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关键词:功能性家纺产品;测试技术;标准
中图分类号:TS107.7 文献标志码:A
Development and Application of Testing Technologies and Standards at Home and Abroad for Functional Home Textiles
Abstract: In recent years, with the raise of people’s consumption level and diversification of consumer demand, functional home textiles have got rapid development. However, from the view of evaluating their functions, developments of related testing technologies and standards are hysteretic relatively. This article introduced developing status of functional home textiles in testing technologies and standards at home and abroad based on market demand on main functions of home textiles, such as anti-mite, anti-bacteria, antimosquitoes, anti-crease, water repellency, oil repellency, soil release, resistance to ultraviolet, antistatic and far-infrared radiation properties. Shortages in developing testing method and standards of functional home textiles were pointed out by comparing related standards and some suggestions were threw out.
Key Words: functional home textiles; testing technology; standard
近年来,随着人们生活水平的提高和城镇化进程的加快,家用纺织品及家纺行业呈现出稳定、快速的发展态势。如今的家用纺织品不仅已经跳出了装饰、实用的功能范畴,更是在时尚、流行和个性化方面增添了不少新的元素,并且在家纺产品的功能性开发方面,创新势头方兴未艾。
然而,当消费者面对琳琅满目的功能性家纺产品时,却往往显得有些无所适从。一方面,对不断推出的功能性家纺产品具有强烈的购买欲望,另一方面也对商家所宣传的产品所具有的各种功能心存疑虑。造成这种局面的主要原因在于某些不实或夸大的宣传所带来的负面效应对消费者信心的打击,但同时也与标准滞后、功能性验证手段相对缺乏以及消费者对功能性家纺产品的原理和实际效用不甚了解密切相关。
有鉴于此,本文针对目前功能性家纺产品开发领域比较关注的防螨、抗菌、防蚊虫、抗皱、防湿拒水、防油易去污、防紫外线、抗静电和远红外等方面的功能,介绍国内外相关的检测方法和标准,供读者参考。
1 防螨功能的评价
1.1 防螨性能试验方法
对于家纺产品的螨虫问题,人们并不陌生。有关防螨性能的评价目前主要有两种试验方法:杀螨和驱螨试验。杀螨试验是在一定时间内,以试样致螨虫死亡的比率(击倒率)作为评价指标的测试方法;而驱螨试验则是通过观察试样驱逐、抑制螨虫的情况,以驱逐率、抑制率作为评价指标的测试方法。
目前,在防螨测试方法的标准化方面,日本开发的较早,测试方法类型和种类也比较完善,如JSIF B 010《防螨性能(趋避实验、玻璃管法)实验方法》、JSIF B 011《防螨性能(趋避实验、花瓣法)实验方法》、JSIF B 012《防螨性能(增殖抑制实验、混入培养基法)实验方法》、JIS L 1920《纺织品抗家庭尘螨效果的试验方法》。法国也有其国家标准NF G 39-011《纺织品特性 具有抗螨特性的织物和聚合材料 抗螨功效的特性和测量》。2003年我国农业部颁布了《卫生杀虫剂药效试验测试方法及评价》,其中包括《灭螨和驱螨药效试验方法和评价标准》。之后,我国又相继于2009年推出了国家推荐性标准GB/T 24253― 2009《纺织品 防螨性能的评价》和行业标准和FZ/ T 62012 ― 2009《防螨床上用品》。
1.2 家纺产品的防螨性能测试方法比较
目前适用于家纺产品防螨性能测试的标准主要有AATCC 194《纺织品在长期测试条件下抗室内尘螨性能的评价》、GB/T 24253《纺织品 防螨性能的评价》、FZ/T 62012《防螨床上用品》和大阪府立公共卫生研究所法。而行业标准FZ/T 62012是目前国内唯一一个针对家纺产品的防螨测试标准,大阪府立公共卫生研究所法同GB/T 24253中的趋避法很相似。
1.2.1 防螨测试原理
上面提到的 3 种测试方法的原理很相似。将试样和对照样分别放在培养皿内,在规定条件下同时与螨虫接触。经过一定时间的培养后,对试样培养皿内和对照样培养皿内存活的螨虫数量进行计数,根据所采用的实验方法计算螨虫驱避率或螨虫抑制率,评价防螨效果。
1.2.2 防螨测试技术条件
这 3 个标准的测试技术条件如表 1 所示。1.2.3 防螨效果的评价
关于防螨效果的评价,AATCC 194不提供防螨效果评价的等级,FZ/T 62012的防螨效果评价等级如表 2 所示,GB/T 24253的如表 3 和表 4 所示。
2 抗菌功能的评价
现有的纺织品抗菌性能测试方法同样适用于家纺产品的抗菌性能测试。从选用的菌种上来看,通常选用金黄色葡萄球菌作为革兰氏阳性菌的代表、大肠杆菌作为革兰氏阴性菌的代表,而白色念珠菌则作为真菌的代表。纺织品抗菌性能测试方法主要有定性测试方法、半定量测试方法和定量测试方法。
2.1 抗菌性能的定性测试
目前用于纺织品抗菌性能测试的定性方法主要有美国的AATCC 90《纺织材料抗菌性能的评价:琼脂平皿法》、AATCC 30《抗真菌活性:纺织品防腐和防霉性能评价》、日本的JIS Z 2911《抗霉性试验方法》以及中国的GB/T 20944.1《纺织品 抗菌性能的评价 第一部分:琼脂平皿扩散法》等。定性测试方法主要是通过在培养基上接种测试菌,然后放入被测织物试样,经一定时间在一定条件下培养后,用肉眼观察与织物试样接触或周边的培养基上接种菌的生长情况,从而判断被测样品的抗菌性能。这类定性方法的优点是费用低、速度快;缺点是不能对样品的抗菌活性给出定量的评价结果,且主要适用于溶出型的抗菌产品。
2.2 抗菌性能的半定量测试
纺织品抗菌性能的半定量测试目前应用得比较多的是平行划线法,可相对快速、方便地给出被测样品抗菌性能的半定量结果,其代表性的测试标准是美国的AATCC 147《纺织材料抗菌活性评价:平行划线法》。该方法是将测试菌种以平行划线的方法接种在培养皿中的营养琼脂平板上,形成5 条平行的条纹,再将样品垂直于划线方向放置在琼脂平板上,并轻轻挤压,使其与琼脂表面紧密接触,在一定的温度下放置一定时间,然后观察划线部位的测试菌种的繁殖情况,测量在划线与试样接触的边缘所形成的抑菌区宽度,并以此来表征试样的抗菌能力。该方法同样不能给出被测样品确切的抗菌性能数值,但可作为有效的半定量测试手段对被测样品的抗菌性进行大致的判断。该方法仅适用于溶出型抗菌产品,完全不适用于非溶出型抗菌产品。
2.3 抗菌性能的定量测试
目前纺织品抗菌性能的定量测试方法采用得最多的是烧瓶振荡法和吸收法。烧瓶振荡法是通过纺织品在菌液中的振荡,使细菌与纺织品所含有的抗菌剂接触,根据振荡前后菌液中所含活菌个数的变化,作为抗菌性能的主要指标;而吸收法则是将含有规定浓度的菌液滴加于抗菌纺织品试样和不含抗菌剂的对照样上,在规定条件下培养一定时间后,对培养前后的试样和对照样分别用规定的洗脱液进行洗涤,之后再对洗脱液中的活菌记数,通过对比培养前后活菌个数的变化来评价抗菌性能。
现有的纺织品抗菌性能定量测试方法的标准主要包括美国的AATCC 100《纺织材料抗菌整理剂的评价》、ASTM E 2149 《动态接触条件下固定抗菌剂抗菌活性测定的标准试验方法》,日本的JIS L 1902《纺织制品抗菌活性和效率的测试》,我国的FZ/T 01021《织物抗菌性能试验方法》、GB/T 20944.2 《纺织品 抗菌性能的评价 第二部分:吸收法》和改良的奎因(Quinn)法等。定量测试方法的优点是定量、准确、客观,缺点是时间长、费用高。
3 防蚊功能的评价
2013年12月17日,国家质监总局正式了国家推荐性标准GB/T 30126 ― 2013《纺织品 防蚊性能的检测和评价》,并将于2014年12月1日起正式实施。而在此之前,我国还没有专门针对纺织品防蚊效果的测试标准,纺织品防蚊整理效果测试主要借鉴或参照农业部起草的几个标准,如GB 13917.1《农药 登记用卫生杀虫剂室内药效试验及评价 第1部分:喷射剂》、GB/T 17322.10《农药 登记卫生用杀虫剂的室内药效评价 驱避剂》和GB 13917.3《农药 登记卫生用杀虫剂室内药效试验方法 小型烟雾剂及烟雾片的室内药效测定方法》。
新的GB/T 30126不仅规定了采用驱避法和强迫接触法测定纺织品防蚊性能的方法,并对防蚊性能的评价等级进行了规范,适用于机织物、针织物、非织造布等纺织品。
驱避法的原理是将具有一定攻击力的蚊虫置于有试样的空间内,其中试样附于人体或供血器上,计数在规定时间内蚊虫在被测试样和对照样表面停落数,以驱避率来评价织物的防蚊性能,评级等级如表 5 所示。
强迫接触法是将蚊虫置于有试样的空间内,压缩空间迫使蚊虫接触试样,计数在规定时间内被击倒的蚊虫数和死亡的蚊虫数,以击倒率和杀灭率来评价织物的防蚊性能,评级等级如表 6 和表 7 所示。
4 抗皱功能的评价
4.1 外观平整度法
对家纺产品的抗皱性能测定,多采用洗可穿的外观平整度法。比如AATCC 124、AATCC 88B、AATCC 88C、AATCC 143、ISO 15487和GB/T 18863。这些测试方法从原理上来说,都是将纺织品洗涤后,对照评级样卡或评级样照对洗后纺织品的各项外观性能进行评级。
