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董紅霞
(上海潔宜康化工科技有限公司，上海，200035)
摘要：本文通過采用自行研制的防塵螨抗菌劑研制成功了兼具防塵螨和抗菌雙重功能的防塵螨粘膠長絲，所研制出的防塵螨抗菌粘膠長絲具有優(yōu)異的防塵螨和抗菌性能、良好的安全性能，并具有良好的耐水洗性能和耐后加工性能。
關(guān)鍵詞：防塵螨；抗菌；粘膠長絲；研制
1、引言
2003年全球哮喘防治策略(GINA)委員會提出全球哮喘病人估計有3億，2000年我國兒童哮喘患病率為0.5-3%，初步估計中國有1000萬左右的哮喘兒童，全國共有2500萬左右的哮喘病人，而2000年國內(nèi)在27城市調(diào)查兒童哮喘患病率較1990年上升70%左右。有的大城市則上升了一倍還多。
很早以前人們在接觸書柜或衣箱屋塵時就會發(fā)生打噴嚏、流鼻涕等情況，知道屋塵可引起過敏反應(yīng)，但一直不知道主要變應(yīng)原是什么，直到1969年才知道屋塵中的主要過敏原是螨蟲。螨蟲是一種對人體健康十分有害的生物，能傳播病毒、細(xì)菌，可引起支氣管哮喘、鼻炎、皮炎、毛囊炎、疥癬等多種疾病。據(jù)資料顯示，有60%的哮喘病人對塵螨會產(chǎn)生過敏反應(yīng)，約80%的兒童哮喘起因于塵螨過敏。我國的哮喘病發(fā)病率很高，是第二大呼吸道疾病。國外的大量臨床研究也發(fā)現(xiàn)，兒童早期時家庭中塵螨過敏原的暴露程度與后來發(fā)展成哮喘的兒童之間是密切相關(guān)的。
塵螨是一種類似蜘蛛及頭虱的生物，身長只有三分之一毫米，肉眼根本看不見。塵螨不會咬人，但它們卻無處不在，比如床墊、地毯、窗簾、衣服，甚至小孩的絨毛玩具，都可能是螨繁殖的地方。與人類過敏性疾病關(guān)系最密切的主要有屋塵螨(Dermatophagoides Pteronyssinus)和粉塵螨(D．Farinae)和埋內(nèi)歐螨(Euroglyphus Maynei)。床是人的一個重要休息場所(一生中有1/3的時間在床上。家中的床墊是螨蟲的最大來源，因為床墊是提供溫暖，潮濕及食物來源的最佳環(huán)境。一個普通的使用過的床墊里有10萬至1000萬的螨蟲。一個用了兩年之久的枕頭，其重量的10％是死去的塵螨及塵螨的糞便。
在人們的日常生活中，不可避免地接觸到各種各樣的細(xì)菌、真菌等微生物，而紡織品正是這些微生物的良好生存之地，也是疾病的傳播源。細(xì)菌和真菌等微生物等能引起局部化膿性炎癥、全身感染、食物中毒、燙傷樣皮膚綜合征、葡萄球菌性腸炎、腸道感染、皮膚粘膜感染、內(nèi)臟感染、中樞神經(jīng)系統(tǒng)感染等癥狀。
具有抗菌功能的紡織面料對于防止病菌的侵害起著極其重要的作用，用抗菌功能性紡織面料制作的日用品已逐漸為人們所重視，并隨著科技的發(fā)展，廣泛而深入地輻射到生活的細(xì)節(jié)中。
纖維或紡織品經(jīng)抗菌處理后可以發(fā)揮兩方面的作用：一是保護使用紡織品的人，如果抗菌紡織品能殺滅金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、尿素分解菌等細(xì)菌和真菌，則能預(yù)防傳染性疾病的傳播；防止內(nèi)衣褲和襪子產(chǎn)生惡臭；防止襪子上腳癬菌繁殖；防止嬰兒因尿布發(fā)生紅斑；提高老人和病人的免疫能力；而且可以在醫(yī)院內(nèi)預(yù)防交叉感染(即MRSA感染)。二是防止纖維受損，由于具有殺滅黑曲霉菌、球毛殼菌、結(jié)核桿菌和檸檬色青霉菌等各種霉菌，可以防止纖維材料變色、脆損以及紡織品貯藏時發(fā)生霉變。
粘膠纖維與天然棉纖維有著某些極為相似的特性，如吸濕性好、易于染色、不易起靜電、具有較好的可紡性能等。短纖維可以純紡，也可與其它纖維混紡，其織物具有柔軟、光滑、透氣性好、穿著舒適，染色后色澤鮮艷、色牢度高等優(yōu)點。粘膠長絲織物質(zhì)地輕薄，可織制被面、針織服裝和裝飾織物等，廣泛應(yīng)用于家紡用品，
我公司經(jīng)過近年來的研究，先后研制成功了適合于粘膠纖維的性能穩(wěn)定、高效、持久、安全的專用防螨抗菌劑系列產(chǎn)品。用上述防塵螨抗菌劑與粘膠共混紡絲獲得了兼具防塵螨和抗菌性能的粘膠纖維。防塵螨抗菌粘膠長絲的可紡性良好。防塵螨抗菌粘膠長絲的防塵螨性能驅(qū)避率達(dá)到99%，抗菌率達(dá)到99.7%以上。防塵螨抗菌粘膠長絲的防螨性能不受染色條件的影響，耐洗滌性好，為持久型纖維。防塵螨抗菌粘膠長絲的物理機械性能指標(biāo)符合GB/T13758-1992標(biāo)準(zhǔn)一等品標(biāo)準(zhǔn)。纖維安全皮膚無刺激。兼具防塵螨抗菌雙重功能的粘膠長絲目前在國際和國內(nèi)未見報道，產(chǎn)品未見面世。
2、防塵螨抗菌粘膠長絲開發(fā)的技術(shù)途經(jīng)
防塵螨抗菌纖維及其紡織品深受世界各國關(guān)注，成為開創(chuàng)商機之產(chǎn)品。防塵螨抗菌纖維正在呈現(xiàn)多樣化的發(fā)展勢態(tài)。多樣化不僅在于纖維的基材和防塵螨抗菌劑的不同，而且所采取的技術(shù)途徑也不盡相同。歸納防塵螨抗菌纖維的技術(shù)開發(fā)現(xiàn)狀，可分為四個方面：
● 采用化學(xué)技術(shù)將防塵螨抗菌基團接枝到纖維表面的反應(yīng)基上；
● 采用物理改性技術(shù)使防塵螨抗菌劑滲入到纖維表面的較深部位(如將防塵螨抗菌劑摻入到紡絲油劑、紡絲浴中)；
● 在紡絲過程中將防塵螨抗菌劑加入紡絲原液中，進行紡絲，這是開發(fā)防塵螨抗菌纖維的主要手段；
● 復(fù)合紡絲技術(shù)：對芯鞘纖維，防塵螨抗菌劑可只摻入鞘層。對并列纖維，將防塵螨抗菌劑加入聚合物中可作為并列的一個成分。
本文采用上述第三種方法研制防塵螨抗菌粘膠長絲。
本文根據(jù)粘膠纖維的生產(chǎn)工藝特點，經(jīng)過多次試驗和研究、不斷改進，最后研制出性能穩(wěn)定、高效、持久、安全、可紡性良好的粘膠纖維專用防塵螨抗菌劑AMB-100，既可紡制無光防塵螨抗菌粘膠長絲，又可紡制有光防塵螨抗菌粘膠長絲。
3、防塵螨和抗菌原理
3.1、防塵螨的原理
防止塵螨的原理，有兩個途徑，一是殺滅塵螨，二是驅(qū)避塵螨。
殺滅塵螨是應(yīng)用類似于農(nóng)藥的殺蟲劑或防霉制劑以切斷塵螨的食物鏈而殺滅之。
驅(qū)避塵螨有嗅覺與味覺驅(qū)避之分。嗅覺是應(yīng)用揮發(fā)性物質(zhì)，例如信息素；味覺如有機酸等。但較多的驅(qū)避塵螨是應(yīng)用嗅覺與味覺的復(fù)合作用。
3.2、抗菌機理
● 干擾細(xì)胞壁的合成：細(xì)菌細(xì)胞壁重要組分為肽聚糖，抗菌劑對細(xì)胞壁的干擾作用，主要抑制多糖鏈與四肽交聯(lián)有連結(jié)，從而使細(xì)胞壁失去完整性，失去了對滲透壓的保護作用，損害菌體而死亡；
● 可損傷細(xì)胞膜：細(xì)胞膜是細(xì)菌細(xì)胞生命活動重要的組成部分。因此，如細(xì)胞膜受損傷、破壞，將導(dǎo)致細(xì)菌死亡；
