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抗菌学术:抗菌非织造布整理应用

【作者】杨英贤

【关键词】非织造布抗菌整理应用

【出版日期】2005-09-30

【摘要】介绍了抗菌剂的种类、抗菌原理和对非织造布抗菌配方的要求,简述了非织造布抗菌整理方法以及抗菌非织造布的应用情况,并对抗菌非织造布的发展前景进行了展望。

【刊名】非织造布

【作者简介】杨英贤(1980-),女,河南南阳人,青岛大学纺织系2003级硕士研究生

前言

在人类生存环境中,霉菌、真菌、酵母菌和细菌等微生物无处不在。尽管不同工艺生产出的非织造布,在改善环境卫生、防止细菌和病毒交叉感染等方面取得了良好的效果,但是也为微生物提供了最佳的营养源和繁衍条件。在适宜的条件下,微生物将在非织造布上繁殖和积累,从而产生难闻的气味、色斑和不雅的外观,而且有时还会影响产品的功能。更为严重的是,被微生物污染的产品对消费者的健康造成潜在的威胁,特别是一些不能洗涤的产品(如床垫的填絮物)更是微生物生长和繁殖的“温床”。正是由于这些微生物的存在及其所引发的不良后果,给非织造布工业带来了严重的影响。为了有效地抑制微生物转移到非织造布产品中,维持良好的卫生条件和生活环境,抗菌整理便有着非常重要的意义。

抗菌剂的种类

按抗菌剂的结构来分类,一般可分为有机、无机和生物抗菌剂三类。有机抗菌剂包括有机酸、脂、醇、酚类物质;无机抗菌剂主要有二氧化钛、氧化锌、沸石等多孔性物质以及银、铜、锌等金属及其离子化合物;生物抗菌剂主要是从动植物体内提取的以及经微生物发酵生产的抗菌剂,如黄连素、四环素等大分子结构化合物。无机抗菌剂由于其具有优良的性能,在抗菌非织造布的开发中得到了广泛的应用。常用的无机抗菌剂主要有银系和光自动催化剂型两大类。银系无机抗菌剂可制备成银化合物,采用二氧化钛为光催化剂的钛系无机抗菌剂多为光自动催化型。近年来的应用证明,银系无机抗菌剂安全性高、不易挥发、不易分解、耐热性好,对人体无害,而且能长效抗菌、防霉。钛系无机抗菌剂能吸收能量高于其禁带宽度的短波光辐射,产生电子跃迁及相应的空穴,并将能量传递给周围的介质,诱发光化学反应,具有光自动催化能力。

抗菌非织造布整理应用

非织造布的抗菌整理

3.1 对抗菌液的要求

根据将要被处理的材料性质、应用方向和预防的菌种,有针对性地选择最佳的抗菌液。为了寻求最适用的抗菌液,必须考虑以下几个方面。

(1)使用抗菌剂的纤维的种类,要预防的菌种,以及最终产品的用途;

(2)必须考虑生产中的安全性和在制造最终产品时的热稳定性;

(3)抗菌液要能被充分地分散在纤维中。合适的颗粒尺寸可使抗菌剂很好地被分散在纤维中,不会干扰生产过程或影响产品性能;

(4)杀菌剂中的活性物质的迁移必须符合标准,并能满足最终用途的要求。在按照条件使用抗菌剂后,如果有最佳迁移速度,那么这种速度将决定被保护材料的性能。若迁移速度欠佳,抗菌作用则会很快消失。

3.2 抗菌原理

抗菌剂的抗菌方式一般分为溶出型和非溶出型。溶出型抗菌剂在培养基上向周围扩散并形成抑菌环,在抑菌环内的细菌均会被杀灭并不再生长,达到抗菌效果;非溶出型抗菌剂的周围不会形成抑菌环,它主要靠抗菌剂直接与细菌接触,凡是能与抗菌剂接触到的细菌都会被吸附杀灭,使其无法存活繁殖。

