功能性紡織品的性能及測試方法

摘要：

    簡要介紹了幾種常見的功能性紡織品的發展概況及性能，針對紡織品的特殊功能性總結了國內的檢測方法，為紡織品的功能性檢測提供依據。

關鍵詞：功能性紡織品；防紫外；抗菌；阻燃；檢測方法

    功能性紡織品一般指超出傳統意義上紡織品的保暖、遮蓋和美化功能之外的具有其他特殊功能的紡織品[1]。如防紫外線、吸濕速干、抗菌防臭、防蚊蟲、阻燃、防皺免燙、拒水拒油、香味、磁療、紅外線負離子保健等林林總總的功效中的一種或幾種。功能性紡織品一般通過兩種方式制取，一是利用功能性纖維來制備功能性紡織品，功能性纖維相對于傳統的纖維也被稱為“新纖維”，是從特殊的材質中提取物質并紡絲加工，它不僅具有常規纖維所具有的功能，還兼有一些特殊功能，如甲殼素纖維是從蝦和蟹的殼中提取紡絲的，該纖維兼具抗菌和保濕的功效。二是對紡織品進行后整理以獲取特殊功能性，主要有浸軋法和涂層法。紡織品在進行功能性后整理時，所需助劑及工藝必須具有良好的環保特性、生產操作安全性及最終產品無毒副作用，且最終產品要有良好的功能持久性。

    功能性紡織品種類較多，關于特殊功能性的檢測也應運而生，下面對幾種較為常見的功能性紡織品的性能及檢測做些簡述。

1 防紫外線紡織品的性能及測試方法

    近些年來，工業的發展造成臭氧層的破壞，到達地面的輻射日漸增多，過量的紫外線照射會對人的眼睛、皮膚和免疫系統造成一定的傷害，因此紡織品的防紫外線性日益受到重視。當紫外線照射到織物上時，一部分被吸收，一部分穿透織物的纖維（包括從織物的空隙中透過），還有一部分被反射[2]。透過織物的紫外線越多，對人體造成的傷害就越大。因此，提高防紫外線性能的主要途徑是增強織物對紫外線的吸收和反射能力，從而減少其透過量，目前應用比較多的途徑是增強織物對紫外線的吸收能力。

    經過后整理方式處理過的織物對280nm~400nm波段的紫外線一般都有較強的吸收和屏蔽性能，對人體有較好的防護能力。目前市面上用得較多的防紫外線整理劑有三氮雜苯衍生物和雜環化合物類物質，這種類型的整理劑在化學結構上對紫外線吸收能力強，頗受廠家青睞。另外，織物的種類和結構對紫外線防護性能也有一定的影響。通常滌綸和羊毛的防紫外線性能比棉織物要好，因為滌綸織物中的苯環結構對紫外線有一定的吸收作用。越緊密的織物防紫外線性能越好，因為紫外線很難透過孔隙率非常小的織物，且深色織物比淺色織物有較好的防紫外線性能。

    織物防紫外線性能的測試方法主要采用分光光度計法。該法是采用紫外分光光度計作為輻射源，產生一定波長范圍（280nm~400nm)的紫外線照射到織物上，然后用積分球收集透過織物的各個方向上的輻射通量，計算出紫外線透射比。紫外線透射比越小，表明織物隔斷紫外線效果越好，目前用得比較多的評價織物防紫外線性能的指標是紫外線防護系數UPF值，它是指不使用防護品時計算出的紫外線輻射效應與使用防護品時計算出的紫外線輻射效應的比值[3]。UPF值越高，織物的防紫外線性能越好，化妝品的防曬指標也是采用類似的防曬系數SPF值。

我國現采用GB/T 18830—2009《紡織品 防紫外線性能的評定》標準，規定了織物防紫外線性能的試驗方法，防護水平的表示、評定和標識。該標準要求測試時均質樣品需取4塊，非均質樣品按顏色或結構至少取2塊。按照測試的光譜透射比，分別計算UVA和UVB平均透射比和平均UPF值，無論是均質還是非均質材料，以所測試樣中最低的UPF值作為試樣的UPF值。按該標準測定，當樣品的UPF值 >40，且透射比T(UVA)AV <5%時，可稱為“防紫外線產品”。

2 抗菌紡織品的性能及測試方法

    在自然界物質循環消長過程中，細菌存在極為廣泛，纖維織物不可避免地也會附著很多細菌，其數量依環境條件和纖維種類不同，分別在103個/ cm2~108個/ cm2。據統計，每克棉纖維上約有1000萬~5000萬個細菌，如果條件適宜，這些細菌就會迅速繁殖。在含有大量汗漬的臟衣服上，24h后細菌可增長10倍以上，這些細菌輕則使皮膚發生過敏，重則危及人體健康[3]。為此，人類企盼健康、追求舒適的愿望不斷增加，抗菌織物也就作為衛生功能織物和保健功能織物適應社會的需求而迅速發展起來。

