紡織品防污性能概述及測試方法研究

郭子山++++李娟

摘要

總結介紹了防污紡織品的國內(nèi)外發(fā)展趨勢， 防污性能表征、污物分類、沾污原因和防污機理，同時也對比分析了國內(nèi)外紡織品防污性檢測方法和評價的標準。隨著防污紡織品越來越受人們的重視，我國在耐沾污性和易去污性方面已經(jīng)建立完整標準體系，但是對于防再沾污性一直缺乏評價和試驗的技術規(guī)范及標準，需要進一步研究和開發(fā)。

關鍵詞：防污紡織品;耐沾污性;易去污性;防再沾污性;標準評價;測試方法

防污性能是紡織品重要功能之一。近年來，隨著人們生活水平的提高和生活節(jié)奏的加快，對防污紡織品的消費需求量不斷增多，涉及產(chǎn)品范圍從傳統(tǒng)石油化工、維修和家庭裝飾用紡織品（窗簾、臺布、餐布、毛毯和沙發(fā)等）擴展到汽車裝飾用、戶外休閑和運動用紡織品等領域。據(jù)統(tǒng)計，世界最大服裝零售商蓋普、世界最大的零售商沃爾瑪和歐洲零售巨頭H&M等大公司，每年均在我國采購相當數(shù)量的此類產(chǎn)品[1]。

一般來說，紡織品防污性能主要從三個方面表征：（1）耐沾污性：材料與液態(tài)或固態(tài)污物接觸后，不易粘附污物的性能[2];（2）易去污性：被沾污材料在規(guī)定的洗滌或擦拭等清潔的條件下，污物容易被去除的性能[3];（3）防再沾污性：洗滌時，洗下的污物不再重新沾污織物。

1 ? ?紡織品防污性能機理

1.1 ?污物的分類和沾污原因

紡織品在使用的過程中，任何對紡織品的外觀、顏色、手感和氣味等性能產(chǎn)生不良影響的外來物質(zhì)，可以統(tǒng)稱為污物，一般污物可分為四類：（1）顆粒狀污物：泥土、鐵銹、灰塵和煙煤分子等;（2）液狀油性污物：油脂、人體皮膚的分泌物等;（3）水性污物：咖啡、果汁、醬汁和血液等;（4）微生物污物：霉菌、黃變等。

沾污原因主要有以下幾個方面：

（1）直接接觸和轉移沾污：紡織品在使用的過程中接觸而沾染顆粒狀污物、液狀油性污物和水性污物。一般情況下，顆粒狀污物和水性污物其沾污程度主要取決于污物與纖維分子間粘附力，粘附力的大小受纖維間分子力大小和兩者接觸面積影響，例如，顆粒污物越小，比表面積越大，沾污的接觸面越多，沾污越嚴重，外界壓力的增加，能使沾污趨向嚴重。液狀油性污物接觸紡織品，潤濕紡織品表面，并擴散進入纖維內(nèi)部，此外通過毛細管效應也能滲入內(nèi)部，不同纖維污物存在的地方也不同，合成纖維存在于紗線和纖維表面以及纖維空隙處，棉織物主要存在于胞腔內(nèi)。

（2） 靜電沾污：主要是由顆粒狀污物產(chǎn)生的，其沾污主要是當含有污物的空氣通過紡織品時，污物可被轉移到織物上，通過靜電吸引發(fā)生沾污。合成纖維本身極易產(chǎn)生靜電，吸塵沾污現(xiàn)象也比較嚴重，其吸塵沾污程度取決于纖維所帶的電荷和電量。

（3）洗滌時再沾污：紡織品在水洗的過程中，從紡織品上清洗下來的污物，再重新回到原來的紡織品或其他紡織品上的現(xiàn)象，再沾污的量雖然不多，但是經(jīng)常洗滌，不斷沾污，就會造成污物積累，使得紡織品變黃、變灰和失去光澤。由于合成纖維和棉纖維物理、化學特性不同，所以發(fā)生再沾污的污物種類也不同，棉紡織品主要是顆粒狀污物再沾污，合成纖維主要是液態(tài)油狀污物再沾污[4]。

（4）微生物繁殖：紡織品在使用和存儲的過程中，會接觸到微生物，例如霉菌，在適合霉菌生長的環(huán)境下，霉菌會在紡織品上繁殖生長引起紡織品的霉變，使得紡織品沾污，往往難以清除。

1.2 ?防污性能機理

1.2.1 ?耐沾污性的機理

針對不同種類污物和沾污的原因，目前紡織品耐沾污性的機理為：

（1）紡織品在紡紗、織造過程中，產(chǎn)生許多微隙，導致表面凹凸不平，由于力學和靜電作用，污物隨時會粘附在紡織品空隙中，造成紡織品沾污，通過填埋某些無機物固體微粒（如氧化硅、氧化鋁等）在纖維空隙中，占據(jù)污物的位置;也可以在纖維表面鍍膜，屏蔽污物不接觸纖維;甚至改變纖維化學結構，增加或封閉某些基團，降低對污物親和力。

