木材防火阻燃剂,无卤环保阻燃剂,防火剂,阻燃助剂,环保阻燃整理剂.docx

原料阻燃涤纶织物的染整及抗菌、消臭整理工艺探讨

顾浩 〔苏州市纺织工程学会印染专业委员会〕

【摘要】阐述了涤纶阻燃机理和原料阻燃涤纶织物的染整加工工芑及生产注意事项，并进一步探讨了原料阻燃涤纶染色织物在保证其阻燃效果的同时，再辅之其织物具有耐久的抗菌、消臭等功能性，经权威机构的测试结果表明，该功能性纺织品的阻燃、抗菌、消臭三种功效均达到相应的检测标准。

【关键词】原料阻燃涤纶纤维织物；染整；抗菌；消臭；检测评价

一．前言
在人口密集的城市，高层建筑物亦如春笋不断拔地而起，带来了各种纺织纤维制品的应用领域尤其是家用纺织品用量的迅速增加。由于纺织品大多数存在易燃的特性，所引起火灾而由此造成人员伤亡和财产损失的事故不断出现，由此纺织品特别是家用纺织品成为了引发室内火灾的主要隐患。所以对于纺织品进行阻燃加工,防患于未燃就显得十分的必要。
随着生活水平的不断改善，人们也更注重健康、长寿的生活目标。对赖以生存的环境卫生质量也就提出了更高的标准。我们知道，由于纺织品是和人们生活环境直接接触，沾附在纺织品上的人体皮肤排泄物可为致病微生物提供传播疾病的温床，室内所产生的不良气味在纺织品上的吸附更加剧了室内空气质量的下降。因此，近年来在一些经济发达的国家首先提出了纺织产品应具有抗菌、消臭功效的要求。

