抗菌纺织品舒适性能研究

吕治家 胡元元

（魏桥纺织股份有限公司，山东滨州，256200）

受此次新型冠状病毒肺炎疫情影响，消费市场更加关注健康防护、生态环保概念，抗菌防护功能性纺织品的需求得到提振，抗菌防护功能渗入到更多的民用纺织品领域。在消费升级及市场需求细分趋势下，舒适性成为一部分民用抗菌纺织品的重要指标。在不影响其抗菌性的前提下，突出的舒适性指标可以带来更好的体验感，创造出新的市场价值。

1 开发思路

舒适性是服装用及家纺用纺织品的重要性能要求，如上所述，当然也包括民用抗菌纺织品领域。服装用纺织品更加注重外观和穿着舒适性，即更注重感官功能，包括触感功能如柔软、温暖等，视觉功能如色彩、悬垂等，味觉功能以及基本使用功能如强度、尺寸稳定性等。纤维是构成纺织品的基础材料，纤维的性能直接影响纺织品的功能，纤维的性能也需要通过纺织品的具体形式来表现。开发功能性纺织品，使纺织品的某项或多项功能被强化或其他某项或多项功能被附加于纺织品中，可以通过不同的技术思路实现［1］。

在设计研发抗菌纺织品时，应综合权衡消费需求、环境和安全因素。抗菌织物大多数与人体皮肤直接接触，而且需要多次洗涤，应保证其安全性和持续性［2］。在纤维材质应用方面，优选抗菌植物元素、天然材质、生物基材质等可带来舒适体验并能自然降解的环保材质。在纺纱形式上突破常规，根据产品终端用途，采用中空纺纱、柔芯纱等专利技术，或采用提升纤维强力的包芯纱技术，赋予面料不同的性能和风格。在织造工艺上，利用色织工艺搭配格纹风格、提花风格，或以不同抗菌材质优势互补来增强其功能性，丰富产品的直观感受。在染整工艺上，克服酸碱条件下抗菌性能降低等难题，解决生物基纤维上色困难、易溶胀等问题。创新实践过程，关注材质搭配和细节设计，多方面采取创新措施，实现预期效果。

在实践案例中，以舒适性为前提，材质优选具备绿色环保特性的纤维素类、生物基类等纤维，该类材质可自然分解，不会产生有害物质或造成环境污染。根据材质性能及技术领域创新研发了3大类抗菌产品：天然植物元素抗菌系列纺织品、纯棉永久抗菌系列纺织品、生物基材质抗菌系列纺织品。

2 植物元素抗菌系列纺织品

2.1 艾维纤维纺织品抗菌性能

植物元素抗菌纺织品采用了艾维纤维，该纤维是将艾草抗菌萃取物添加到竹浆纤维内而制成的一种新型抗菌纤维，成分取材自然，易被消费者接受。实践案例将艾维纤维特色与新型纺纱技术结合，进一步改善其物理机械性能，提升面料舒适性。用该纤维所制得的纺织品具备优良的吸水性、透气性，艾草因子的加入显著赋予其持久的抗菌抑菌效果。经第三方检测机构检测验证，实际开发产品对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念珠菌的抑菌率达到90%以上，测试标准参照FZ/T 73023—2006《抗菌针织品》，测试结果见表1［3-4］。

表1 艾维纤维纺织品抗菌性测试

由表1可以看出，各菌种的抑菌率均达到标准要求。

2.2 艾维纤维中空纺织品

艾维纤维纺织品用于内衣面料时，为进一步改善材质的速干性能，实现一定的隔热和轻量化设计效果，采用中空纱纺纱技术，以短纤包短纤工艺，将水溶性维纶短纤包芯于艾维纤维内部，经过后续染整加工，将芯纱水溶性维纶溶解掉，形成以艾维纤维为鞘部的中空结构。此款面料相比于普通竹浆纤维面料更易吸水，其速干性能明显改善，手感更加柔软，更适宜贴身穿着。依照GB/T 21655.1—2008《纺织品 吸湿速干性的评定 第1部分：单项组合试验法》进行面料吸湿速干性能对比测试，测试结果见表2。其中，对比试样为同规格的普通竹浆纤维面料。

表2 吸湿速干性对比测试

按照GB/T 21655.1—2008中针织类产品技术要求，对于吸湿产品仅考核吸湿性3项指标。结果表明：艾维纤维中空系列纺织品可评定为吸湿产品，与普通竹浆纤维产品相比，其吸水率、滴水扩散时间、芯吸高度、蒸发速率均有所改善，吸湿速干性能得到提升，该面料的穿着舒适性得到显著改善。

