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董红霞
(上海洁宜康化工科技有限公司，上海，200035)
摘要：本文通过采用自行研制的防尘螨抗菌剂研制成功了兼具防尘螨和抗菌双重功能的防尘螨粘胶长丝，所研制出的防尘螨抗菌粘胶长丝具有优异的防尘螨和抗菌性能、良好的安全性能，并具有良好的耐水洗性能和耐后加工性能。
关键词：防尘螨；抗菌；粘胶长丝；研制
1、引言
2003年全球哮喘防治策略(GINA)委员会提出全球哮喘病人估计有3亿，2000年我国儿童哮喘患病率为0.5-3%，初步估计中国有1000万左右的哮喘儿童，全国共有2500万左右的哮喘病人，而2000年国内在27城市调查儿童哮喘患病率较1990年上升70%左右。有的大城市则上升了一倍还多。
很早以前人们在接触书柜或衣箱屋尘时就会发生打喷嚏、流鼻涕等情况，知道屋尘可引起过敏反应，但一直不知道主要变应原是什么，直到1969年才知道屋尘中的主要过敏原是螨虫。螨虫是一种对人体健康十分有害的生物，能传播病毒、细菌，可引起支气管哮喘、鼻炎、皮炎、毛囊炎、疥癣等多种疾病。据资料显示，有60%的哮喘病人对尘螨会产生过敏反应，约80%的儿童哮喘起因于尘螨过敏。我国的哮喘病发病率很高，是第二大呼吸道疾病。国外的大量临床研究也发现，儿童早期时家庭中尘螨过敏原的暴露程度与后来发展成哮喘的儿童之间是密切相关的。
尘螨是一种类似蜘蛛及头虱的生物，身长只有三分之一毫米，肉眼根本看不见。尘螨不会咬人，但它们却无处不在，比如床垫、地毯、窗帘、衣服，甚至小孩的绒毛玩具，都可能是螨繁殖的地方。与人类过敏性疾病关系最密切的主要有屋尘螨(Dermatophagoides Pteronyssinus)和粉尘螨(D．Farinae)和埋内欧螨(Euroglyphus Maynei)。床是人的一个重要休息场所(一生中有1/3的时间在床上。家中的床垫是螨虫的最大来源，因为床垫是提供温暖，潮湿及食物来源的最佳环境。一个普通的使用过的床垫里有10万至1000万的螨虫。一个用了两年之久的枕头，其重量的10％是死去的尘螨及尘螨的粪便。
在人们的日常生活中，不可避免地接触到各种各样的细菌、真菌等微生物，而纺织品正是这些微生物的良好生存之地，也是疾病的传播源。细菌和真菌等微生物等能引起局部化脓性炎症、全身感染、食物中毒、烫伤样皮肤综合征、葡萄球菌性肠炎、肠道感染、皮肤粘膜感染、内脏感染、中枢神经系统感染等症状。
具有抗菌功能的纺织面料对于防止病菌的侵害起着极其重要的作用，用抗菌功能性纺织面料制作的日用品已逐渐为人们所重视，并随着科技的发展，广泛而深入地辐射到生活的细节中。
纤维或纺织品经抗菌处理后可以发挥两方面的作用：一是保护使用纺织品的人，如果抗菌纺织品能杀灭金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、尿素分解菌等细菌和真菌，则能预防传染性疾病的传播；防止内衣裤和袜子产生恶臭；防止袜子上脚癣菌繁殖；防止婴儿因尿布发生红斑；提高老人和病人的免疫能力；而且可以在医院内预防交叉感染(即MRSA感染)。二是防止纤维受损，由于具有杀灭黑曲霉菌、球毛壳菌、结核杆菌和柠檬色青霉菌等各种霉菌，可以防止纤维材料变色、脆损以及纺织品贮藏时发生霉变。
粘胶纤维与天然棉纤维有着某些极为相似的特性，如吸湿性好、易于染色、不易起静电、具有较好的可纺性能等。短纤维可以纯纺，也可与其它纤维混纺，其织物具有柔软、光滑、透气性好、穿着舒适，染色后色泽鲜艳、色牢度高等优点。粘胶长丝织物质地轻薄，可织制被面、针织服装和装饰织物等，广泛应用于家纺用品，
我公司经过近年来的研究，先后研制成功了适合于粘胶纤维的性能稳定、高效、持久、安全的专用防螨抗菌剂系列产品。用上述防尘螨抗菌剂与粘胶共混纺丝获得了兼具防尘螨和抗菌性能的粘胶纤维。防尘螨抗菌粘胶长丝的可纺性良好。防尘螨抗菌粘胶长丝的防尘螨性能驱避率达到99%，抗菌率达到99.7%以上。防尘螨抗菌粘胶长丝的防螨性能不受染色条件的影响，耐洗涤性好，为持久型纤维。防尘螨抗菌粘胶长丝的物理机械性能指标符合GB/T13758-1992标准一等品标准。纤维安全皮肤无刺激。兼具防尘螨抗菌双重功能的粘胶长丝目前在国际和国内未见报道，产品未见面世。
2、防尘螨抗菌粘胶长丝开发的技术途经
防尘螨抗菌纤维及其纺织品深受世界各国关注，成为开创商机之产品。防尘螨抗菌纤维正在呈现多样化的发展势态。多样化不仅在于纤维的基材和防尘螨抗菌剂的不同，而且所采取的技术途径也不尽相同。归纳防尘螨抗菌纤维的技术开发现状，可分为四个方面：
● 采用化学技术将防尘螨抗菌基团接枝到纤维表面的反应基上；
● 采用物理改性技术使防尘螨抗菌剂渗入到纤维表面的较深部位(如将防尘螨抗菌剂掺入到纺丝油剂、纺丝浴中)；
● 在纺丝过程中将防尘螨抗菌剂加入纺丝原液中，进行纺丝，这是开发防尘螨抗菌纤维的主要手段；
● 复合纺丝技术：对芯鞘纤维，防尘螨抗菌剂可只掺入鞘层。对并列纤维，将防尘螨抗菌剂加入聚合物中可作为并列的一个成分。
本文采用上述第三种方法研制防尘螨抗菌粘胶长丝。
本文根据粘胶纤维的生产工艺特点，经过多次试验和研究、不断改进，最后研制出性能稳定、高效、持久、安全、可纺性良好的粘胶纤维专用防尘螨抗菌剂AMB-100，既可纺制无光防尘螨抗菌粘胶长丝，又可纺制有光防尘螨抗菌粘胶长丝。
3、防尘螨和抗菌原理
3.1、防尘螨的原理
防止尘螨的原理，有两个途径，一是杀灭尘螨，二是驱避尘螨。
杀灭尘螨是应用类似于农药的杀虫剂或防霉制剂以切断尘螨的食物链而杀灭之。
驱避尘螨有嗅觉与味觉驱避之分。嗅觉是应用挥发性物质，例如信息素；味觉如有机酸等。但较多的驱避尘螨是应用嗅觉与味觉的复合作用。
3.2、抗菌机理
● 干扰细胞壁的合成：细菌细胞壁重要组分为肽聚糖，抗菌剂对细胞壁的干扰作用，主要抑制多糖链与四肽交联有连结，从而使细胞壁失去完整性，失去了对渗透压的保护作用，损害菌体而死亡；
● 可损伤细胞膜：细胞膜是细菌细胞生命活动重要的组成部分。因此，如细胞膜受损伤、破坏，将导致细菌死亡；
● 抑制蛋白质的合成：蛋白质的合成过程变更、停止、使细菌死亡；
● 干扰核酸的合成：总的说是阻碍遗传信息的复制，包括DNA、RNA的合成，以及DNA模板转录mRNA等。
4、实验与方法
4.1、工艺路线
防尘螨抗菌粘胶长丝的研制是在工业化粘胶长丝纺丝机上进行的。要获得性能良好的防尘螨抗菌粘胶长丝就必须要突破以下三个技术难点：
● 防尘螨抗菌剂本身性能稳定、高效、安全，其中的防尘螨和抗菌活性相互不干扰，乳化、分散良好，防尘螨抗菌剂应透明均匀；
● 防尘螨抗菌浆液与粘胶共混的性能稳定、均匀；
● 在工业化生产线上纺丝成形的路径要尽可能短，以避免造成生产线上的工艺管线污染，而且要柔性化，可按不同品种、不同规格、产量不等随时进行生产。
本文中的防尘螨抗菌剂能满足上述要求，工艺路线采用纺前胶与防尘螨抗菌剂共混，通过纺前注射、静(动)态混合纺丝成型，然后再经后处理、烘干、定型、分级，打包，成品。具体的纺丝工艺条件如表1所示。
表1 防尘螨粘胶长丝的主要纺丝工艺指标
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序号
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项目
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指标
