抗菌纤维的加工方法

抗菌纤维的加工方法

纤维或纺织品经抗菌防臭处理后可以发挥两方面的作用：一是保护使用纺织品的人，如果抗菌纺织品能杀灭金黃色葡萄球菌、趾间白癣菌、大肠杆菌、红色毛癣菌等细菌和真菌，则能预防传染性疾病的传播；防止內衣裤和袜子产生恶臭；防止袜子上脚癣菌繁殖；防止婴儿因尿布发生红斑；提高老人和病人的免疫能力；而且可以在医院內预防交叉感染。二是防止纤维受损，由于具有杀灭黑曲霉菌、青霉菌等各种霉菌，可以防止纤维材料变色、脆损以及纺织品在贮藏时发生霉变。目前较为成熟且已实现工业化生产的抗菌纤维有两大类：一是以含纳米级银沸石抗菌材料的合成纤维为代表的无机抗菌系抗菌纤维，这类纤维对人体安全无害、耐久性好。二是以耐高温有机抗菌剂通过共混纺丝方式开发的抗菌纤维。这类抗菌纤维采用对人体安全无害的有机抗菌剂，对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、霉菌和癣菌具有广谱的抗菌效果，抗菌率高、耐久性好。抗菌纤维的制造方法主要有以下几种：1、共混纺丝法抗菌纤维的制造方法很多，如对化学纤维的高分子结构进行化学接枝或改性，也可通过物理方法使抗菌剂混入到纤维内部，或者利用复合纺丝技术等，其中以共混方式应用较多，即在合成纤维纺丝阶段，将抗菌剂混入聚合物中进行纺丝。抗菌剂混入纤维中的操作可以在高聚物聚合阶段、聚合结束后、聚合物熔融喷丝之前加入，人造丝、腈纶等纤维湿法纺丝时也可在纺丝原液中混入。在熔融纺丝时混入的抗菌剂要求具有较高的耐热性和安全性。该法的大优点是工艺简便、成本低廉，并且因为溶出量少而使用安全，但要求使用高效抗菌剂，缺点是抗菌剂用量少时效果较差；抗菌剂用量多时影响纤维的纺丝性能。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，通过熔融纺丝生产抗菌纤维。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，要求抗菌剂耐温性能好，粒径足够小。在纺丝过程中，将抗菌剂掺加到聚合物中混合纺丝，对于湿纺而言，即将合适的整理剂经有机溶剂溶解后加入到纺丝原料中。而熔纺则是将整理剂制成抗菌母粒，再与原料共混后熔融纺丝，此类抗菌剂要求耐高温，且对于聚合物有良好的分散性和相容性。早期的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題已逐渐被重视起来，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，目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 2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。据报道通过这种方法制得的抗菌纤维的抗菌率仅达70%-80%，抗菌效果不够理想。1995年以来，研制成功了Jlsun(R)永久性抗菌纤维，它对人体无害、与纤维用高分子材料相容性好、具有广谱的抗菌效果、经数十次标准方式洗涤后仍可保持90%以上的抗菌率，而且纤维特性与常规纤维基本相同，使永久性抗菌纤维的研究和生产达到了一个新的水平。以共混纺改性方法制取完全符合安全性要求的永久性抗菌纤维，为后续各种抗菌纺织品的开发提供了十分广阔的空间。