（2）降低紡織品的表面張力，研究表明要具備耐污的先決條件必須是：污物的表面張力>紡織品的臨界界面張力[5]。一般液狀油性污物的表面張力大約為20～40達因/厘米，比紡織品的臨界界面張力要小，所以，油狀污物容易潤濕紡織品，加上自身重力和毛細效應，很容易沾污紡織品[6]，因此，采用防污整理劑（比如氟聚合物）使得整理后的紡織品臨界表面張力低于污物表面張力，達到耐污的效果。

（3）抑制靜電的發(fā)生，紡織品在使用的過程中，由于機械摩擦的作用會產(chǎn)生靜電，吸收周邊污物，主要通過抗靜電劑整理或在紡紗的過程中加導電紗，以及改變化學結構增加親水基團等，達到抗靜電作用，提高紡織品耐沾污性。

（4）抑制微生物的繁殖，通過抗菌、防霉等整理劑的后整理，抑制或殺滅微生物，或者不提供其生長環(huán)境，達到防微生物污物的作用。

1.2.2 ?易去污性的機理

紡織品沾污后，通過水洗、干洗或其他手段易于去除，其機理為：

（1）清洗中加入洗滌液，在紡織品表面和污物表面滲入一層薄薄的洗滌劑溶液，從而使污物和紡織品表面溶劑化，使得污物轉移至洗滌液中，洗滌時間和機械力也是影響的重要因素，主要針對顆粒狀污物。

（2）在洗滌過程中，油污、洗滌液和紡織品處于一個平衡狀態(tài)，按照“卷珠”模型，油污要從織物表面去除，油污與紡織品接觸角必須從0°～180°變化，即要求紡織品具有較高的親水性能，引進親水基團或親水性聚合物后，紡織品易去污效果明顯[1]。

1.2.3 ?防再沾污性的機理

在紡織品洗滌過程中，由于“水/纖維”和“水/油污”界面破壞，形成“纖維/油污”界面，主要原因是“水/纖維”和“水/油污”界面張力大，而“纖維/油污”界面張力小時發(fā)生的。親水性纖維“水/纖維”界面張力小，“纖維/油污”界面張力大洗滌時不易發(fā)生再沾污，疏水纖維則相反，易發(fā)生再沾污。因此，提高纖維的親水性，同時在洗滌液中加入適當?shù)谋砻婊钚詣?，降低“?油污”界面張力，使得油污穩(wěn)定懸浮于水中，既能易去污又能防再沾污。

2 ? ?防污性能測試方法和評價標準

2.1 ?評價標準

目前關于紡織品防污性能的評價標準，我國的評價標準主要分為耐污性和易去污性評價標準。紡織品耐污性的評價標準主要包括GB/T 30159.1—2013《紡織品 防污性能的檢測和評價 第1部分：耐沾污性》[7]和FZ/T 24012—2010《拒水、拒油、抗污羊絨針織品》[8];紡織品易去污性的評價標準主要包括FZ/T 01118—2012《紡織品 防污性能的檢測和評價 易去污性》[9]、FZ/T 14021—2011《防水、防油、易去污、免燙印染布》[10]和GB/T 28895—2012《防護服裝 抗油易去污防靜電防護服》[11]。

2.2 ?測試方法

國內(nèi)外耐沾污性和易去污性的試驗方法在污物種類、預處理和報告結果出示上有所不同，其試驗原理趨于一致，以下是國標、美標和日標的試驗方法對比分析。

2.2.1 ?耐沾污性試驗方法

我國耐沾污性試驗方法標準是GB/T 30159.1—2013《紡織品 防污性能的檢測和評價 第1部分：耐沾污性》[12]，分為液態(tài)沾污法和固態(tài)沾污法。液態(tài)沾污法基本原理是將規(guī)定的液態(tài)加在水平放置的試樣表面，觀察液滴在試樣表面的潤濕、芯吸和接觸角的情況，評定試樣耐液態(tài)污物的沾污程度，試驗過程為選擇一級壓榨成品油或醬油作為污物，取兩塊試樣，試樣平整放置在2層濾紙上，在試樣3個部位滴0.05mL污物，在30秒后，以45°角度觀察每個液滴，并評級;固態(tài)沾污法是將試樣固定在裝有規(guī)定的固態(tài)污物的試驗筒中，翻轉試驗筒使試樣與污物充分接觸，通過變色用灰卡比較試驗沾污部位與未沾污部位色差，評定試樣耐固態(tài)污物的沾污程度[13]，試驗過程為粉塵和高色素炭黑混合物作為污物，取兩塊試樣，將試樣平整放置在試樣固定片上，固定片包合在筒身，再將污物放置筒底，試驗筒裝入防護袋中放入翻滾箱中，滾動200次，取出試樣，吹風機吹去試樣的污物評級。

