国外染整科技
纺织品防臭整理
叶早萍摘译 何叶丽校
摘译自印度《颜色时代》2008, No. 55( 1) : 88～96
原载：印染( 2008 No. 21) 48-51
网上来稿：zhanyizhen，qt20090306-1
1 汗液和体味
排泄汗液可使身体凉爽,并能润滑身体相互摩擦的部位,例如腋窝。人体会产生两种不同的汗液,即: (1)能降低体温的外分泌汗液,如运动时或天气炎热时。身体各个部位均会产生这种汗液,且没有气味。(2)顶泌汗液是一种特殊的分泌物,产生于腋窝、腹股沟、手掌和脚底心等处。所有的问题均由其产生。但与外分泌汗液一样,它也是没有气味的。顶泌汗液中仅仅含有脂肪和蛋白质,但人体上的许多细菌靠顶泌汗液为生。当细菌消耗了汗液,就会进行地球上任何生物都会进行的事:排泄。体味(BO)实际就是细菌排泄物的气味。事实上,细菌并不会像人类那样进行排泄,他们只是消耗汗液并使人体产生异味。
每个人都有各自的体味,就像指纹一样独一无二。澳大利亚民事服务(Australian Civil Service)已经将体味开发成限制访问电脑上机密信息的方法。但是,当体味令人讨厌时就会变得十分尴尬。
一些人的大汗腺要比其他人大且活跃。同样,许多人身上的皮肤细菌也更加顽强。也许一些人会发现他们流汗比正常人多,即通常所说的多汗症。某些与众不同的体味,则是严重疾病的征兆。
2 体味的原因
2.1 卫生习惯
身体发臭的主要原因是不勤于洗澡。但是好的卫生习惯不仅包括勤洗身体,还包括勤洗衣服。某些织物,如棉类,容易吸收异味。皮肤上过于活跃的菌落也可能导致BO的产生。有些人身上的细菌多些,有些人少些,这还是归结于良好的卫生习惯。
2.2 流汗
许多人由于紧张,体力运动或者多汗症而流汗多,因而体味较重。如今,压力越来越大,期望越来越高,时间安排越来越紧,工作越来越多,这都会导致人体不自然的焦虑不安,从而导致流汗,进而导致身体散发异味。因为儿童不会分泌顶泌汗液,细菌无法进行反应,因而他们不散发异味。随着青春期激素的增多,人体的顶泌开始增加。
2.3 饮食
某些食物也会影响人体气味。如果一种食物太辛辣,其气味就会遍布人体并通过毛孔散发出来。大蒜、孜然和咖喱被认为具有此类特性。人体缺锌也会导致体臭,因为锌控制人体毒素的排解,控制人体处理废弃物的方式。同样,糖不平衡和咖啡因也会改变汗液的数量和类型。
2.4 健康问题
许多气味也可暗示健康问题。不同的汗液气味,可以指示特殊的体内健康问题。
啤酒味道表明体内酵母菌的发酵情况;洗甲水的味道表明糖尿病;氨水味道可能表明肝脏疾病。
2.5 男性的强烈体味
许多男性具有较高的睾丸激素水平,产生顶泌汗液,所以体味较重。而部分男性则是因为不卫生而发臭。与女性相比,许多男性不勤于洗澡。中年男性会产生一种不饱和醛(加龄臭noneal) ,而导致异味增加,但女性也会产生相当量的不饱和醛,因此问题仍然归结于卫生习惯。
男性倾向于穿着长时间不洗的衣物,而清洗衣服对于清除异味非常重要。不论人体干净与否———穿着汗液浸透过的衣物必然会散发异味并导致体臭。男性更易于发臭的另一个原因可能是他们从事的的体力运动较多,而女性则倾向于安静的生活方式。
3 汗液形成的基本原理
人体是脏衣服上绝大多数污物的来源之一。衣服与皮肤接触后,会沾附脂肪分泌腺的分泌物(皮脂) 、外分泌腺的分泌物(汗) 、顶泌腺的分泌物(汗) 、微生物、死亡的表皮细胞、个人护理用品残留物、微生物侵袭产生的物质和腺体分泌物的氧化物等。最初无臭的腺体分泌物滋养了微生物进行新陈代谢,而且这些腺体分泌物易被氧化,之后在皮肤上形成新的发臭物质(臭味化合物) ,随后又转移到织物上。因此,穿过的衣服,根据织物种类的不同,有选择性地吸收有臭或无臭的物质。此外,衣物在洗涤前的堆置期内,由于微生物的新陈代谢和氧化作用的继续,会在衣服上产生许多新物质。棉织物上由于微生物新陈代谢而产生的发臭物质,很容易在清洗过程中加以去除。织物上残留的微生物也很容易被含有漂白组分的洗涤剂去除。另一方面,在洗涤过程中,由自动氧化或酶氧化反应(脂肪氧化酶、过氧化氢裂解酶和异构酶的组合作用)分解类脂物所形成的疏水性发臭物质,会紧紧黏附在聚酯纤维上。这就是微生物特别是细菌能够在纺织品基质上存活的原因所在。棉等天然纤维比合成纤维有更多的孔状亲水结构,能为细菌提供更好的生长环境,如水、氧和营养物质,因而更容易受到细菌的侵害。
