抗菌纺织品的生产方法主要有共混纺丝法和织物后整理加工法两种样本.doc

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本课题选用的汽车内饰表层是棉, 底下是涤纶无纺布。如图所示2-1、 2-2。

图2-1汽车内饰表层: 棉( 吴永生 摄)

图2-2 汽车内饰底层: 涤纶无纺布( 吴永生 摄)

图2-2汽车内饰底层: 涤纶( 吴永生 摄)
棉纤维是一种天然的纤维素纤维, 它一直是世界上纺织纤维中耗用量最大的
纤维, 虽然化学纤维的迅速发展, 使其在纺织纤维中所占比例有所下降, 但棉织物优良的吸湿性、 透气性、 保暖性、 穿着舒适性使棉纤维织物始终在纺织纤维中
占据重要地位。本课题选用表层为棉类汽车内饰进行抗菌整理, 故对此作简单地介绍。

抗菌纺织品的生产方法主要有共混纺丝法和织物后整理加工法两种。共混纺丝法的好处是无需进行后整理, 成本较低。利用抗菌剂对织物进行后整理加工的方法整理出的纺织品抗菌效果比较耐久, 优于第一种方法, 当前使用比较广泛的
抗菌纺织品都是经过后整理的方法制成的, 大约占其总量的80％
2.1.1 共混纺丝法理论分析
国际上自上世纪80年代开始出现经过化学纤维的高分子结构改性和共混改性制取抗菌纤维的方法, 其中以共混方式为主。
共混纺丝法是将抗菌剂和分散剂等助剂与纤维基体树脂混合, 经过熔融纺丝生产抗菌纤维。即将整理剂制成抗菌母粒, 再与原料共混后熔融纺丝。采用该法, 抗菌剂要经过与基体树脂熔融混合、 纺丝、 拉伸等工序, 故要求抗菌剂耐温性能好, 粒径足够小, 且对于聚合物有良好的分散性和相容性。早期用于化纤共混纺丝的抗菌剂一般均为含金属离子的复合物, 其中有不少抗菌剂含重金属离子。近年来, 随着人们环保意识的增强, 重金属离子对人体的生态毒性问题已逐渐被重视, 抗菌效果好但毒性较大的含重金属离子的抗菌剂已被逐渐淘汰, 取而代之的是含有金属离子的复合物, 当前所用的是对人体无害的金属氧化物、 盐或在负载物及金属化合物上的活性金属离子, 如含Ag沸石、 zn、 cu复合物或TiO 等。这种抗菌剂有广谱抗菌效果, 对人体无害, 而且热稳定性好, 有利于共混纺丝。但据报道经过这种方法制得的抗菌纤维的抗菌率仅达60％一65％ , 抗菌效果不理想。1995年以来, 北京洁尔爽高科技有限公司研制成功了新型抗菌纤维, 它对人体无害、 与纤维用高分子相容性好、 而且抗菌效果有所提高、 经数十次标准方式洗涤后仍可保持75％ 以上的抗菌率, 而且纤维特性与常规纤维基本相同, 使长久性抗菌纤维的研究和生产达到了一个新的水平, 可是其抗菌谱较窄, 对一些细菌仍不具抵抗能力 。
共混纺丝法主要是针对一些没有反应性侧基的纤维, 如涤纶, 丙纶等, 是在纤维聚合阶段或纺丝原液中将抗菌剂加入纤维中, 用常规纺丝设备进行纺丝, 能够制成具备抗菌性能的纤维。抗菌剂不但存在于纤维的表面, 而且均匀分散于纤维之中, 而且能够慢慢的向外渗透, 抗菌效果比较持久, 织物手感较好。将抗菌纤维织成布后, 所得的抗菌布料主要用于医疗卫生和服装以及工业装饰用布[27]。
为了使汽车内饰具有抗菌性而且使抗菌效果比较持久持久, 选择用甲壳素纤维与棉纤维进行混纺后, 再在底层加上涤纶无纺布。这样制成的汽车内饰既有甲壳素的抗菌性, 也具有良好的吸湿性和耐磨性。
现采用甲壳素纤维、 与棉纤维进行混纺。
2.1.2甲壳素的认知
