姚永鑫，邢善靜，謝躍亭

(新鄉(xiāng)化纖股份有限公司，河南 新鄉(xiāng) 453011)

0 引言

艾草是多年生草本植物，艾草與中國人的生活有著密切的關(guān)系。每至端午節(jié)之際，人們總是將艾草置于家中以“避邪”，將干枯后的株體泡水熏蒸以達(dá)消毒止癢等。艾草性味苦、辛、溫，入脾、肝、腎。《本草綱目》記載：艾以葉入藥，性溫、味苦、無毒、純陽之性、通十二經(jīng)，具回陽、理氣血、逐濕寒、止血等功效，亦常用于針灸。故艾草又被稱為“醫(yī)草”?，F(xiàn)在中國臺灣正流行的“藥草浴”，大多就是選用艾草。另外，艾草還可用作針灸術(shù)中的“灸”和作為染料。

國內(nèi)對艾草相關(guān)的理論研究主要是醫(yī)學(xué)和文學(xué)。其中古代的著作主要集中于研究艾草材料的基本特性以及一些民間智慧、民間習(xí)俗，現(xiàn)代的著作主要研究艾草材料的物理化學(xué)特性。隨著科學(xué)的發(fā)展，艾草材料的特性以及材料分析已經(jīng)比較充分，艾草的應(yīng)用也逐漸發(fā)展起來。如中國專利CN201410801050.X 公開了一種艾草纖維復(fù)合紡織材料及其制備方法[1]，由艾草纖維制成的纖維以及與其他天然纖維混合紡織而成；充分利用艾草纖維豐富及保健價值較高的特點(diǎn)，將其制作成艾草纖維復(fù)合紗線，再制作出艾草纖維復(fù)合紡織材料(如布匹、毯子、毛巾)，更好地保持了艾草獨(dú)特的抑菌、防臭等特點(diǎn)。但是在應(yīng)用的過程中，艾草的柔韌性不夠，導(dǎo)致后續(xù)產(chǎn)品性能不佳，因此開發(fā)一種具有一定柔韌性、可紡性的艾草纖維具有十分重要的意義。

艾香再生纖維素纖維即是從艾草中提取出抑菌元素，通過高科技手段把這些抑菌元素與天然纖維素有機(jī)結(jié)合，制作出了純天然植物艾香纖維。該纖維具有艾草的功效，可以抗菌、消毒、祛味等，具有一定的保健功能，可廣泛應(yīng)用于紡織、服裝和一些保健品領(lǐng)域[2]。

1 艾香再生纖維素纖維長絲的紡制

1.1 艾絨漿料的制備

過去使用木制的木錘，把艾草放在石臼中反復(fù)的硾搗，這樣艾葉上的梗子就會脫離，用篩子去除這些梗子雜質(zhì)，剩余的就是艾絨漿料。硾搗的遍數(shù)越多，雜質(zhì)也就會越多，經(jīng)過硾搗與過篩的次數(shù)越多，留下的艾絨就越純凈，所以現(xiàn)在“純度”成為了評價艾絨質(zhì)量高低的重要要素。

傳統(tǒng)艾絨漿料制作方法效率太低。現(xiàn)在所采用的方法是使用專業(yè)的捏合機(jī)研磨、提取、除雜。

1.2 艾絨漿料粒徑測試

艾絨漿料粒徑的要求是艾香再生纖維素纖維制備的關(guān)鍵指標(biāo)。從漿料取樣口隨機(jī)抽取3組艾絨漿料樣品，使用新帕泰克HELOS-SUCELL 型激光粒度儀測試粒徑，具體測試結(jié)果見表1。

表1 艾絨漿料粒徑分布

由表1可知，3組艾絨漿料粒徑D50均小于 0.7 μm，D90 均小于1.5 μm。紡絲要求粒徑小于2.0 μm，根據(jù)表1數(shù)據(jù)，漿料粒徑可以滿足紡絲的要求。

1.3 工藝流程

采用紡前注入技術(shù)將一定比例的艾絨漿料加入到粘膠原液中，將混合好的艾絨粘膠液輸送至連續(xù)紡絲機(jī)進(jìn)行艾香纖維素纖維長絲的紡制[3](圖1)。

圖1 艾香再生纖維素纖維長絲制備工藝流程

1.4 工藝條件

(1)紡絲粘膠原液。

甲纖：7.8%～8.8%

NaOH：5.0～6.0%

黏度：30～50 s(20 ℃，落球法)

紡絲膠熟成度：8～11 mL(10% NH4Cl)

