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摘要： 口罩作为人们预防呼吸道感染的重要防线，特别是在常见的细菌感染时期，已成为重要的防护材料。文章先对口罩进行二维纸样及编织版型设计，分析四针床电脑横机编织原理，对口罩的编织工艺进行深入探讨，并以抗菌纱线为原料完成该口罩的设计与开发，对其抗菌性能进行了测试和研究。结果表明，经过50次洗涤，该抗菌防护口罩对金黄色葡萄球菌的抗菌率仍超过99%，对白色念珠菌的抗菌率超过93%，对大肠杆菌的抗菌率超过81%，符合国家抗菌纺织品要求。利用针织全成形技术实现抗菌口罩的一次成形，对丰富针织全成形产品的种类具有重要意义。
关键词： 针织全成形;四针床电脑横机;抗菌率;口罩;编织工艺;抗菌织物
中图分类号： TS184.5
文献标志码： A
文章编号： 10017003（2021）07011705
引用页码： 071302
DOI： 10.3969/j.issn.1001-7003.2021.07.019（篇序）
Research on development and performance of knitted full-formed anti-bacterial protective mask
LIANG Xinhua1， CONG Honglian1， HUANG Xian2， CONG Qixia2
（1.Engineering Research Center of Knitting Technology， Ministry of Education， Jiangnan University， Wuxi 214122， China;2.Wuxi Pacific knitting Co.， Ltd.， Wuxi 214037， China）
Abstract： As an important defense line for people to prevent respiratory tract infection， especially in the period of common bacterial infections， the mask has become an important protective material. The authors first designed the two-dimensional paper pattern and knitting pattern of the mask， analyzed the knitting principle of the four-needle bed computerized flat knitting machine， conducted an in-depth discussion on the knitting process of the mask， and used the antibacterial yarn as the raw material to complete the design and development of the mask. Its antibacterial properties were also tested and studied. The results show that after 50 times of washing， the anti-bacterial protective mask still had an anti-bacterial rate of over 99% against Staphylococcus aureus， over 93% against Candida albicans and 81% against E.coli， meeting national anti-bacterial textile requirements. The use of knitted full-forming technology to realize the one-time forming of antibacterial masks is of great significance for enriching the types of knitted full-forming products.