抗菌非织造布的抗菌原理是利用纤维与抗菌助剂牢固结合的阳性抗菌因子对细菌的吸附作用,破坏其细胞表层结构,使细胞的蛋白质变性或凝固、酶类失去活性、细胞膜通透性发生改变,导致细胞停止呼吸而达到杀菌的目的。抗菌纤维中的抗菌因子能持续迁移至织物表面,有效地抑制病源微生物的生长。其具有高效抗菌性能,活性高,耐洗涤,对氧化及还原型漂白剂稳定,从而使织物具备优良的抗菌性;与皮肤的亲和性好,消炎止痒,无刺激性,其独特的杀菌机理使长期使用纤维或织物不会产生抗药性。

3.3 非织造布的抗菌整理方法

目前,生产抗菌非织造布主要有共混法、后整理法两种方法。

3.3.1 共混法

共混法的工艺是在基材切片或纺丝原液中掺入抗菌添加剂和分散剂,均匀共混,纺丝得到具有抗菌活性的纤维。用此法引入的抗菌剂需满足一定的热稳定性要求,主要有金属、金属氧化物、陶瓷粉、沸石等。以共混方式引入的抗菌剂,由于其均匀分布在纤维中,所以得到的抗菌非织造布产品的耐洗涤性能要优于经物理型抗菌后处理得到的非织造布产品,其抗菌效力也就更持久。

聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚酰胺(PA)、聚酯(PET)等人造纤维非织造布一般采用此法。为处理这些材料,可使用不同种类的抗菌溶液。在大多数情况下,用母料或混合料的形式将抗菌剂加到纤维中。母料和混合料具有许多优点,但为获得良好的性能,它们在最终产品中必须达到高度分散的水平,尤其是在对生产中的细小纤维有严格质量要求时更是十分必要的。

根据所使用的人造纤维的种类,可决定采用有机或无机的抗菌处理方法。PEPP纤维可采用一些有机抗菌活性物,它们具有以下几个特点。

(1)对细菌、霉菌、藻类等有高度的预防作用;

(2)抗渗毒性好,耐洗性高;

(3)安全,易于加工;

(4)很好的操作特性;

(5)是环境友善型组分。

由于有机抗菌剂的耐温性有限,因此在出现高转化温度的应用场合必须使用无机抗菌剂来弥补这一缺陷。尤其是在使用PA,它通常在260℃以上发生转化,因此需使用像银盐抗菌剂之类的无机抗菌剂。

日本湿法成网非织造布生产商Lintec公司开发的抗菌非织造布是由加银纤维与沸石制成的,该非织造布柔韧性好,易于实施各种加工,诸如热封与多层层合,已用作抗菌面罩(口罩)的过滤层。英国BFF非织造布公司开发出了一种兼具气味控制和抗菌性能的非织造布。该材料运用了具有高度选择性的合成沸石,它不含有毒化学品,是依靠金属离子的杀菌作用而达到抗菌效果的。国内上海石化开发出新型抗菌丙纶短纤维,它的制作原理是把纤维级的丙纶切片、纺丝油剂(棉型丙纶纤维、非织造布用丙纶纤维)和不同的抗菌剂进行反复试验。这种新型的抗菌丙纶短纤维在我国的开发成功,使我国抗菌非织造布用品的开发上了一个新的台阶。

3.3.2 后整理法

在非织造布的后处理工艺中加入抗菌助剂。此法是用含抗菌的溶液或树脂对成品纤维及其织物进行浸渍或涂覆处理,从而赋予纤维和织物抗菌活性的方法。后处理法一般是在高于基材玻璃化温度下进行,这样抗菌剂就能更好地渗透到纤维中,以提高其抗菌持久性。后处理法常用的方法有喷涂法、树脂整理法、微胶囊法等。

(1)表面涂层法

此法是将抗菌剂或与涂层剂配制成溶液对织物进行涂层处理,也可与一种粘合剂混合作用,使抗菌剂固着在纤维表面从而起到抗菌的效果,用于这种方法的抗菌剂一般为有机物。这种后处理的耐久性是建立在抗菌活性组分和组成纤维的分子之间的阳离子反应、氢键或范德华力的基础上的,所得织物抗菌效果较好。棉、毛、粘胶纤维、丝纤维、椰壳纤维等天然纤维制成的非织造布的抗菌处理一般采用此种方法。