微生物的繁殖会带来许多令人讨厌的结果:不仅产生恶臭,而且产生霉斑。当细菌将人体汗液转化成许多恶臭物质,如羧基酸、乙醛和胺等,就会产生令人讨厌的臭味。由于微生物经常攻击织物上的添加剂,致使纺织品变色和丧失功能,如弹性和拉伸强力等。通过降低黏性、发酵和发霉等作用,细菌可能会严重干扰纺织品的生产加工、染色、印花和后整理。
4 臭味的测量
在家畜的臭味中,已识别出超过168种臭味化合物。每一种臭味化合物都可以用GC (气相色谱仪)或MS(质谱仪)等分析仪器进行测定。但是,迄今尚未建立单个臭味化合物和人类感知的臭味之间相应的关系。
如果是在厌氧的条件下发生分解,就会产生臭味化合物。形成臭味的化合物主要包括氨、硫化氢、挥发性脂肪酸、对甲酚、吲哚、粪臭素和联乙醯,可以测量它们相对高的浓度值或最低嗅觉阈值。
通过GC和其它气相分析仪器等分析技术,可以确认特殊臭味发臭物的每一组分。例如,利用质谱仪不仅可以测量某一臭味中任一发臭物质的含量,而且可以确定臭味中的气体浓度。然而,臭味是发臭物质混合物刺激鼻腔时所产生的感觉,换句话说,臭味是一种复杂的心理变量,而不是一种简单的化学或物理变量。研究人员认为,确认某一臭味中单个发臭物质的数量或浓度,并不足以描述臭味的强度(浓度或密度)或质量(特性) 。
5 臭气浓度(Odour Concentration)
测量臭味最可靠的方法是利用人类的嗅觉(鼻子) 。嗅觉仪是一种心理物理技术,它是利用人类的嗅觉来评定臭味的浓度。利用受训的嗅辨员进行动态嗅觉测量,被认为是测量臭味浓度的行业标准。
然而,嗅觉仪在设计和操作上存在很大的不一致性。应当开发国家标准或者采用现有的标准,如欧盟标准,来为嗅觉测量法测量家畜臭味提供指导。人类的嗅觉技术在直接评估臭味这一领域具有很大的潜力,因为该技术相对便宜,且可被不同水平的管理机构所采用。
在嗅觉测量法中,臭味样品被不同的已知量的中性无臭气体(稀释剂) ,例如氮气或过滤空气所稀释。不同的臭气和稀释气体的混合物由一个或多个嗅辨员用鼻子闻,然后记录下他们的反应。最常见的筛选嗅辨员的方法是根据他们嗅觉的灵敏性和一致性,在筛选过程中,经常使用正丁醇作为参照臭气。稀释气体的量根据预先设定的因素依次减少。这一过程一直持续到每一个嗅辩员勉强能够肯定地检测出稀释混合物中的臭气。记录每一位嗅辨员达到嗅觉阈值时的比率,即已稀释臭气的体积与混合物中臭气的体积之比。样品臭气的浓度由全体嗅辨员嗅觉阈值的几何平均确定。通过嗅觉测量法测量的臭气浓度用“臭气单位”(OU) (北美使用较多)或“每立方米臭气单位”(OU /m3 ) (欧洲)表示。Schmidt将“臭气单位”定义为将单位体积的臭气稀释到嗅觉阈值时所需稀释气体的体积。“每立方米臭气单位”的定义是,在臭气嗅辨员达到嗅觉阈值时每立方米空气中的臭气浓度。在大气污染控制领域,污染物浓度通常用单位体积质量( g/m3 )来表示。因此,用OU /m3表示臭气浓度似乎更符合逻辑,但OU不是质量度量单位。欧洲标准定义了一个“欧洲参考臭气质量( EROM) ”,它相当于123μg的正丁醇扩散在
因此,臭气浓度表示为OUE /m3 ,或简化为OU /m3。O′Neil和Philip s对168种臭气化合物进行测定总结, 30种臭气化合物的嗅觉阈值小于等于0. 001 mg/m3。在所有10种嗅觉阈值最低的臭气化合物中,有6种是含硫化合物。