根据GB/T 5453—1997《纺织品 织物透气性的测定》进行面料透气性对比测试，测试面积20 cm2，压差100 Pa，透气率测试结果见表3。

由透气率指标可得出结果：艾维纤维中空面料的正反面透气率都明显提升，说明面料内部中空结构能够改善其透气性能，加快肌肤与外部环境的气流循环。

表3 透气性对比测试

2.3 艾维纤维包芯纺织品

将艾维纤维应用于衬衣等需要具备一定挺括性面料时，由于艾维纤维初始模量小、柔软、强力低，所制得的面料不耐洗涤、易起毛起球、尺寸稳定性差，严重影响了成品外观品质，制约了艾维纤维材质的应用范围。我们将长丝包芯工艺应用到产品设计当中，开发艾维纤维包芯涤纶长丝纱，提升成纱强力，改善面料挺括性。应用该纱开发衬衣面料，采用色织工艺，将艾维纤维包芯纱搭配原液着色竹浆纤维纱，设计格纹或提花品种，染整加工只做水洗，不染色，缩短了加工流程，减少了对面料起毛起球性能的影响。经实际测试，与普通竹浆纤维面料相比，艾维纤维包芯面料经纬向强力分别提高9%和34%，起毛起球指标提高1级，达到3-4级，经纬向尺寸稳定性可控制在±4%以内，面料的强力、起毛起球性能和保形性相比于普通的竹浆纤维面料显著提升［5］。

按照FZ/T 01054.5—99《织物风格试验方法起拱变形试验方法》测试该面料的起拱变形指标。按照标准设定拱高为12 mm，膨胀状态下保持3 min，松弛回复2 min，通过测试残留拱高，计算起拱残留率评判面料变形程度。起拱变形回复后残留拱高越小，起拱残留率就越小，则面料的抗起拱性能就会越好，反之面料起拱变形回复后残留拱高越大，说明面料越不容易随外力而改变原有的形状，保形性越好，测试结果见表4。其中，对比面料为同规格普通竹浆纤维格纹衬衣面料。

表4 起拱变形对比测试

测试结果表明：面料松弛后，艾维纤维包芯面料的残留拱高数值较小，相应的起拱残留率较小，说明其回复性能要好于普通竹浆纤维面料，这与采用了包芯涤纶长丝工艺有很大关系。普通竹浆纤维面料尺寸稳定性、回复性差，受到反复多向拉伸时，会更容易起拱变形。以涤纶长丝作为芯部支撑，提升了整体成纱强力，改善了面料的弹性，增加了面料控制形变的能力，进而提高了面料的保形性指标。

参考FZ/T 01054.4—99《织物风格试验方法弯曲性试验方法》测试对比面料的弯曲性指标。评价该测试结果通常要将弯曲刚性和活络率结合考虑，弯曲刚性和活络率均较大，表示织物手感挺括活络，反之则表示面料柔软。测试结果见表5。

表5 弯曲性对比测试

测试结果表明：艾维纤维包芯面料与普通竹浆纤维面料的活络率数值都达到了60%以上，说明艾维纤维面料的手感弹跳感好。艾维纤维包芯面料的弯曲刚性、最大抗弯力都高于普通竹浆纤维面料，说明艾维纤维包芯面料的手感挺括，包芯涤纶长丝发挥了芯部支撑的作用，普通竹浆纤维手感活络、柔软，但刚性差。若面料产生弯曲变形不能恢复，即产生塑性弯曲变形时，面料则会形成褶皱。艾维纤维包芯面料是在艾维纤维内部包芯涤纶长丝，相当于增加了弹性模量，面料不容易起皱，这就保证了面料具有较平整的外观，明显改善了艾维纤维纺织品的挺括性。

3 纯棉永久抗菌系列纺织品

3.1 纯棉永久抗菌系列纺织品抗菌性能

棉纤维因其优异的舒适性，一直是内衣、婴童面料材质的首选，但传统的纯棉抗菌面料采用抗菌助剂后整理方式，其抗菌功效随着水洗次数衰减明显。实践案例采用纯棉永久抗菌材质，该材质通过更加环保、安全的棉花改性技术，将天然矿石抗菌元素直接交联到棉纤维中，与采用抗菌剂后整理技术相比，持久性更好，水洗100次后其抑菌率仍可达到99%，具有稳定的永久抗菌效果。其抗菌机理是发挥铜离子天然矿石抗菌元素的作用，持久释放有效杀菌成分，同时攻击细菌细胞膜，使其细胞内的蛋白质构造遭到破坏，引起代谢阻碍或与脱氧核糖核酸反应而抑杀细菌。与纳米银及银铜锌离子等抗菌化纤材质相比，纯棉永久抗菌系列纺织品的本质棉感更加舒适，抗菌效果良好，属于纯棉类迭代升级的产品。

3.2 纯棉永久抗菌柔芯纱纺织品

纯棉面料贴身使用，顾客期望手感柔软且舒爽有型，普通的纯棉无捻纱或低捻纱面料往往在实现柔软的同时手感变得松垮。柔芯纱纺纱技术是以某一捻度、某一捻向的短纤维单纱作为芯纱，以同一材质短纤维作为外包层施以相同捻度、相反捻向纺制包芯纱，使芯纱完全退捻纤维呈平直状态，进而使成纱及所织面料柔和舒适且不松垮。纯棉永久抗菌柔芯纱纺织品采用柔芯纱纺纱技术创新改变棉纱性能，并在染整加工中，以生物酶处理消毛技术、低张力柔和整理技术，进一步打造纺织品的柔软手感和光泽质感。