美标系统在抗皱性能评价上常用的有 4 个标准,分别为AATCC 124《织物经多次洗涤后的外观平整度》、AATCC 88B《织物经多次家庭洗涤后的接缝平整度》、AATCC 88C《织物经多次家庭洗涤后的褶裥保持性》和AATCC 143《服装及其它纺织制品经多次家庭洗涤后的外观》,其中前 3 个适用于织物,而AATCC 143适用于服装。同AATCC 143类似,ISO 15487也适用于服装,并可评价多次洗涤之后的面料平整度、接缝平整度和褶裥保持性。
GB/T 18863《免烫纺织品》则根据免烫纺织品的特点和整理加工现状,规定了免烫纺织品的定义、分类、质量要求、试验方法、检验规则和包装标准。同其他国外标准相比,GB/ T 18863不仅考核了免烫性能指标(外观平整度、接缝外观、褶裥外观和尺寸变化率),还考核了健康卫生要求(pH值和甲醛)和因整理而损失的服用性能指标(断裂强力、撕破强力或顶破强力)。同GB/T 18863配套使用的还有 3 个实验方法标准,它们分别是GB/T 13769 《纺织品 评定织物经洗涤后外观平整度的试验方法》、GB/T 13770 《纺织品 评定织物经洗涤后褶裥外观的试验方法》和GB/T 13771 《纺织品 评定织物经洗涤后接缝外观平整度的试验方法》。
从技术要求上来说,仅GB/T 18863提供了质量指标的技术要求,其他国外标准均没有提供。但通常商业标准对外观平整度、接缝外观、褶裥外观的要求为3.5级。
4.2 折痕回复性
家纺产品的抗皱性能还可以从面料本身的折痕回复性上来考核,有折皱回复角测定法和折皱回复外观法两种。
相关的折皱回复角测定测试标准有AATCC 66《机织物折痕回复:回复角 》、ISO 2313《纺织品 用回复角表示的水平折叠试样的折痕回复性的测定》、GB/T 3819《纺织品 织物折痕回复性的测定 回复角法》和BS EN 22313 《纺织品用回复角表示的水平折叠试样的折痕回复性的测定》等。其测试原理为:将折叠后的试样压在某一质量重物下一定时间后,悬置于一测定回复角的仪器上一段时间,并最终测量试样的回复角。回复角越大,说明面料受压后,回复到平整状态的能力越强,抗皱性能越好。
而折皱回复外观法的测试标准有AATCC 128《织物折痕回复性 外观评价法 》和 ISO 9867《纺织品 织物折皱回复性的评定 外观法》。其测试原理为:试样放置于AATCC折皱仪上(图1),释放重锤并压在螺旋下降的试样上,压置于试样上一段时间后,使试样产出折皱。垂直悬挂24 h后,同标准样卡比较,对试样折皱进行评级。1级最差,5级最好。
5 防湿、拒水、防油和防污功能的评价
5.1 防湿性能的测试
防湿性的测试方法主要是喷淋法,用于评价织物表面的沾湿性能。如ISO 4920《织物 抗表面沾湿(喷淋试验)性的测定》、AATCC 22《拒水性能测试:喷淋法》、 GB/T 4745《纺织品 防水性能的检测和评价 沾水法》等。测试原理是将一定量的水由喷嘴从某一高度上喷淋到呈45°角固定的试样上,然后同标准图片比较,进行评级,级别越高说明织物的防湿性越好。
5.2 拒水性能的测试
常用的拒水性能测试方法是美国的AATCC 193《抗润湿性:防水/乙醇溶液试验》,其具体测试方法是:用不同比例的水和异丙醇配成0 ~ 8级溶液,不同级别的溶液具有不同的表面张力。从1级溶液开始,将溶液滴在试样上,观察润湿、芯吸和其接触角,若无润湿和芯吸现象,再滴更高一级的溶液在试样上,直到面料在(10±2)s内发生明显的润湿或芯吸现象,记录下此时的溶液级数。级数越高,说明面料的拒水性越好。
5.3 防油性能的测试
防油测试标准主要有AATCC 118《拒油性: 抗碳氢化合物测试》、ISO 14419《纺织品 拒油性 耐碳氢化合物试验》和GB/T 19977《纺织品 拒油性 抗碳氢化合物试验》。其原理是选取不同表面张力的一系列碳氢化合物标准试液滴在试样表面,30 s内观察润湿、芯吸和接触角情况。拒油等级以没有润湿试样的试液最高编号表示。等级越高,说明织物的防油性能越好。
5.4 易去污性能的测试
目前常用的易去污检测方法标准有AATCC 130《易去污性:油渍清除法》、FZ/T 01118《纺织品 防污性能的检测和评价 易去污性》和FZ/T 14021《防水、防油、易去污、免烫印染布》的附录A《易去污测试方法》。这些标准方法的原理很相似,将一定量的污物施加在织物表面后洗涤织物,对比洗涤后织物沾污部分和未沾污部分的色差变化。表 8 对比了这 3 个标准的测试方法。
2013年12月,中国国家标准化管理委员会了GB/T 30159.1 ― 2013《纺织品 防污性能的检测和评价 第1部分:耐沾污性》,此标准将于2014年10月15日正式实施。不同于易去污和防油测试,该测试标准给出了 2 种测定纺织品耐沾污性的试验方法,即液态沾污法和固态沾污法,并给出了耐沾污性的评价指标。液态沾污法是将高盐稀态发酵酱油(老抽)或花生油0.05 mL滴加在水平放置的试样表面,30 s后以约45°观察液滴在试样表面的润湿、芯吸和接触角情况,根据沾污状态等级描述评定试样液态污物的沾污程度。等级描述共有 5 级,其中,1级耐沾污性最差,5 级最好。实验结果为 3 ~4 级及以上时,则认为该样品具有耐液态污物沾污性。
固态沾污法是将试样固定在装有规定的固态污物的试验筒中,翻转实验筒使试样与污物充分接触,通过变色灰卡比较试样沾污部位与未沾污部位的色差,评定试样耐固态污物的沾污程度。实验结果的色差级数为 3 ~ 4 级及以上时,则认为该样品具有耐固态污物沾污性。
6 抗紫外功能的评价
常用的纺织品抗紫外线性能的检测标准有澳大利亚/新西兰的AS/NZS 4399《日光防护服评定和分级标准》,美国标准AATCC 183《纺织品透射或阻隔紫外线的性能测试》、ASTM D 6544《紫外线透射测试前纺织品指标规程》、 ASTM D 6603《紫外线防护纺织品标签指南》,欧盟标准EN13758-1《纺织品 日光紫外线防护性能 第 1 部分:服装面料的测试方法》、EN13758-2《纺织品 日光紫外线防护性能 第2部分:服装的分类和标记》和中国标准GB/T 18830《纺织品 防紫外线性能的评定》。
这些标准的测试原理相近,均采用单色或多色的紫外线辐射试样,探测器由光电倍增管组成,将信号放大并处理,输入计算机进行处理。根据收集的总光谱透射射线,测定总光谱透射比,并计算试样的UPF值。对于防紫外性能的评价,GB/T 18830中规定:样品UPF>40,且T(UVA)AV
7 抗静电功能的评价
目前,适用于家纺产品抗静电性能检测的标准有美国的AATCC 76《纺织品表面电阻试验方法》,英国的BS EN1149《防护服 静电性能 第1部分表面电阻(试验方法和要求)》,德国的DIN 54345-1 1992《纺织品检验:静电性能-电阻值的测定》,中国的GB/T 22042 《服装 防静电性能 表面电阻率试验方法》、GB/T 22043 《服装 防静电性能 通过材料的电阻(垂直电阻)试验方法》和GB/T 12703《纺织品 静电性能的评定》。其中,AATCC 76、BS EN 1149-1 、DIN 54345-1、GB/T 22042和GB/T 22043均采用电阻率法。GB/T 12703共有 7 个部分,分别为:第 1 部分:静电压半衰期;第 2 部分:电荷面密度;第 3 部分:电荷量;第 4 部分:电阻率;第 5 部分:摩擦带电电压;第 6 部分:纤维泄露电阻;第 7 部分:动态静电压。
从商业检验层面来说,由于表面电阻法测试原理简单,测试数据稳定,得到了较好的应用。而国标的很多其它方法中,由于涉及摩擦过程,通用性和数据稳定性较差,实际应用很少。另外,不同的抗静电检测方法中,由于测试原理和技术条件并不相同,因而测试结果没有可比性,这也是其它抗静电测试方法没有得到广泛应用的原因之一。
另外,即便是表面电阻法,不同的测试环境,对测试结果也有很大的影响。比如:AATCC 76中通常选用的相对湿度为20%,BS EN 1149-1中则采用了25%±5%的相对湿度,DIN 54345-1采用了25%的相对湿度,而GB/T 12703第 4 部分采用了35%±5%的相对湿度。由于环境湿度对测试结果影响很大,所以这些不同标准的测试结果也无严格的可比性。目前,我国尚无专门针对家纺产品的抗静电性能的评价方法标准。
8 远红外功能的评价
远红外功能性纺织品是我国功能性纺织品开发中较早实施的。目前,我国对远红外纺织产品的检测标准主要有FZ/ T 64010《远红外纺织品》和GB/T 30127《纺织品远红外性能的检测和评价》,其中GB/T 30127的实施日期为2014年12月1日。同FZ/T 64010相比,GB/T 30127考核了远红外发射率和温升 2 项指标。
远红外发射率的测定原理是将标准黑板体与试样先后置于热板上,依次调节热板表面温度使之达到规定温度;光谱响应范围覆盖 5 ~ 14 μm波段的远红外辐射测量系统分别测定标准黑体板和试样覆盖在热板上达到稳定后的辐射强度,通过计算试样与标准黑板体的辐射强度之比,从而求出试样的远红外发射率。温升的测定则是远红外辐射源以恒定辐射强度照试样一定时间后,测定试样表面的温度升高值。
对于一般样品,若试样的远红外发射率不低于0.88,且远红外辐射温升不低于1.4 ℃时,样品具有远红外性能;对于絮片类、非织造类、其毛绒类等疏松样品,远红外发射率不低于0.83,且远红外辐射温升不低于1.7 ℃,则样品具有远红外性能。
9 结语
除了上述功能性家纺产品之外,目前市场上还有芳香型家纺产品和负离子家纺产品,国内外对此并没有相应的检测标准。一方面是由于这类产品的量总体上还不多;二是在如何真实体现使用者的实际感受上,应该采用何种技术手段来进行测试尚有疑虑;三是如何给出一个科学合理的评价标准尚有难度。
事实上,功能性纺织产品的开发已经走过了近30年的历程,但发展过程并非一帆风顺。首先,由于对所声称的各种功能缺乏科学合的理评价手段,相应的测试方法和标准的开发相对滞后,使得一些假冒伪劣产品和虚假宣传充斥市场,不仅误导了消费,也使功能性纺织产品的正常开发受到牵连;二是到目前为止,消费者对大部分功能性纺织产品的各种功能的实际感受与市场的宣传存在一定的距离,某些夸大性的宣传反而使消费者心存疑虑。因此,及时研究、制订和实施科学合理的功能性家用纺织品的测试评价标准对于促进功能性家纺产品的健康发展具有积极的意义。此外,由于功能性家纺产品的开发在很大程度上是基于某些化学物质的使用,因而,对这些化学物质在使用过程中可能导致的生态安全问题必须引起足够的重视,而这些正是目前在功能性纺织产品开发中经常被忽视的问题。