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备注
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1
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粘胶浆粕
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木浆
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2
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纺丝胶组成
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α-Cell：8.15±0.02%
NaOH： 6.0±0.1%
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3
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纺丝胶熟成度
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8.50-8.60
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(10%NH4Cl)
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4
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纺丝胶粘度
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33-35秒
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(落球粘度)
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5
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纺前胶脱泡时间
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20-24h
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6
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真空度
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0.094MPa
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7
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熟成间温度
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18±1℃
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(脱泡桶采用保温)
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8
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熟成间相对湿度
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75±1℃
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(工艺不要求)
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9
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纺丝凝固浴组成
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Na2SO4 263±2g/L
H2SO4 128±1g/L
ZnSO4 12±1g/L
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10
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凝固浴温度
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50±0.5℃
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11
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纺丝机型号
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R531型
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将所得到的纺丝丝饼在淋洗后处理生产线上进行水洗、脱硫、盐酸洗、再水洗、上油后处理，然后烘干，丝饼物理检验，成筒。
4.2、测试方法
4.2.1、纤维的物理机械性能
参照GB/T13758-92标准进行物理检验。
4.2.2、纤维防尘螨效果
纤维的防尘螨性能委托中国人民解放军军事医学研究院微生物流行病研究所进行检测，采用大阪府立公共卫生研究所方法。尘螨代表种为粉蛛螨(Dermatophagoides Farinae)。
4.2.3、纤维抗菌性能
纤维的抗菌率委托上海市工业微生物研究所及SGS通标标准技术上海分公司，按GB15979-2002标准进行检验.。
4.2.4、纤维的安全性能
纤维的安全性能委托上海市疾病预防控制中心所属上海市产品毒性质量监督检验站按照<消毒技术规范>卫生部2002标准检验皮肤刺激性。
5、防尘螨抗菌粘胶长丝的性能
5.1、物理机械性能
防尘螨抗菌粘胶长丝送浙江省纤维检验所按照GB/T13758-92标准进行检验，测得的物理机械性能指标如表2所示。
表2 防尘螨抗菌粘胶纤维的物理机械性能
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检验项目
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要求值
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(A1)
实测值
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(A2)
实测值
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线密度(dtex)
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277.8
