穆學(xué)慧，弓太生,2，吳 婷，李 敏

(1.陜西科技大學(xué) 設(shè)計與藝術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710021；2.陜西科技大學(xué) 輕化工程國家級實(shí)驗教學(xué)示范中心， 陜西 西安 710021；3.際華三五一五皮革皮鞋有限公司，河南 漯河 462000)

鞋腔是一個相對密閉的微環(huán)境，在適宜的條件下會滋生大量的微生物，給腳部造成不適感，嚴(yán)重的話還會引起病變。在鞋靴行業(yè)，科技人員一直致力于抗菌鞋材的研制。目前，在制鞋行業(yè)使用較多的幾種基材是滌綸、棉布和滌麻。滌綸作為合成纖維，具有很好的強(qiáng)度、抗皺性等，但其吸濕性和抗靜電性差[1]；棉布是由天然纖維編織而成，吸濕性良好，但其強(qiáng)度較低、抗皺性差[2]；滌麻是由滌綸纖維與天然麻纖維共混而成，麻是天然纖維，具有很好的吸濕性，但纖維長度較短且表面粗糙，與滌綸結(jié)合之后可以改良滌綸吸濕性差的缺點(diǎn)，也彌補(bǔ)了麻纖維自身的缺點(diǎn)[3]。黃芩甙是從中草藥黃芩中提取的有效抗菌成分，屬于黃酮類物質(zhì)[4-7]。將天然抗菌劑應(yīng)用到鞋用里布上制備出天然保健抗菌織物非常符合當(dāng)下綠色健康、低碳環(huán)保的時代主題，而且滿足了人們對鞋靴衛(wèi)生性能的要求，因此具有很好的社會效益[8-10]。

選用黃芩甙作為天然抗菌劑，以滌綸、棉布、滌麻鞋用織物作為整理基布，采用二浸二軋工藝將抗菌劑整理到不同鞋用里布上。對比研究了整理后3種基布性能的變化，通過分析對比研究3種鞋用里布抗菌整理后的性能差異，以助于鞋企抗菌鞋材里布的選用，得到抗菌性能優(yōu)良的抗菌鞋材，改善鞋腔內(nèi)微環(huán)境，滿足消費(fèi)者需求。

1 試驗部分

1.1 材料

滌綸鞋里布(166 g/m2)；棉布(112 g/m2)；滌麻面料(294 g/m2)；黃芩甙(85%，BR，西安天豐生物科技有限公司)；2D樹脂(AR，中山市藍(lán)翔樹脂有限公司)；脂肪醇聚氧乙烯醚(AR，山東優(yōu)索化工科技有限公司)；MgCl2(AR，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司)；NaOH(AR，天津市大茂化學(xué)試劑廠)；大腸桿菌(陜西省微生物研究所)；金黃色葡萄球菌(陜西省微生物研究所)；白色念珠菌(陜西省微生物研究所)；紅色毛癬菌(美國 Sigma 公司)。

1.2 儀器及設(shè)備

YG(B)026H-250織物強(qiáng)力機(jī)(溫州市大榮紡織儀器有限公司)；EV018掃描電鏡(捷克TESCAN)；YG(B)461D數(shù)字式織物透氣量儀(溫州大榮紡織標(biāo)準(zhǔn)儀器廠)；DSBD-1織物白度儀(常州第二紡織儀器廠)；YG(B)022D織物硬挺度儀(溫州市大榮紡織儀器有限公司)；LP-400立式小軋車(佛山市南海區(qū)宏信機(jī)械設(shè)備有限公司)；QHX-250BS-II人工氣候培養(yǎng)箱(上海新苗醫(yī)療器械制造有限公司)；SYQ-DSX-280B手提式不銹鋼壓力蒸汽滅菌器(上海申安醫(yī)療器械廠)；SHA-CA水浴恒溫振蕩器(精達(dá)電器集團(tuán)有限公司)；海爾XQSM33-200抗菌洗衣機(jī)(青島海爾洗衣機(jī)有限公司)。

1.3 試驗方法

1.3.13種鞋用里布的抗菌整理

(1)整理液的配置

分別配置0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 mg/ml的黃芩甙溶液，浴比為1∶30，均質(zhì)后加入助劑2D樹酯(120 mg/ml)、表面活化劑(2 mg/ml)和MgCl2(28 mg/ml)，調(diào)節(jié)pH值至5.00±0.02。