对一些医院专用卫生材料以及各种卫生用品来说，不仅使用方便，而且可以不必再经过各种繁杂的消毒程序，哪怕是贮存一段时间后再使用，也不会被細菌所沾污，从经济上看，综合费用更低。具有永久抗菌效果的安全型抗菌纤维及生产工艺的出现，为抗菌纺织品的发展开辟了一个全新的天地。随着人们卫生和环保意识的增强及生活质量的提高，人们不仅对具有抗菌防臭功效的纺织品的需求量大大增强，而且对安全性和耐久性提出了更高的要求，而永久性抗菌纤维正是满足了高效、广谱、安全、耐久和适用性广的要求。可以预计，这种高技术含量的新型抗菌纤维产品必将获得更大的发展。目前常见的共混抗菌纤维有以下几种：（1）抗菌细旦丙纶丝其加工工艺分为抗菌母粒配置、纺丝及牵伸加弹三步法进行生产：抗菌母粒制造：由于抗菌粉体的加入，加大了纺制丙纶细旦丝的难度，因此母粒的制造是很重要的工艺环节，该环节解决了粉体与丙纶载体偶联和均匀分散技术。如以特种沸石SiO2/Al2O3为载体，并与抗菌的Ag+、Cu2+、Zn2+ 等重金属离子反应，使金属离子均匀吸附到粉体里，选用适当的偶联剂和分散剂一起加入高速混合机内，在一定的温度条件下，高速混炼一定时间制成丙纶用抗菌粉体，再将粉体与一定比例的聚丙烯料混合，通过双螺杆挤出机的挤出、成形、切粒，即为抗菌母粒。在纳米粉体的纤维应用中，母粒化技术尤为重要，解决了这一问题，便使纳米粉体在细旦长丝纺丝领域的应用得以实现。此外，要是抗菌聚丙烯切片具有高速纺丝的可纺性能，必须考虑分子量及其分布、熔融指数、母粒载体等技术指标，并调整到合适的加工工艺。（2）无机抗菌聚酯纤维无机抗菌聚酯纤维是通过共混法生产的另一种抗菌纤维。生产聚酯抗菌纤维的方法是首先制成纳米层状银系抗菌剂或含银无机沸石AgION含量较高的抗菌母粒，在纺丝时加入一定比例的抗菌母粒，通过共混纺丝手段，制成聚酯抗菌纤维或抗菌中空纤维。生产过程包括切片干燥工艺、纺丝牵伸工艺等工序。生产这类纤维的有美国KOSA公司、北京洁尔爽公司、江苏仪化公司、日本可乐丽公司、德国特雷维拉公司。（3）JLSUN(R)抗菌纤维1997年，将多年来所发明的耐高温抗菌整理技术成功地应用于合成纤维，开发出了抗菌丙纶长丝、抗菌涤纶短纤维等系列抗菌纤维及母粒。其中，细旦和超细旦抗菌丙纶长丝不仅具有优异的疏水导湿性、快干性、抗污性、保湿性、比重轻和手感柔软等特点，而且具有广谱持久的抗菌性能。由于纤维的生产特点，一般有机抗菌剂不能很好地应用于抗菌纤维的生产中，但有些有机抗菌剂具有很好的高温稳定性，可以用于生产抗菌纤维。如JLSUN(R)耐高温抗菌剂SCJ，其主要抗菌成分是带有吡卟酰胺结构的氯苯咪唑类化合物。它作用于细菌的细胞膜，使细胞膜缺损，通透性增加，细胞内容物外漏；也可阻碍细菌蛋白质的合成，造成菌体内和蛋白体的耗尽，从而导致细菌死亡。SCJ所带有的抗菌基团还选择性地作用于真菌细胞膜的麦角固醇，使细胞膜通透性改变，导致细菌内的重要物质流失，而使真菌死亡。JLSUN(R)系列抗菌产品的生产采用共混技术路线。首先将北京洁尔爽公司生产的SCJ耐高温抗菌剂与切片载体共混制成抗菌母粒，以一定比例抗菌母粒与高聚物共混熔纺制得各类抗菌纤维。该类产品具有持久的抗菌效果，经检测JLSUN(R)抗菌纤维产品具有广谱抗菌、抗菌效果持久，对皮肤无毒无刺激，对人体安全等特点。