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281.3
|
280.8
|
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线密度偏差率(%)
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±2.5
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1.3
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1.1
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线密度变异系数CV值(%)
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≤3.5
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0.57
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0.44
|
|
干断裂强度(cN/dtex)
|
≥1.47
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1.73
|
1.82
|
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湿断裂强度(cN/dtex)
|
≥0.67
|
0.78
|
0.84
|
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干断裂伸长(%)
|
16.0-25.0
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23.9
|
23.2
|
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干断裂伸长变异系数
CV值(%)
|
≤9.00
|
1.66
|
1.80
|
|
捻度变异系数CV值(%)
|
≤16.00
|
4.71
|
9.40
|
|
单丝根数偏差率(%)
|
≤2.0
|
-2.0
|
0
|
|
残硫量(mg/100g)
|
≤12.0
|
5.1
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4.4
|
|
染色均匀性(灰卡)(级)
|
≥3.5
|
4
|
4
|
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外观
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见标准4.2.1
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符合标准
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符合标准
|
从上表中可知，防尘螨抗菌粘胶长丝的质量指标符合国标一等品。
5.2、防尘螨性能
防尘螨抗菌粘胶长丝样品(散纤)的防尘螨性能茹表3所示。
表3 防尘螨抗菌粘胶长丝样品的防尘螨性能
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样品号项目
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AMB-1
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AMB-2
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AMB3
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AMB-4
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螨虫驱避率%
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99.5
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100
|
100
|
99.2
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|
备注
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无光丝
|
有光丝
|
有光丝
|
有光丝
|
注：AMB-1采用AMB-HG-1防尘螨抗菌剂，其余纤维均采用AMB-HG-2防尘螨抗菌剂。
由表3可知，防尘螨抗菌粘胶长丝具有优良的防尘螨性能。有光粘胶纤维和无光粘胶纤维的防尘螨性能都非常高，扩大了防尘螨抗菌纤维的使用范围。
5.3、抗菌性能
防尘螨抗菌粘胶长丝的抗菌性能测试结果如表4所示。
表4 防尘螨抗菌粘胶纤维的抗菌性能
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样品号
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抗菌率(%)
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金黄色葡萄球菌
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大肠杆菌
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金黄色葡萄球菌
(20次水洗后)
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AMB-1(无光丝)
|
>99.7
|
>99.7
|
>99.0
|
|
AMB-2
|
>99.7
|
>99.7
|
>99.0
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*水洗方法：参照JIS L0217 103
由表4可知，防尘螨抗菌粘胶长丝(有光/无光)的抗菌率均大于90%，抗菌效果十分明显，且耐水洗性好。
5.4、安全性能
防尘螨抗菌粘胶长丝的安全性能：皮肤刺激检验结果见表5。
表5 防尘螨抗菌粘胶纤维的毒性检验
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检验项目名称及单位
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技术要求
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检验结果
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单项判断