● 抑制蛋白質(zhì)的合成：蛋白質(zhì)的合成過程變更、停止、使細(xì)菌死亡；
● 干擾核酸的合成：總的說是阻礙遺傳信息的復(fù)制，包括DNA、RNA的合成，以及DNA模板轉(zhuǎn)錄mRNA等。
4、實驗與方法
4.1、工藝路線
防塵螨抗菌粘膠長絲的研制是在工業(yè)化粘膠長絲紡絲機上進行的。要獲得性能良好的防塵螨抗菌粘膠長絲就必須要突破以下三個技術(shù)難點：
● 防塵螨抗菌劑本身性能穩(wěn)定、高效、安全，其中的防塵螨和抗菌活性相互不干擾，乳化、分散良好，防塵螨抗菌劑應(yīng)透明均勻；
● 防塵螨抗菌漿液與粘膠共混的性能穩(wěn)定、均勻；
● 在工業(yè)化生產(chǎn)線上紡絲成形的路徑要盡可能短，以避免造成生產(chǎn)線上的工藝管線污染，而且要柔性化，可按不同品種、不同規(guī)格、產(chǎn)量不等隨時進行生產(chǎn)。
本文中的防塵螨抗菌劑能滿足上述要求，工藝路線采用紡前膠與防塵螨抗菌劑共混，通過紡前注射、靜(動)態(tài)混合紡絲成型，然后再經(jīng)后處理、烘干、定型、分級，打包，成品。具體的紡絲工藝條件如表1所示。
表1 防塵螨粘膠長絲的主要紡絲工藝指標(biāo)
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序號
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項目
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指標(biāo)
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備注
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1
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粘膠漿粕
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木漿
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2
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紡絲膠組成
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α-Cell：8.15±0.02%
NaOH： 6.0±0.1%
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3
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紡絲膠熟成度
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8.50-8.60
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(10%NH4Cl)
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4
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紡絲膠粘度
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33-35秒
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(落球粘度)
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5
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紡前膠脫泡時間
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20-24h
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6
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真空度
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0.094MPa
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7
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熟成間溫度
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18±1℃
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(脫泡桶采用保溫)
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8
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熟成間相對濕度
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75±1℃
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(工藝不要求)
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9
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紡絲凝固浴組成
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Na2SO4 263±2g/L
H2SO4 128±1g/L
ZnSO4 12±1g/L
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10
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凝固浴溫度
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50±0.5℃
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11
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紡絲機型號
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R531型
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將所得到的紡絲絲餅在淋洗后處理生產(chǎn)線上進行水洗、脫硫、鹽酸洗、再水洗、上油后處理，然后烘干，絲餅物理檢驗，成筒。