基于这些要求，本公司经不断反复试验，开发生产出了同时集阻燃、抗菌、消臭三效一体的涤纶家用纺织品。本文将对其生产整理工艺及产品功效检测进行探讨。
二．涤纶阻燃机理及阻燃整理方法
2-1．阻燃剂的阻燃机理：
阻燃剂是通过若干机理发挥其阻燃作用的，如吸热作用、覆盖作用、抑制链反应、不
燃气体的窒息作用等。多数阻燃剂是通过若干机理共同作用达到阻燃目的。
2-2．阻燃整理方法：
家纺产品的阻燃处理技术主要有以下几类：
2-2-1 永久性阻燃：
涤纶永久性阻燃，就是将阻燃剂添加到纤维纺丝原液中使纤维产生阻燃效果。具体可分为两个步骤，首先选用性能优良的环保型阻燃整理剂，然后采用物理、化学的方法将阻燃剂加入到纺丝纤维原料母粒中，保证均匀分布，通过共缩聚制得含阻燃成份的聚酯。由于阻燃组份均匀地连接在纤维大分子链上，因此可赋予该制品永久的阻燃性能，但该类阻燃纤维制品生产的面料价格要比经后整理生产的阻燃面料贵30%~60%。
2-2-2 后整理阻燃：
目前常用的后整理阻燃所采用的阻燃剂主要是有机卤系、有机磷系和无机系三大类。有机卤系阻燃剂中，溴系阻燃剂使用范围较广，它主要的特点是阻燃效率高、用量少，对材料的性能影响小等，但在热裂及燃烧时生成大量的烟尘及腐蚀性气体。有机磷系阻燃剂作为一种无卤的阻燃剂，在毒性、生烟量和环保性方面都将优于含卤素阻燃剂,但含磷废弃排放物对水体也有一定潜在危害。由卤系或磷系制成的阻燃剂大多为耐洗性后整理型，阻燃效果常常受到生产因素的影响而使得产品的阻燃效果不甚稳定，产品经多次洗涤后会造成阻燃效果下降甚至消失。无机阻燃剂的最大优点是低毒、低烟或抑烟、低腐蚀、使用方便且价格低廉，但由于所需添加量较大及非耐久性，加之易产生挂霜、手感发粘、硬板等问题，所以一定程度上限制了它们的应用范围。
2-3．阻燃涤纶的染色生产工艺
 本公司从事阻燃涤纶染色品的加工，根据该纤维的特点，制定相应的加工工艺，从而保证了产品的合格率为100%。
2-3-1 工艺处方
精炼处理：
精炼剂 3.0 g/L 防皱剂 1.0 g/L
螯合分散剂 1.0 g/L 浴 比 1:15
染色：
分散染料 X % 匀染剂 1.5 g/L
醋 酸 1.0 g/L 防皱剂 1.0 g/L
浴 比 1:10
染后皂洗：
专用皂洗剂 2.0 g/L 浴 比 1:15
生产流程及工艺条件
坯布准备→精炼（98℃×60min 1.5℃/min）→排液→热洗（80℃×15min 二次）→水洗→分别加入已化透的助剂、染料→运转10min→升温（1℃/min至规定温度） →保温（30～45min）→降温（1.0℃/min至70℃）→排液→溢流水洗15min→皂洗(80℃×15min)→热水洗（80℃×15min）→水洗10min→出缸→脱水→定型（170℃×20～30m/min）
2－4． 注意事项
2-4-1 前处理工艺
阻燃涤纶纤维在纺丝和织造过程中需要加入油剂或浆料，在染整过程中则要完全去除前道中所添加的油剂和浆料，这是保证纤维染色效果的必须，也是产品阻燃效果能够充分体现的必要条件。
但必须注意到，阻燃涤纶纤维在高温条件下的耐碱性很差，稍有不慎，纤维即被破坏造成无法挽回的损失。因此，不论是精炼还是退浆，必须采用特殊的温和处理工艺。
2-4-2 染色温度
有关资料曾介绍过，阻燃涤纶的染色温度和常规涤纶的染色温度是相一致的，在生产实践中我们发现，阻燃涤纶的染色温度和纤维的旦尼尔及纤维中所含的阻燃剂含量、粒径大小是有关联的，染色温度越高，纤维的无定形区增加，纤维中含有的阻燃剂成分亦会造成一些流失，所以应根据纤维旦尼尔和颜色等要求来确定相应的染色温度。
2-4-3 染疵回修
由于在涤纶纤维大分子中加入了阻燃单体成份，增加了纤维的无定形区。生产实践表明，分散染料在低于常规涤纶染色温度10～20℃时就已充分上染涤纶阻燃纤维。在有利于染料上染的同时,也需防止由于上染初始温度降低和纤维组织松散而造成染料的快速上染而造成的色花问题，所以通常不宜使用快速分散染料。若已形成色花及色斑，只能采用高效修补剂进行修色或改染深色，切不可使用碱加保险粉进行剥色处理。
2-4-4 染后处理
染色后的涤纶织物上会残留有如表面活性剂、油剂、尚未退尽的残浆、未固着染料等不纯物，这些不纯物会直接影响到纤维的阻燃效果，需设法去除干净。现有一些专用处理剂可显著提高净洗效果，同时增加后处理皂洗时的浴比和洗涤次数是非常重要的。
2-4-5 定形要求
染色结束后处理完成出缸后的织物脱水后即要将织物理平，布不需脱水太干,以带液量15%为佳，定形后可消除布身折皱印，若烘干后再定形，布面皱印难以去除。定形温度以布面平整、手感柔软为基准进行调整。当温度确定后，定形车速不可快慢不一，需保持恒定，误差范围不能大于5m/min。
三．阻燃织物的抗菌及消臭整理
3-1．织物抗菌防臭机理