6 臭气强度(Odour Intensity)
臭气强度是另一个度量臭气浓度的指标。与臭气浓度(O2dour Concentration)不同,臭气强度是度量人体对未稀释臭气的反应。臭气强度参考范围(Odour
Intensity Referencing Scale,O IRS)通常采用以水稀释的正丁醇作为标准参照发臭物质。在分类评估技术中,嗅辨员根据其对臭气强度的感觉将臭味进行分级。
(1)没有臭味
(2)很微弱的臭味
(3)微弱的臭味
(4)明显的臭味
(5)强烈的臭味
(6)十分强烈的臭味
(7)极其强烈的臭味
有人使用标号量值表(LMS)对暴露在猪臭下的衣物样品,进行臭气强度分级。LMS的一端为“勉强可发觉”,另一端为“最强”,数值如下:最强95. 5% ,十分强50. 1% ,中等16. 2% ,弱5. 8% ,勉强可发觉1. 4% ,从而将臭气的强度分级转化为数值。
7 防止生物袭击
防止生物袭击的纺织或纺织相关材料应具有以下功能:(1)保护服用者或使用者免受微生物的侵袭,具有美观(抑制或杀死导致臭味的细菌) 、保健(防止通常由皮肤寄生虫的真菌引起的皮肤和相关传染病)功能或达到医疗目的(医院和公共机构抑制或杀死病原性和/或寄生性微生物) ;(2)保护纺织品本身因霉菌和真菌导致的生物降解;(3)保护纤维和服用者免受昆虫或其它害虫的侵袭。多种微生物和昆虫会对纺织材料产生不利影响。生物助剂可在以下三方面提高纺织品的防微生物性,即:
(1)通过抑制发臭细菌和其它种发臭微生物,获得良好的美观性;
(2)通过防止皮肤寄生虫真菌(导致皮肤病) 、病原性和潜在致命微生物的生长,提高保健和医疗效果;
(3)防止纤维褪色和降解(通常是由真菌和昆虫引起) 。
8 整理技术
保护纺织品免受各种生物攻击的整理技术和相关策略包括:
(1)使纤维内或纤维表面化学试剂变成不溶性;
(2)在纤维上接枝聚合物、均聚物和/或共聚;
(3)用树脂、缩聚物或交联剂对纤维进行处理;
(4)通过形成共价键对纤维进行化学改性;
(5)纤维表面涂层;
(6)对纤维进行微胶囊处理。
8. 1 纺织品中抗菌剂的应用
早期的研究主要利用无机化合物,例如铜和其它有机金属盐的不溶性。后来使用多卤代苯酚、酯、双苯酚等有机化合物。纤维素纤维用各种含氮树脂处理效果最好,除了能提高其折皱回复性外,还可赋予防腐性能。抗菌整理剂可分为两类,即:
(1)非溶出型整理剂,树脂层可对细菌形成不渗透性阻隔。
(2)活性整理剂,可有效杀菌。其又可以分为两类:
①工业用防腐助剂,是价廉、非溶出性材料,有色或无色;
②服装用卫生整理剂,是高效、无毒、持久(水洗或干洗)、高成本的化学品。
8. 2 纯棉织物防臭整理
这是一种阳离子型整理剂,为黄色清澈液体,由四烷基季铵盐衍生物和苯基苯酚制备,其主要特性有:
(1)赋予织物持久的卫生清新,提高穿着舒适性;
(2)在家庭洗涤的洗涤周期中给予保护;
(3)对微生物和细菌具有可靠的抑制效果;
(4)穿着舒适;
(5)具防臭效果。
与树脂同浴整理效果更佳,可赋予织物抗皱性和持久性。
无甲醛树脂整理剂(改性N - 羟甲基二羟基乙烯基脲) ,且不会泛黄。主要特点包括:
(1)赋予纤维素纤维及其混纺织物,以及粘胶纤维产品抗皱性和尺寸稳定性;
(2)整理织物无氯残留;
(3)符合如Oeko - Tex Standard 100等对贴身纺织品标准( Ⅱ级,织物上甲醛含量< 75 mg/kg) 。整理浴中需加入柔软剂以改善树脂造成的织物发硬问题。
这是一种非离子型润滑剂,是脂肪族聚烯烃的水分散液,用于提高漂白和染色织物的平滑性。
(1)赋予织物良好的平滑效果和超柔软的手感;
(2)减少纤维2金属间的摩擦,便于后续加工,如加捻、倒筒、机织和针织;