4.2、測試方法
4.2.1、纖維的物理機械性能
參照GB/T13758-92標(biāo)準(zhǔn)進行物理檢驗。
4.2.2、纖維防塵螨效果
纖維的防塵螨性能委托中國人民解放軍軍事醫(yī)學(xué)研究院微生物流行病研究所進行檢測，采用大阪府立公共衛(wèi)生研究所方法。塵螨代表種為粉蛛螨(Dermatophagoides Farinae)。
4.2.3、纖維抗菌性能
纖維的抗菌率委托上海市工業(yè)微生物研究所及SGS通標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)上海分公司，按GB15979-2002標(biāo)準(zhǔn)進行檢驗.。
4.2.4、纖維的安全性能
纖維的安全性能委托上海市疾病預(yù)防控制中心所屬上海市產(chǎn)品毒性質(zhì)量監(jiān)督檢驗站按照<消毒技術(shù)規(guī)范>衛(wèi)生部2002標(biāo)準(zhǔn)檢驗皮膚刺激性。
5、防塵螨抗菌粘膠長絲的性能
5.1、物理機械性能
防塵螨抗菌粘膠長絲送浙江省纖維檢驗所按照GB/T13758-92標(biāo)準(zhǔn)進行檢驗，測得的物理機械性能指標(biāo)如表2所示。
表2 防塵螨抗菌粘膠纖維的物理機械性能
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檢驗項目
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要求值
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(A1)
實測值
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(A2)
實測值
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線密度(dtex)
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277.8
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281.3
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280.8
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線密度偏差率(%)
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±2.5
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1.3
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1.1
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線密度變異系數(shù)CV值(%)
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≤3.5
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0.57
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0.44
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干斷裂強度(cN/dtex)
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≥1.47
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1.73
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1.82
|
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濕斷裂強度(cN/dtex)
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≥0.67
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0.78
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0.84
|
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干斷裂伸長(%)
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16.0-25.0
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23.9
|
23.2
|
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干斷裂伸長變異系數(shù)
CV值(%)
|
≤9.00
|
1.66
|
1.80
|
|
捻度變異系數(shù)CV值(%)
|
≤16.00
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4.71
|
9.40
|
|
單絲根數(shù)偏差率(%)
|
≤2.0
|
-2.0
|
0
|
|
殘硫量(mg/100g)
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≤12.0
|
5.1
|
4.4
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染色均勻性(灰卡)(級)
|
≥3.5
|
4
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4
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外觀
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見標(biāo)準(zhǔn)4.2.1
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符合標(biāo)準(zhǔn)
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符合標(biāo)準(zhǔn)
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從上表中可知，防塵螨抗菌粘膠長絲的質(zhì)量指標(biāo)符合國標(biāo)一等品。
5.2、防塵螨性能