    用于纺织品抗菌剂的品种主要是有机和无机两大类。抗菌剂本身的抗菌机理取决于它们的结构，有机类抗菌剂一般是通过活性成分带有正电荷的基团与细菌表面细胞的负电荷相吸引以物理方式破坏细菌的细胞膜，使细菌死亡。无机类抗菌剂包括有机金属抗菌剂，其抗菌作用是以从纤维中徐徐溶出的微量金属离子向细菌细胞内扩散，引起细菌代谢障碍而死亡。[1]
3-2． 抗菌防臭纺织品的生产
目前市场上见到的各种抗菌纺织品，基本上采用2种生产方式：一是先将抗菌剂加入纺丝材料中制成抗菌纤维，然后制成各种抗菌纺织品，抗菌纤维在使用过程中抗菌剂会不断渗出至纤维表面，维持一定的浓度而具有良好的抗菌效果。这种方法常用来生产化学合成纤维类产品；随着国内超微细技术的发展，已可将微粒化的无机抗菌剂，通过共混或复合引入化纤之中，实现了抗菌化纤的产业化。具有广谱抗菌、能有效除去其造成异味的抗菌除臭剂材料包括氧化锌、氯化镁、二氧化硅、银沸石、载银硅硼酸等。用于湿纺的抗菌剂，必须与成形纤维有很好的配伍性，还要有一定的耐化学性及溶解特性。用于熔纺的抗菌剂则要求能耐高温、与高分子材料有良好的相容性，且药剂的加入不影响纤维原有的力学性能。二是在织物印染后整理过程中加入有机或无机类抗菌整理剂，然后制成各种抗菌纺织品，这种方法既可生产纯天然纤维或纯化学合成纤维类产品一，也可生产混纺纤维类产品，适应性广，市场上大多数抗菌纺织品的生产均是采用这种方法。有机类抗菌剂广谱抗菌、毒性小，但大多不耐高温。无机类抗菌剂具有热稳定性强、功能持久、安全可靠、不会产生抗药性的特点。
后整理加工生产抗菌织物的方法有以下几种：1.浸轧法2.浸渍法3.涂层法4.喷洒法5.微胶囊法。[2-3]
对普通涤纶织物而言，目前市场上的抗菌整理剂、消臭整理剂适合进行相应整理的品种很多，然而经纤维阻燃后或后阻燃加工的涤纶织物则难以进行抗菌及消臭整理。其原因是一旦进行了抗菌及消臭整理，其原来织物已具有的阻燃特性将会丧失，极易引起燃烧。同时也无法确保织物具有抗菌及消臭的效果。
通过分析和正交实验，来挑选出合适的整理剂，对纺织品进行抗菌、消臭整理。因所需进行抗菌及消臭的织物为已进行过纤维阻燃的涤纶织物，所以采用的是在织物后整理时加入整理剂的方法。由于有特种附着剂、催化剂的协同作用，经整理后的织物具有优良的抗菌、消臭效果，又不会减弱织物原有的阻燃特性。该工艺技术合理，工艺稳定，操作方便，提高了织物的科技含量和产品的附加值。
3—3．工艺举例
加工方法：浸轧法
整理剂A、B 40～60 g/L
配套树脂 30 g/L
轧余率（一浸一轧） 80～100%
干燥 120℃×2.0min
定形 170℃×1.5min
四．产品效果检测
目前，国际上特别是欧盟对我国出口至其国家的阻燃纺织品的需求量越来越大，相对应的检测标准越来越细。我国虽也有相关的阻燃纺织产品GB检测标准，也着手制是了相应的阻燃产品应用法规，但其检测标准和国际上尚未达成互认共识。国外一些如英国、法国、美国等国家的检测工作国内的检测机构还不能进行，目前只有在国内开办的境外检测公证行可以进行部分项目测试，大部分仍需送国外测试，这些制约因素对销往国外的阻燃纺织品造成了不小的影响，应引起相关职能部门的重视。
不少国家都有各自的抗菌产品的评判标准，如美国的AATCC-100、日本的JIS-L 1902-2002等，我国经多年实践探讨在2006年8月1日推出了FZ/T73023-2006抗菌针织品行业标准，在空气质量检测方面也有相应的国家标准和测试方法，部分规范性文件如下：
a． a．  GB/T18883-2002中华人民共和国强制性国家标准《室内空气质量标准》
b． b．  GB/T18204.25氨检测方法（靛酚蓝分光光度法）
c． c．  GB/T18204.26甲醛测试方法（气相色谱法）
d． d．  GB/T18883细菌检测方法
e． e．  急性经口毒性试验国家环保局《化学品测试准则》
和阻燃产品一样，出口到国外的产品效果检测工作有的还需在国内开办的境外检测公证行进行部分项目测试，有的仍需送国外检测。
4—1．阻燃效果的测试
由于所生产的阻燃涤纶装饰布出口欧洲及日本，所以产品出口前需通过客户所需的阻燃标准测试。因此，作为生产加工企业就必须了解测试标准，以便用来恒量自已的加工手段是否可以做出能够满足客户需求的产品，在无法确认能够达到指定标准时切不可盲目接单。因测试方法的特殊，仪器设备需专门制造，操作条件严格，很多项目国内还无法开展检测，境外测试费用非常昂贵而且时间长，作为加工生产企业也需将其考虑其中。
表1为日本JIS标准对450g/㎡以下常规阻燃纺织品评判合格标准。表2为原料阻燃涤纶织物的检测报告（日本标准）。表3为原料阻燃涤纶织物的检测报告（英国标准）。
表 1 日本450g/㎡以下阻燃纺织产品检测评判合格指标：
试验事项
测定项目
基准值
A－1法
（45º倾斜法）