按照GB/T 18318.1—2009《纺织品 弯曲性能的测定 第1部分：斜面法》评价纯棉永久抗菌柔芯纱面料的柔软度指标，测试倾角为41.5°，按照标准用织物经纬两个方向的弯曲长度和抗弯刚度来表征织物的硬挺度，也就是刚柔性。抗弯刚度可用来评价它的相反特性，即柔软度，抗弯刚度越低的织物，其柔软性越好，测试结果见表6。对比面料为同规格的普通纯棉面料。

表6 刚柔性对比测试

测试结果表明：两款对比面料的经纬向弯曲长度和抗弯刚度差距较大，经向的硬挺度指标明显好于纬向。纯棉永久抗菌柔芯纱面料的经纬向平均弯曲长度、抗弯刚度指标都要低于普通纯棉面料，且面料的柔软度更好，手感更加柔软，服用舒适性优越。

4 生物基材质抗菌系列纺织品

生物基纤维采用农林及海洋废弃物、副产物加工而成，原料来源广，环保自然，具有环境友好、原料可再生以及生物可降解等优良特性，大多亲肤舒适，部分材质有抑菌等多方面特点［6-7］。

4.1 海藻纤维无盐无碱染色纺织品

海藻纤维属于海洋生物基纤维，是利用海藻提纯的海藻酸盐为原料制得的一类纤维。海藻纤维采用以水为溶剂的“湿法纺丝”工艺，生产过程无污染、无“三废”，实现了清洁生产，具有绿色环保、天然阻燃、抑菌、高吸湿性、良好的生物相容性等特点，对代表性的金黄色葡萄球杆菌、大肠杆菌均具有良好的抑菌性，抑菌率达90%以上。海藻纤维已广泛应用于医用敷料、美容保健、卫生防护制品，其良好的亲肤性、抑菌性也非常适合于贴身穿着的内衣及婴童面料。

海藻纤维在含有Na+的染色环境中会产生凝胶化，导致溶胀损失，因此海藻纤维面料无法在传统的盐碱染色环境下进行加工。目前海藻纤维纺织品主要通过原液着色、与有色纤维混纺、色织等工艺实现，生产成本高，限制了其民用领域的应用拓展。

实践案例针对海藻纤维特点，搭配可在无盐无碱条件下上染的阳离子纤维与之混纺，既能实现产品上色，又能最大限度地减少海藻纤维的溶胀损失，保留其功能性。这种搭配方式可通过多种织物组织与单染的变化，实现多样化的面料风格，如条纹风格、段彩风格、提花风格、双面异色风格等。图1面料采用短纤维包芯纱纺纱技术结合面料抓剪毛工艺，形成海藻纤维起绒、阳离子粘胶透色风格，布面触感柔软舒适，实现了外观风格、实用功能与生态环保的良好结合。

图1 海藻纤维面料

4.2 聚乳酸纤维系列纺织品

聚乳酸纤维以谷物玉米为原料，经发酵生成乳酸后，再经缩聚和熔融纺丝制成。可完全降解、无毒无污染，兼具了天然纤维和合成纤维的优点，具有优异的吸湿透气性、亲肤性、尺寸稳定、抗皱回弹等特性。以聚乳酸为载体，通过物理改性或化学改性等方法生产的聚乳酸材料具有一定抗菌活性。该纤维初始模量较低，具有很好的手感，弹性回复率优于聚酯纤维。实践案例以聚乳酸纤维替代棉涤品种中的涤纶，可改善面料贴身穿着透气性差等不足。

按照FZ/T 01045—1996《织物悬垂性试验方法》评价聚乳酸纤维面料的悬垂性指标。测量方法采用圆盘法，悬垂性的评价指标采用悬垂系数来表征，悬垂系数越小，织物的悬垂性越好，反之，织物的悬垂性较差，测试结果见表7。对比面料为相同规格的聚酯纤维面料和纯棉面料。

表7 悬垂性对比测试

测试结果表明：聚乳酸纤维面料的静态悬垂系数和动态悬垂系数是3组对比面料中最低的，说明该面料悬垂性良好，曲面造形能力强。

5 结语

一般情况下，民用纺织品所采用的纤维原料特性往往决定了该纺织品的性能，有时也限制了该材质的应用领域。随着现代纺织技术的发展，行业内不断涌现出新的纺织染整技术来改善、提升或弥补纤维原本的性能不足，拓展其应用空间，使其既能满足抗菌防护等功能要求，又兼具良好的舒适性能。舒适性抗菌纺织品的创新开发需要结合产品结构和功能设计、纺织染整工艺技术、产品应用评价和功能检测等关键技术研究，并关注安全卫生、绿色环保等因素，可促进该类纺织品更好发展。