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关键词:抗菌纺织品;三氯生;紫外-可见分光光度法;高效液相色谱法;气相色谱法;气质联用法;气相色谱-串联质谱法
1 引言
三氯生广泛用于纺织品的杀菌整理[1-2],现已有多种以三氯生作为抗菌剂的抗菌纤维面世,并生产了多种抗菌织物。在使用过程中,三氯生缓慢地迁移到织物表面,使其持续具有抗菌效果。以往三氯生被认为毒性低,不会危害环境安全和人体健康[3]。但最近的研究成果却表明三氯生可明显干扰大鼠的糖和脂肪代谢[4-5],可使鱼类和水生动植物中毒[6]。因此各国纷纷立法限制使用三氯生,其中纺织品中三氯生含量不得超过1000 mg/kg[7-11]。
目前日化产品和环境样品中三氯生的检测已有大量文献报道[12-13],作者采用多种检测技术对纺织品中三氯生进行了测定,建立了一系列的测定方法[14-22]。微波辅助萃取法、超声萃取法和索氏萃取法是用于萃取固体样品中待测组分最常用的三种萃取方法,本文采用这三种萃取方法对两个抗菌纺织品中的抗菌剂三氯生进行萃取,并采用不同的检测方法对萃取产物进行了测定,结果表明,采用不同检测方法获得的数据之间不存在显著性差异。
2 试验部分
2.1 仪器与设备
Shimadzu UV-2550紫外-可见分光光度计(日本岛津公司);Shimadzu LC-20AD高效液相色谱仪(日本岛津公司);6890N气相色谱仪(美国Agilent公司);GC 3800-Varian 1200气质联用仪(美国Varian公司);Agilent 7890A-7000B三重四极杆气相色谱-串联质谱仪(美国Agilent公司)。MARS 5型微波萃取仪(美国CEM公司);SK2510HLC超声波清洗器(上海科导超声仪器有限公司);Soxtec 2050型索氏萃取仪(瑞典FOSS公司)。Heidolph旋转蒸发仪(德国Heidolph公司);氮吹仪(北京康林科技有限公司);SHZ-B水浴恒温振荡器(上海跃进医疗器械厂);0.45mm滤膜(德国Membrana公司);Milli-Q纯水仪(Millipore公司)。
三氯生标准品(纯度99.5%)由德国Dr. Ehrenstorfer GmbH公司提供,色谱纯甲醇由Tedia公司提供,分析纯试剂乙酸酐、乙醚、二氯甲烷、叔丁基甲醚、石油醚、丙酮、三氯甲烷、正己烷、乙酸乙酯、无水乙醇、异丙醇、环己烷、乙腈、异辛烷、四硼酸钠均由广州化学试剂厂提供。
0.1 mol/L四硼酸钠溶液:称取38.1 g四硼酸钠,溶解于二次蒸馏水中,定容至1000 mL。
2.2 标准溶液的配制
称取三氯生标准样品10.0 mg,用甲醇溶解,定容至10 mL,得到浓度为1000 mg/mL的标准储备液。使用时再稀释至所需浓度。
2.3 样品处理
2.3.1 萃取
取有代表性的样品,剪成0.5 cm×0.5 cm的小块并混匀。
微波辅助萃取时,称取1.0 g样品,置于微波萃取管中,加入15 mL萃取溶剂,进行微波萃取,萃取温度设定为比萃取溶剂的沸点高约20℃。萃取完成后,冷却至室温,离心分离,收集上清液至鸡心瓶中。用15mL萃取溶剂进行第二次萃取,合并上清液。
超声萃取时,称取1.0 g样品,置于150mL磨口锥形瓶中,加入25 mL萃取溶剂,在40℃下超声萃取30 min,收集上清液至鸡心瓶中。用25 mL萃取溶剂进行第二次萃取,合并上清液。
索氏萃取时,称取1.0 g样品,置于纤维素套管中,加入50 mL萃取溶剂萃取4h,冷却至室温,将萃取液转移至鸡心瓶中。
2.3.2 萃取液的处理
将萃取液选择蒸发至近干,再用氮气缓慢吹干。
用甲醇溶解残留物,并定容至10 mL,0.45 mm滤膜过滤后进行紫外-可见分光光度法和高效液相色谱法测定。
用50 mL四硼酸钠溶液分多次洗涤残留物,洗涤液转移至150 mL磨口锥形瓶中。加入1 mL乙酸酐,以500rpm的速度室温下振荡30 min。加入10 mL正己烷,继续振荡30min。转移至125 mL分液漏斗中,静置,弃去下层水相。上层有机相用30 mL四硼酸钠洗涤3次,然后用0.45mm滤膜过滤后供气相色谱法、气质联用法、气相色谱-串联质谱法测试用。必要时,稀释后再进行分析。
2.4 分析条件
2.4.1 紫外-可见分光光度法条件
以甲醇为参比溶液,在282 nm处测定溶液的吸光度,所用比色池为1 cm石英比色池。
2.4.2 高效液相色谱法条件
色谱柱:岛津Shim-pack XR-ODS色谱柱(75mm?3.0 mm?2.2 mm);流动相:甲醇/水=90/10;流速:0.5 mL/min,检测波长:282 nm;柱温:40℃;进样量:1.0 mL。
2.4.3 气相色谱法条件
HP-5色谱柱(30 m?0.32 mm?0.25 mm),初始温度150℃,以20℃/min升至280℃,保留1.5 min,载气为氮气(纯度>99.99%),流速6.5 mL/min,不分流进样,进样量1.0 mL。进样口温度250℃,检测器温度280℃。
2.4.4 气质联用法条件
DB-5MS毛细管色谱柱(30 m?0.25 mm? 0.25 mm),初始温度150 ℃,以20 ℃/min升至280℃,保留3.5 min,载气为氦气(纯度>99.999%),流速1.0 mL/min,不分流进样,1.0 min后开阀,进样量1.0 mL。进样口温度250℃,色谱-质谱接口温度260℃。离子源温度200℃,电离方式:电子轰击离子源(EI),电离能量:70 eV。全扫描方式,溶剂延迟:4.0 min,质量扫描范围:45amu~450amu,定量离子:m/z 288、m/z 330。
2.4.5 气相色谱/串联质谱法条件
HP-5MS色谱柱(30 m?0.25 mm? 0.25 mm),初始温度150℃,以20℃/min升至280℃,保留3.5 min,载气为氦气(纯度>99.999%),流速1.2 mL/min,不分流进样,1.0min后开阀,进样量1.0 mL。进样口温度260℃,色谱-质谱接口温度280℃。离子源温度230℃,电离方式:电子轰击离子源(EI),电离能量70eV。四极杆温度150℃,氦气流量2.25 mL/min,氮气流量1.5 mL/min。采用多反应监测模式,定量子离子对为m/z 288?m/z 253,停延时间150 ms,碰撞电压10V,定性子离子对为m/z 288?m/z 207,停延时间150 ms,碰撞电压40V。
3 结果与讨论
3.1 不同萃取技术的萃取效果比较
以乙醚、二氯甲烷等16种常见溶剂为萃取溶剂,分别采用微波辅助萃取法、超声萃取法、索氏萃取法对两个市售抗菌纺织品中的抗菌剂三氯生进行萃取,萃取产物进行高效液相色谱法测定,结果见表1。表1的数据表明:采用微波辅助萃取时,二氯甲烷的萃取效果最好;采用超声萃取时,三氯甲烷的萃取效果最好;采用索氏萃取时,乙酸乙酯的萃取效果最好。在使用最佳萃取溶剂的前提下,超声萃取法和索氏萃取法的效果接近,均明显高于微波辅助萃取法。索氏萃取法萃取时间长,检测通量小,难以满足大批量检测的需求;而超声萃取方便快捷,因此最终确定的萃取条件为:以三氯甲烷为萃取溶剂,40℃下超声萃取30 min。
3.2 不同测定方法的线性关系和检出限
在优化试验条件下,对不同浓度的三氯生标准溶液进行测定,确定其线性关系,列于表2中。以不含三氯生的白色棉布为基质,采用添加不同浓度的三氯生标准溶液进行测试来确定各方法的检出限。在信噪比(S/N)=3的条件下,确定紫外-可见分光光度法、高效液相色谱法、气相色谱法、气质联用法的检出限,在信噪比(S/N)=10的条件下,确定气相色谱-串联质谱法的定量下限,也列于表2中。
3.3 方法的精密度和回收率
以不含三氯生的白色棉布为空白基质,添加不同浓度水平的三氯生标准溶液,测定方法的精密度和回收率,共添加三个水平,每个水平测定9个平行样,结果见表3,表3中数据表明,各方法的平均回收率和精密度均无显著性差异。
3.4 不同方法的测定结果比较
以三氯甲烷为萃取溶剂,采用超声萃取法对一个市售军绿色机织涤纶染色布中的抗菌剂三氯生进行萃取,萃取液经处理后分别采用上述5种方法进行测定,共进行9个平行样测试,结果见表4。
对于表4中的数据进行t值检验,以判断这几种方法之间是否存在显著性差异。结果发现t12=0.87,t13=0.34,t14=0.22,t15=0.11,t23=0.34,t24=0.39,t25=0.41,t34=0.52,t35=0.14,t45=0.26。查t分布表,f=n1+n2-2=16时,若a=0.05,则t0.0516=1.746。上述5个方法中,每两个方法之间的t值均小于t0.0516。因此,这5个方法之间不存在显著性差异。
3.5 实际样品测试
分别采用这5种方法对市售的抗菌纺织品进行测试,测试样品为军绿色机织涤纶布、乳白色机织棉布、紫色机织涤纶布、蓝色机织涤纶布、杏色针织棉布、红色针织棉布、棕色机织涤纶布、绿色涤棉机织弹力布、橙色机织棉布、棕色针织棉布等10个样品,测试结果见表5。测试结果表明,在军绿色机织涤纶布、乳白色棉布中检出高浓度的三氯生,而其余8个样品中均未检出三氯生。这两个阳性样品均是某公司采用Ciba公司提供的三氯生开发的抗菌织物。据其提供的资料,这两种产品中三氯生的标称使用量均为5%。
4 结论
分别采用微波辅助萃取法、超声萃取法和索氏萃取法对抗菌纺织品中的抗菌剂三氯生进行提取,观察其萃取效果,结果发现,超声萃取法的综合性能最优。提取产物经处理后分别进行紫外-可见分光光度法、高效液相色谱法、气相色谱法、气质联用法、气相色谱-串联质谱法测定,结果表明,这5种方法的测试结果之间无显著性差异,这5种方法均能满足抗菌纺织品中抗菌剂三氯生检测工作的要求。
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关键词:稀土;功能整理;抗菌剂;抗紫外线剂;荧光剂
中图分类号:TS195.5 文献标志码:A
Application of Rare Earth in Textile Functional Finishing
Abstract: This article focused on the application of rare earth in textile functional finishing, mainly including antibacterial deodorization finishing, anti-uv finishing, luminescent finishing and so on.