60sec
加热
残燃时间 （sec）
≤3
残烬时间 （sec）
≤5
炭化距离 （cm）
≤20
炭化面积 （cm2）
≤30

燃着
3sec后
残燃时间 （sec）
≤3
残烬时间 （sec）
≤5
炭化长度 （cm）
≤20
炭化面积 （cm2）
≤30
D 法（45º线圈法）
接燃次数 （回）
≥3
表2试验成绩采用日本消防法实施规则（昭和36年4月1日自治省令第6号）JIS－L－1091纺织制品燃烧性能试验方案：A－1法（45º倾斜法）（布中心较边缘位置低5%）、D法（45º线圈法, 接燃次数）进行检测判定。
试样耐洗涤性试验条件：（昭和61年2月21日消防厅告示第1号）〖水 洗〗JIS－L－1018 F－2法 设备：水洗机洗涤5次（L－5）〖干 洗〗JIS－L－1018 E－2法 设备：干洗机洗涤5次（D－5）
表 2 永久性涤纶阻燃织物检测结果 (No．50-78 2006-07-27)
试

料
洗涤

条件
燃着

方向
燃
着
面
45º倾斜法
45º线
圈法
判

定
60sec加热
燃着3sec后
残燃
时间
(sec)
残烬
时间
(sec
炭化
面积
(cm2)
残燃
时间
(sec)
残烬
时间
(sec)
炭化
面积
(cm2)
接燃
次数
(回)
阻
燃
纤
维
涤
纶
布