甲壳素纤维又称甲壳质、 凡丁质、 蟹甲壳等。它不但存在于如虾、 蟹和昆虫等节肢动物的外壳中, 而且也存在如菌类、 藻类等低等动物的细胞中。甲壳素纤维是从上述动物中提炼出来的一种类似于纤维素的多糖生物高聚物。它具有高伸长率, 吸湿透气性好等特点$ 它不但抗菌性能优异"而且对人体皮肤亲和性好"用其加工的抗菌织物具有吸湿透气。滑爽挺括、 抗菌防臭功能、 生物降解性也非常好甲壳素纤维与棉混纺的织物风格与纯棉织物不同, 其布面光洁, 吸湿性、 悬垂性比棉织物好。穿着更加舒适, 特别适合作保健内衣。
2.1.3甲壳素、 棉纤维性能及物理指标
甲壳素纤维是甲壳素经浓酸处理后的衍生物, 是一种天然可再生的聚合物, 经过干湿法加工而成, 甲壳素纤维不但具有天然抗菌性能, 而且还具有生物活性和可生物降解性; 其纤维细度适中、 长度长、 强力低、 易染色、 耐碱性好、 吸湿导湿性好。甲壳素纤维与棉纤维的物理指标见表2-2。
表2-2 甲壳素、 棉纤维主要物理指标
类别
细度/dtex
长度/mm
干强/cN.tex

回潮率/%
干伸长率/%
甲壳素纤维
2.21
38
2.1
14.9
8.4
棉纤维
0.17
47
4.7
7.4
6.3
2.2 甲壳素与棉纤维混纺理论分析
纺纱时选择的国产甲壳素纤维细度为2.21dtex , 长度为38 mm(经预处理后) 棉纤维(精梳条)细度为1155 dtex , 平均长度为3016 mm。国产甲壳素纤维细度较粗, 强力不高, 纯纺存在一定的难度, 为此, 经过与棉混纺, 既具有抗菌、 保暖功能, 又能改进甲壳素纤维的成纱强力。同时, 经过混纺可进一步降低生产成本, 解决甲壳素抗菌织物的价格问题。选用甲壳素纤维的长度小于棉纤维长度, 使得甲壳素纤维在混纺过程中向纱体外转移, 较多分布在成纱外层, 增大甲壳素纤维与人体皮肤的亲和, 从而有效地提高其抗菌性。在混纺时, 其混纺比例为甲壳素纤维40 % , 精梳棉60 % , 成纱号数分别为9.7tex、 14.5tex、 18.2tex[28]。
( 1) 工艺流程
根据甲壳素纤维性能及涤粘中长纤维的特点, 考虑到甲壳素纤维细度粗、 强力小、 摩擦系数小、 纤维间抱合力小、 比电阻大, 可纺性能较差。棉纤维可采用常规中长化纤前纺工艺。
棉: A002D型自动抓棉机→A006B型自动混棉机→A034型六滚筒开棉机→A036C型开棉机→A092A型给棉机→A076E型清棉机→A186D型梳棉生条。
甲壳素纤维: A002D型自动抓棉机→A006B型自动混棉机→A034型六滚筒开棉机→A036C型开棉机→A092A型给棉机→A076E型清棉机→A186D型梳棉生条。
( 2) 混纺流程
甲壳素纤维条、 精梳棉条→头并→二并→粗纱→细纱→络筒
( 3) 主要工艺要点
A、 清花工序
两种纤维整齐度好, 长度好, 杂质少, 蓬松, 易开松, 故打击速度不要太高, 清花各机台的尘棒隔距适当放大以多落杂质, 各部分的打击速度较纺1．67 dtex普通涤纶时速度降低15％ ～2O％ , 减少棉结和改进成纱条干, 以免损伤纤维。抓包机要少抓、 勤抓, 少打击开松。棉卷采用轻定量, 以充分开松, 减轻梳棉和梳理负荷。生产中采用”短流程、 低速度、 多松少打、 薄喂少落、 大隔距、 轻定量”的工艺原则[29]。
B、 梳棉工序
梳棉是加工竹纤维的关键, 采用”低速度、 大隔距、 快转移、 少落棉、 小张力”的工艺原则, 使纤维充分梳理, 顺利转移, 并减少纤维的损伤和短绒的增加。适当增加刺辊与锡林间速比, 增加纤维由刺辊向锡林的转移能力, 减少对纤维的损伤, 避免对纤维的重复打击和梳理, 使生条中短绒率降低, 改进条干。牵伸力适当偏低, 能使棉网清晰、 不落网、 不缠绕, 生条条干均匀。