防塵螨抗菌粘膠長絲樣品(散纖)的防塵螨性能茹表3所示。
表3 防塵螨抗菌粘膠長絲樣品的防塵螨性能
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樣品號項目
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AMB-1
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AMB-2
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AMB3
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AMB-4
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螨蟲驅(qū)避率%
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99.5
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100
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100
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99.2
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備注
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無光絲
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有光絲
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有光絲
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有光絲
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注：AMB-1采用AMB-HG-1防塵螨抗菌劑，其余纖維均采用AMB-HG-2防塵螨抗菌劑。
由表3可知，防塵螨抗菌粘膠長絲具有優(yōu)良的防塵螨性能。有光粘膠纖維和無光粘膠纖維的防塵螨性能都非常高，擴大了防塵螨抗菌纖維的使用范圍。
5.3、抗菌性能
防塵螨抗菌粘膠長絲的抗菌性能測試結(jié)果如表4所示。
表4 防塵螨抗菌粘膠纖維的抗菌性能
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樣品號
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抗菌率(%)
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金黃色葡萄球菌
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大腸桿菌
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金黃色葡萄球菌
(20次水洗后)
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AMB-1(無光絲)
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>99.7
|
>99.7
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>99.0
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AMB-2
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>99.7
|
>99.7
|
>99.0
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*水洗方法：參照J(rèn)IS L0217 103
由表4可知，防塵螨抗菌粘膠長絲(有光/無光)的抗菌率均大于90%，抗菌效果十分明顯，且耐水洗性好。
5.4、安全性能
防塵螨抗菌粘膠長絲的安全性能：皮膚刺激檢驗結(jié)果見表5。
表5 防塵螨抗菌粘膠纖維的毒性檢驗
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檢驗項目名稱及單位
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技術(shù)要求
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檢驗結(jié)果
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單項判斷
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家兔皮膚刺激試驗分值
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0-<0.5
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0
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無刺激性
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由表5可見，防塵螨抗菌粘膠長絲對人體皮膚無刺激性，該纖維是安全的。
5.5、耐水洗性
防塵螨抗菌粘膠長絲的耐水洗性能見表6。
表6 防塵螨抗菌粘膠長絲的耐水洗性能
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纖維
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AMB-1
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AMB-2
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AMB-3
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AMB-4
(20次水洗)
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AMB-4
(20次水洗)
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AMB-6
(20次水洗)
|
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螨蟲驅(qū)避率