(2)整理工藝流程

織物浸軋整理液(二浸二軋，軋余率70%～80%)→預(yù)烘(50 ℃，15 min)→焙烘(90 ℃， 5 min)→皂洗→水洗→干燥。

(3)抗菌性能檢測

對整理后的滌綸織物、棉織物、滌麻織物參照GB/T 20944.3-2008《紡織品 抗菌性能的評價 第3部分：振蕩法》進(jìn)行抗菌性能檢測[11]，并參照GB/T 8629-2001《紡織品 試驗用家庭洗滌和干燥程序》進(jìn)行耐洗滌性檢測[12]。

1.3.23種抗菌鞋用里布的性能檢測

對整理后的滌綸、棉布、滌麻3種抗菌基布分別參照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3923.1-2013《紡織品 織物拉伸性能》、GB/T 5453-1997《紡織品 織物透氣性的測定》、GB/T 8424.2-2001《紡織品 色牢度試驗 相對白度的儀器評定方法》、GB/T 18318.1-2009 《紡織品 彎曲性能的測定 第1部分：斜面法》進(jìn)行物理機(jī)械性能、透氣性、白度、抗彎剛度測試[13-16]。

2 結(jié)果與討論

2.1 3種鞋用里布的抗菌整理

2.1.1不同整理液濃度對3種基布抗菌性能的影響

在浸軋過程中，整理液中抗菌成分通過軋車的壓力附著在織物表面。抗菌整理液濃度的變化將影響整理后基布質(zhì)量的變化，故可用質(zhì)量變化率的大小表征抗菌劑在織物表面附著量的大小。

(1)質(zhì)量變化率

根據(jù)抗菌一般原理，在同等條件下，單位面積內(nèi)抗菌劑含量越高，抗菌性能越強(qiáng)，反之，抗菌性能越弱。為探究整理液濃度對試驗結(jié)果的影響，本試驗設(shè)計了整理液濃度單因素試驗。

根據(jù)單因素試驗結(jié)果分析，隨著整理液濃度的增加，整理后的3種抗菌織物質(zhì)量變化率逐漸增大，滌麻織物在整理液濃度為2 mg/ml時增重趨于平緩，這是因為隨著整理液濃度的增加，滌麻織物表面孔隙逐漸被覆蓋，其吸附力逐漸下降，從而增重上升到一定程度時趨于穩(wěn)定。

滌綸和棉布2種基布的增重變化較滌麻基布變化較小。相同條件下，3種基布質(zhì)量變化率的大小排序為滌麻>滌綸>棉布。滌綸的親水性較弱，從而導(dǎo)致對抗菌劑黃芩甙的吸附力較弱。棉布作為天然纖維織物，親水性較好，但本試驗中棉布纖維編織緊密，從而黃芩甙沒有足夠的附著點(diǎn)導(dǎo)致質(zhì)量變化率較小。

從整理后的質(zhì)量變化率進(jìn)行比較，3種鞋用里布中滌麻織物相較于其他2種基布整理后的質(zhì)量變化率最大，整理液濃度為2.5 mg/ml時，滌麻織物的質(zhì)量變化率為15.7%，滌綸和棉布的質(zhì)量變化率為9.2%和6.7%。

(2)抑菌率

參照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 20944.3-2008《紡織品 抗菌性能的評價》進(jìn)行抗菌性能檢測，本試驗采用振蕩法對3種整理后的基布進(jìn)行抗菌性能評價，根據(jù)式(1)抑菌率公式分析試驗結(jié)果：

(1)

式中A表示對照樣培養(yǎng)一定時間后的菌落數(shù)；B表示抗菌整理樣培養(yǎng)一定時間后的菌落數(shù)。

試驗結(jié)果見表1。

表1 滌綸、棉布、滌麻3種抗菌織物的抑菌率

從表1可以看出，隨著整理液濃度的增大，3種基布整理后的抗菌性能也隨之增強(qiáng)。3種基布空白試樣的抑菌能力為滌麻>滌綸>棉布。滌麻作為天然麻纖維與化學(xué)聚酯纖維的共紡織物，其性能結(jié)合了麻纖維和聚酯纖維的優(yōu)點(diǎn)，其中麻纖維具有一定的抗菌性[17-18]，所以空白樣滌麻織物對細(xì)菌和真菌所表現(xiàn)的抑菌性明顯高于滌綸織物和棉織物。棉織物作為天然纖維的一種，具有很好的吸濕性，其在使用過程中更容易附著一些人體汗液和皮膚角質(zhì)，從而給微生物的生長提供了一個較好的“生長環(huán)境”，所以其抑菌性比滌麻和滌綸織物都相對弱一些。