C、 并条工序
甲壳素纤维长度长、 表面光滑、 回弹性差、 抱合力差, 车速应适当降低, 可防止缠绕罗拉、 胶辊;加压量应适当增加, 以保证足够的握持力与牵伸力, 确保纤维在牵伸中运动稳定, 提高条干水平。并条定量偏大掌握, 经过加大并条张力牵伸倍数, 可解决熟条发硬和圈条不良的问题。适当放大罗拉隔距, 可改进条干水平。为了充分混和, 对甲壳素纤维先预并再进行二道混并(带自调匀整)。混并头道以1 根甲壳素纤维条和5 根精梳棉条进行并合。因此, 生产中应采用多并合、 重加压、 中定量、 大隔距的工艺原则[30]。
D、 粗纱工序
粗纱工序以提高纤维伸直平行分离度、 改进条干、 控制伸长率为主。后区牵伸倍数采用1.25倍左右, 降低粗节产生的几率。粗纱捻度适当偏大, 以控制伸长率, 减少意外牵伸。温度控制在28～29℃, 相对湿度55％～60％, 减少静电的不良影响, 以改进粗纱内在质量, 从而提高成纱质量。生产中实行”重加压、 大隔距、 低速度、 轻定量、 小张力、 中捻度”的工艺原则。
E、 细纱工序
细纱工序采用”低速度、 中捻度、 大隔距、 重加压、 大后区隔距、 小后区牵伸倍数、 中钳口隔距”的工艺原则。车间温度应控制在27～31℃, 相对湿度65％～79％, 以减少静电和飞花。捻度适当偏大控制, 选用较小的后区牵伸倍数和较大的前区罗拉隔距等工艺, 防止纤维扩散, 改进成纱均匀度和条干, 提高成纱强力和降低单纱强力CV值。
F、 络纱工序
为了减少络筒对成纱质量的恶化, AC338 型络筒机采用650 r/ min 较低的卷绕速度, 选用18cN卷绕张力, 并根据后道工序的要求, 卷装重量掌握在1kg左右, 尺寸不宜过大。
G、 整经工序
对筒纱进行热定形, 定形温度90℃, 时间180min。热定形后, 整经停车时邻纱互捻现象得以消除, 整经断头大幅下降, 每万米百根断头水平在0.5～1.5根。
H、 其它工艺措施
甲壳素纤维回潮率为14.9% , 吸湿能力较强, 回潮极不稳定, 为此采取了以下措施:首先, 对甲壳素纤维进行烘干预处理, 使其回潮率在10 %左右。其次, 严格控制车间温湿度, 并粗工序采用低温低湿控制, 细纱工序采用高温低湿控制, 这样既减少绕胶辊现象, 又可改进成纱条干及成纱毛羽。最后, 采用硬度较高的胶辊, 处理胶辊时涂覆三次, 增大胶辊表面涂层的厚度, 提高抗静电、 抗缠绕能力。最后, 对各工序所有牵伸罗拉进行清洗[31]。
甲壳素纤维强度较低, 加工过程中纤维易断, 因此, 纯甲壳素纤维预并时采用低速度、 小牵伸工艺。由于甲壳素纤维结晶度较高, 纤维的截面呈皮芯结构, 表面较光滑, 卷曲度差, 弹性回复性差, 加入油剂后, 进一步降低了甲壳素纤维的摩擦因数, 使得甲壳素纤维的抱合力差, 可纺性也较差, 因此, 并、 粗、 细的张力牵伸都要相应减小, 为降低张力, 各工序的车速要相应降低, 减少台差、 锭差, 要保持纺纱生产中张力一致性和稳定性。为了防止断条, 减少意外牵伸, 应保持须条和纱条通道光洁, 并注意条筒光洁。适当增加粗纱、 细纱的捻系数, 以增加纱条的抱合力, 减少断头。甲壳素纤维中添加的油剂在粗纱生产过程中易在锭壳积聚, 造成锭壳粘花, 易产生棉结, 因此应及时清洁机台。
( 3) 后记
甲壳素纤维是一种天然可再生聚合物, 原料资源丰富。用此纤维制成的纺织品具有优良的抗菌防臭功能, 而且其穿着舒适性优良, 无静电、 无毒, 并具有生物活性、 生物可降解性, 符合新世纪绿色纺织品的发展趋势, 是一种具有发展前途的。