JLSUN(R)抗菌纤维的白度及各项机械物理性能与相应常规纤维无异，适用性广。目前已开发生产的JLSUN(R)抗菌纤维系列产品包括：涤纶（长丝、短纤）、丙纶（长丝、短纤）、锦纶（长丝、加弹丝）等。产品可广泛应用于内衣裤、袜子、无菌手术衣、手术帽、抗菌服、鞋衬（垫）、地毯、妇女卫生保健用品、床上用品、空调器过滤网及其他过滤材料。JLSUN(R)抗菌锦丙复合纤维是由锦纶、丙纶复合而成，在染色加工高温洗涤过程中，复合纤维变成单根纤维，单纤细度为0.4d。该产品可以高效地杀灭金黄色葡萄球菌、淋球菌（国内流行株）、链球菌、肺炎球菌、脑膜炎球菌、大肠杆菌、痢疾杆菌、伤寒杆菌、肺炎杆菌、绿脓杆菌、枯草杆菌、蜡状芽孢杆菌、白色念珠菌、絮状表皮癣菌、石膏样毛癣菌、红色毛癣菌、青霉菌、黑曲霉菌等有害菌。由于该产品是超细纤维，并具有亲水（锦纶）、疏水（丙纶）结构，因此由此纤维织成纺织品，具有明显的芯吸效应和吸汗速干、湿爽透气的作用，并且手感非常柔软，织物的光泽优雅。该产品是生产高档凉爽T恤、针织内衣的首选材料。在商业销售中，有人将JLSUN(R)抗菌剂称为“抗菌功能团”，并采用“分子组装技术”，在部分树脂（的分子链）中组装上“抗菌功能团”，使这部分树脂自身就成为抗菌树脂。Jlsun（R）抗菌防臭丙纶、涤纶纤维具有良好的安全性、广谱高效的抗菌性、优异的耐洗涤性、卓越的加工性能和优良的力学性能，并且具有良好的纤维外观和手感。中国医学科学院等多家权威卫生单位测试和临床应用证明：抗菌织物具有明显的抗菌、消炎、除臭、防霉、止痒、收敛作用，可以完全杀灭接触织物的金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、淋球菌（国内流行株）、淋球菌（国际标准耐药株）、链球菌、肺炎球菌、脑膜炎球菌、大肠杆菌、痢疾杆菌、伤寒杆菌、肺炎杆菌、绿脓杆菌、枯草杆菌、蜡状芽孢杆菌、白色念珠菌、絮状表皮癣菌、石膏样毛癣菌等有害菌，洗涤100次后抑菌率仍达99.95%以上，对黑曲霉、黄曲霉、桔青梅霉、绿色木霉、球毛壳霉、等都有0～1级的防菌效果（GB/T2423.16-1999）。对皮肤无刺激、无过敏反应，对人体无毒，能有效的预防沙眼、结膜炎、淋病、阴道炎、宫颈炎、盆腔炎、前列腺炎、呼吸器官感染等疾病的传染，对防治脚癣、股癣、湿疹、汗臭、脚臭、皮肤瘙痒等有显著效果。（4）防螨、抗菌多功能纤维尘螨以人的皮屑为食，其身体大小在300微米左右，其粪便在10-40微米之间，这些尘螨及排泄物所含的诱发哮喘、皮炎或鼻炎的致过敏物质。通过采用SCJ-998高效防螨抗菌剂添加到腈纶纺丝原液中，纺丝得到防螨、抗菌纤维。其防螨抗菌性能经国家有关权威机构检测认为具有优良的防螨、抗菌性能，其中尘螨驱避率达到99%，抗菌率达到99.9%，对皮肤无过敏、无刺激性。防螨抗菌腈纶纤维的用途适用于所有类型的纺织品以及混纺织物，包括服装、床上用品、床垫衬里、枕心、被芯、地毯、玩具、空气过滤网等制品。国外类似的产品有，英国Acordis公司的Amicor抗菌纤维，它采用内置式设计，如同在纤维内部有个抗菌仓库，通过浓度梯度的作用原理，抗菌剂源源不断地溶到纤维表面，此类抗菌纤维制成纺织品可以经受反复洗涤而不降低其抗菌性能。抗菌剂是广泛用于牙膏和濑水中的抗菌剂，对人体无害，是一种抑制有害细菌繁殖的药剂，对人体安全性高。目前已开发三大系列抗菌纱线：抗菌型、抗真菌型和抗螨虫型。