(3)不会造成织物泛黄;
(4)对增白织物的白度没有影响。
工艺处方/ ( g/L)
Sanitized
Det 85 - 30 (175% ) 20
Finish
NEC Plus
60～80
Destofil YL
20～30
pH值(用冰醋酸调节) 5～6
工艺流程
浸轧(轧液率60%～70% ) →烘干→焙烘(
注意事项
(1)整理前织物上无碱残留,织物pH值维持在6;
(2)整理前织物应完全烘干;
(3)整理浴pH值恒定维持在5～6。
9 防臭整理评价
由于臭气的测量技术非常复杂且结果不可靠,而通过测定整理前后织物上的细菌数量来评价纺织品的防臭整理效果就相对容易。
9. 1 织物上细菌数量的测定
由于细菌的尺寸非常小,样品上的细菌计数十分困难。虽然可用显微镜直接计数,但需要较长时间和专业技术。一个简单的方法是,将细菌铺展在一个较宽的区域(例如营养琼脂平板) ,计算其上生长的菌落数。如果细菌铺展充分,原始样品中的每一个细菌细胞都将生长成一个独立的菌落。通常细菌样品必须充分稀释,以便于计数。
为测定细菌培养基中细胞数量,方法之一是进行系列稀释。由于原始样品中的细菌数量通常非常大,未经稀释的样本在平板上只会形成菌斑(许多独立的菌群紧挨着,或重叠生长形成的污点) 。
通过反复稀释样品中的细菌来减少细菌细胞的数量。将细菌数量较少样品和稀释液混合(如无菌肉汤) ,然后再进一步稀释。将少量的每一种稀释后的细菌样品涂布在琼脂平板上。计算每一个平板上生长的菌落数。利用“稀释系数”(稀释溶液对细菌样品的稀释次数) ,通过乘法运算反推原始样品中的细菌数量。
这一方法存在许多缺点,如受伤的细菌未必能够形成菌落。另外,由于没有一种稀释液可以支持所有类型细菌的生长,某些细菌可能会被排除在任何一种特定的计数程序外。
(1)材料
装有1 mL 0. 9%氯化钠的试管;无菌棉签;无菌肉汤试管(每个样品4个) ;琼脂平板(每个样品5个) 。
(2)步骤
在5个琼脂平板表面分别贴上标签:直接, 1 ∶10, 1 ∶100,1 ∶1 000和1 ∶10 000。4个无菌肉汤试管分别贴上标签: 1 ∶10,1 ∶100, 1 ∶1 000和1 ∶10 000。将装有待测定样品的平板和试管也分别贴上标签。
拆开无菌棉签,放入无菌生理盐水试管中。将浸湿的棉签在盐水试管内壁轻轻挤压,以去除多余的盐分。将浸湿的棉签从试管中取出,润湿的棉花末端不能接触任何东西。
用浸湿的棉签轻轻擦拭需测试细菌表面的一半,然后再擦拭琼脂平板的整个表面。棉签不能浸入琼脂。
拆开第二个无菌棉签,浸入生理盐水中,并在试管内壁挤出多余的溶液。这个浸湿的棉签是用于从上述测试细菌形成的平板表面上移动样本。在接下来的步骤中,该样品将采用无菌肉汤稀释。
将第二个棉签浸入到贴有1∶10标签的无菌肉汤试管中(这将成为1∶10的样本溶液) 。在肉汤中搅动棉签,以混合细菌,而后取出丢弃。旋紧无菌肉汤试管上的盖子,并上下摇晃数次以均匀混合细菌。
再拆开一个棉签并浸入刚刚制备的1∶10的样品溶液试管中。在试管内壁上挤出多余的液体。在贴有1∶10标签的琼脂平板的表面,用该棉签轻轻擦拭,然后丢弃。
打开一个棉签,浸入贴有1∶10标签的试管中。这一次不用挤出多余的液体,而是将该湿的棉签从标有1∶10的试管中取出,并迅速放入贴有1∶100标签的试管。搅动棉签以混合细菌,然后将棉签取出丢弃。盖上试管并上下摇晃数次,以混合细菌。这是原始样本的1∶100稀释液。
再打开一个棉签浸入1∶100稀释液中。挤出棉签上的多余液,然后在贴有1∶100标签的琼脂平板表面轻轻擦拭,而后丢弃。
重复所有步骤直至制成1∶1 000的样本溶液。每一样品需要5个琼脂平板(直接, 1∶10, 1∶100, 1∶1 000和1∶10 000) 。将琼脂平板在