(2)树脂整理法

这种方法主要是将抗菌剂溶解在树脂中,然后配成乳液,将织物放在乳液中充分浸渍,再通过轧、烘使含有抗菌剂的树脂附着于织物表面从而使其具有抗菌功效。

(3)微胶囊法

此法是将抗菌剂制成微胶囊,再用高分子粘合剂或涂层剂对织物进行处理。对抗菌剂的要求是能适合粘合剂的加工条件且最好能渗透到织物无定型区以增强其耐洗涤性。这种方法的缺点是耐洗涤牢度不高。

非织造布的抗菌加工还可将共混法和后整理法两种基本方法结合起来使用,即先制得具有抗菌作用的纤维,制成织物后,再用含抗菌剂的整理剂进行后整理加工,以期进一步改善所得抗菌制品的抗菌性能和耐洗涤性能。

抗菌非织造布的应用领域

增加了抗菌因子的非织造布,不仅保持了非织造布的优良特性,而且增加了抗菌、防腐功能。因此,抗菌非织造布可有效地防止各类病源微生物以产品为媒介感染人体。另外,内含抗菌剂不仅对寄生于抗菌非织造布中的各类微生物具有显著的抑制和杀灭作用,更能防止产品在生产、储运及使用过程中的“二次污染”,故可有效避免微生物繁衍、腐蚀而导致发霉、发臭、褪色、变质等现象,使产品的存贮期限得以延长。抗菌非织造布可应用于以下几个领域。

4.1 医用领域

包括功能性、防护性、护理性医用品三种。功能性医用品有敷料块、创可贴、外伤绷带等产品,此类产品具有可保持伤口干燥和阻挡细菌穿透的功能。敷在烫伤、擦伤、割伤等伤口表面,在不使用任何药物的情况下,伤口会很快干燥、愈合;防护性医用品包括手术衣、帽、口罩等产品,在减少感染中发挥作用。可以抗菌,防止交叉感染;护理性医用品有床单、被套、枕套、卫生护垫等产品。此类产品的应用,可为病人提供一个良好的环境,降低空气粉尘的飞扬,可以抗菌,防止交叉感染。

4.2 卫生用品

包括卫生保键用品和生活卫生用品。卫生保键用品有超薄卫生巾、一次性内裤、婴儿尿裤、成人失禁用品等。超薄卫生巾对妇女疾病有明显的抑菌、消炎、除臭、止痒等辅助治疗作用,长期使用还可起到预防疾病和保健作用。一次性内裤具有排湿、透气、抑菌、防臭、护肤等功效。婴儿尿裤、成人失禁用品对消除湿疹、热痱等具有明显效果。生活卫生用品包括面巾、抹布等产品。

4.3 其它领域

可用于高档服装衣套、皮鞋袋套、精密仪器套盒、食品包装材料等产品,此类产品的使用,可以起到抗菌防霉、防虫蛀等功效。亦可用于航空、军事、光学等领域,以达到一定的卫生要求及防霉等效果。

抗菌非织造布的前景展望

目前,国内抗菌非织造布的市场比较狭窄、覆盖率低,加上深加工产品少,了解的人不多,推广应用抗菌非织造布有一定的难度。主要原因有两点:

(1)产品市场宣传力度不够,人们对该产品的认识较浅;

(2)抗菌测试方法不统一,使得抗菌非织造布产品的推广有一定的阻力。

随着国民经济的不断发展和人们保健意识的提高,我国的消费市场必将呈现出对抗菌非织造布产品越来越旺盛的需求趋势。一方面,抗菌非织造布作为一种环保和健康产品,大大减少了人与人、人与动物、物与物之间的交叉感染和疾病传播,提高了医疗卫生用品的安全性、便利性、有效性和舒适性,使医疗保健由被动治疗转变为主动预测和预防。另一方面,具有抗菌作用的非织造布产品具有明显的附加价值,在产品的购销中起决定性作用。因此,受现代健康卫生消费理念的驱动,伴随着巨大的商业利益,开发和应用抗菌非织造布有着十分重要的意义和广阔的市场前景,业已成为非织造布行业发展的主要方向之一。

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