Key words: rare earth; functional finishing; antimicrobial agent; uv-proofing agent; luminescent agent
20世纪以来,稀土研究日益受到人们的关注。在纺织服装领域,稀土被应用于纤维制造、织物前处理、染色、后整理等各个工序中,取得了众多成果。纺织品功能整理的目的是赋予织物某些特殊性能,研究者则陆续发现,一些稀土化合物、稀土复配物及稀土配合物具有抗菌、防臭、抗紫外线、变色发光等功能。
1 稀土抗菌防臭整理
稀土抗菌防臭技术按其发展时间大致为为孕育期(上世纪60年代后期开始)、形成期(上世纪80年代到90年代中后期)和发展期(上世纪90年代后期至现在),已经解决了稀土抗菌防臭整理织物的安全性及耐久性,成功地开发出各类稀土抗菌防臭剂。稀土复配物、稀土配合物抗菌剂近年来发展很快,尤其是集稀土特性和纳米特性于一体的稀土纳米抗菌材料,其开发及应用已成为当前的一个热点。目前稀土抗菌制剂以其原料丰富,国产化率高、耐高温(500 ℃以上)、成本低、杀菌效果好、长效抗菌、用途广、无毒副作用等特点得以较为广泛应用。
1.1 稀土抗菌防臭机理
对于稀土的抑菌机理,目前尚没有较好的解释。不过,人们已逐渐从分子水平上来研究稀土的生物活性,已有文献报道,稀土可与细胞壁、细胞膜、酶、蛋白质、DNA及RNA作用。此外,稀土离子与Ca2+半径相似,与O、S、N等的络合能力大于Ca2+,是Ca2+优异的拮抗剂,这些可能与稀土的抑菌性有很大的关系。值得注意的是,稀土抗菌剂中多为稀土与无机物、有机物配合结构,综合文献报道,具有抑菌作用的稀土配合物,其有机配体多数是在环上含有羧基、羟基或磺酸基的芳香族化合物。有些稀土配合物的抗菌活性与配体相当,而多数稀土配合物的抗菌活性高于配体,后者是由于稀土与配体发生了协同作用。纳米级稀土抗菌剂主要是利用了纳米材料独特的表面效应和小尺寸效应,容易穿过细胞膜,从而对红细胞的脆性造成了破坏,可以抑制微生物的滋生,达到强烈杀菌的效果。
1.2 稀土抗菌防臭应用进展与前景
稀土抗菌剂的研究主要集中在简单的稀土无机或者有机盐类、稀土配合物(包括复配物)、纳米级稀土制剂等 3 个方面。
等将稀土铈离子用于羊毛织物的抗菌整理,结果表明:羊毛经Ce3+处理后,羊毛对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌率均达到90%以上,虽然其抑菌性强,抑菌谱广,但溶液的酸性较强,作为外用抗菌剂不是很理想。
研究发现钛铁试剂和磺基水杨酸稀土配合物是潜在的杀菌、防臭药物,因此稀土配合物不断被合成出来,由于具有良好的广谱抗菌性而被用作抗菌制剂研究与应用。例如霍春芳等采用了滤纸片法、稀释法考察了多种稀土盐及其配合物对多种芽孢菌、普通革兰氏阳性细菌及普通革兰氏阴性细菌的抑菌活性,发现稀土盐类及其配合物抑菌性强、抑菌谱广,对生命力强的芽孢菌显示了比对普通革兰氏阳性及阴性细菌更好的强抑菌效果,且稀土配合物的抑菌效果较稀土盐更好,从而得出稀土配合物是一类对芽孢菌有特效的抑菌剂。
王学智等人较早地在棉布和涤棉的整理中使用了稀土(Pr、Eu、Gd、Dy)氯化物与l,10-邻菲罗琳、2,2-联吡啶的三元固态配合物,使织物产生了较强的广谱抗菌作用。张幼珠等采用硝酸铈与8-羟基喹啉合成配合物作真丝织物抗菌防臭卫生整理剂,所合成的稀土配合物有较强的广谱抗菌性,对白色念珠菌、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌的抑菌环直径均大于20 mm。杨自芳等以天然高分子壳聚糖和稀土硝酸盐为原料,制得一系列新型稀土壳聚糖配合物,实验结果表明其对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均有很好的抑菌作用,且抑菌效果明显优于单独的壳聚糖、稀土硝酸盐。
也有人研究稀土复配(双组份或多组分)抗菌整理剂,并取得较好效果。例如龙泓羽等选用四针状氧化锌晶须(T-ZnOw)作为主要成分并利用稀土元素可在T-ZnOw禁带中产生附加能级扩展光谱响应范围的性质,选用常见稀土元素La和Ce对T-ZnOw进行改性,采用浸渍法使改性T-ZnOw均匀分布在活性碳纤维上,制备出一种具有可见光响应的高性能广谱抗菌性纤维。赵晓燕等用低温射频磁控溅射技术,以TiO2/Nd、Nd/TiO2、TiO2/Nd/TiO2等 3 种方式,在PET非织造布表面沉积TiO2与稀土Nd相对含量不同的纳米结构复合薄膜,以宽化纳米TiO2的吸收光谱,使其在可见光下也能具有较好的抗菌效果。陆斌等人利用分步浸渍法制备了Ce银介孔复合无机抗菌剂,结果显示,该抗菌剂仍然保持有序介孔结构,活性物种Ag以纳米线状稳定存在于孔道内。经测试发现,样品对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌均有着优良的抑杀效果。
近年来纳米级稀土抗菌剂因其性能优异而获得较快发展。稀土纳米抗菌剂一般是通过掺杂稀土金属离子对纳米载体(常用TiO2、ZnO等)进行改性来制备。杨玲等采用纳米ZnO为载体,按照不同掺杂比例制备了复合无机抗菌剂Ce4+/ ZnO,结果表明,掺杂稀土Ce4+明显提高了纳米ZnO的抗菌性。冯西宁等采用稀土对光触媒(纳米TiO2)进行改性,将其负载在纯棉织物上,试验证明,在未经水洗的条件下,采用浸轧工艺处理棉织物比采用涂覆工艺处理的抗菌性能和分解甲醛的效果更加优越。刘雪峰等以纳米锐钛矿型TiO2粉体和硝酸铈为原料,采用浸渍法制备了稀土元素铈负载纳米TiO2抗菌剂。结果表明铈负载后,纳米TiO2的反射光谱特性红移到了500 nm,表现出优异的抗菌性能,在光照下其抗菌机理为稀土激活光催化抗菌和铈离子溶出抗菌的协同作用机理。武晓伟等也将稀土纳米TiO2复合粉体在棉织物上的抗菌性能进行研究,结果表明掺入稀土离子有利于提高纳米TiO2抗菌性能;相同条件下,稀土纳米TiO2抑菌率可达到100%,洗涤10次后抑菌率仍为100%。
国内企业在稀土抗菌防臭制剂的开发上,已经取得一定成绩。逐步开发出多类具有抗菌、防霉、清香、保健等功能产品。经过处理后的织物对多种革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌以及白色琏球菌等真菌有杀灭和抑制其生长的作用,耐洗性也显著提高,某些经30次标准洗涤后仍有明显的抗菌和抑菌效果,并且对人体无毒、无过敏反应,因而具有优良的卫生保健作用。此外稀土作为一种抗菌剂,在使用的过程中是否会引起微生物耐药性、是否会引起环境污染以及土壤生态失衡等,这些问题也值得关注。
2 稀土抗紫外线整理
紫外线是太阳光的重要组成部分,其能量约占日光总能量的6%,紫外线波长在190 ~ 400 nm之间。近年来人们越来越多地发现紫外线对人类的辐射日益增加,危害也日趋严重。因此,防紫外线整理也为功能性纺织品开发的重点之一。目前已见的相关报道,多为利用稀土-无机或稀土-有机复配制剂作为稀土紫外线反射剂和吸收剂对纤维或者织物进行整理,可以获得防紫外辐射效果。
2.1 稀土抗紫外线整理机理
纺织品要具有良好的抗紫外线效果关键在于阻碍紫外线与人体皮肤的接触。目前,对于纺织品进行抗紫外线整理的原理不外乎在于将紫外线吸收或者反射(屏蔽),吸收是将紫外光的能量予以转换以热能或其它形式的低能释放消散,反射(屏蔽)是增加纺织品的反射性以防止紫外线透过。由于稀土其独特的外电子层结构,显示了丰富而又独特的物理-化学特性。将稀土元素应用于抗紫外线屏蔽剂或吸收剂,可以增加紫外线的反射率和吸收率,减小透过率。
自1942年Weissman发现不同β-二酮类铕配合物在吸收近紫外光后能发射三价铕离子的特征光谱后,人们越来越多地将研究重点放在稀土有机配合物发光及其能传机理上。目前关于稀土在纺织品抗紫外线整理中的应用主要有 3 种类型:一是单纯稀土化合物如铈的氧化物及其无机盐,尤其超细纳米级氧化铈抗紫外性能已有报道;二是稀土掺杂入无机类屏蔽剂(如无机类的ZnO、TiO2)使用,这实际上是对无机类屏蔽剂研究的进一步拓展;三是合成稀土有机配合物用作转光剂来吸收紫外线能将波长在200 ~ 360 nm的紫外光吸收转换为红外光并转换为红外光应用于抗紫外线整理。
2.2 稀土抗紫外线整理应用进展与前景
目前将稀土用在纺织品抗紫外线整理上的研究尚不多,但已有的研究结果表明无论是与无机类屏蔽剂混用还是制成稀土有机配合物单独使用,都可赋予纺织品很好的抗紫外线性能,这进一步拓宽了稀土在纺织品中的应用。