Key words： knitted full-forming; four-needle computerized flat knitting machine; anti-bacterial rate; mask; knitting process; anti-bacterial fabric
收稿日期： 20201222;
修回日期： 20210611
基金項目： 中央高校基本科研业务费专项资金资助项目（JUSRP52013B）;国家自然科学基金资助项目（61772238）
作者简介： 梁鑫花（1996），女，硕士研究生，研究方向为针织产品的创新设计与性能研究。通信作者：丛洪莲，教授，cong-wkrc@163.com。
口罩作为人们日常的防护卫生用品，佩戴时可有效阻挡空气中的飞沫、细小颗粒及病菌等进入人体呼吸道[1]，在人与外界环境中建立了一层很好的物理保护屏障[2]，尤其在新冠肺炎疫情期间，其需求更为迫切。
针织全成形技术的生产流程短、织造效率高，织造的织物一次成形，表面无缝纫线，贴体舒适，因而被广泛地应用于织物的生产织造中。目前国外电脑横机全成形编织技术的发展颇为成熟，通过其特有的锲形编织、局部编织、收放针等编织方法，可形成多种立体成形产品，在针织毛衫、全成形针织裙、非传统西服等[3-5]服饰领域已得到广泛应用，在双针床电脑横机上也已进行了普通型口罩的织造尝试[6]。本文以日本岛精公司生产的MACH2X153型四针床电脑横机为依托，借助SDS-ONE APEX3花型设计系统，以抗菌纱线为原料进行抗菌防护口罩的开发，并对其编织工艺进行深入探讨，同时对其抗菌性能进行研究分析，增加抗菌防护口罩的织造可能性，为以后防护口罩的生产提供一定的借鉴意义。 1 口罩版型设计
1.1 设计理念
本次设计的针织全成形抗菌防护口罩包括口罩罩体和两侧的左右耳带部分，采用一体成形的方式进行编织，耳带部分包括耳前带、耳后带及耳背带三部分，考虑与人体耳部的佩戴舒适性，对其进行了一定弧度的设计;为使耳带与口罩罩体的编织部分有很好的过渡作用，在耳背与口罩罩体两侧部分添加了一定形状的废纱编织;在口罩罩体的左侧部位设置开口，以便后期及时对填充在内部的过滤材料进行更换，保证口罩具有良好的颗粒物过滤性能及佩戴时呼吸的顺畅性;为保证口罩罩体与人体脸部的贴合舒适性，在口罩罩体的上下边缘部分均进行了一定的曲线设计，使其更加符合人体工学，从而增加口罩的防护效果。口罩具体的二维纸样设计如图1所示。
根据电脑横机常编织的织物组织结构及考虑口罩的功能性，口罩罩体和耳带部分采用了透气性和保暖性均良好的空气层组织;在口罩罩体竖直中线与嘴部和下巴处接触的位置采用了2+2罗纹组织，使得口罩前后片相连接，使口罩具有一定的立体结构;为防止口罩开口线圈脱散，在开口边缘应用2+2罗纹组织进行锁边。
1.2 编织版型设计
在与全成形电脑横机配套使用的SDS-ONE APEX3花型设计系统进行口罩的编织版型设计，如图2所示。其中A和A′分别表示右、左耳带的耳背带，B和B′分别表示右、左耳带的前后带，C和C′分别表示口罩罩体与右左耳带的连接部分，D和D′分别表示口罩罩体后片的右左部分，E和E′分别表示口罩罩体前片的右左部分，F和F′表示右、左耳带的废纱，G表示口罩罩体的开口部位。编织时按照从下往上的方向进行编织。
2 工艺设计
2.1 成形原理
2.1.1 四针床电脑横机
本次设计选择在日本岛精公司生产的MACH2X153型电脑横机上进行口罩的开发。该横机配备前上、前下、后上、后下四个编织针床和一个纱环压脚针板，如图3所示。其中前下、后下针床可进行成圈、集圈、浮线编织，其余两个针床进行成圈和浮线编织;机头配置有一个编织系统和两个翻针系统，丰富了横机的编织与移圈功能，可实现全成形产品的满针编织[7];可用电磁铁系统直接选针，大幅提高了编织效率;装有i-DSCS智能型数控纱环系统和DSCS数控纱环系统[8]，织造的智能化水平得到提高;配備了R2CARRIAGE急速回转机头TM系统，加快了每行的机头回转速度[9]，最大机速可达16 m/s，同时可实现高品质织物的多样化生产。
2.1.2 编织原理
在横机上多采用空起编织、收放针及局部编织等编织方式实现针织全成形织物的编织，同时结合不同的织物组织结构，完成对口罩的设计开发。