未
经
水
洗
纵
表
0.0
0.0
5.3
－
－
－
5,5,5
合

格
－
－
－
0.0
0.0
4.7
里
0.0
0.0
5.0
－
－
－
横
表
0.0
0.0
4.4
－
－
－
里
－
－
－
0.0
0.0
5.1
5
次
水
洗
纵
表
0.0
0.0
5.8
－
－
－
5,5,5
－
－
－
0.0
0.0
4.9
里
0.0
0.0
5.9
－
－
－
横
表
0.0
0.0
4.4
－
－
－
里
－
－
－
0.0
0.0
4.4
5
次
干
洗
纵
表
里
0.0
0.0
5.4
－
－
－
4,5,5
－
－
－
0.0
0.0
4.6
0.0
0.0
5.1
－
－
－
横
表
0.0
0.0
4.9
－
－
－
里
－
－
－
0.0
0.0
4.2
表3采用英国标准协会BS5438：1976方法2测试，试样水洗条件按BS5651：1978中第7.5.4程序（正常）洗涤50洗（此法与BS5867：第2部分：1980中第5.3.1相同）。
表3 原料阻燃涤纶织物的检测结果（英国标准）
Before wash
SampleNo.
/Direction
Afterflame
(Secs)
Afterglow
(Sees)
Combined
Mean*
Flamlng debris
Flame to
edge
Hole to
edge
5 second flame application time
1 Length (face)
0.0
0.0
0.0
No
No
No
2 Width (face)
0.0
0.0
No
No
No
3 Lmgth(back)
0.0
0.0
No
No
No
4 Width (back)
0.0
0.0
No
No
No
15 second flame application time
1 Length (face)
0.0
0.0
0.0
No
No
No
2 Width (face)
0.0
0.0
No
No
No
3 Lmgth(back)
0.0
0.0
No
No
No
4 Width (back)
0.0
0.0
No
No
No
20 second flame application time
1 Length (face)
0.0
0.0
0.0
No
No
No
2 Width (face)
0.0
0.0
No
No
No
3 Length(back)
0.0
0.0
No
No
No
4 Width (back)
0.0
0.0
No
No
No
30 second flame application time
1 Length (face)
0.0
0.0
0.0
No
No
No
2 Width (face)
0.0
0.0
No
No
No
3 Length(back)
0.0
0.0
No
No
No
4 Width (back)
0.0
0.0
No
No
No
After wash
SampleNo.
/ Direction
Afterftame
(Secs)
Afterglow
(Secs)
Combined
Mean*
Flamlag debris
Flame to edge
Hole to edge
5 second flame application time
1 Length (face)
0.0
0.0
0.0
No
No
No
2 Width (face)
0.0
0.0
No
No
No
3 Langth(back)
0.0
0.0
No
No
No
4 Width (back)
0.0
0.0
No
No
No
15 second flame application time
1 Length (face)
0.0
0.0
0.0
No
No
No
2 Width (face)
0.0
0.0
No
No
No
3 Length(back)
0.0
0.0
No
No
No
4 Width (back)
0.0
0.0
No
No
No
20 second flame annlication time
1 Length (face)
0.0
0.0
0.0
No
No
No
2 Width (face)
0.0
0.0
No
No
No
3 Leagth(back)
0.0
0.0
No
No
No
4 Width (back)
0.0
0.0
No
No
No
30 second flame application time
1 Length (face)
0.0
0.0
0.0
No
No
No
2 Width (face)
0.0
0.0
No
No
No
3 Leagth(back)
0.0
0.0
No
No
No
4 Width (back)
0.0
0.0
No
No
No
Note:* Combined Mean* Afterflam/Afterglow(Secs)
4－2．抗菌、消臭、阻燃效果的测试
将经阻燃效果检测合格的涤纶阻燃织物再进行抗菌、消臭加工整理后，产品送日本进行消臭性、抗菌性效果及阻燃效果的检测。
4-2-1 抗菌效果检测操作及测试结果
洗涤：将已经整理面料按日本JIS－L0217（103）法洗涤（JAFET规定洗涤条件）。
洗剂：测试用标准洗剂40ml。
流程：40℃×5min洗涤（1：30）→脱水→漂洗2min→脱水→漂洗2min→脱水
（1次洗涤）以上操作重复10次（JAFET规定洗涤次数）。
试验方法：纤维制品的抗菌试验方法 JIS－L 1902：2002定量试验（菌液吸收法）
供试细菌：Staphylococcus aureus NBRC 12732黄色葡萄球菌
（JAFET规定抗菌防臭必测菌种）。
培养试验：37℃×18小时
评判依据：静菌活性值在2.2以上即表示有抗菌效果（JAFET评判基准）。
静菌活性值：就是试验织物接种菌液后18小时,未经整理的标准织物上的生菌数B 和已整理织物上的生菌数C差的对数值。检测纺织品抗菌功能的菌种
日本纤维制品卫生加工协会(SEK)按用途及考核结果来核发不同色别的抗菌产品标识，
蓝色标识产品考核菌种为金黄色葡萄球菌，规定试样洗涤10次，应用JIS L 1902定量方法测试，与对照布样相比，其抗菌样低于对照样的对数值2.2，即抑菌活性值大于2.2(换算为百分数值为99％)即为合格。发橙色标识的保健用纺织品，考核菌种为金黄色葡萄球菌及肺炎杆菌两种，大肠杆菌、绿脓杆菌及真菌仅在客户提出需要时选择性检测。发红色标识的医用纺织品，考核菌种为金黄色葡萄球菌、肺炎杆菌及MRSA(耐青霉素的金黄色葡萄球菌)3种，大肠杆菌、绿脓杆菌及真菌，同样依客户的需要进行检测。对于发橙色标志及红色标志的医疗保健用纺织品，依照不同的用途，考核耐洗涤次数为3次、5次、10次不等，最高为50次，但并未规定具体的杀菌率或抑菌率指标，而是根据供需双方要求自行商定。[4]
表4 织物抗菌性能试验结果 No.50-078 2006-7-27
黄色葡萄球菌
菌数
菌数平均值
增殖数
N1
N2
标准布0小时
3.2×104
3.6×104
3.4×104
2.4
(试验成立)
标准布18小时
8.2×106
1.0×107
9.1×106
试 样
N1
N2
菌数平均值
静菌活性值
效果
阻燃丝+抗菌
L-0
＜20
4.0×10
3.0×10
5.5
有
L-10
8.6×102
9.4×102
9.0×102
4.0
有
4-2-2 消臭效果检测操作及测试结果
消臭性能试验 JTETC法, 试样布10cm×20cm, 洗涤方法同上。SEK合格基准：减少率70%以上
减少率=［(空瓶中气体浓度－试料瓶中残存气体浓度)÷空瓶中气体浓度］×100%
对生活中常见的氨、酢酸、甲醛等几种臭气按检知管法进行未整理织物和已整理织物(分别为初期、洗涤10次后放置2小时和24小时，进行消臭效果比较,结果表明经整理织物的消臭效果十分明显有效，织物放置随时间延长,消臭效果更佳。
日本的纤维制品卫生加工协会(SEK)规定，经测试合格可在织物上按类别挂防臭产品标识。普通的日用防汗臭纺织品，可核发蓝色标志；另一类分为一般用途及特殊用途两种，一般用途保健用纺织品，发橙色标志，特殊用途为医疗用纺织品，发红色标志。[5]
表 5 织物消臭性能试验结果 No.50-078 2006-7-27