尹桂波等用稀土Eu3+有机配合物转光剂分别在薄、厚棉织物上进行了涂层处理,并进行抗紫外线测试,转光剂用量在10 g/L时,薄棉布经整理后UPF值提高了近10倍。王辉等采用原位合成法在棉织物的表面生成CeO2纳米粒子,它们与棉织物的表面具有很强的化学键连接,对棉织物的抗紫外性能有明显的提高,而且经过多次水洗后仍然具有非常优异的抗紫外功能。Duan W等首先用CeO2溶胶处理棉织物,然后再用十二氟庚-丙基-三甲氧基甲硅烷(DFT-MS)进行改良。这种经过改良的棉织物表面不仅防水性能好,而且抗紫外性能也强。战秀梅等采用溶胶-凝胶法制备稀土掺杂纳米TiO2并将其用于玻璃纤维样品抗紫外性能的研究,结果表明掺杂2%CeO2、2%La2O3、1.2%Gd2O3时TiO2抗紫外性能均有明显提高,其中掺杂2%CeO2的效果最佳。
丁巧英等用氯化镧(LaCl3)与TiO2复配整理液作为紫外线屏蔽剂对真丝织物进行浸渍整理,研究发现经浸渍后的真丝织物具有优异的防紫外线和防黄变功能。也有人发明了一种稀土转光非织造布,其中加入了铕、铽、镧有机转光剂,具有很好的吸收紫外线效果。此外,有一种超细稀土复合屏蔽剂,可应用于纺织品抗紫外线整理,该种产品融合了有机类和无机类抗紫外线屏蔽剂的优点,具有屏蔽性能优异、低成本、长寿命的特点,紫外线屏蔽率高于98%,成本比纳米无机材料降低30%以上。
3 稀土发光变色整理
稀土因其特殊的电子层结构,具有一般元素无法比拟的光谱性质,在发光材料研究中备受青睐。根据光照射的性质不同,发光纤维可分为自发光和蓄光两种,蓄光纤维不仅具有发光功能,而且无毒、无害、无辐射,符合环保等相关使用要求,广泛应用于安全、装饰服饰和防伪领域。稀土发光纤维就属于蓄光发光纤维,是基于稀土长余辉发光材料与其他纺织材料复合而形成的一种特殊纤维。它是一类吸收太阳或人工光源所产生的光后发出可见光,而且在光吸收终止后仍可继续发光的物质,不消耗电能,可以吸收储存自然光,在黑暗中呈现明亮可辨的可见光,是一种储能节能的清洁“低碳”材料。
3.1 稀土发光纤维的发光机理
稀土原子具有丰富的电子能级,具有末充满的4f电子层,在 7 个4f轨道之间分布,所以可以产生多种能级的跃迁。当受到可见光照射时,电子从基态或下能级跃迁至上能级,发生光的吸收,将光能储存于纤维之中;没有可见光时,电子从激发态上能级跃迁至下能级或基态,将储存于纤维之中的能量释放出来,产生光的发射。稀土离子跃迁能级间的能量差不同,就能发出不同颜色的光。利用光色合成原理将三元色(红、黄、蓝)色光进行一定方式的组合,从而形成色泽丰富、绚丽多彩的效果。此外,原子的基态和激发态之间有一称为陷阱能级的中间级,电子处于陷阱能级中的时间决定了发光材料能够持续发光的时间长短。
3.2 稀土发光整理应用进展与前景
从研发稀土夜光粉开始,我国稀土发光纺织品研究工作已经开展近20年,且近年来发展很快。
常用的稀土长余辉发光材料均由稀土激活,已经开发出来的新型稀土夜光材料有硫化物系列、硫氧化物体系、硅酸盐、硅铝酸盐、磷酸盐及稀土有机配合物系列等,但最主要的是碱土金属铝酸盐体系和硫化物体系两大类型。近年来,人们将研究目光更多集中在稀土铝酸盐上,碱土金属铝酸盐体系蓄光材料主要是稀土Eu2+的铝酸盐荧光体系列,SrAl2O4∶Eu2+型铝酸锶荧光体、SrAl2O4∶Eu2+、Dy3+型铝酸锶荧光体、Sr4Al14O25∶Eu2+、Dy3+型铝酸锶荧光体、CaAl2O4∶Eu2+、Nd3+型铝酸钙荧光体等 4 种比较常见。这些稀土夜光粉是以铝酸锶或铝酸钙为母体结晶,添加稀土元素铕(Eu2+)作为激活剂,并添加镝(Dy3+)或钕(Nd3+)等中重稀土作辅助激活剂,发射光从蓝-绿,峰值在520 nm左右,具有发光亮度高、余辉时间特别长、化学性质稳定、耐高温等特点。
葛明桥等人较早对稀土铝酸盐夜光丝进行了研制,开发出彩色光稀土夜光新型高科技功能纤维,并投入工业化生产。该纤维的组成主要由90% ~ 97%的纺丝原料与3% ~10%的彩色光蓄光型夜光材料组成。其中,纺丝原料为聚酯或聚丙烯或聚酰胺,彩色光蓄光型夜光材料由Sr(NO3)2、Al(NO3)3・9H2O、Eu2O3、Dy2O3及25% ~ 35%的无机透明彩色料组成。这种纤维在没有可见光的条件下会发出各种色光,且光的亮度也有多种。经过多年实验证明,在纤维用长余辉发光材料中以 SrAl2O4∶Eu2+、Dy3+发光性能最佳。
稀土夜光纤维具有广泛的应用领域,如机织面料、针织面料、刺绣、装饰品等。在产品设计中选用夜光丝和普通丝相互搭配,不但可以降低成本,还突出了夜光丝的功能性和装饰性效果,使产品新颖美观。此外,夜光丝还可以在夜间应急、建筑装潢、交通运输、航空航海等领域广泛使用。
4 稀土其他功能整理
稀土在织物功能整理中的应用除以上 3 种外,还有应用于抗静电、阻燃、抗皱整理的少量研究报道。一般都是稀土与其他物质混用,其水溶胶或树脂经轧烘焙工艺整理到织物上,赋予织物抗静电、阻燃、抗皱、增白等功效。
5 稀土织物功能整理加工方法
稀土制剂抗菌防臭、抗紫外线、变色发光等整理,其加工方法大致相同。主要分为纤维内混入法和后处理加工法,前者又分为熔融法和溶液法。
5.1 纤维内混入法
纤维内混入法是将稀土制剂混入纤维中,可以在高聚物聚合阶段,也可在聚合结束后加入;可以在聚合物熔融过程的喷丝之前加入混合,也可在纺丝原液中混入。例如在抗菌腈纶纤维加工过程中,在高聚物聚合阶段,可以采用接枝共聚方法将有机稀土抗菌剂混入纤维中;再如对于耐热性较高的无机稀土抗菌剂可以采用采用熔融纺丝时混入;也可以直接将稀土发光变色材料与聚合物进行共辊熔融纺丝,或把稀土发光材料分散在能和纺丝高聚物混熔的树脂载体中制成母粒,然后再混入聚酯、尼龙、聚丙烯等高聚物中进行熔融纺丝。
5.2 后处理加工法
后处理加工法是以浸渍、浸轧、涂层或喷涂等方法将稀土助剂物质附在纤维上。例如,为了提高抗菌功能织物的耐洗性,常用树脂或借反应性基团把稀土抗菌制剂固着在纤维上;再如,将稀土发光材料溶解于适当的溶剂中,然后与树脂液等粘合剂混和制成发光色浆,将纤维或织品在这种浆液中进行涂层处理,得到具有光感性质的发光纤维;对于抗紫外线整理,一般采用粉体状、乳液状、溶胶态或纳米尺度稀土制剂通过后处理方法加工。后处理加工法简单易行,所占的比例近年来上升也很快,但是存在耐洗牢度差等弊端。
6 结束语
当前功能性纺织品日益受到关注,特别是近年来研制开发的很多新型功能纺织品不仅应用在纺织服装领域,同时还已经广泛应用到多个行业领域,相信稀土借助其独特理化性能,在未来的应用前景将更加广阔。
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根据纳米纺织品的物理性质不同,纳米功能纺织品主要分为四大类:①物理功能型纳米纺织品;②化学功能型纳米纺织品;③物质分离型纳米纺织品;④生物适应型纳米纺织品等。
若按其使用性能和用途,纳米功能纺织品又可大致分为以下几类:①整理型纳米纺织品,如将棉、毛、丝、麻等常规织物通过防水、防皱、防污或抗静电、防腐防霉等整理,从而具备上述功能的纺织品。②防护型纳米纺织品,如具有抗紫外线、防辐射、阻燃、耐高温、隔热、隔声等防护功能的纺织品。③适感型纳米纺织品,具有超舒适、超柔软、快干、透湿、高弹性等功能的纺织品。④卫生保健型纳米纺织品,具有抑菌、抗菌、远红外发射、负离子释放等医疗保健功能的纺织品。⑤智能型纳米纺织品,如舒适可呼吸的能调节人体局部温度的织物、相变调温织物、可信号响应变色的织物、生命保健系统织物、仿生运动织物。
纺织用纳米功能的开发方向
纳米是物理学法定国际长度标准。由于构成纳米材料的微粒具有特殊的体积效应、表面效应和小尺寸效应等,因此能够产生与常规材料不同的物理、化学性质,不仅具有高强度、高韧性、高吸附能力与导电及静电屏蔽效应,还能够抗紫外线、吸收可见光和红外线、抗老化和抗菌除臭等功能。将具有特殊功能的纳米材料与纺织原料进行复合,开发新型纳米功能纺织品的发展方向主要有以下方面:
抗菌杀菌抑菌功能。根据杀菌机理的不同,抗菌剂可以划分为以下三种类型:一是无机抗菌剂,如Ag、Cu、Zn、S、As、Ag+、Cu2+等;二是光催化抗菌剂,如纳米TiO2、纳米ZnO、纳米硅基氧化物等;三是以光催化抗菌剂为载体,将其吸附银、铜等离子。