电脑横机空起编织是指织物在没有正常起底牵拉力的情况下，在其编织过程中进行新的编织层起底编织的技术。考虑针织物的结构特性，常用罗纹起底的方式进行空起编织，主要有1+1罗纹、2+1罗纹和袋编罗纹等[10]，本次口罩设计有开口结构，类似袋状，故采用袋编罗纹的起底方式。
收针是指将准备退出编织的织针转移到相邻的织针上，使其退出工作，从而使得织物按照要求进行尺寸缩减的编织方式[11]，这一编织方式要通过翻转线圈、针床横移等动作来完成。电脑横机上通常是通过移圈的方式锁住织片的边缘。在编织口罩开口结构时，为防止边缘线圈脱散，需要进行拷针编织，以达到锁边效果。
放针原理与收针原理相反，该编织动作是通过增加工作针数的方式来改变织物的尺寸。将收放针的编织方式应用到口罩的织造中，可以使口罩的耳带和罩体形成符合人体脸部的尺寸，增加口罩与人体脸部的贴合度。
局部编织是指在编织时部分织针不进行编织动作，只钩住线圈，当需要时这些织针再重新参与编织过程，从而使得织物具有一定的形状。利用“两边暂停中间编织的编织方式”，可使编织的织物形成多余量的凸起。考虑人体面部结构，将局部编织应用于口罩罩体的编织中，可使覆盖于口鼻处的口罩部位形成适当的凸起效果，增加口罩的立体效果，既有一定的美观性，也使得其更符合人体工学，增加佩戴舒适感。
2.2 编织工艺
口罩的编织共分为左耳带编织、右耳带编织和口罩罩体编织三部分，编织顺序为右耳带→口罩罩体→左耳带。选用三把纱嘴进行编织，其中两把纱嘴编织口罩部分，一把纱嘴编织废纱。
2.2.1 右耳带编织
右耳带的编织工艺如图4所示。在进行编织时，先空起编织若干横列，进行常规的起底编织，然后第一纱嘴带入主纱线，在前下针床编织平针，按照设计的耳背带弧度向两侧逐步加针，进行相应的局部编织，形成耳背带的前片;按照相同的编织方式在后下针床进行编织，形成耳背带的后片，右耳耳背带编织完成。
随后第二纱嘴引入主纱线，第三纱嘴引入废纱，三个纱嘴同时进行编织。第一、二纱嘴分别进行右耳带前后带的筒形空气层编织，第三纱嘴进行废纱的筒形空气层编织，当废纱编织到一定横列高度时，由于负责右后耳带编织的第二纱嘴还在向外加针，为防止纱嘴碰撞，第三纱嘴停止编织，待前后耳带编织完成后，废纱继续按照设计的形状进行编织，为后期的口罩罩体编织提供一定的牵拉力。其中第一纱嘴带入主纱进行编织形成黑色线圈横列，第二纱嘴带入主纱进行编织形成红色线圈横列，第三纱嘴带入废纱进行编织形成蓝色线圈横列。
2.2.2 口罩罩体编织
待右耳带废纱编织完成后，依靠废纱产生的牵拉力进行口罩罩体的起底编织，如图5所示。第一纱嘴带入主纱，先在前下、后下针床编织口罩罩体与右耳带连接的部位，两个针床均满针成圈编织;然后按照局部编织的方式编织口罩罩体，按照口罩罩体后片的右半部分→口罩罩体前片的右半部分→口罩罩体前片的左半部分→口罩罩体后片的左半部分的顺序进行编织，其中前下针床编织前片，后下针床编织后片;待口罩罩体前片的左半部分编织完成时，前下针床与后上针床进行2+2罗纹编织，以形成前后片连接部位;口罩罩体主体编织结束后，为防止后片开口线圈脱散，后下针床仍进行满针平针编织，前下针床与后上针床再次进行2+2罗纹编织，形成罗纹锁边结构。 2.2.3 左耳带编织
左耳带编织工艺与右耳带正好相反，具体编织工艺如图6所示。同时使用第一、二、三纱嘴进行编织，带纱方式与右耳带相同，第三纱嘴编织废纱的两个横列，与此同时第一、二纱嘴通过左侧收针结合筒形编织方式形成左耳前后带;随后继续编织废纱，两侧同时进行加针，形成一定的形状后，按照右耳背带的编织方式形成左耳背带。
3 口罩织造
3.1 原料与机型选择
本次选择在MACH2X153型四针床全成形电脑横机进行口罩的织造，针床尺寸为150 cm，针数为18针。所用原料为涤氨包覆纱（潍坊佰丰纺织有限公司），成分为15%氨纶和85%涤纶，其中涤纶由40D/36F抗菌涤纶（42.5%）和40D/28F半光涤纶（浙江金霞新材料科技有限公司）（42.5%）按照1︰1的比例混纺而成。废纱采用500 D的锦纶辅助编织，目的是进行空起编织时提供一定的牵拉作用，保证口罩编织时的张力均匀，提高布面的平整度。该电脑横机上有4条弧形纱嘴轨道，左右各安装有8把纱嘴，选择5、6号纱嘴穿入主纱，7号纱嘴穿入废纱进行编织。
3.2 织造参数设置