卫生保健纺织品。经过合理选配原料, 制定合理的纺纱路线, 采用低张力、 小牵伸、 大捻度工艺原则, 生产过程稳定, 但成纱强力较低, 需要从原料、 工艺上进一步改进。甲壳素纤维与棉混纺纱具有良好的抗菌保健功能, 可加工成高档针织面料, 适宜制成高档内衣服及幼儿用品。开发研制甲壳素保健纺织品, 具有很高的经济价值, 社会效益和市场前景广阔。
2.3 后整理法理论分析
抗菌整理加工是在纺织品整理过程中, 采用浸渍、 浸轧、 涂层或喷涂等方法将抗菌剂施加在纤维上, 并使之固着在纺织品中的一种方法。
从机理上看, 抗菌纤维的后处理有以下四种加工方法。
( 1) 以反应性树脂为媒介, 使抗菌剂热固着在织物上
该加工方法是用抗菌剂处理织物, 在反应性树脂的媒介作用下, 将抗菌剂热固着在织物中。
例如, 在微粉状壳聚糖水溶液中, 混合可成膜的反应性树脂, 用喷雾法、 浸轧法或涂层法中的任何一种方法, 将它附着在尼龙或涤纶纤维织物表面, 于130～180℃热处理0.5～3min, 使抗菌剂热固着在纤维表面。用这种加工法制造的代
表性商品有日本敷纺的Nonstack, 郡氏的Sanityze等。
( 2) 抗菌剂吸附固着在纤维表面
例如, 在涤纶织物染色后的还原洗净或皂洗操作时, 将织物浸渍在加热到50～100℃的0．05％(V／V)1, 1一六甲撑一双[5一(4一氯苯基)双胍]二盐酸盐溶液中15～60min, 脱水后经干燥工序, 使抗菌剂吸附固着在纤维表面。用该加工法制造的代表性商品有Naigai的”Odoiute”, 本蚕丝染色的”Sandaulon SSN”。
( 3) 在有机硅系季铵盐的三甲氧基和纤维表面的羟基之间进行脱醇反应, 使
抗菌剂固着在纤维上。
该加工法是经过纤维表面的羟基和有机硅系季铵盐的三甲氧基产生共价键, 从而将抗菌剂固着在纤维上。
例如, 用浸渍法和浸轧法, 将有机硅系季铵盐处理棉织物表面, 于80～ 120℃干燥后、 去除水分和甲醇(或乙醇)。在该操作中, 抗菌剂成分分散在水中, 使三甲氧基分解, 纤维表面与抗菌剂成分中的氧原子形成共价键, 同时, 使有机硅反应性树脂接枝共聚, 形成非常结实的薄膜, 使抗菌剂热固着。用该加工法制造的代表性商品有东洋纺的Biosil, 大和纺的milaklset以及仓纺的Cransil等。
( 4) 用喷溅法将金属附着在纤维表面
自1852年Grrove发现喷溅现象 以来, 它就用于制作薄膜。喷溅法有二极直流喷溅法、 高频喷溅法、 磁控管喷溅法、 反应性喷溅法。例如用洗涤剂充分洗净涤纶塔夫绸后干燥, 然后将试样装在磁控管装置的圆筒容器内, 开始将真空装置内的压力减小到1×Pa后, 在100—1000V直流电压下放电30min, 去除附着在
目标物(银、 铜)表面上的杂质。接着, 将圆筒转动速度设定为10r/min, 用18℃冷却水循环, 在控制目标物温度上升的同时, 进行规定时间(12--120s)喷溅。用该加工法制造的产品当前尚未商品化[32]。
2.4 其它生产方法
除了共混纺丝法和后整理法外, 还可采用复合纺丝法和化学接枝改性法对纤维进行改性。复合纺丝法是利用含有抗菌成分的纤维与其它纤维或者不含抗菌成分的纤维复合纺丝, 制成并列型、 芯鞘型、 镶嵌型、 中空多心型等结构的抗菌纤维。
化学接枝法是经过对纤维表面进行改性处理, 进而经过配位化学键具有抗菌作用的基团使纤维具有抗菌性能的一种加工方法。即利用化学改性技术。