防臭消臭除味功能。纳米级除臭机理主要有以下几种:吸附臭味:超细ZnO 的比表面积大、孔容大,可以吸附多种含硫臭体。氧化分解:TiO2、ZnO 等物质在H2O、O2体系中可发生光催化反应,产生的超氧化物阴离子自由基能与多种臭体反应,从而更彻底地消除臭味。催化分解:电气石具有热电效应的永久性电吸收与催化分解的作用,能产生神奇无比的表面效应,使每克比表面积达几百平方米,其吸附催化臭味和分解扩散异味是其他材料的几百倍。日本钟纺公司生产的由纳米TiO2、ZnO 作为消臭剂的除臭纤维能吸收臭气净化空气,可用于制造消臭敷料、绷带、尿布、睡衣、窗帘、厕所用纺织品以及环保用过滤织物等。帝人纤维公司新推出的除臭纤维PAR/MFR,是利用电气石纳米微粒附着在涤纶、聚酯等化纤上,利用这种除臭聚酯生产的织物除臭效果良好,其持续除臭时间达10年之久,经历30次水洗后仍可保持除臭性能。
自洁净自斥污功能。纳米Ag、TiO2、ZnO、SiO2等氧化物具有自清洁和抗菌的特点。其金属离子或者金属复合物有一定的消毒作用。空气或者水中的部分氧,在金属离子的催化作用下变成活性氧,可以去除有机物质,从而达到消毒的作用。特别是覆盖有纳米TiO2的织物像莲花叶子一样具有表面疏水性,当暴露在阳光下,它就能自行去掉灰尘或者细菌,使衣物有自洁净自斥污功能,所以又称作“莲花效应”。瑞士Schoeller TextileAG公司发明并且市场化推广了适用于织物防水整理的“莲花效应”技术,其方法是将织物在TiO2溶液中浸泡0.5min,然后取出放入97℃烤箱加热15min,再在沸水中煮3h制得自洁净纺织品。由于TiO2催化剂只要在阳光下就能永远发挥作用,因此这种自洁净自斥污效果可以维持下去。英国Essentra纤维公司Xin・John 、J・Kiwi等采用化学方法将TiO2加载到棉织物上,试验所制备的织物在紫外光照射下,可以对葡萄酒、化妆品、汗渍及咖啡造成的污迹具有自洁净自斥污功能。
抗老化耐磨耐腐蚀功能。有些纤维不耐日晒,在紫外线的照射下会发生分子链的降解,将纳米氧化锌或氧化镁微粒均匀分散于纺织材料中,可以利用其对紫外线的吸收作用,防止分子链降解,从而达到防日晒耐老化的效果。纳米级的TiO2、SiO2、ZnO、ZrO2和Fe2O3等均是优良的抗老化剂,可以明显地提高织物的耐老化性能。
抗皱防缩功能。在传统方法中,树脂经常被用来对织物进行抗皱等功能整理,但是在应用方面,它也有很多限制,因为它会降低织物的强力、抗摩擦性、吸水性、染色性和透气性。为了克服这些缺点,比利时Centxbel研究所的研究人员在对棉和丝绸的抗皱、防缩整理过程中应用了纳米氧化钛和纳米硅。在紫外线照射下,纳米氧化钛和羧基的酸充当催化剂,引发了纤维素分子和酸之间的反应。而在另一方面,纳米硅和马来酸酐充当了催化剂。这种方法能显著提高丝绸的抗皱能力。
德国Kelheim纤维公司设计师克劳斯・罗比的试验表明:纳米二氧化硅抗皱整理的最佳工艺为,纳米二氧化硅4g/L、树脂240g/L、氯化镁12g/L、焙温度160℃、焙烘时间2min。结果表明,经纳米氧化物整理后织物的折皱回复率和防缩保留率均高于未添加纳米氧化物的情况。另外,瑞士Schoeller公司产品开发总工程师科莱恩研究了纳米二氧化钛的加入量对纯棉平纹、斜纹织物抗皱整理效果的影响。科莱恩的研究表明,纳米二氧化钛的加入不仅有效地提高了棉织物的抗皱、防皱效果,而且也提高了织物的强力,且当纳米二氧化钛的浓度为0.1g/L 时,效果最佳;使纺织品具有不易产生折皱或产生的折皱易回复原状,并且在使用过程中能保持平挺防缩的全免打理的外观。
透气舒适超悬垂功能。美国橡树岭国家实验室的研究表明,光的照射可引起TiO2表面在纳米区域形成亲水性及亲油性两相共存的二元协同纳米界面结构。这样在宏观的TiO2表面将表现出奇妙的超双亲性。利用这种原理制作的纺织新材料,可修饰纤维及织物表面,使它们具有超双亲性低密度、高孔隙的新特征,用它制作的纺织品具有良好的透气性和穿着舒适性。美国北卡罗来纳州立大学的研究人员运用新兴的纳米技术,将碳化钨与碳酸钙纳米层附着在天然纤维上,开发出一种具有特殊透气性、吸附过滤与超悬垂的“超舒适纺织品”,其超悬垂触感与透气效果远远高于其他涂层处理。
拒水拒油防污功能。不同织物的表面具有不同的表面性能,而对织物表面性能进行改造以满足人们不同的需要,一直是功能性纺织品开发的重要内容。在纳米纺织品的开发中,由于纳米粒子的小尺寸效应、表面和界面效应,纳米粒子表面的原子存在大量的表面缺陷和许多悬挂键,具有很高的化学活性。纳米粒子高度分散在纱线之间、纤维之间和纤维表面,它们与粘合剂等在纤维表面呈凹凸有致的排列,形成纳米尺寸的空气薄膜,使沾污物无法直接渗入纤维,阻止了油污的进一步渗透,大大提高了拒水、拒油和防污性能。英国Essentra纤维公司的研究人员新开发的二元协同纳米界面结构技术纺织品,是具有超双疏界面性能的面料,其高超的拒水、拒油性能已达到了令人叹服的程度。另据德国特雷维拉公司新开发的拒水拒油性能最优纳米工艺是:整理剂用量为120L,偶联剂用量为2%~4%,纳米ZnO的用量为16 g/L。用此纳米整理剂处理织物后,具有优异的拒水拒油性能和抗菌性能,持久性强,透气性影响不大,基本不影响织物的服用舒适性。用该技术生产的纺织品不沾油、不吸灰、不吸水、不褪色;而且洗涤时,可仅用清水洗涤,不必再使用传统的洗涤剂。
阻燃隔热功能。近年来,国外开发的纳米阻燃与隔热的目的在于降低热分解过程中高温气体的生成,抑制气相燃烧过程的反应。阻燃隔热纤维多数通过用添加型隔热剂和反应型阻燃剂对纺织品原材料进行处理制得。如纳米级五氧化二锑、超细氧化锑母粒、氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌、钼化合物以及锡化合物等无机阻燃剂。这些纳米材料在火焰中分解、汽化产生游离基,而且纳米材料游离基与燃烧物产生的游离基相互作用,从而终止链反应,达到阻燃的目的。近年来,美国格雷斯纤维公司开发的纳米三氧化二锑,在阻燃纤维的应用中取得了较好的效果;西班牙Aitex公司在聚酯聚合过程中或纺丝熔体中加入纳米层硅酸盐材料来改善聚酯纤维的阻燃性能与隔热性能;英国Essentra纤维公司以聚氨酯为黏合剂、TiO2为功能粒子,采用涂层方法制备了高性能的隔热涂层织物;美国Nyacol纳米科技公司把胶状的五氧化锑纳米粒子均匀分散开来,作为卤化阻燃剂的增效剂。卤化阻燃剂和五氧化锑的混合比例为5:1到2:1。日本东丽工业公司利用纳米SbO3开发的超级隔热阻燃纤维STIAFR,SbO3粒子在高温状态下被汽化后,首先在材料表面形成保护膜隔绝空气,通过内部吸热反应,降低燃烧温度;同时稀释空气中的氧浓度,从而起到二次阻燃作用。
消光吸波耐晒功能。一般情况下,化学纤维表面具有较强的光泽,影响外观。改善方法是将纳米TiO2添加到化学纤维中进行消光。一般纤维中所含纳米TiO2消光剂范围为0.05%~1%,有的可更高些。日本尤尼吉卡公司利用纳米TiO2的折光性,在聚酯纤维中采用皮芯复合纺丝方法,使皮层和芯层含有不同纳米TiO2含量,开发出了具有极高的不透明纤维;且化学性质稳定、耐热耐光好,在原液、纤维中易分散,消光后不影响纤维的强度和纺丝后加工。最近杜邦公司采用悬浮沉降法,制备出用于消光尼龙系纤维的纳米锐钛型TiO2悬浮液。另一方面,有些化纤不耐日晒,就是因为高分子材料在波长400到700纳米之间可见光的照射下,会发生分子链的降解,产生大量的自由基,致使纤维及纺织品的颜色、强度等受到影响,而纳米TiO2粒子是一种稳定的紫外线吸收剂,将其均匀分散于高分子材料中,利用其对于可见光的吸收作用,即可防止分子链的降解,从而达到防日晒耐老化的效果。另外,美国太空总署Gateway公司发现碳纳米管也具有良好的吸收波的特性,该公司采用含有碳纳米管微粒纤维制作的吸收光波的新型织物,具有比一般吸收材料高5~10倍的光波吸收率,可用于制作太空服及其他特殊用途的吸波防反射织物等。
光敏变色功能。所谓变色纤维是一种具有特殊组成结构的纤维,当受到光、热、水分或辐射等外界激化条件作用后,具有可逆自动改变颜色的性能。纤维在一定波长的光的照射下会发生颜色变化,而在另一种波长的光的作用下又会发生可逆变化回到原来的颜色,这种纤维称为光敏变色纤维。美国克莱姆森大学和佐治亚州理工学院等研究机构近年来正在探索光纤中掺入纳米变色染料或改变光纤表面的涂层材料,使纤维的颜色能够实现自动控制。克莱姆森大学研究的光致变色纤维加工方法是:将有机光致变色化合物溶解在高分子溶液中,制成纺丝液,再通过静电纺丝技术将该纺丝液制备成纳米纤维。该大学研究认为:有光致变色材料为螺f嗪型、螺吡喃型、二芳基乙烯型、俘精酸酐型、偶氮染料型等。佐治亚州理工学院的研究开发了聚乙烯吡咯烷酮树脂、聚苯乙烯树脂、聚甲基丙烯酸甲酯树脂、聚乙烯醇、PET树脂等高分子材料的纳米光敏微粒在纺织面料领域的应用。现在专家们正在利用这些纳米颗粒的光学特性来研制所需的各种光敏染料。将这种光敏染料植入纤维内部,制成的服装就具有了可以调节成与周边环境一致的隐蔽色功能。此外,日本松井色素化学工业公司利用纳米钴镍氯化物粒子与聚乙烯醇制成的新型光致变色纤维Chameleon,可在无阳光下不变色,但是在阳光或UV 照射下显出深绿色。