(2)凝固浴組成。

H2SO4:120～140 g/L

Na2SO4：240～300 g/L

ZnSO4:9.0～15.0 g/L

溫度：45～55 ℃

(3)紡絲。

噴絲頭規(guī)格：120D/44F

紡絲速度：80～140 m/min

總牽伸率：120%～130%

2 艾香再生纖維素纖維長絲紡制過程分析

2.1 艾絨漿料加入比例對紡絲原液的影響

將不同比例的艾絨漿料加入到粘膠紡絲原液中，測試粘膠紡絲原液黏度、甲纖含量、含堿、熟成度指標(biāo)變化情況，各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)如圖2所示。

從圖2可以看出，在試驗(yàn)條件下，添加艾絨漿料的粘膠液質(zhì)量指標(biāo)穩(wěn)定，過濾性能較好。隨著艾絨漿料加入比例不斷增加，粘膠液黏度呈下降趨勢，熟成度呈上升趨勢。這是由于艾絨漿料加入比例增加后，粘膠液稀釋程度也不斷增加，但變化不顯著，說明粘膠液的過濾性能未受到較大影響；甲纖和含堿無明顯變化，基本未受到影響，所以加入艾絨漿料后粘膠液仍能滿足紡絲要求。

圖2 不同比例艾絨漿料加入量對粘膠液質(zhì)量指標(biāo)的影響

2.2 艾絨漿料加入對可紡性的影響

通過測試72 h內(nèi)更換紡絲錠數(shù)，了解不同艾絨漿料加入量對粘膠長絲可紡性的影響，具體見表2。

表2 不同艾絨漿料加入量對粘膠長絲可紡性的影響

由表2可以看出，隨著艾絨漿料加入比例的增加和紡絲時間變長，紡絲錠換頭個數(shù)有增加的趨勢。這是由于隨著艾絨漿料加入量的增加，粘膠中出現(xiàn)堵塞噴絲孔的大粒子的概率也會增加。紡絲試驗(yàn)過程表明，艾絨漿料加入后，在添加比例范圍內(nèi)，通過調(diào)整牽伸分配、紡絲速度和酸浴組成等工藝參數(shù)，能夠獲得穩(wěn)定的紡絲工藝條件。通過實(shí)驗(yàn)，獲得一個最佳添加比例紡絲制得艾香再生纖維素纖維。

3 艾香再生纖維素纖維長絲成品性能分析

3.1 纖維成品性能分析

測試不同艾絨漿料加入比例纖維的干態(tài)強(qiáng)度(簡稱干強(qiáng))、干態(tài)斷裂伸長率(簡稱干伸)指標(biāo)，具體指標(biāo)如圖3和圖4所示。

圖3 添加不同比例艾絨漿料的長絲干強(qiáng)指標(biāo)

圖4 添加不同比例艾絨漿料的長絲干伸指標(biāo)

從圖3和圖4可以看出，纖維的物理力學(xué)性能良好，隨著艾絨漿料的添加增多，干強(qiáng)和干伸略有下降的趨勢，但均達(dá)到了GB/T 13758—2008《粘膠長絲》一等品水平。

3.2 纖維染色性能測試

選取不同艾絨漿料加入量的艾香再生纖維素纖維長絲進(jìn)行染色對比試驗(yàn)。將不同加入比例的艾香再生纖維素纖維長絲分別投入到80 ℃的恒溫染浴中，浴比按1∶100控制，直接藍(lán)B染料的加入量對纖維的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%，纖維處理20 min后加入 50 g/L 氯化鈉溶液，處理30 min后加入15 g/L碳酸鈉溶液固色，處理60 min后結(jié)束染色處理過程。不同艾絨漿料加入量的艾香再生纖維素纖維長絲染色均勻度見表3。

表3 艾香再生纖維素纖維上染率

由表3可以看出，艾香再生纖維素纖維長絲染色均勻度達(dá)到了GB/T 13758—2008《粘膠長絲》一等品水平。

3.3 艾香再生纖維素纖維長絲抗菌性能分析檢測[4-5]

3.3.1 抗菌性能測試

根據(jù)GB/T 20944.3—2009《紡織品 抗菌性能的評價 第3部分：振蕩法》，測試不同加入比例的艾絨漿料對大腸桿菌、白色念珠菌和金黃色葡萄球菌三種細(xì)菌的抗菌效果。測試結(jié)果匯總見表4。

由表4可以看出，普通粘膠長絲抗菌性較差，不能達(dá)到國標(biāo)要求。加入1%的艾絨漿料后，纖維抗菌性能顯著提高；且隨著艾絨漿料加入比例的提高，纖維的抗菌性逐漸增強(qiáng)。當(dāng)艾絨漿料加人量達(dá)到5%時，纖維的抑菌率在90%以上，抗菌效果較好。