对菌落数位于30～300的琼脂平板进行计数。任何菌落数超过200的平板,都定为“太多而无法计数( TMTC) ”。菌落数少于30的平板,因没有足够的个体,不能满足统计需要。采用下式可得到平板表面上细菌估计数量:
B = N ×D
式中: B ——— 细菌数量;
N ——— 一个琼脂平板上的菌落数;
D ——— 稀释因子(1、10或100) 。
菌落数为30～300的平板,计数最理想。例如:
每个平板上菌落的平均数量= 30
最后的稀释因子= 200×106
存活的孢子数量为: 30×20×106 = 60 亿/g存活的孢子试样量是测试样本的体积稀释液是用来稀释样品的材料稀释系数为最终体积(试样体积+稀释液的体积)与试样体积的比值浓度系数为试样体积与最终体积之比= 1 /稀释系数假设将0.1 mL 的样品加到9.9 mL 的稀释液中,得到10mL最终量。
稀释系数=最终体积/试样体积= 10/0.1
= 100
浓度系数=试样体积/最终体积= 0.1/10
= 0.01
为了进行细菌测试(评估形成的菌落数) ,必须在实验用织物样本上模拟出汗条件。需制备人工汗液,并用于织物上以供细菌生长。
9.2 人工汗液
测试织物上应含有天然或人工汗液,以供细菌生长。根据标准汗液牢度测试(BS 1006 E04: 1978)的推荐方法,制备了两种(酸性和碱性)汗液。(见表1)
表1 碱/酸人工汗液配方
|
|
碱性 |
酸性 |
|
C6H9O2N3·HCl·H2O |
|
|
|
NaCl |
|
|
|
Na2HPO4·2H2O |
|
|
|
蒸馏水 |
10000 mL |
1000mL |
|
pH值(用 |
8 |
5.5 |
试验用织物为:
(1)
(2)
9. 3 评估菌落的形成
将待测样品置于人工汗液中7d,取出试样并保持中性条件,以阻止细菌的进一步产生。然后进行细菌生长测试。
棉机织布———“A”(1～4)
棉针织布———“B”(1～4)
其中, 1～2 =未处理织物; 3～4 =防臭整理织物;其中“3”的带液率= 60% ,“4”的带液率= 70%。抗菌整理效果可以通过计算整理前后织物上菌落数确定。菌种选取由表皮葡萄球菌和金黄葡萄球菌形成的菌群。在相同条件和相同时间下,测试整理前后织物上形成的菌群,如表2所示。
表2 整理前后织物上的菌落数
|
样本号 |
稀释倍数 |
菌落数 |
|
A1 |
102 |
无数 |
|
A2 |
104 |
80 |
|
A3 |
102 |
5 |
|
A3 |
104 |
0 |
|
A4 |
102 |
3 |
|
A4 |
104 |
0 |
|
B1 |
102 |
无数 |
|
B2 |
104 |
98 |
|
B3 |
102 |
58 |
|
B3 |
104 |
0 |
|
B4 |
102 |
5 |
|
B4 |
104 |
0 |
9. 4 耐久性测试
织物进行防臭整理后,效果能持续多长时间最受关注。为评估整理的耐久性,用1%皂液于
表3 洗涤前后的两种织物上菌落数对比
|
样本 |
不洗涤 |
洗涤10次 |
洗涤30次 |
洗涤60次 |
|
机织面料, |
5 |
12 |
31 |
72 |
|
机织面料, |
3 |
11 |
26 |
54 |
|
针织面料, |
8 |
15 |
40 |
81 |
|
针织面料, |
5 |
12 |
41 |
76 |
10 结论
从上述测试结果可知:
(1)防臭整理后织物上细菌的生长显著减缓。
(2)当洗涤次数少于10次时,细菌生长仍可被显著抑制,但防臭整理的效果随洗涤次数增加逐渐减弱。经60～70次皂洗后,防臭整理的效果所剩无几。
(3)无论是机织还是针织面料,带液率越高,整理效果越好。
(4)针织面料上形成的菌落群数多于机织面料,这是因为前者多孔且吸水性好。