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家兔皮肤刺激试验分值
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0-<0.5
|
0
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无刺激性
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由表5可见，防尘螨抗菌粘胶长丝对人体皮肤无刺激性，该纤维是安全的。
5.5、耐水洗性
防尘螨抗菌粘胶长丝的耐水洗性能见表6。
表6 防尘螨抗菌粘胶长丝的耐水洗性能
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纤维
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AMB-1
|
AMB-2
|
AMB-3
|
AMB-4
(20次水洗)
|
AMB-4
(20次水洗)
|
AMB-6
(20次水洗)
|
|
螨虫驱避率
(%)
|
99.5
|
100
|
100
|
98.6
|
98.5
|
99.4
|
|
备注
|
无光丝
|
有光丝
|
有光丝
|
无光丝
|
有光丝
|
有光丝
|
由表6可见，水洗对防尘螨抗菌粘胶长丝的防尘螨性能影响不大，也就是说防尘螨抗菌粘胶长丝具有优良的耐水洗性能。
5.6、染色性能
防尘螨抗菌粘胶长丝经染色之后的防尘螨性能如表7所示。织物的原料组成和组织结构如表8所示。
表7 防尘螨抗菌粘胶织物染色前后的防尘螨性能
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织物编号
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染色前
|
染色后
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|
防螨率(%)
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A-1
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93.8
|
87
|
|
A-2
|
88
|
84.36
|
|
A-3
|
93.5
|
80.2
|
|
A-4
|
83.8
|
83.0
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*：各种织物的组织结构和防尘螨抗菌粘胶长丝的用量各不相同。
表8 织物的原料组成和组织结构
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编号
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原料
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上机密度
(根/cm)
|
组织
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A-1
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经向：150D防尘螨粘胶与40S棉纱合股；
纬向：250D防尘螨粘胶
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50×27
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3\1左斜纹
|
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A-2
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甲经：250D防尘螨粘胶；
乙经：40S棉纱；
排列：3甲1乙；
纬向：250D防尘螨粘胶
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50×29
|
3\1左斜纹
|
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A-3
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经向：150D与40S合股线；
纬向：250D防尘螨粘胶
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39×38
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2\1左斜纹
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A-4
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经向：150D与40S合股线；
纬向：250D防尘螨粘胶
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26×46
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五枚三飞纬缎纹
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防尘螨抗菌粘胶长丝(织物)的染色工艺如下：
染色处方：
● 浴比1:20；
● 染料浓度：4%(o.w.f.)；
● 元明粉：50g/L；纯碱：10g/L；
● 染料：Remazol red RR和Remazol. Brill.red.3BS(德斯达染料公司)。
由表7可知：
● 不同组织结构的织物，其防尘螨性能有所差别。这与防尘螨抗菌纤维的比例有关，纤维的用量大，防尘螨效果则就相应提高；
● 防尘螨性能与织物的致密度有关，织物的致密度密，防尘螨效果好；
● 染色对织物的防尘螨性能影响不大，但染色工艺条件必须严格控制，尤其要注意染整过程中织物的前处理，同时要选择合适的染色工艺参数、烘焙定型温度等。
6、结论
6.1、自行研制的防尘螨抗菌剂AMB-100作为粘胶长丝添加剂，与粘胶共混纺丝其可纺性良好。所制得的防尘螨抗菌纤维物理机械性能指标经浙江省纤维检验所检验符合GB/T13758-92标准一等品标准；
6.2、防尘螨抗菌粘胶纤维具有优异的防尘螨性能和抗菌性能，驱避率接近100%、抗菌率在99%以上；对人体皮肤无刺激。防尘螨抗菌粘胶长丝的防尘螨效果与染色工艺无关，20次水洗之后尘螨驱避率、抗菌率基本不变，为高效、持久性防尘螨抗菌粘胶纤维；
6.3、目前国内外纺织品市场，尤其是家用纺织品市场上尚未见到具有防尘螨抗菌双重功能的产品。有关防尘螨抗菌粘胶长丝的开发工作，未见国内外文献报道，我们已完成工业化开发，并具备用防尘螨抗菌粘胶长丝与棉和其它纤维合股、并股、混纺、交织等可开发出一系列具有防尘螨抗菌功能的纺织品。
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