表4 不同比例艾絨漿料的艾香再生纖維素纖維長絲抗菌性能

3.3.2 洗滌次數(shù)對抗菌性能的影響測試

根據(jù)GB/T 20944.3—2009《紡織品 抗菌性能的評價 第3部分：振蕩法》，測試艾香再生纖維素纖維面料初始和洗滌20次后對大腸桿菌、白色念珠菌和金黃色葡萄球菌三種細(xì)菌的抗菌效果。測試結(jié)果匯總見表5。

由表5可以看出，洗滌次數(shù)對艾香再生纖維素纖維面料抗菌性能無影響。

表5 洗滌次數(shù)對艾香再生纖維素纖維面料抗菌性能的測試

3.4 艾香再生纖維素纖維長絲抗病毒性能分析

根據(jù)ISO 18184:2014(E)《抗病毒紡織品測試》，活性值2以上具有抗病毒性能。檢測艾香再生纖維素纖維抗病毒活性試驗(yàn)的測試結(jié)果匯總見表6。

由表6可以看出，艾香再生纖維素纖維對甲型流感病毒H1N1的抗病毒流性率達(dá)到99.93%，對甲型流感病毒H3N2的抗病毒活性率達(dá)到99.92%，說明具有很好的抗病毒性能。

3.5 艾香再生纖維素纖維長絲防蚊效果檢測

試驗(yàn)依據(jù)：參考 GB/T13917.9—2009《農(nóng)藥登記衛(wèi)生殺蟲劑室內(nèi)藥效試驗(yàn)及評價 第9部分:驅(qū)避劑》和 GB/T 30126—2013《紡織品 防蚊性能的檢測和評價》。

供試?yán)ハx：白紋伊蚊(Aedes albopictus)，羽化后 4～7天未吸血的雌性成蟲。

試驗(yàn)條件：溫度為26.3 ℃，相對濕度為66.9%。

試驗(yàn)方法：將白紋伊蚊雌性成蟲(約60只)放入蚊籠(33 cm×33 cm×33 cm)中。3名工作人員參加測試，測試者測試前清潔手。每位測試者先用對照纖維包裹拳頭，放入蚊籠中，立即計(jì)時，每隔 20 s計(jì)數(shù)記錄對照表面蚊蟲停落數(shù)，測試時長 2 min。隨后測試者用防蚊處理纖維包裹拳頭，放入蚊籠中，同法進(jìn)行測試并記錄蚊蟲停落數(shù)。將重復(fù)測試數(shù)據(jù)按下式計(jì)算驅(qū)避率：

式中：P——驅(qū)避率；

K——防蚊處理纖維蚊蟲停落總數(shù)，只；

N——對照纖維蚊蟲停落總數(shù)，只。

試驗(yàn)項(xiàng)目：艾香再生纖維素纖維長絲對白紋伊蚊驅(qū)避效果。

試驗(yàn)結(jié)果：見表7

表7

試驗(yàn)結(jié)論：艾香再生纖維素纖維長絲驅(qū)蚊率為33.65%，對蚊蟲具有驅(qū)避效果，防蚊評級為C級。

3.6 艾香再生纖維素纖維長絲防螨效果檢測

試驗(yàn)依據(jù)：GB/T 24253—2009《紡織品 防螨性能的評價》。

供試?yán)ハx：塵螨(Dermatophagoides farinae)，雌雄成蟲。

試驗(yàn)條件：溫度:25 ℃±2 ℃；相對濕度：75%±5%。

試驗(yàn)項(xiàng)目：艾香再生纖維素纖維長絲防螨效果檢測。

試驗(yàn)結(jié)果：見表8。

表8

試驗(yàn)結(jié)論：艾香再生纖維素纖維長絲驅(qū)螨率為 78.83%，所檢樣品具有防螨效果。

4 結(jié)論

(1)艾絨漿料加入比例對紡絲原液的黏度、熟成度和紡絲性能均有影響。

(2)艾香再生纖維素纖維長絲的物理力學(xué)性指標(biāo)達(dá)到了一等品標(biāo)準(zhǔn)，與同規(guī)格普通粘膠長絲上染率基本一致。

(3)艾香再生纖維素纖維及其面料對大腸桿菌、白色念珠菌和金黃色葡萄球菌三種細(xì)菌的抗菌效果較好。

(4)艾香再生纖維素纖維對甲型流感病毒H1N1和甲型流感病毒H3N2的抗病毒活性率效果較好。

(5)艾香再生纖維素纖維長絲具有防蚊和防螨效果。