考虑到不同组织结构的编织动作的差异性，需要在与电脑横机相配套的SDS-ONE花型设计系统中对相应的组织结构的度目（单个线圈的纱环长）、拉力、编织速度等参数进行设置。刚开始编织时应保持较低机速，为0.25～0.30 m/s，保证织针能成功钩取纱线，纱环长设置为6.7～7.0 mm，拉力大小设置为80～90 N;当编织口罩的主体部位时，此时机器已经处于相对稳定的状态，机速可适当提高到0.50～0.80 m/s，平针组织的线圈较为均匀且排列紧密，纱环长可适当减小为5.3～
5.5 mm，拉力值应增加为90～95 N，以保证布面平整性;当编织口罩的开口部位时，存在翻针移圈的编织动作，幅度较大，机速应低于编织平针组织的速度，为0.30～0.50 m/s，罗纹组织线圈圈弧与平针组织线圈相比较长，故纱环长应适当增加，为7.5～8.0 mm，拉力大小设置为85～90 N。
3.3 织造工艺
在编织口罩时，由于氨纶弹性纱的纱线张力易受到机器编织动作的影響，为保证纱线张力的均匀一致性，利用四针床电脑横机上的i-DSCS+DTC（智能型数控纱环系统+能动张力控制装置）来实现电子自动控制送纱，在机器高速运行时实现纱线张力的精准控制，保证口罩的线圈大小是均匀的。电脑横机上还安装了新型分段牵拉装置，根据口罩组织结构及编织部位的不同对牵拉张力进行分段设计。起始编织时，纱嘴先带入废纱编织一定的布片长度，起底板上升拉住布片以提供均匀的拉力;当编织口罩主体时，起底板释放布片并退出工作，由排布罗拉进行夹持，以给口罩提供稳定、可靠的拉力，保证口罩布面的平整性。
3.4 舒适性能评价
最终织造的口罩如图7所示，口罩布面紧实，弹性良好，具有良好的立体效果。由于口罩主要佩戴于人的口鼻（呼吸系统）处，其透气性能是影响舒适性能的重要指标，采用YG461E-Ⅲ型全自动透气仪（宁波纺织仪器厂）对口罩进行透气性测试。当压差为100 Pa，测试面积为20 cm2时，口罩的透气性为291 mm/s，符合国家标准GB/T 5453—1997《纺织品织物透气性的测定》，大于等于250，透气效果良好。同时由于该口罩采用针织结构，柔软舒适，曲线设计效果使得口罩与人体脸部贴合度良好，符合人体工学。
4 抗菌性能研究
4.1 抗菌性能测试
为了对口罩的抗菌性能进行较为准确的判定，本文选用定量检测的方法对其抗菌性能进行测试，并按照国家标准FZ/T 73203—2006《抗菌针织品》进行。
4.1.1 实验准备
本次抗菌测试所选菌种为ATCC6538金黄色葡萄球菌、ATCC29522大肠杆菌和ATCC10231白色念珠菌。所用到的实验设备有B0803电子天平（沉阳龙腾电子有限公司）、B0736高压蒸汽灭菌器（山东博科生物实业有限公司）、B0716生化培养箱（山东博科生物实业有限公司）、B0719和B0730振荡培养箱（上海博迅医疗生物仪器股份有限公司），实验试剂有营养琼脂、金黄色葡萄球菌显色培养基、营养肉汤、沙氏培养基（青岛海博生物技术有限公司）等，并以符合FZ/T 73023—2006国家标准要求的标准空白布作为对照样。
4.1.2 抗菌预处理
先用家用双桶洗衣机（慈溪市美乐电器有限公司）将试样充分洗涤，达到规定的洗涤次数（50次）。然后从抗菌织物大样中取3个小样（每个尺寸10 cm×10 cm，剪成2块），用耐洗色牢度试验机洗涤，直到规定的洗涤次数（50次）。为防止残留的洗涤剂干扰抗菌性能测试，结束时充分清洗样品并晾干。
4.1.3 抗菌测试方法
准备九个250 mL三角烧瓶，分别加入三份对照样、三份样品，剩余三个烧瓶不加试样作为空白对照，然后在每个烧瓶中各加入70 mL PBS缓冲液和5 mL接种菌液进行“0”接触时间（实验条件1）和定时接触振荡（24 ℃、150 r/min、18 h）（实验条件2）测试。到规定时间后，从每个烧瓶中吸取1 mL试液，移入装有9 mL PBS缓冲液的试管中，充分混匀。用10倍稀释法系列稀释至合适稀释倍数，制作平板，培养（37 ℃、48 h）后进行计数。
4.2 抗菌性能评价
对实验中的菌落数进行数据整理，对平板菌落数进行3次计数后取平均值，如表1所示。
样菌的增长值F需大于等于1.0（0.5）才可判断实验有效，通过计算抑菌率来对口罩的抗菌性能进行评价，增长值F和抑菌率Y的计算分别如下式所示：
F=lgWb-lgWa（1）