2.1.2滌麻抗菌基布的耐洗滌性

結(jié)合整理后3種鞋用里布的質(zhì)量變化率和對不同菌種的抑菌率的綜合分析，滌綸、棉布、滌麻3種鞋用里布中抑菌性能較好的為滌麻織物。與其他2種基布相對比，在同等條件下，滌麻基布的增重最多，其抑菌率最高。為進(jìn)一步說明滌麻抗菌整理的效果，本試驗參照GB/T 8629—2001《紡織品 試驗用家庭洗滌和干燥程序》對整理后滌麻抗菌織物進(jìn)行了不同次數(shù)的水洗并測試其抑菌性。表2為經(jīng)不同水洗次數(shù)后抗菌滌麻鞋用里布的抑菌率。

由表2可得，隨著水洗次數(shù)的增加，抗菌滌麻鞋用里布的抑菌效果明顯下降，水洗15次后，對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、白色念珠菌和紅色毛癬菌的抑菌率分別為79.0%、73.9%、63.5%、66.1%。對洗滌后的織物進(jìn)行烘干、稱重，結(jié)果顯示質(zhì)量比洗滌前有所下降，這是由于在水洗過程中，織物表面附著的黃芩甙抗菌顆粒，隨著洗滌過程中與陪洗物相互摩擦而脫落?？椢锉砻婵咕煞贮S芩甙減少，其抑菌率也隨之減小。水洗50次后，滌麻織物對細(xì)菌的抑菌性下降了50%左右，對真菌的抑菌性下降了62%左右，其抗菌性大小不再滿足標(biāo)準(zhǔn)QB/T 2881-2013《鞋類和部件抗菌性能技術(shù)條件》的抗菌要求。

2.2 3種鞋用抗菌基布的性能檢測

2.2.1物理機(jī)械性能

在抗菌整理過程中，由于浸軋工藝的影響，織物的物理機(jī)械性能會受到影響，且整理后的抗菌劑黃芩甙對纖維的力學(xué)性能也會產(chǎn)生影響。不同處理條件下，織物物理機(jī)械性能變化情況如表3所示。通過比對研究，3種織物的物理機(jī)械性能隨著抗菌整理液濃度的變化，呈現(xiàn)起伏性變化。

滌綸織物和棉織物隨著整理液濃度增加，其拉伸斷裂強(qiáng)力在上升到一定程度后開始下降。滌綸織物拉伸斷裂強(qiáng)力在整理液濃度為0.5 mg/ml時由264 N上升到279 N，在整理液濃度為1 mg/ml時，又下降到273 N，然后上升到288 N，再增加整理液濃度，滌綸織物的拉伸斷裂強(qiáng)力開始下降。其最大的拐點(diǎn)出現(xiàn)在整理液濃度為1.5 mg/ml處。棉布織物拉伸斷裂強(qiáng)力在整理液濃度為1.5 mg/ml之前一直增加，隨后開始下降，其斷裂伸長率在1%范圍內(nèi)變化。這是由于在整理過程中，抗菌劑黃芩甙附著在織物表面對纖維結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響[19-20]。一定量的黃芩甙填充了纖維之間的一些孔隙結(jié)構(gòu)，從而使得整理后的織物拉伸斷裂強(qiáng)力增加，但隨著整理液濃度的不斷增加，織物表面附著的黃芩甙顆粒增多，在外力作用下，有些附著點(diǎn)會產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象從而使得織物的拉伸斷裂強(qiáng)力下降。黃芩甙在織物表面的附著使得纖維之間相互滑移能力受到影響，織物的斷裂伸長率出現(xiàn)起伏變化。由于滌麻織物中麻纖維為短纖維，其纖維之間相對滑移程度較小，所以滌麻織物的斷裂伸長率相較于滌綸較小。滌麻織物在經(jīng)不同濃度整理液整理后其斷裂伸長率和拉伸斷裂強(qiáng)力的最大拐點(diǎn)均出現(xiàn)在1.5 mg/ml處。