    對織物進行抗菌后整理可得到抗菌紡織品，后整理一般采用浸軋烘干的工藝，有的抗菌劑也可與染色同浴以增強織物的色牢度。目前市面上用得較多的甲殼素抗菌劑主要用在纖維素纖維上，其帶有的活性基團可與纖維素纖維上的羥基、胺基形成共價鍵牢固結合，而其抗菌原理則是破壞細菌的細胞壁，由于胞內滲透壓是胞外滲透壓的20～30倍，因此細胞膜破裂，胞漿物外泄。這樣也就終止了微生物的代謝過程，使微生物無法生長和繁殖。而有機硅季銨鹽類抗菌劑則是滌綸產品應用較多的一類抗菌劑，這類產品在高溫時進入滌綸纖維的孔穴并牢固附著于纖維內部，其具有良好的安全性，可高效去除織物上的細菌、真菌和霉菌，保持織物清潔，并能防止細菌再生和繁殖。

抗菌紡織品分溶出型和非溶出型，溶出型的紡織品上的抗菌劑在水溶液中容易析出，而非溶出型則難溶出。抗菌織物按抗菌功效作用分為普通抗菌織物和高抗菌織物，中國標準化協會和中國保健協會共同發布的CAS 115—2005《保健功能紡織品》中給出了抗菌織物對不同菌種的評價指標。

CAS 115—2005《保健功能紡織品》中給出了抗菌織物的抗菌檢測方法，根據暈圈法定性判定抗菌材料是否為溶出型抗菌織物。為防止抗菌織物在加工過程中殘留的浮離化學物質的干擾，用于試驗的織物試樣均應按規定進行一次洗滌后測試。將已各洗滌一次的標準空白試樣、抗菌織物試樣或非抗菌的同類織物試樣，按要求的規格各取5~6塊。在平皿內置有培養基，將試樣平貼在涂有菌液的培養基上，倒置平皿，根據菌種的不同在一定的溫度和時間下放入培養箱中培養。測量抑菌圈的寬度以判定試樣是否為溶出型抗菌織物。對同一試樣至少做三次平行測試，取均值。抑菌圈寬度D＞1mm，可判定為溶出型抗菌織物；若抑菌圈寬度D≤1mm，則可判定為非溶出型抗菌織物。

3 阻燃紡織品及測試方法

隨著各類民用和產業用紡織品消費量的迅速增加，特別是各種室內裝飾、艙內裝飾織物（窗簾、帷幕、地毯）和床上用品需求量的日益增加，由紡織品引起的火災也不斷增加。20世紀60年代，日本、歐美等發達國家就對紡織品的阻燃整理提出了要求，并制定了各類紡織品的阻燃標準，從紡織品的種類和適用場所限制非阻燃織物[3]。表2列舉了中國和美國對阻燃性能的技術規定。

 所謂阻燃是指降低材料在火焰中的可燃性，減緩火焰的蔓延速度，使它在離開火焰后能很快自熄，不再自燃。

    阻燃的基本原理是減少熱分解過程中可燃性氣體的生成和阻礙氣體燃燒過程中的基本反應[4]。吸收燃燒區域中的熱量，稀釋和隔離空氣，對阻止燃燒也有一定的作用。通常用極限氧指數LOI來表示纖維及織物的阻燃性能。極限氧指數（LOI）為樣品在氮、氧混合氣體中保持燭狀燃燒所需氧氣的最小體積百分數，極限氧指數越高，則維持燃燒所需的氧氣濃度越高，即越難燃燒。不燃纖維的極限氧指數在35及以上，難燃纖維為26~34，可燃纖維為20~26，易燃纖維的極限氧指數低于20。

    GB/T 5455—1997《紡織品 燃燒性能試驗 垂直法》標準規定了各種阻燃紡織品阻燃性能的測試方法，其測試原理是：將一定尺寸的試樣置于規定的燃燒器下點燃，測試在達到規定的點燃時間后，試樣的續燃時間、陰燃時間和損毀長度[5]。續燃時間指在規定的測試條件下，移開（點）火源后材料持續有焰燃燒的時間。陰燃時間指在規定的測試條件下，當有焰燃燒終止后或者移開點火源后，材料持續無焰燃燒的時間。損毀長度指在規定的測試條件下，在規定的方向上材料損毀面積的最大距離。續燃時間和陰燃時間越短，損毀長度越短，表示樣品的阻燃性能越好。

    當人們越來越關注自身和周圍環境安全的時候，紡織品的阻燃性能已成為重要的安全性指標。有些國家將服裝面料的阻燃性能納入國民消防安全法規，制定了嚴格的阻燃法規，對紡織品的阻燃性能作出明確規定。

參考文獻：

[1]謝云翔，劉清華.淺議我國功能性紡織品開發現狀及發展趨勢［J］.合成技術及應用,2008（4）：34-36.

[2]商成杰.功能紡織品[M].北京:中國紡織出版社,2006.

[3]高銘，湯曉蓉.紡織品防紫外線性能的檢測標準近況

［J］.印染，2009（3）：40-43.

[4]蔣耀興，姚桂芬. 紡織品檢驗學[M].北京:中國紡織出版社, 2008.

[5] GB/T 5455—1997 紡織品 燃燒性能試驗 垂直法[S].

（作者單位：宿遷市纖維檢驗所）

來源：中國纖檢雜志