洗涤
恶臭气味残留浓度/ppm
氨
酢酸
甲醛
2小时
24小时
2小时
24小时
2小时
24小时
阻燃丝
—
10.0
2.0
3.0
0.8
10.4
16.0
阻燃丝
+消臭
L-0
0.2(99.7%)
0.0(100%)
3.0(83.3%)
0.5(92.3%)
7.2(59.1%)
1.5(91.5%)
L-10
7.0(88.3%)
1.0(96.7%)
3.0(83.3%)
0.6(90.8%)
9.6(45.5%)
4.0(77.3%)
空白
61.0
30.0
18.0
6.5
17.6
17.6
4-2-3 阻燃效果检测操作及测试结果
按日本消防法JIS－L－1091纺织制品燃烧性能试验方案：A－1法、D法进行检测判定。
洗涤：按日本JIS－L0217（103）法洗涤（JAFET规定洗涤条件）。
表 6 (阻燃+抗菌+消臭)阻燃效果检测结果 No．50-78 2006-07-27
试

料
洗涤

条件
燃着

方向
燃
着
面
45º倾斜法
45º线
圈法
判

定
60sec加热
燃着3sec后
残燃
时间
(sec)
残烬
时间
(sec
炭化
面积
(cm2)
残燃
时间
(sec)
残烬
时间
(sec)
炭化
面积
(cm2)
接燃
次数
(回)
阻燃
+
抗菌
+
消臭
未
经
水
洗
纵
表
0.0
0.0
5.3
－
－
－
5,5,5
合

格
－
－
－
0.0
0.0
4.9
里
0.0
0.0
5.3
－
－
－
横
表
0.0
0.0
4.4
－
－
－
里
－
－
－
0.0
0.0
4.2
5
次
水
洗
纵
表
0.0
0.0
5.8
－
－
－
5,5,5
－
－
－
0.0
0.0
4.9
里
0.0
0.0
5.9
－
－
－
横
表
0.0
0.0
4.4
－
－
－
里
－
－
－
0.0
0.0
4.6
5
次
干
洗
纵
表
里
0.0
0.0
4.4
－
－
－
5,5,5
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－
－
0.0
0.0
5.2
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5.3
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－
－
横
表
0.0
0.0
4.4
－
－
－
里
－
－
－
0.0
0.0
4.6
五．结束语
近年来，国际纺织品面料市场根据其应用场所不同不断提出了新的标准要求，如在医院、公共场所等人口密集处就提出了阻燃纺织品还需具有卫生保健等功能。必须引起我们相关助剂开发和织物生产企业的关注。我们在永久性阻燃涤纶织物上再通过后整理浸轧的方式让织物再兼有耐久的抗菌和消臭性，成为多效合一的产品目前尚未见其它国内外企业予以相关成果报道。经过国外严格的测试表明，可以认为该工艺具有可靠的科学性、生产的方便性、效果的稳定性。其综合效果领先于国内水平，达到了国外的先进标准。
参考文献
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2006-10-31