洁净布的研究与发展yd16004
张光蕾 苏州大学纺织与服装工程学院；江苏苏州 215123
收稿日期：2012-07-05
原载: 现代丝绸科学与技术2013/1; 31-34
【摘要】从人们对清洁要求出发，结合洁净布的分类和设计，综述了洁净布的性能要求，以及洁净布清洁效果的评价。最后展望了研发静电纺洁净布的优越性。
关键词：洁净布；分类；性能要求；清洁效果；前景
随着经济的飞速发展和人们生活水平的提高，人们对清洁的要求越来越高，不管是家用洁净布还是产业用洁净布，洁净度一直是人们十分关注的指标。对于那些对洁净度要求高的行业，如：电子材料、精密材料、仪器仪表、制药、医疗、生物制品、基因工程等需要研制出更高性能的洁净布。
从上世纪80年代末，近20年以来的发展，我国高性能洁净布已有所进步和提高，但在技术方面远远落后于国外同行。在研究开发洁净布方面，主要还是在超细纤维阶段。现如今复合超细短纤维非织造布正进入顶级消费品市场，中国正在变成继日本和欧美之后，复合超细短纤维应用的重要成员之一，特别是非织造擦拭布发展迅速，应用前景十分广泛[1]。超细短纤维复合擦拭布采用的聚氨酯结构不仅能节省了清洁时间，并且可水洗、可无尘清洁，而且采用的超细短纤维非织造布能很好的收集尘粒作为清洁预处理[2]。DuPont公司采用与众不同的方法制成了低发尘量、高效吸液能力的Sontara MicroPure水刺无尘擦拭布，该擦拭布采用具有极强吸液能力的纤维，经高压水流冲洗交织而成，使得非织造产品比以往同类产品更清洁，吸液能力更强，独特的自动化交换设备可以量少的人工操作和最低的污染将纤维制成擦拭布[3]。朱远胜[4]研究开发了纺粘／水刺电子无尘擦拭布，采用来源广泛的棉短绒为原料，并运用纺粘／水刺复合工艺，可以生产出面密度在10～20g／m2的非织造布，经试用该产品具有以下特点：超强去污，不掉尘，不产生静电可以自然降解，不对擦拭物产生损伤，是目前同类产品中质量较好、技术含量较高的产品，具有广阔的发展前景[5]。金明熙[6]开发了针刺非织造擦拭布，并且进行了后整理，使其具有很好的擦拭清洁功能。陈兰[7]研制生产的防静电绸具有绸面细腻、光滑、防静电、防尘性能好等特点，完全可以替代目前国内高新电子行业采用的同类进口产品。
静电纺丝技术是一种新型的纺丝方法，其产品在清洁方面的应用还未开发，但其发展前景十分广阔。采用静电纺丝制得的纤维直径范围一般在几十纳米到几微米，相比传统的纺丝方法，纤维直径小1-2个数量级，因此，用静电纺丝制得的纤维具有比表面积大、长径比较高、孔隙率高、透气透湿性好等优点。同时静电纺丝技术易于制得多组分织物，根据这一特点可以添加一些抗菌杀菌材料，如银的氧化物、TiO2 纳米颗粒等，并且通过包埋、镶嵌、离子键结合等方式使添加物能均匀混合在织物中，使纤维具有抗菌杀菌功能[8]。因此，静电纺丝技术在清洁方面具有相当好的发展前景。
本文综述介绍了洁净布的分类、洁净布的设计及性能要求以及清洁效果的评价方法。
1 洁净布的分类
洁净布的种类很多，按照用途分，主要分为产业用洁净布和家用洁净布[9]。产业用洁净布主要有LSI净化室用布、IC净化室用布、摄像机用布、医院用布、光学精密仪器用布等。随着科学技术的迅猛发展，产业用洁净布的应用领域不断扩大，根据性能不同又可分为普通和高性能洁净布[10]。家用洁净布主要有抹布、洗刷布、洗澡擦巾、地板布、家具皮鞋、银具擦亮布、眼镜布、镜面布等[11]。
按制成方法，洁净布又可分为机织物、针织物和非织造布3类[12]。机织物结构紧密、强度高、耐久性好，不易掉毛，为获得理想的外观效果，织物常采用双面磨毛砂洗。针织物洁净布一般比较厚、松、柔软、吸水性能好，但不易干，易嵌沾污物，且易掉纤维屑等而产生再次污染[11]。非织造洁净布是一种新型的清洁用品，它具有良好的吸油性、吸水性、吸尘性和清洁能力[12]。静电纺纳米纤维膜吸附性及擦净性能好，能有效的去除灰尘、油污及手印而绝不损伤被擦拭物的表面。初步的实验结果表明，在所有的非织造布织物中，静电纺丝法得到的非织造布透气透湿阻力最小，且对微生物气溶胶的防护能力最强，是一种非常理想的制备生物防护服的材料[8]。同时用静电纺丝制得的纤维可经多次洗涤而仍保持很高的长径比、高孔隙率和透湿透气性等优点，在很大程度上满足了新型生物防护材料的要求。