Y/%=Wb-WcWb×100（2） 计算所得三种菌种的增长值和抑菌率如表2所示，表明三种菌种的F值均达到要求，即说明了实验的有效性;经过50次洗涤后，口罩的抑菌率仍满足國家标准，抗菌效果良好。
5 结 论
本文主要介绍了针织全成形抗菌防护口罩的开发与抗菌性能研究，运用针织全成形编织技术，采用具有抗菌效果的功能性纱线编织成的口罩具有良好的抗菌效果。结论如下：
1）通过在四针床全成形电脑横机上成功织造针织全成形抗菌防护口罩，说明了该种织造方式的可行性，为口罩的设计开发提供了一种新的思路;
2）本次抗菌防护口罩的功能性原料为抗菌涤纶，经水洗50次后对金黄色葡萄球菌的抑菌率仍达到99%以上，对白色念珠菌的抑菌率达到93%以上，对大肠杆菌的抑菌率达到81%以上，符合国家抗菌纺织品要求，之后应扩大该种抗菌涤纶的应用领域，充分发挥其抗菌功能性;
3）未来应加强对抗菌防护口罩的功能性开发，在具备良好抗菌性的同时也要兼具多种功能性要求，以满足大众不断增长的功能性需求。
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关键词： 针织全成形;四针床电脑横机;抗菌率;口罩;编织工艺;抗菌织物
中图分类号： TS184.5
文献标志码： A
文章编号： 10017003（2021）07011705
引用页码： 071302
DOI： 10.3969/j.issn.1001-7003.2021.07.019（篇序）
Research on development and performance of knitted full-formed anti-bacterial protective mask
LIANG Xinhua1， CONG Honglian1， HUANG Xian2， CONG Qixia2
（1.Engineering Research Center of Knitting Technology， Ministry of Education， Jiangnan University， Wuxi 214122， China;2.Wuxi Pacific knitting Co.， Ltd.， Wuxi 214037， China）
Abstract： As an important defense line for people to prevent respiratory tract infection， especially in the period of common bacterial infections， the mask has become an important protective material. The authors first designed the two-dimensional paper pattern and knitting pattern of the mask， analyzed the knitting principle of the four-needle bed computerized flat knitting machine， conducted an in-depth discussion on the knitting process of the mask， and used the antibacterial yarn as the raw material to complete the design and development of the mask. Its antibacterial properties were also tested and studied. The results show that after 50 times of washing， the anti-bacterial protective mask still had an anti-bacterial rate of over 99% against Staphylococcus aureus， over 93% against Candida albicans and 81% against E.coli， meeting national anti-bacterial textile requirements. The use of knitted full-forming technology to realize the one-time forming of antibacterial masks is of great significance for enriching the types of knitted full-forming products.