爱尔兰Wrllmqn公司也在市场上推出了Fillwell Wellcare系列耐久填充纤维。这种纤维对软装饰品上的细菌与尘螨有控制繁殖有作用，主要是在生产过程中把添加剂加到纤维中，所以它所生产的装饰品在整个寿命期间都有抗菌、抗螨作用，主要用于床上用品。由于抗菌防螨剂是被永久固定到纤维上去的，因此当与微生物相接触时它就会生效。在24小时内细菌减少99%，在4个星期期间，尘螨总数下降99%，洗涤50次后仍能保持充分的功效。其它性能不受添加剂的影响，如保暖、舒适性等。（5）抗菌腈纶和锦纶该加工方法，例如在合成纤维制造阶段，用离子键将银等金属固着在沸石骨架上，再将抗菌剂加入到聚丙烯腈或聚酰胺等聚合体中混炼纺丝，使抗菌剂微分散在纤维内部和表面，这样纤维本身就会含有抗菌剂。这种方法是通过纤维表面上的抗菌剂和部分溶出的抗菌剂显示出抗菌作用。[33]代表商品如日本钟纺合纤公司的“Biosafe”，福助的“Nonsemll”,雷纳温的“通勤快足”以及帝人的“Taizikon”等。2、复合纺丝法利用复合纺丝技术也可以开发抗菌产品。复合纺丝法是利用含有抗菌成分的纤维与其他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。将抗菌纤维掺加到纤维的皮层、或使其成为并列型复合纤维中的一个并列组分，尤其是对于前者而言，抗菌剂可以只掺加到皮层，不仅可以节省原料，而且还有利于保持纤维的基本性能。该方法是抗菌合成纤维的发展方向。采用该法制成的抗菌纤维由于同样要经过熔融、纺丝的过程，因此对其和共混纺丝法有共同的要求。这种产品的代表之一，就是日本帝人公司开发的“利帕尔泰”双组分抗菌消臭PET纤维，该纤维为并列型结构，主要采用抗菌剂和消臭剂两种添加剂复合纺丝而成，具有极好的抗菌防臭效果。另一种著名的皮芯结构的抗菌纤维是美国Foss公司的Foss fiber。Foss fiber中的双组分纤维为特殊设计，使AgION只在皮中，对有害细菌接触面优化。实验表明，AgION能消灭99.99%的传染性和引起臭味的细菌。该纤维即使在极其严酷生产条件下，含解沸石也非常稳定。可耐800℃高温，PH在3-10时具有稳定性。含AgION的Foss fiber还可添加其他添加剂或与其他纤维混纺，形成具有阻燃、防紫外线、防导电、防污和导湿性等性能。3、化学接枝改性法通过对纤维表面进行改性处理，进而通过配位化学键或其他类型的化学键结合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。接枝法化学改性制备抗菌纤维要求纤维表面存在可以与抗菌基团结合的作用部位。将抗菌整理剂的基因接枝到纤维表面的反应基上，对于不具备反应基的物质，要引入反应基，使纤维具有化学改性的条件。其典型的代表为纤维硫化铜复合体。在铜氨纤维的制造过程中控制脱铜，使铜化合物在纤维中分散并经硫化处理。还有如日本的残毛染色公司的“桑达纶SS-N” ，即以含铜的物质作为抗菌整理剂，采用染色的方法，使铜离子和尼纶纤维上的氨基结合，在纤维的表面上形成牢固的硫化铜覆盖层，使纤维同时具有优良的导电性、耐久的抗菌性和使用的安全性。化学接枝法制备抗菌纤维一般分两步进行：步，对纤维进行表面处理，经过处理使纤维的表面产生可与抗菌基团化合物进行接枝的作用点。