴在试样表面的润湿、芯吸和接触角的情况，评定试样耐液态污物的沾污程度，试验过程为选择一级压榨成品油或酱油作为污物，取两块试样，试样平整放置在2层滤纸上，在试样3个部位滴0.05mL污物，在30秒后，以45°角度观察每个液滴，并评级;固态沾污法是将试样固定在装有规定的固态污物的试验筒中，翻转试验筒使试样与污物充分接触，通过变色用灰卡比较试验沾污部位与未沾污部位色差，评定试样耐固态污物的沾污程度[13]，试验过程为粉尘和高色素炭黑混合物作为污物，取两块试样，将试样平整放置在试样固定片上，固定片包合在筒身，再将污物放置筒底，试验筒装入防护袋中放入翻滚箱中，滚动200次，取出试样，吹风机吹去试样的污物评级。

日标JIS L 1919：2012《纺织品的防污性能试验方法》，分为3个试验方法，分别为A法（ICI型起球试验仪法）、B法（喷淋法）和C法（液滴擦拭法），其中A法又分为A-1法密封圆筒容器法，A-2法密封树脂袋法。A法适用于耐颗粒、粉尘等沾污，其中A-1法密封圆筒容器法主要针对含大颗粒的油性粉状沾污物，模拟泥污;A-2法密封树脂袋法主要针对含有细小颗粒的干状粉状污物，模拟空气中浮游的粉尘，其试验原理类似于国标的固态沾污法;B法适用于耐亲水性污物沾污;C法适用于耐亲油性污物沾污，B法和C法的试验原理类似于国标的液态沾污法。

美标AATCC 118—2013《拒油性：抗碳氢化合物试验》主要针对耐亲油性污物沾污，标准试液分为9个等级0～8级，从1级标准试液开始逐个观察标准试液渗透或润湿现象，级数越高表明拒油性能越好。

2.2.2  易去污性试验方法

我国易去污性试验方法标准是FZ/T 01118—2012《纺织品 防污性能的检测和评价 易去污性》，污物清洁方法分为洗涤法和擦拭法。其原理在纺织试样表面施加一定量的沾污物，试验静置一段时间或干燥后，按规定条件对沾污试样进行清洁。通过变色用灰色样卡比较清洁后试样沾污部位与未沾污部位色差。洗涤法的试验过程为选择花生油或炭黑油污物，取两块试样，在每块试样3个部位分别滴0.2mL污物，污物上覆盖薄膜，压重锤60秒后放置20min，评初始色差，按GB/T 8629—2001中规定6A程序洗涤，洗涤后平摊干燥，用灰卡评定每块洗涤后试样未沾污与沾污部位的色差。擦拭法的试验过程为用滴管滴0.05mL的污物在试样中心，用玻璃棒均匀涂在直径10mm范围内，平摊晾干后评定初始色差，用带液率为85%标准贴衬擦拭沾污部位30次，评定色差。

日标JIS L 1919：2012《纺织品的防污性能试验方法》也是采用洗涤法，采用上述三个耐污性试验后的试样经过洗涤后，进行易去污性能评级。

美标AATCC 130—2010《去污性：油渍清除法》也是采用洗涤法，污物是玉米油，经过沾污洗涤后的试样与标准评级卡对比，分为5个等级，5级最好，1级最差。其他防污性能的产品标准中考核易去污性都是采用洗涤法，擦拭法应用范围比较小。

3    结语

纺织品防污性能赋予纺织品耐污、易去污和防再沾污的实用性，其功能产品也越来越受人们的重视，其中防污整理剂也发挥着重要的作用，特别是含氟整理剂的运用，降低成本，但是带来生态安全问题，国际生态纺织品标准OEKO-TEX已经把6种全氟化合物列入考核指标。我国在纺织品耐污性、易去污性评价和试验方法方面标准相对比较齐全，范围涵盖普通纺织品到专业的防护服。但是对于纺织品防再沾污性一直缺乏评价和试验的技术规范及标准，需要进一步研究和开发。

参考文献：

[1]胡家军.防污易去污整理综述[C].全国印染助剂行业研讨会暨江苏省印染助剂情报站第25届年会论文集，2009.

[2]GB/T 30159.1—2013 纺织品 防污性能的检测和评价 第1部分：耐沾污性[S].

[3]FZ/T 01118—2012 纺织品 防污性能的检测和评价 易去污性[S].

[4]顾振亚.纺织品易去污整理机理[J].天津纺织工学院学报，1987，（3）：109-116.

[5]张魁城.纺织品的防污去污整理[J].天津纺织科技，2006，（2）：16-21.

[6]袁汝鸣，王小亚，刘善珍.织物防污整理的工艺应用[J].毛纺科技，1986，（6）：15-20.

[7] GB/T 30159.1—2013 纺织品 防污性能的检测和评价 第1部分：耐沾污性[S].

[8]FZ/T 24012—2010 拒水、拒油、抗污羊绒针织品[S].

[9]FZ/T 01118—2012 纺织品 防污性能的检测和评价 易去污性[S].

[10]FZ/T 14021—2011 防水、防油、易去污、免烫印染布[S].

[11]GB/T 28895—2012 防护服装 抗油易去污防静电防护服[S].

[12]GB/T 30159.1—2013 纺织品 防污性能的检测和评价 第1部分：耐沾污性[S].

（作者单位：广州纤维产品检测研究院）