Key words： knitted full-forming; four-needle computerized flat knitting machine; anti-bacterial rate; mask; knitting process; anti-bacterial fabric
收稿日期： 20201222;
修回日期： 20210611
基金項目： 中央高校基本科研业务费专项资金资助项目（JUSRP52013B）;国家自然科学基金资助项目（61772238）
作者简介： 梁鑫花（1996），女，硕士研究生，研究方向为针织产品的创新设计与性能研究。通信作者：丛洪莲，教授，cong-wkrc@163.com。
口罩作为人们日常的防护卫生用品，佩戴时可有效阻挡空气中的飞沫、细小颗粒及病菌等进入人体呼吸道[1]，在人与外界环境中建立了一层很好的物理保护屏障[2]，尤其在新冠肺炎疫情期间，其需求更为迫切。
针织全成形技术的生产流程短、织造效率高，织造的织物一次成形，表面无缝纫线，贴体舒适，因而被广泛地应用于织物的生产织造中。目前国外电脑横机全成形编织技术的发展颇为成熟，通过其特有的锲形编织、局部编织、收放针等编织方法，可形成多种立体成形产品，在针织毛衫、全成形针织裙、非传统西服等[3-5]服饰领域已得到广泛应用，在双针床电脑横机上也已进行了普通型口罩的织造尝试[6]。本文以日本岛精公司生产的MACH2X153型四针床电脑横机为依托，借助SDS-ONE APEX3花型设计系统，以抗菌纱线为原料进行抗菌防护口罩的开发，并对其编织工艺进行深入探讨，同时对其抗菌性能进行研究分析，增加抗菌防护口罩的织造可能性，为以后防护口罩的生产提供一定的借鉴意义。 1 口罩版型设计
1.1 设计理念
本次设计的针织全成形抗菌防护口罩包括口罩罩体和两侧的左右耳带部分，采用一体成形的方式进行编织，耳带部分包括耳前带、耳后带及耳背带三部分，考虑与人体耳部的佩戴舒适性，对其进行了一定弧度的设计;为使耳带与口罩罩体的编织部分有很好的过渡作用，在耳背与口罩罩体两侧部分添加了一定形状的废纱编织;在口罩罩体的左侧部位设置开口，以便后期及时对填充在内部的过滤材料进行更换，保证口罩具有良好的颗粒物过滤性能及佩戴时呼吸的顺畅性;为保证口罩罩体与人体脸部的贴合舒适性，在口罩罩体的上下边缘部分均进行了一定的曲线设计，使其更加符合人体工学，从而增加口罩的防护效果。口罩具体的二维纸样设计如图1所示。
根据电脑横机常编织的织物组织结构及考虑口罩的功能性，口罩罩体和耳带部分采用了透气性和保暖性均良好的空气层组织;在口罩罩体竖直中线与嘴部和下巴处接触的位置采用了2+2罗纹组织，使得口罩前后片相连接，使口罩具有一定的立体结构;为防止口罩开口线圈脱散，在开口边缘应用2+2罗纹组织进行锁边。
1.2 编织版型设计
在与全成形电脑横机配套使用的SDS-ONE APEX3花型设计系统进行口罩的编织版型设计，如图2所示。其中A和A′分别表示右、左耳带的耳背带，B和B′分别表示右、左耳带的前后带，C和C′分别表示口罩罩体与右左耳带的连接部分，D和D′分别表示口罩罩体后片的右左部分，E和E′分别表示口罩罩体前片的右左部分，F和F′表示右、左耳带的废纱，G表示口罩罩体的开口部位。编织时按照从下往上的方向进行编织。
2 工艺设计
2.1 成形原理
2.1.1 四针床电脑横机
本次设计选择在日本岛精公司生产的MACH2X153型电脑横机上进行口罩的开发。该横机配备前上、前下、后上、后下四个编织针床和一个纱环压脚针板，如图3所示。其中前下、后下针床可进行成圈、集圈、浮线编织，其余两个针床进行成圈和浮线编织;机头配置有一个编织系统和两个翻针系统，丰富了横机的编织与移圈功能，可实现全成形产品的满针编织[7];可用电磁铁系统直接选针，大幅提高了编织效率;装有i-DSCS智能型数控纱环系统和DSCS数控纱环系统[8]，织造的智能化水平得到提高;配備了R2CARRIAGE急速回转机头TM系统，加快了每行的机头回转速度[9]，最大机速可达16 m/s，同时可实现高品质织物的多样化生产。