抗静电功能。纳米微粒为解决化纤制品的静电问题提供了一个新的途径。在尼龙、涤纶等复合织物中加入少量的纳米微粒,如将0.1%~0.5%的纳米TiO2、Cr2O3、ZnO、Fe2O3等具有半导体性质的粉体掺入到树脂中,就会把集在织物表面的电荷分散开来,产生良好的静电屏蔽性能,大大降低其静电效应。如日本仓丽公司利用微乳法制备的纳米TiO2水溶胶处理涤纶机织物,其织物抗静电性有了明显改善。瑞士Schoeller公司采用浸压法处理纳米TiO2经氧化/丝胶处理的山羊绒针织物,其抗静电性能有较大改善。硅烷溶胶粒子可以用其氨基和羟基吸收空气中的水分,从而提高织物的抗静电性。涂有纳米锑的氧化锡(ATO)和硅烷纳米溶胶能够使复合物具有良好的抗静电能力。尤其以SnO2或Sb2O3载于TiO2表面的粉体抗静电效果最好,一般这类抗静电剂的电阻率可达0~100Ω/cm,特别适合用纺制白色抗静电纤维,白色抗静电纤维将是今后的发展趋势。另外,比利时Centxbel研究所通过利用碳纳米管来改进聚合物的抗静电性能,他们的试验结果表明:采用含碳纳米管制备剂混纺的聚丙烯纤维,其织物摩擦产生的静电荷明显低于用有机抗静电剂混纺的聚丙烯纤维;而采用含化学镀银碳纳米管的制备剂混纺的聚丙烯纤维,其摩擦静电荷进一步降低,导电性和抗静电效果进一步提高。
抗电磁波辐射功能。在化纤加工过程中,可加入一些能强烈吸收电磁辐射的纳米粒子In2O3、SnO2、Fe2O3、NiO等,制成抗电磁波辐射纤维,能对人体起到防护作用。日本旭化成公司新推出的“Radiation protection”化合纤维,该纤维是在FDY/POY长丝中加入纳米Fe2O3微粉制成,具有抗静电与遮罩电磁波的织物。此外氧化镍、氧化铁等纳米颗粒也能强烈地吸收电磁辐射,从而有效地保护人体免受电磁辐射的损伤。日本钟纺公司将氧化镍纳米粒子溶于聚酯纤维,制成的面料不仅能阻隔95%以上的电磁波,且无毒、无刺激,不受洗涤、着色和磨损影响等特点,可做成衬衣、裙装、T恤等,保护人体皮肤不受电磁辐射伤害。
抗紫外线功能。云母、TiO2、ZnO、SiO2、Al2O3、Fe2O3等纳米材料都有吸收波长200nm~400nm紫外线的特征。据美国橡树岭国家实验室的研究发现,TiO2、ZnO、SiO2、Al2O3等纳米材料对紫外线的屏蔽作用除了反射和散射外,还有吸收作用。其原理是纳米金属氧化物电子被激发,发生跃迁。TiO2的禁带宽度在3.2eV,可吸收波长为388nm的紫外线;ZnO 的禁带宽度为4.5eV,可吸收280nm~320nm的紫外线;而滑石、高岭土、碳酸钙等纳米粒子则具有良好的反射紫外线能力。据该实验室报道,通常抗紫外线纤维中含有几种组分的复合纳米微粒,对于透明度要求高的防紫外线服装面料,通常添加纳米ZnO和TiO2微粒,其抗紫外线(λ=190nm~400nm)能力达99.8%以上,抗可见光(λ=400nm~800nm)能力达99.0%以上。
中远红外线吸收反射功能。人体释放与吸收的红外线大致在4μm~16μm的中远红外波段。因此红外线在纺织品上应用最感兴趣的是4μm~14μm中远红外区域。如一定组分的纳米陶瓷粉吸收人体发射出来的热能,转化成向人体辐射一定波长范围的中远红外线,其中以易被人体吸收的4μm~14μm为主。某些纳米微粒如TiO2、SiO2、Al2O3和Fe2O3的复合粉体与高分子纤维结合,对中远红外波段有很强的吸收性能,对其他波段的红外线有很好的屏蔽作用。当服装面料中含有这些粒子时,能有效吸收外界发射及人体释放的中远红外线,而不被灵敏的中远红外线探测器所发现,用其制作的隐身服装,使穿着者在夜间能实现隐身。据欧洲纺织品协会(EPTAP)报道,以纳米级的天然硅酸盐矿物为基本原料,再混合纳米TiO2、纳米ZnO、纳米Fe2O3等,经测试用该技术处理的织物,4μm~14μm中远红外线发射率达85%以上,人体吸收远红外线后能活化细胞组织中的水分子,改善循环,增强机体免疫力等。美国肖氏产业公司新开发的纳米微粒如氧化镁、氧化铬、二氧化钛锡和氧化锆,能有效吸收外界能量并辐射与人体生物波相同的4μm~14μm中远红外线,使人体皮下组织血流量增加,促进血液循环。其中纳米级氧化锆不仅能有效吸收外界能量并辐射与人体生物波相同的中远红外线,还具有保温、抑菌和促进血液循环、增强免疫力等卫生保健功能。
日本对远红外聚酯的研究最多。早在1996年就已确立了远红外纤维制品的保温性试验方法和对人体的温热特性系列评价方法,对远红外线与生物关系已有了系统的研究。日本Atofina公司开发的纳米织物Zirconia health,就是在纯棉、涤棉等织物中复合植入纳米级氧化锆粉体和镀银陶瓷粉体,具有吸收4μm~14μm中远红外线并反射20μm以上远红外线的功能;日本三菱人造丝公司将PTA、EG和纳米氧化铬与二氧化钛锡粉混合先制成母粒,再与普通聚酯在283℃下共混纺丝,制成中空度21.3%、蓬松度153mL/g的中远红外短纤维,则具有吸收5μm~12μm中远红外线并反射25μm以上远红外线的功能;日本可乐丽公司将聚酯和含纳米氧化铝与氧化镁的制备剂共混纺丝制得中远红外纤维,也具有吸收3.8μm~15μm中远红外线并反射18μm以上远红外线的功能。据称,这些纳米中远红外纤维能吸收人体和周围能量,发射出与人体对外释放的生物波波长相同的中远红外线持久作用于人体,从而改善人体微循环,激活人体细胞,增强生命活力,调节人体经络平衡,有一定的消炎镇痛效果,对于关节炎、风湿、肩周炎、便秘等病症有明显辅助康复之效。
国际纳米纤维纺织品发展趋势
诺贝尔奖获得者罗雷尔曾说过:上世纪70年代重视微米的国家如今都成为发达国家,现在重视纳米技术的国家将成为未来的先进国家。正如美国纳米科学协会(AINS)首席顾问查尔斯・M.利伯教授认为:“纳米技术在纺织产业中的应用,将成为21世纪世界经济增长的一个主要发动机。”
在AINS新的2015/2016年度报告指出,纳米技术在未来的纺织行业必将创造出巨大的经济与社会效益;但是降低生产成本,发明新一代生产工艺与方法,发掘更多纳米材料品种与新型纳米染料和助剂,开发纳米材料的新型特殊功能,进一步提高纺织产品科技含量和附加值将是未来纳米纤维纺织品的发展趋势。
一是重视纳米安全问题。过去20年人们对纳米材料正面效应的研究取得了丰硕成果,但对纳米材料可能存在的负面效应一直未做重点研究;“今后纳米安全问题必将受到重视,建立新的检测规则,实行安全风险评估,完善纳米制成品的性能检测与产品标准。”德国纳米科学专家克劳斯・科恩博士指出,“特别是开发切实可行的新型工艺与生产方法,以解决有关人类健康与环境安全等危害。”
二是纳米印染用剂应用方向。目前,纳米材料在纺织品印染中的应用研究刚刚起步。有资料报道,美国把纳米染料与后整理纳米用剂在纺织行业的应用作为研究的方向之一。日本的Decent公司、丽人公司已经开始销售纳米材料的织物印染剂与功能助剂。特别是韩国HFG公司、德国Kelheim纤维公司、英国Essentra纤维公司与法国罗地亚公司相继开发的新型纳米涂料、印染剂与功能助剂等,通过印染工艺把纳米粒子植入纤维织物生产出新功能面料,在2016年的法国国际面料展示会上引起了广泛关注。
三是开发纳米着色因子。一些合成纤维因为染色困难而限止了作为服装面料的使用,如聚丙烯、聚乙烯醇纤维以及超强聚乙烯纤维。有些纤维则必须用载体染色。如此污染环境的工艺必然会遭到淘汰。“如果在这些纤维合成过程中植入少量能与染料发生反应的功能性纳米着色因子,就可以增加纤维的染色位置来改善纤维的染色性能。”北卡罗来纳州立大学纺织工程教授曼弗雷・德科勒表示,“因此,开发不同反应功能与不同着色目的之不同纳米材料因子是发展方向,将给传统产业和产品注入新的高科技含量,在未来市场上占有重要的份额”。
四是解决分散和团聚问题。在纳米粉体使用过程中的分散和团聚问题是目前最大的障碍,由于比表面积大、表面活性大,纳米粉体材料不可避免存在着巨大的自团聚倾向。目前纳米材料的使用一般以微粉体的直接加入和微乳液两种方法为主,不可避免地存在着团聚。因此,谁能找到一种更好的分散剂和分散工艺方法,谁就能在应用上掌握主动,也就掌握了无限商机。