2 洁净布的设计与性能要求
2.1 洁净布的设计
短纤易脱落，会成为发尘源，不宜作为洁净布的原料。长丝中，蚕丝、人造丝和醋酸丝的强力低，如长期反复使用，使纤维屑脱落，也不宜作为洁净布的原料；而聚酯纤维和聚酰胺纤维强力高，是最合适的洁净布原料。如混入有机导电纤维，则洁净布还有静电消除能力，用途将更广泛[13]。研究人员[7]还以木浆为原料，使用气流铺网，再进行固结而形成一种特殊的无尘纸非织造布，使其具有更好的清洁功能，而且其生物降解性能好[14]。
纤维的表面积与纤维的细度成反比例，纤维越细表面积越大，清洁能力越强。经研究人员测试，当纤维表面积为5 000cm2／g时，织物的清洁能力有一个转折点，表明纤维纤度只有在0.3旦以下时，制成的织物才具有较强的清洁能力[15]。
洁净布的清洁功能还与纱线的线密度、捻度、织物的组织和规格设计有关。如纤维的线密度越低，捻成相同粗细的纱线所需的纤维根数越多，清洁能力越强；当捻度逐渐增加时，清洁能力增加，但当大到一定值时，清洁能力反而下降[13]；不同组织和规格设计的洁净布清洁效果也有差异[12]。机织洁净布的组织基本采用三原组织，织物组织形式主要对织物表面光滑程度和空隙的形状及大小有影响，从而影响洁净布的性能。针织物洁净布一般比较厚、松、柔软、吸水性能好，但不易干，易嵌沾污物，且易掉纤维屑等而产生再次污染[16]；非织造洁净布是一种新型的清洁用品，它具有良好的吸油性、吸水性、吸尘性和清洁能力，并且本身柔软而不易损伤被擦物品[12]。
2.2 洁净布的性能要求
不同的使用环境对洁净布的特性要求也不同。洁净布需要具有耐磨性、抗菌性、吸水性、吸尘性、柔软性、热稳定性、均匀性等优异的特性。如在家用清洁方面要有无尘性、高吸附性、高耐磨性、抗静电性等性能[10]。在用作高性能洁净服方面，要求其具有无尘性、过滤性能、抗静电性、舒适性、耐久性、难附着性、耐腐蚀性、洗可穿性等[17]。当然同时，还要考虑到擦拭布的质量损失及价格比较[18]。
3 洁净布的清洁效果的评价
3.1 吸尘性
吸尘性是评价洁净布质量好坏的主要指标。它是指在一次或多次清扫过程中，洁净布所能清除的污物量。对污物的探测主要有反射光测定法和定量分析法。
(1)反射光测定
研究人员发现，一块洁净布使用后，其反射光量的减少与其上所滞留的污物量呈线性关系，而随后污物被清除量也与反射光呈线性关系，但反射光和污物量之间的线性关系，只存在有限污物量范围内，在使用反射法时，必须考虑洁净布和污物的颜色、织物的结构等[19]。
刘菁[18]在开发Lyocell纤维揩拭布中，用被擦拭物体清洁后的白度变化表征清扫效果，白度值的大小间接反映了揩拭布的吸尘性。
(2)定量分析法
定量分析法是将污物和洁净布放在特定容器里，用充分搅拌的方式模拟洁净布的清洁过程，然后用计算“擦拭”污物前后的重量差，从而得出每克纤维的吸尘量。
研究人员[12][20-21]用三氧化二铁模拟灰尘测试织物的吸尘性。将试样、氧化铁和钢球放入玻璃杯内，用玻璃棒搅拌约10min后取出试样，抖动除去附着在织物上的氧化铁，称取试样重量，采用每克纤维吸附量表征纤维的吸尘性。
还有其他一些评价洁净布的吸尘性的方法。Steinar K.Nilsen[6]等用试样擦拭喷漆木制物，用压敏胶带抽样污物沉积量观察擦拭前后变化。Schneider T等分别用激光消光计和激光粒子计数器测试胶质表面覆盖的污物量。
3.2 自发尘性
自发尘性是指洁净布在使用过程中，其自身的纤维是否脱落转移到被清洁对象表面而产生污染的性能。自发尘性是评价洁净布清洁性能好坏的前提条件。由于纤维细小、脱落量少，只能通过仔细观察来定量分析。
在擦拭被清洁物时，污物并不是一次就能被清除干净，而且洁净布也常常不是用过一次后就会被清洗。因此，这就要求洁净布有良好的阻留污物的能力，以至于用后的洁净布当再次被使用时，其上的污物不至于脱落转移到被清洁对象的表面。
