抗菌/抗病毒非织造布及其测试标准探究

2022-11-04徐进香孔德赠

纺织报告 2022年10期

沈霞，杨好，陈晨，徐进香，孔德赠

（沙洲职业工学院纺织工程系，江苏张家港 215600）

当前的新型冠状病毒肺炎疫情使人们对传染性疾病的预防意识不断增强，因此，具备抗菌、抗病毒功能的产品受到消费者的追捧。随着非织造布的应用领域不断扩大，如口罩、防护服、消毒纸巾、一次性内衣裤、床上用品等，抗菌、抗病毒非织造制品将成为每一个家庭的日常用品[1-2]。这些都在促进全球抗菌、抗病毒非织造产业发展[3]。

1 抗菌与抗病毒的区别

细菌一般是单细胞，属于原核生物，具有细胞壁、细胞膜、细胞质、核质，和其他原核生物一样，只有拟核，没有核膜，以无性二分裂方式进行繁殖[4]。真菌是一种真核细胞，有细胞核，通过有性生殖和无性生殖的方式产生孢子进行繁殖。抗菌是抑制细菌和真菌生长繁殖或对其进行灭杀的过程，具有抗菌性能的纺织品被称为抗菌纺织品[5]。病毒是一种非细胞生命形态，由蛋白质外壳和一种核酸（DNA或RNA）组成，必须在活的宿主细胞中才能复制繁殖。抗病毒是抑制病毒生长、繁殖和活性的过程[6]。细菌、真菌与病毒在生物结构、尺寸、繁殖传播方式方面有所不同，所以纺织品的抗菌性能与抗病毒性能也不同。

2 抗菌/抗病毒整理剂类型

抗菌/抗病毒整理剂是抗菌/抗病毒材料的核心，凡是能够杀灭细菌和病毒或降低其活性的物质都可称为抗菌/抗病毒整理剂[7]。目前，抗菌/抗病毒整理剂主要有无机系、有机系和天然系三大类[8]。在可查阅的文献资料中，对抗菌/抗病毒纺织品的抗菌机理研究分析比较多，对产品抗病毒机理大多只有简单描述，并没有深入分析研究。

2.1 无机抗菌/抗病毒整理剂

无机抗菌/抗病毒整理剂主要分为离子型和光催化型两大类（表1）[9]。离子型常见的有银系、锌系和铜系，其中，银系因具有高效的抗菌、抗病毒特性和对人低毒等优点，受到了研究人员的广泛关注，且应用广泛[10]。

表1 无机抗菌/抗病毒整理剂

无机类抗菌/抗病毒整理剂的优点是安全性好、广谱且耐久性好；缺点是容易产生变色且价格高。

2.2 有机抗菌/抗病毒整理剂

有机抗菌/抗病毒整理剂是应用最多的抗菌/抗病毒剂，其种类繁多，目前常用的有季铵盐类、胍类、卤化物类、甜菜碱类等（表2）。

表2 有机抗菌/抗病毒整理剂

有机类抗菌/抗病毒整理剂的优点是杀菌/病毒速度快，效率高，价格便宜；缺点是耐热性不好，容易产生耐药性。

2.3 天然抗菌/抗病毒整理剂

天然抗菌/抗病毒剂是从自然界动植物和矿物中提取获得，主要性能特点如表3所示。

表3 天然抗菌/抗病毒整理剂

天然抗菌/抗病毒整理剂的优点是安全环保，原料的来源十分广泛；缺点是有效时间短，不稳定。

3 抗菌/抗病毒非织造布的加工

抗菌/抗病毒纺织品的加工主要有两种方法；一是用抗菌/抗病毒纤维制得抗菌/抗病毒纺织品；二是通过对织物进行抗菌/抗病毒后处理获得。抗菌/抗病毒非织造布的生产方法[11]参考抗菌/抗病毒纺织品的方法，目前常用主要有3种：

（1）在纺丝液中添加抗菌/抗病毒整理剂，纺制出具有抗菌/抗病毒性能的纤维，再制成抗菌/抗病毒非织造布。采用这种方法生产的抗菌/抗病毒非织造布的耐水洗性能优异，其难点和关键是抗菌/抗病毒整理剂与纺丝液的混配及其对纺丝工艺及制品的不良影响，如导致纤维强力下降、色光变化、手感变硬。此法适用于纺粘、熔喷、湿法纺丝等工艺。