(%)
|
99.5
|
100
|
100
|
98.6
|
98.5
|
99.4
|
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備注
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無光絲
|
有光絲
|
有光絲
|
無光絲
|
有光絲
|
有光絲
|
由表6可見，水洗對防塵螨抗菌粘膠長絲的防塵螨性能影響不大，也就是說防塵螨抗菌粘膠長絲具有優(yōu)良的耐水洗性能。
5.6、染色性能
防塵螨抗菌粘膠長絲經(jīng)染色之后的防塵螨性能如表7所示?？椢锏脑辖M成和組織結(jié)構(gòu)如表8所示。
表7 防塵螨抗菌粘膠織物染色前后的防塵螨性能
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織物編號
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染色前
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染色后
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防螨率(%)
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A-1
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93.8
|
87
|
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A-2
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88
|
84.36
|
|
A-3
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93.5
|
80.2
|
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A-4
|
83.8
|
83.0
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*：各種織物的組織結(jié)構(gòu)和防塵螨抗菌粘膠長絲的用量各不相同。
表8 織物的原料組成和組織結(jié)構(gòu)
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編號
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原料
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上機密度
(根/cm)
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組織
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A-1
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經(jīng)向：150D防塵螨粘膠與40S棉紗合股；
緯向：250D防塵螨粘膠
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50×27
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3\1左斜紋
|
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A-2
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甲經(jīng)：250D防塵螨粘膠；
乙經(jīng)：40S棉紗；
排列：3甲1乙；
緯向：250D防塵螨粘膠
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50×29
|
3\1左斜紋
|
|
A-3
|
經(jīng)向：150D與40S合股線；
緯向：250D防塵螨粘膠
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39×38
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2\1左斜紋
|
|
A-4
|
經(jīng)向：150D與40S合股線；
緯向：250D防塵螨粘膠
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26×46
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五枚三飛緯緞紋
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防塵螨抗菌粘膠長絲(織物)的染色工藝如下：
染色處方：
● 浴比1:20；
● 染料濃度：4%(o.w.f.)；
● 元明粉：50g/L；純堿：10g/L；
● 染料：Remazol red RR和Remazol. Brill.red.3BS(德斯達(dá)染料公司)。
由表7可知：
● 不同組織結(jié)構(gòu)的織物，其防塵螨性能有所差別。這與防塵螨抗菌纖維的比例有關(guān)，纖維的用量大，防塵螨效果則就相應(yīng)提高；
● 防塵螨性能與織物的致密度有關(guān)，織物的致密度密，防塵螨效果好；
● 染色對織物的防塵螨性能影響不大，但染色工藝條件必須嚴(yán)格控制，尤其要注意染整過程中織物的前處理，同時要選擇合適的染色工藝參數(shù)、烘焙定型溫度等。
6、結(jié)論
6.1、自行研制的防塵螨抗菌劑AMB-100作為粘膠長絲添加劑，與粘膠共混紡絲其可紡性良好。所制得的防塵螨抗菌纖維物理機械性能指標(biāo)經(jīng)浙江省纖維檢驗所檢驗符合GB/T13758-92標(biāo)準(zhǔn)一等品標(biāo)準(zhǔn)；
6.2、防塵螨抗菌粘膠纖維具有優(yōu)異的防塵螨性能和抗菌性能，驅(qū)避率接近100%、抗菌率在99%以上；對人體皮膚無刺激。防塵螨抗菌粘膠長絲的防塵螨效果與染色工藝無關(guān)，20次水洗之后塵螨驅(qū)避率、抗菌率基本不變，為高效、持久性防塵螨抗菌粘膠纖維；
6.3、目前國內(nèi)外紡織品市場，尤其是家用紡織品市場上尚未見到具有防塵螨抗菌雙重功能的產(chǎn)品。有關(guān)防塵螨抗菌粘膠長絲的開發(fā)工作，未見國內(nèi)外文獻報道，我們已完成工業(yè)化開發(fā)，并具備用防塵螨抗菌粘膠長絲與棉和其它纖維合股、并股、混紡、交織等可開發(fā)出一系列具有防塵螨抗菌功能的紡織品。
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