日標JIS L 1919：2012《紡織品的防污性能試驗方法》，分為3個試驗方法，分別為A法（ICI型起球試驗儀法）、B法（噴淋法）和C法（液滴擦拭法），其中A法又分為A-1法密封圓筒容器法，A-2法密封樹脂袋法。A法適用于耐顆粒、粉塵等沾污，其中A-1法密封圓筒容器法主要針對含大顆粒的油性粉狀沾污物，模擬泥污;A-2法密封樹脂袋法主要針對含有細小顆粒的干狀粉狀污物，模擬空氣中浮游的粉塵，其試驗原理類似于國標的固態(tài)沾污法;B法適用于耐親水性污物沾污;C法適用于耐親油性污物沾污，B法和C法的試驗原理類似于國標的液態(tài)沾污法。

美標AATCC 118—2013《拒油性：抗碳氫化合物試驗》主要針對耐親油性污物沾污，標準試液分為9個等級0～8級，從1級標準試液開始逐個觀察標準試液滲透或潤濕現(xiàn)象，級數(shù)越高表明拒油性能越好。

2.2.2 ?易去污性試驗方法

我國易去污性試驗方法標準是FZ/T 01118—2012《紡織品 防污性能的檢測和評價 易去污性》，污物清潔方法分為洗滌法和擦拭法。其原理在紡織試樣表面施加一定量的沾污物，試驗靜置一段時間或干燥后，按規(guī)定條件對沾污試樣進行清潔。通過變色用灰色樣卡比較清潔后試樣沾污部位與未沾污部位色差。洗滌法的試驗過程為選擇花生油或炭黑油污物，取兩塊試樣，在每塊試樣3個部位分別滴0.2mL污物，污物上覆蓋薄膜，壓重錘60秒后放置20min，評初始色差，按GB/T 8629—2001中規(guī)定6A程序洗滌，洗滌后平攤干燥，用灰卡評定每塊洗滌后試樣未沾污與沾污部位的色差。擦拭法的試驗過程為用滴管滴0.05mL的污物在試樣中心，用玻璃棒均勻涂在直徑10mm范圍內(nèi)，平攤晾干后評定初始色差，用帶液率為85%標準貼襯擦拭沾污部位30次，評定色差。

日標JIS L 1919：2012《紡織品的防污性能試驗方法》也是采用洗滌法，采用上述三個耐污性試驗后的試樣經(jīng)過洗滌后，進行易去污性能評級。

美標AATCC 130—2010《去污性：油漬清除法》也是采用洗滌法，污物是玉米油，經(jīng)過沾污洗滌后的試樣與標準評級卡對比，分為5個等級，5級最好，1級最差。其他防污性能的產(chǎn)品標準中考核易去污性都是采用洗滌法，擦拭法應用范圍比較小。

3 ? ?結語

紡織品防污性能賦予紡織品耐污、易去污和防再沾污的實用性，其功能產(chǎn)品也越來越受人們的重視，其中防污整理劑也發(fā)揮著重要的作用，特別是含氟整理劑的運用，降低成本，但是帶來生態(tài)安全問題，國際生態(tài)紡織品標準OEKO-TEX已經(jīng)把6種全氟化合物列入考核指標。我國在紡織品耐污性、易去污性評價和試驗方法方面標準相對比較齊全，范圍涵蓋普通紡織品到專業(yè)的防護服。但是對于紡織品防再沾污性一直缺乏評價和試驗的技術規(guī)范及標準，需要進一步研究和開發(fā)。

參考文獻：

[1]胡家軍.防污易去污整理綜述[C].全國印染助劑行業(yè)研討會暨江蘇省印染助劑情報站第25屆年會論文集，2009.

[2]GB/T 30159.1—2013 紡織品 防污性能的檢測和評價 第1部分：耐沾污性[S].

[3]FZ/T 01118—2012 紡織品 防污性能的檢測和評價 易去污性[S].

[4]顧振亞.紡織品易去污整理機理[J].天津紡織工學院學報，1987，（3）：109-116.

[5]張魁城.紡織品的防污去污整理[J].天津紡織科技，2006，（2）：16-21.

[6]袁汝鳴，王小亞，劉善珍.織物防污整理的工藝應用[J].毛紡科技，1986，（6）：15-20.

[7] GB/T 30159.1—2013 紡織品 防污性能的檢測和評價 第1部分：耐沾污性[S].

[8]FZ/T 24012—2010 拒水、拒油、抗污羊絨針織品[S].

[9]FZ/T 01118—2012 紡織品 防污性能的檢測和評價 易去污性[S].

[10]FZ/T 14021—2011 防水、防油、易去污、免燙印染布[S].

[11]GB/T 28895—2012 防護服裝 抗油易去污防靜電防護服[S].

[12]GB/T 30159.1—2013 紡織品 防污性能的檢測和評價 第1部分：耐沾污性[S].

（作者單位：廣州纖維產(chǎn)品檢測研究院）