（2）直接采用抗菌/抗病毒纤维或将抗菌/抗病毒纤维与其他纤维混用，通过梳理成网制成抗菌/抗病毒非织造布。目前，市场上的抗菌/抗病毒纤维有银沸石抗菌/抗病毒纤维（如美国Foss公司生产）、Amicor抗菌/抗病毒纤维（如英国Acordis公司生产）、Chitopoly抗菌/抗病毒纤维（如日本Fuji公司生产）等。抗菌/抗病毒纤维具有抗菌/抗病毒效果持久且耐洗性好等优点，但只适合与特定的纤维混用，且价格较高。

（3）通过后整理加工，将抗菌/抗病毒整理剂制成染整助剂，在染整加工中使用。通过浸轧→烘干→焙烘的加工流程，将抗菌/抗病毒整理剂（分子或晶体）牢固地结合在非织造布上，使其具有耐水洗的抗菌/抗病毒性能。运用此法生产的抗菌/抗病毒非织造布基本没有色光、色泽的变化，其强力等力学指标也不受影响。后整理加工是目前抗菌/抗病毒非织造布生产中广泛应用的一种方法，其操作简单、局限性小，可以根据需要选择不同的抗菌/抗病毒整理剂，满足不同产品的抗菌/抗病毒要求。抗菌/抗病毒整理一般在后整理或配备了浸轧设备的非织造布生产线上进行，可单独进行抗菌/抗病毒整理，也可以与其他整理同时进行，以节省成本，如与染色、印花等加工同时进行。

4 抗菌/抗病毒测试标准的发展

国外抗菌纺织品研究较早，发展比较迅速，关于抗菌纺织品检测较成熟完善[12]。1961年，美国纺织化学与印染协会（AATCC）发布了标准AATCC 100，该标准应用范围最广，不仅可以模拟人们在日常生活中与纺织品接触的方式，还可以模拟人的汗液成分作培养液与测试菌种接触培养后进行测试。在随后的几十年间，AATCC 100又经过多次修正，最新的版本是2012版，其测试原理是使织物与细菌接触24 h后，再对织物上的细菌进行洗脱，通过计算得出细菌的减少百分比来定量评估抗菌性能。1990年，日本工业标准委员会颁布JISL 1902，此标准制定时参考了AATCC 100的测试原理，并在此基础上对AATCC 100方法进行了改良。该标准通过抑菌圈的大小来表示纺织品的抗菌活性。此后，许多国家的抗菌测试标准都采用了JISL 1902的改良方法和测试原理。EN ISO 20743是欧盟地区统一使用的标准，具有一定的代表性，此标准与中国国标GB/T 20944在众多第三方检测机构中都是运用最多的检测标准。我国的抗菌纺织品测试标准相比其他国家而言建立时间较晚。FZ/T 01021—1992《织物抗菌性能试验方法》是我国最早发布的纺织品抗菌检测标准，该标准于2004年8月作废。1997年，我国颁布了GB/T 15979。FZ/T 01021与GB/T 15979这两个标准都是针对卫生或消毒用品制定的，特点是要求在非常短的接触时间内产生杀菌效果。纺织品在与人体接触时需要较长时间才能产生一定的抗菌效果，因此，该标准逐渐被废弃。GB/T 20944作为现今我国较全面的抗菌纺织品标准，包括3个测试方法：GB/T 20944.1抑菌圈法、GB/T 20944.2吸收法、GB/T 20944.3振荡法。该标准的实行使中国的抗菌抑菌产品有了统一的实验方法。

抗病毒纺织品的研究起步较晚，最早的抗病毒纺织品测试标准[13]是2014年发布的国际标准ISO 18184—2014《纺织品抗病毒活性的测试》，ISO 18184—2019是目前最新修订版本[14]，标准规定了包括纤维、纱线和机织、针织面料等纺织品抗病毒性能的测试方法，标准测试用毒株为H1N1、H3N2和猫杯状病毒。该标准采用抗病毒活性值MV或抗病毒活性率来表征纺织品抗病毒效果。之后，英国和日本相继发布的抗病毒测试标准都是参考ISO 18184制定。我国自2020年初开始制定并公布相关抗病毒团体标准，目前有T/CSTE 0011—2020《抗菌抗病毒口罩》、T/CIAA 014—2021《口罩抗病毒性能及其评价》、T/CTES 1040—2021《纺织品抗病毒、抗菌整理剂及其功能评价》、T/CHC 2—2021《抗病毒功能纺织品》。这些标准基本参考ISO 18184制定，团体标准的受众面和影响力比较小，相关国家标准正在制定中。