(1)发尘性测试
发尘性是指使用过的洁净布用水冲洗后，其上所保留污物量的大小。将多次沾污后的洁净布清洗后称重，可计算发尘率。
发尘率越小，表明洁净布的发尘性越好，即能很好地阻留污物，不至于将污物转移给被清洁对象，清洁效果越好。
韩希海[12]等用滚筒摩擦法、可脱落大颗粒物测试法和服装动态发尘测试法(BODY B0X法)测试洁净服的发尘性能，日本JISB 9923—1997{洁净服上粒子污染的计径与计数方法》也有相似的测试方法和设备。
(2)再玷污能力测试
与发尘性相对应的就是再次沾污的性能，这也同样反映了洁净织物阻留污物的能力。将一次或多次进行吸附能力测试后的织物再对干净的玻璃片进行擦拭，然后参照IS0—8502标准用压敏胶带对玻璃片取样，根据残留物的多少进行评级[12]。
3.3 除菌性测试
随着生活质量的不断提高，在家用洁净布尤其是医用洁净布的使用中，除菌性也是一个很重要的指标。除菌性的测试方法有多种，一种是用洁净布在培养细菌的玻璃片上擦拭，通过对玻璃片上残留细菌的培养、观察及与细菌测试片比较，便可测试洁净布的除菌性能。另一种是借用食品检验的方法，即三磷酸腺苷ATP法，通过对残留物质的检测，便可得到ATP水平的数字参数，从而测定洁净布的除菌能力[12]。
国外对除菌测试研究相当多，研究人员们大部分是通过培养细菌模拟污物，用洁净布处理后观察细菌的存留情况。Magda Diab—Elschahawi[23] 等在牛血清蛋白和羊红细胞中加入球菌和大肠杆菌作为测试污物，比较不同洁净布分别在干湿状态下减少微生物负载量的能力。L.K.Bergen[24]等用胰蛋白胨大豆肉汤、马血清、金黄色酿脓葡萄球菌模拟有机油污和微生物，通过三磷酸腺苷ATP法测表面微生物数量评定超细纤维洁净布去除微生物的能力。
M.w.D.Wren[25]等在磷酸盐缓冲盐水(PBS)中培养金黄色葡萄球菌(MRSA)、乙酸钙鲍氏不动杆菌(ACCB)、产酸克雷伯菌、梭状芽胞杆菌后接种到无菌板上，用不同洁净布清洁擦拭，然后用ATP生物荧光法测试。G.Moore[26]等用胰蛋白胨大豆肉汤、马血清模拟微生物，通过三磷酸腺苷ATP法测试洁净布去除有机污物的能力，用有氧菌落计数法测试擦拭表面残余微生物。一些研究人员[27,28]还利用金黄葡萄球菌模拟污物，用不同洁净布对培养皿进行清洁然后观察测试培养皿上细菌的生长情况，比较其清洁擦拭和消毒功效。
现在国内外已建立了较多的织物抗菌性的标准化测试方法，主要有定性测试法和定量测试法[29-31]。崔黎丽[32]等系统分析了驻极体对金黄色葡萄球菌的抑菌作用，对细菌和病毒等微生物有很强的杀灭和抑制作用，同时驻极体纤维中静电作用增大了对气溶胶的吸附能力，从而在不增大空气阻力的情况下提高过滤效率，而静电纺技术是制备驻极体纤维的方法之一，因此静电纺技术在洁净方面有很大的发展前景[8]。
3.4 其他性能测试
洁净布的吸尘性、自发尘性和除菌性是评价洁净布质量好坏的主要指标，研究人员同时对洁净布的其他性能也进行了测试与分析。如被清洁物的表面在很多情况下是有水存在的，因此要求洁净布具有良好的吸水性、保水能力及干燥性。秦晓[12]等人对家用洁净布的吸水性和干燥性进行了研究分析。华伟杰[15]在研究高性能揩拭布时，分析了揩拭布的无尘性、吸水性和耐溶性能。储长中[33]在还指出了单位面积质量、厚度、大小、颜色，擦拭布的热稳定性、均匀性、液体吸收性、印花及染色稳定性。Steinar K.Nilsenl1[16]等分析了被擦拭物的表面磨损及擦拭布的耐磨性。
4 结语
自从洁净布被开发使用以来，洁净布的原料和加工技术越来越成熟，从短纤到长丝再到超细纤维，从普通机织物到针织物到非织造布，洁净布的性能越来越高，清洁效果越来越好。静电纺丝技术虽然存在一些挑战，但其制备纤维的优良性能，使其具有很好的应用前景，并且随着研究的不断深入，静电纺丝技术越来越成熟，静电纺洁净布也会日渐可能。
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