2.1.2 编织原理
在横机上多采用空起编织、收放针及局部编织等编织方式实现针织全成形织物的编织，同时结合不同的织物组织结构，完成对口罩的设计开发。
电脑横机空起编织是指织物在没有正常起底牵拉力的情况下，在其编织过程中进行新的编织层起底编织的技术。考虑针织物的结构特性，常用罗纹起底的方式进行空起编织，主要有1+1罗纹、2+1罗纹和袋编罗纹等[10]，本次口罩设计有开口结构，类似袋状，故采用袋编罗纹的起底方式。
收针是指将准备退出编织的织针转移到相邻的织针上，使其退出工作，从而使得织物按照要求进行尺寸缩减的编织方式[11]，这一编织方式要通过翻转线圈、针床横移等动作来完成。电脑横机上通常是通过移圈的方式锁住织片的边缘。在编织口罩开口结构时，为防止边缘线圈脱散，需要进行拷针编织，以达到锁边效果。
放针原理与收针原理相反，该编织动作是通过增加工作针数的方式来改变织物的尺寸。将收放针的编织方式应用到口罩的织造中，可以使口罩的耳带和罩体形成符合人体脸部的尺寸，增加口罩与人体脸部的贴合度。
局部编织是指在编织时部分织针不进行编织动作，只钩住线圈，当需要时这些织针再重新参与编织过程，从而使得织物具有一定的形状。利用“两边暂停中间编织的编织方式”，可使编织的织物形成多余量的凸起。考虑人体面部结构，将局部编织应用于口罩罩体的编织中，可使覆盖于口鼻处的口罩部位形成适当的凸起效果，增加口罩的立体效果，既有一定的美观性，也使得其更符合人体工学，增加佩戴舒适感。
2.2 编织工艺
口罩的编织共分为左耳带编织、右耳带编织和口罩罩体编织三部分，编织顺序为右耳带→口罩罩体→左耳带。选用三把纱嘴进行编织，其中两把纱嘴编织口罩部分，一把纱嘴编织废纱。
2.2.1 右耳带编织
右耳带的编织工艺如图4所示。在进行编织时，先空起编织若干横列，进行常规的起底编织，然后第一纱嘴带入主纱线，在前下针床编织平针，按照设计的耳背带弧度向两侧逐步加针，进行相应的局部编织，形成耳背带的前片;按照相同的编织方式在后下针床进行编织，形成耳背带的后片，右耳耳背带编织完成。
随后第二纱嘴引入主纱线，第三纱嘴引入废纱，三个纱嘴同时进行编织。第一、二纱嘴分别进行右耳带前后带的筒形空气层编织，第三纱嘴进行废纱的筒形空气层编织，当废纱编织到一定横列高度时，由于负责右后耳带编织的第二纱嘴还在向外加针，为防止纱嘴碰撞，第三纱嘴停止编织，待前后耳带编织完成后，废纱继续按照设计的形状进行编织，为后期的口罩罩体编织提供一定的牵拉力。其中第一纱嘴带入主纱进行编织形成黑色线圈横列，第二纱嘴带入主纱进行编织形成红色线圈横列，第三纱嘴带入废纱进行编织形成蓝色线圈横列。
2.2.2 口罩罩体编织
待右耳带废纱编织完成后，依靠废纱产生的牵拉力进行口罩罩体的起底编织，如图5所示。第一纱嘴带入主纱，先在前下、后下针床编织口罩罩体与右耳带连接的部位，两个针床均满针成圈编织;然后按照局部编织的方式编织口罩罩体，按照口罩罩体后片的右半部分→口罩罩体前片的右半部分→口罩罩体前片的左半部分→口罩罩体后片的左半部分的顺序进行编织，其中前下针床编织前片，后下针床编织后片;待口罩罩体前片的左半部分编织完成时，前下针床与后上针床进行2+2罗纹编织，以形成前后片连接部位;口罩罩体主体编织结束后，为防止后片开口线圈脱散，后下针床仍进行满针平针编织，前下针床与后上针床再次进行2+2罗纹编织，形成罗纹锁边结构。 2.2.3 左耳带编织
左耳带编织工艺与右耳带正好相反，具体编织工艺如图6所示。同时使用第一、二、三纱嘴进行编织，带纱方式与右耳带相同，第三纱嘴编织废纱的两个横列，与此同时第一、二纱嘴通过左侧收针结合筒形编织方式形成左耳前后带;随后继续编织废纱，两侧同时进行加针，形成一定的形状后，按照右耳背带的编织方式形成左耳背带。
3 口罩织造
3.1 原料与机型选择
本次选择在MACH2X153型四针床全成形电脑横机进行口罩的织造，针床尺寸为150 cm，针数为18针。所用原料为涤氨包覆纱（潍坊佰丰纺织有限公司），成分为15%氨纶和85%涤纶，其中涤纶由40D/36F抗菌涤纶（42.5%）和40D/28F半光涤纶（浙江金霞新材料科技有限公司）（42.5%）按照1︰1的比例混纺而成。废纱采用500 D的锦纶辅助编织，目的是进行空起编织时提供一定的牵拉作用，保证口罩编织时的张力均匀，提高布面的平整度。该电脑横机上有4条弧形纱嘴轨道，左右各安装有8把纱嘴，选择5、6号纱嘴穿入主纱，7号纱嘴穿入废纱进行编织。