表3 不同處理條件對滌綸、棉布、滌麻3種鞋用織物物理機(jī)械性能的影響

同等條件下對3種織物的物理機(jī)械性能進(jìn)行對比分析可得，未經(jīng)整理的3種織物，棉布的拉伸斷裂強(qiáng)力最小，這是因為天然棉纖維自身的強(qiáng)力較化學(xué)纖維弱，這也是棉布用做鞋用里布的一個缺點(diǎn)。棉布的斷裂伸長率在3種基布中也是最小的，這是由于斷裂伸長率在一定程度上與織物的編織緊密程度有很大關(guān)系，通過掃描電鏡觀察棉布表面結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)棉布的纖維之間編織緊密，導(dǎo)致纖維之間相對滑移能力較弱，所以纖維的延展性較弱，不易拉伸。滌綸作為化學(xué)長纖維，其纖維之間滑移能力較強(qiáng)，更易拉伸延展，所以斷裂伸長率在3種鞋用里布之中是最大的。而拉伸斷裂強(qiáng)力在3種基布中，滌麻織物的拉伸斷裂強(qiáng)力最大，麻纖維本身的強(qiáng)度也比較高，所以滌麻共混之后，其高強(qiáng)度的優(yōu)良特性仍然保留。

2.2.2透氣性

圖1為整理液濃度對滌綸、棉布、滌麻3種鞋用里布透氣量的影響。

圖1 整理液濃度對滌綸、棉布、滌麻3種鞋用里布透氣量的影響

透氣性是鞋用織物應(yīng)用中的一個重要性能，良好的透氣性可以給人腳提供一個相對舒適的鞋腔內(nèi)環(huán)境。從圖1試驗結(jié)果可知，整理液濃度對滌綸和滌麻2種織物透氣性的影響不大，其透氣量變化趨勢均較為平緩，而對棉布的影響較大，這是因為試驗所用的棉布纖維結(jié)構(gòu)編織較為緊密，纖維間的孔隙較小，在整理過程中，抗菌劑在軋壓作用下更加緊實(shí)地覆蓋在織物表面，使得孔隙減小，從而導(dǎo)致棉布織物的透氣性降低。

2.2.3白度

織物的白度對使用過程的美觀性會產(chǎn)生一定影響。本試驗所用的黃芩甙是一種淡黃色粉末，溶解后溶液顯淡黃色。經(jīng)檢測，3種基布在整理后白度隨著整理液濃度的增加逐漸下降。這是因為隨著整理液濃度的增加，附著在3種織物表面的抗菌成分黃芩甙也逐漸增多，且浸軋工藝中的焙烘過程也會對織物白度產(chǎn)生影響。圖2為整理液濃度對滌綸、棉布、滌麻3種鞋用里布白度的影響。

由圖2試驗結(jié)果對比分析得出，3種基布中，白度最低的是滌麻織物，這是由于滌麻中麻纖維本身偏黃褐色，而且同等條件下滌麻織物表面附著的抗菌劑黃芩甙的量在3種基布中是最多的，故滌麻織物的白度下降幅度最大，且同等條件下滌麻織物的白度最低。

2.2.4抗彎剛度

在整理后，織物的手感會發(fā)生變化，為量化這種手感變化的程度，本試驗測試了抗菌整理后，滌綸、棉布、滌麻3種鞋用里布的抗彎剛度?？箯潉偠纫脖环Q為彎曲硬挺度，可以用來表征織物的硬挺度。通過試驗得出，整理后的滌麻抗彎剛度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過滌綸和棉布整理后的抗彎剛度。滌綸、棉布、滌麻3種空白樣抗彎剛度分別為48、18、2 410，經(jīng)黃芩甙濃度為0.5 mg/ml的整理液整理后，3種抗菌織物的剛度分別為55、21、2 860。隨著整理液濃度的提高，3種抗菌織物的抗菌剛度逐漸增加?？梢?，經(jīng)抗菌整理加工的織物硬挺度有一定的提高。這是由于整理后的織物表面及纖維之間都附著了抗菌劑黃芩甙，從而使這3種織物表面黃芩甙密度增加，織物硬挺度也隨之增加。

圖2 整理液濃度對滌綸、棉布、滌麻3種鞋用里布白度的影響

3 結(jié)論

(1)對比滌綸、棉布、滌麻3種鞋用里布抗菌整理后的抗菌性能，滌麻織物的抗菌性能最好。

(2)經(jīng)2.5 mg/ml整理液整理的滌麻鞋用里布抗菌性能達(dá)到了《鞋類和部件抗菌性能技術(shù)條件》要求，此時的抑菌率為：大腸桿菌98.9%、金黃色葡萄球菌98.0%、白色念珠菌82.9%、紅色毛癬菌84.3%。

(3)對比滌綸、棉布、滌麻3種鞋用里布抗菌整理后的物理機(jī)械性能、透氣性、白度和抗彎剛度，同等條件下，滌麻的物理機(jī)械性能最好，滌綸透氣性最高且白度最大，滌麻的抗彎剛度最大。