目前对纤维表面处理的常用方法为化学溶剂处理法和辐射法。第二步，将带有抗菌基团的化合物与经过处理后的纤维结合，得到抗菌纤维。4、天然抗菌化学纤维（1）甲壳素纤维和壳聚糖纤维 甲壳素或壳聚糖在适当的溶剂中可以溶解，若配置成一定浓度、一定粘度的溶液就具有较好的纺丝强度，因此可以通过湿法或干法纺丝，制成长丝或短纤维。甲壳素或壳聚糖纤维属于粘胶纤维。甲壳素纤维纺织品具有很强的抑菌能力，检测表明它对革兰氏阳性菌（金黄色葡萄菌）和革兰氏阴性菌（大肠杆菌），霉菌（白色念珠菌）等有很强的抑制能力，抑菌能力分别达到100%、70.43%和50.11%。在保持壳聚糖纤维优异功能性的基础上，为了进一步提高壳聚糖纤维的品质指标，降低生产成本，各国竞相研制了甲壳素、壳聚糖纤维和其它纤维共混纺工艺。其中物理共混纺丝法就是其中常见的方法之一。将壳聚糖和甲壳素粉碎到一定程度后均匀分散在粘胶、腈纶、维纶等纺丝浆液中，通过纺丝过程使纤维中含有一定含量的甲壳素和壳聚糖，因此产品具有壳聚糖良好的抗菌性能。壳聚糖和甲壳素粘胶抗菌纤维目前已经有规模生产。在国际上粘胶纤维的新型产品也已进入到了高档服装面料的行列，而壳聚糖和甲壳素的加入还可以使纤维具有低刺激性、高保湿性、柔软性、抑菌等优点。富士纺公司的Chitogreen是将天然纤维抗菌成分甲壳素加入纤维中，并以独特的制法提高精度之后使其具有制菌效果。Chitogreen可以破坏细菌的细胞膜，但不会进入人体的皮肤细胞。刺激性低，即使敏感肌肤的人也可以放心使用。由于成分固定，具有超越的洗涤持久性。适合应用于医院的制服、床单、浴巾等需要反复洗涤的物品。除抗菌性久外，还具有优越的吸湿性和柔软触感，富士纺公司已将其应用扩大内外衣及窗帘等产品。（2）竹纤维中医认为竹的叶、茹、沥、簧、笋、精、节霜皆可疗疾。竹叶有清热、除烦、利尿之功；竹茹有清热、化痰、除烦止呕之效；竹簧能泻热、化痰、凉心定惊；竹沥则用于清热、化痰。竹子自身具有抗菌性，使其在生长过程中无虫蛀、无腐烂。有资料介绍，在竹纤维的生产过程中，采用高科技工艺处理，使抗菌物质不被破坏，让其始终结合在纤维素大分子上。竹纤维织物经反复洗涤、日晒，也不会失去抗菌作用。经测试，竹纤维产品24小时的抗菌率达71%，证明了细菌等有害微生物在竹纤维制品中不仅不能长时间生存，而且还会在短时间内减少，甚至消失。但在笔者的实验中发现，竹纤维的抑菌率达不到60%。笔者认为这是由于竹纤维的生产过程与粘胶纤维类似，其原先具有的抗菌物质在强碱或磺化过程中被破坏，从而造成竹纤维的抗菌性远低于天然竹。5、纯天然纤维大麻纤维是一种天然抗菌纤维。大麻纤维独具抗霉杀菌的功效，大麻纺织品在未经任何药物处理且水洗后，按定性抑菌法测试的结果表明，它对金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌、白色念珠菌等都有不同程度的抑菌效果。民间用大麻绳扎香肠、纳底鞋、密封罐头等既结实又不腐烂。基于这种防霉、防臭、防腐功能，大麻纺织品还可作食品包装、卫生材料、鞋袜、绳索等。在全世界都在崇尚绿色、环保概念的今天，有着悠久历史的大麻再一次进入人类的视野。大麻纤维因其天然抑菌、清凉柔软、防静电、耐热等独有的优良特性在服装加工业中得到了广泛的应用。此外，苎麻、亚麻、罗布麻，它们同样具有天然的抗菌、抑菌功能。【抗菌面料网www.1kangjun.com】