五是重视纳米材料性价比。目前纳米材料的应用都处于较简单的层面上,即利用某些材料固有的特性,即使不将其细化到纳米级,也可以用来进行某些功能性加工,但纳米科技的神奇之功和纳米材料的神奇特性没有真正发挥和显示出来。当然,纳米级材料在物理、化学等方面所表现出的与微米级材料所不同的特性以及对功能性的强化和提升是毋庸置疑的。这就引出了纳米材料性价比问题,在产业化的过程中,纳米材料在应用功能的提升和成本的提高这两方面如何取舍,毕竟纳米级材料的价格要远高于不同粉体。这是未来必将重视降低纳米材料生产成本的一大方向。
六是加强控制工程的研究。在纳米材料制备科学和技术研究方面一个重要的趋势是加强控制工程的研究,这包括颗粒尺寸、形状、表面、微结构的控制及其小尺寸效应、表面效应和量子尺寸效应都同时在起作用,它们对材料某一种性能有利或无利、贡献大小或强弱往往很难区分,这不但给某一现象的解释带来困难,同时也给设计新型纳米结构带来很大的困难。“如何控制这些效应对纳米材料性能的影响,如何控制一种效应的影响而引出另一种效应的影响,”比利时Centxbel研究所高性能开发组负责人米奇・瓦格纳表示,“这都是纳米材料控制工程研究亟待解决的问题。”近来国际的研究方向主要是:①在纳米颗粒表面做异性物质和表面的修饰以改变表面带电状态、表面结构和粗糙度;②把握纳米微粒在多孔基体中呈现连续分布还是孤立分布以控制量子尺寸效应和渗流效应;③通过设计纳米丝、管等有序或无序的阵列体系来获得所需要的特性。
服装企业标准制定的意义
从市场大环境来讲,服装企业都面临着走向国际市场的挑战,这一形势的发展将要求企业要更加积极、主动地开展标准化工作,建立健全的企业标准化工作体系,利用标准化手段提高产品质量以及市场的竞争力;从企业自身管理来讲,随着各行业对标准化工作认知不断提高,标准化已成为企业提高产品质量及市场占有率的重要手段之一;从标准的本身意义来讲,标准是为在一定的范围内获得最佳秩序,对活动或其结果规定共同的和重复使用的规则、导则或特性的文件。标准应以科学、技术和经验的综合成果为基础,以促进最佳社会效益为目的。既然制定标准有如此重要的意义与作用,那么作为企业,更应该根据自己产品的特点,很好地运用标准这一有力武器,提高产品质量和企业经济效益。
服装企业标准制定相关知识
1.现行服装产品国家标准、行业标准的执行情况。在我国,通过国家、行业和地方标准,对各类产品的技术要求及其试验方法做出具体规定,对已有国家或行业标准的产品,企业应遵照执行;对尚无上级标准的,应当制定产品的企业标准。现行服装产品国家强制性标准主要包括:GB 18401—2010《国家纺织产品基本安全技术规范》、GB 20400—2006《皮革和毛皮有害物质限量》、GB 5296.4—2012《消费品使用说明 第4部分:纺织品和服装》。其中GB 18401规定了纺织品应执行的最基本的安全技术要求,包括甲醛含量、pH值、异味、可分解致癌芳香胺染料、耐汗渍色牢度、耐干摩擦色牢度、耐水色牢度和婴幼儿用品的耐唾液色牢度。GB 5296.4规定了纺织品和服装产品的使用说明应标注的主要内容和原则,其中标注的主要内容包括制造者的名称和地址、产品名称、产品号型或规格、纤维成分及含量、维护方法、执行的产品标准、安全类别。GB 20400规定了毛皮和皮革产品中甲醛和可分解有害芳香胺染料这两种物质的限量要求。
服装行业产品标准一般按产品的最终用途来分,主要包括以下两大类:
(1)梭织产品标准:GB/T 2660—2008《衬衫》、GB/T 2662—2008《棉服装》、GB/T 2664—2009《男西服、大衣》、GB/T 2665—2009《女西服、大衣》、GB/T2666—2009《西裤》、GB/T 14272—2011《羽绒服装》、GB/T 22700—2008《水洗整理服装》、FZ/T 81001—2007《睡衣套》、FZ/T 81003—2003《儿童服装、学生服》、FZ/T 81004—2012《连衣裙、裙套》、FZ/T 81006—2007《牛仔服装》、FZ/T 81007—2012《单、夹服装》、FZ/T 81008—2011《夹克衫》、FZ/T 81010—2009《风衣》、FZ/T 81014—2008《婴幼儿服装》、GB/T 23328—2009《机织学生服》、GB/T 18132—2008《丝绸服装》等。
(2)针织产品标准:FZ/T 22849—2009《针织T恤衫》、FZ/T 22853—2009《针织运动服》、FZ/T 73005—2012《低含毛混纺及仿毛针织品》、FZ/T 73018—2012《毛针织品》、FZ/T 73020—2012 《针织休闲服装》、FZ/T 73026—2006《针织裙套》、GB/T 8878—2009《棉针织内衣》、FZ/T 73024—2006《化纤针织内衣》、FZ/T 22854—2009《针织学生服》、GB/T 26385—2011《针织拼接服装》、FZ/T 73001—2008 《袜子》、FZ/T 73025—2013《婴幼儿针织服饰》、FZ/T 73043—2012 《针织衬衫》、FZ/T 73045—2013《针织儿童服装》、FZ/T 73015—2009《亚麻针织品》、FZ/T 73017—2008《针织家居服》、FZ/T73023—2006《抗菌针织品》、FZ/T 73032—2009《针织牛仔服装》、FZ/T 43015—2011《桑蚕丝针织服装》、GB/T 26384—2011《针织棉服装》等。
企业在制定产品标准前,应尽可能收集相关国家标准和行业标准的资料,做好充分的市场分析和信息处理,了解国内是否有该产品的技术标准及技术要求,再根据企业产品实际情况,制定适合企业产品特性的标准。
2.服装企业产品分类。将企业生产的产品进行合理的分门别类有利于产品的系列化,系列化后的产品通用性好,既能根据市场的动向和消费者的特殊要求,及时满足市场的需要,又可保持企业生产组织的稳定性,因此产品分类是制定产品标准的一个前提条件。产品分类简化产品品种,不仅满足企业制定标准的需要,又能最大限度地节约设计力量。服装产品通常按照织造类型分为两大类:针织产品、梭织产品;按面料类型分为:棉型类产品、麻类产品、蚕丝类产品、毛及其混纺产品等;按照适用人群分为:婴幼儿产品、儿童产品、青少年产品、中年产品、老年产品;按适用季节分为:春秋装产品、夏装产品、冬装产品;按照最终用途分为:衬衫、西服、牛仔服、裙、毛衣、休闲服等。
服装标准的主要技术检验要求
技术检验要求是产品标准的核心。其主要内容有:检验项目、技术指标和试验方法。
1 . 检验项目。服装产品检验项目主要包括:(1)外观质量:梭织产品中产品使用说明、规格号型、原材料、经纬纱向、对条对格、拼接、色差、外观疵点、缝制、针迹、整烫等,针织产品中的表面疵点、规格尺寸偏差、本身尺寸差异等,其中产品使用说明应按照国家强制性标准GB 5296.4制定,这些项目是服装产品带给消费者最直观感觉的要求,应作具体规定。(2)理化性能:纤维成分含量,甲醛含量,pH值,异味,可分解致癌芳香胺染料,耐汗渍色牢度,耐摩擦色牢度,耐水色牢度,洗后尺寸变化率,洗后外观质量,耐洗色牢度,耐干洗色牢度,耐光色牢度,起球,接缝性能,各种强力类等,这些项目对产品的服用性能有较大影响,应根据不同产品进行规定,其中部分项目为国家强制性标准要求内容,制定时要有规定。(3)其他特殊性能:防水性、吸湿速干性、保温性、透气性、防油性、拉伸回复性能、抗紫外线、抗菌性等,这些项目主要针对有特殊用途的产品,当产品有相关功能时要制定,它能体现产品的独特性和多功能性。
2.技术指标。技术指标是指各检验项目结果的标准值或极限值。标称值或极限值可以严于国家标准或行业标准,也可以低于国家标准或行业标准。技术指标高于国家标准或行业标准,能使企业的产品质量始终保持在超前或一定水平上,以更好地满足市场和用户的需要。技术指标低于国际标准或行业标准,不利于企业的发展和产品质量的保证,在激烈的市场竞争环境中企业将会逐渐被淘汰。为此,企业在制定产品标准时,尽量考虑选取可以达到的、较高的技术指标。国家也鼓励企业制定严于上级标准的企业标准。
3.试验方法。检验要求中的试验方法主要包括:(1)引用方法标准:要列出引用的方法标准的编号。引用的方法标准要留意是否为现行有效版本。(2)企业自编的方法:对特殊检验项目如果企业有自己编写的方法要详细说明方法的原理、试验环境、仪器材料、试验程序、计算结果、数据报告等相关内容。