3.2 织造参数设置
考虑到不同组织结构的编织动作的差异性，需要在与电脑横机相配套的SDS-ONE花型设计系统中对相应的组织结构的度目（单个线圈的纱环长）、拉力、编织速度等参数进行设置。刚开始编织时应保持较低机速，为0.25～0.30 m/s，保证织针能成功钩取纱线，纱环长设置为6.7～7.0 mm，拉力大小设置为80～90 N;当编织口罩的主体部位时，此时机器已经处于相对稳定的状态，机速可适当提高到0.50～0.80 m/s，平针组织的线圈较为均匀且排列紧密，纱环长可适当减小为5.3～
5.5 mm，拉力值应增加为90～95 N，以保证布面平整性;当编织口罩的开口部位时，存在翻针移圈的编织动作，幅度较大，机速应低于编织平针组织的速度，为0.30～0.50 m/s，罗纹组织线圈圈弧与平针组织线圈相比较长，故纱环长应适当增加，为7.5～8.0 mm，拉力大小设置为85～90 N。
3.3 织造工艺
在编织口罩时，由于氨纶弹性纱的纱线张力易受到机器编织动作的影響，为保证纱线张力的均匀一致性，利用四针床电脑横机上的i-DSCS+DTC（智能型数控纱环系统+能动张力控制装置）来实现电子自动控制送纱，在机器高速运行时实现纱线张力的精准控制，保证口罩的线圈大小是均匀的。电脑横机上还安装了新型分段牵拉装置，根据口罩组织结构及编织部位的不同对牵拉张力进行分段设计。起始编织时，纱嘴先带入废纱编织一定的布片长度，起底板上升拉住布片以提供均匀的拉力;当编织口罩主体时，起底板释放布片并退出工作，由排布罗拉进行夹持，以给口罩提供稳定、可靠的拉力，保证口罩布面的平整性。
3.4 舒适性能评价
最终织造的口罩如图7所示，口罩布面紧实，弹性良好，具有良好的立体效果。由于口罩主要佩戴于人的口鼻（呼吸系统）处，其透气性能是影响舒适性能的重要指标，采用YG461E-Ⅲ型全自动透气仪（宁波纺织仪器厂）对口罩进行透气性测试。当压差为100 Pa，测试面积为20 cm2时，口罩的透气性为291 mm/s，符合国家标准GB/T 5453—1997《纺织品织物透气性的测定》，大于等于250，透气效果良好。同时由于该口罩采用针织结构，柔软舒适，曲线设计效果使得口罩与人体脸部贴合度良好，符合人体工学。
4 抗菌性能研究
4.1 抗菌性能测试
为了对口罩的抗菌性能进行较为准确的判定，本文选用定量检测的方法对其抗菌性能进行测试，并按照国家标准FZ/T 73203—2006《抗菌针织品》进行。
4.1.1 实验准备
本次抗菌测试所选菌种为ATCC6538金黄色葡萄球菌、ATCC29522大肠杆菌和ATCC10231白色念珠菌。所用到的实验设备有B0803电子天平（沉阳龙腾电子有限公司）、B0736高压蒸汽灭菌器（山东博科生物实业有限公司）、B0716生化培养箱（山东博科生物实业有限公司）、B0719和B0730振荡培养箱（上海博迅医疗生物仪器股份有限公司），实验试剂有营养琼脂、金黄色葡萄球菌显色培养基、营养肉汤、沙氏培养基（青岛海博生物技术有限公司）等，并以符合FZ/T 73023—2006国家标准要求的标准空白布作为对照样。
4.1.2 抗菌预处理
先用家用双桶洗衣机（慈溪市美乐电器有限公司）将试样充分洗涤，达到规定的洗涤次数（50次）。然后从抗菌织物大样中取3个小样（每个尺寸10 cm×10 cm，剪成2块），用耐洗色牢度试验机洗涤，直到规定的洗涤次数（50次）。为防止残留的洗涤剂干扰抗菌性能测试，结束时充分清洗样品并晾干。
4.1.3 抗菌测试方法
准备九个250 mL三角烧瓶，分别加入三份对照样、三份样品，剩余三个烧瓶不加试样作为空白对照，然后在每个烧瓶中各加入70 mL PBS缓冲液和5 mL接种菌液进行“0”接触时间（实验条件1）和定时接触振荡（24 ℃、150 r/min、18 h）（实验条件2）测试。到规定时间后，从每个烧瓶中吸取1 mL试液，移入装有9 mL PBS缓冲液的试管中，充分混匀。用10倍稀释法系列稀释至合适稀释倍数，制作平板，培养（37 ℃、48 h）后进行计数。
4.2 抗菌性能评价
对实验中的菌落数进行数据整理，对平板菌落数进行3次计数后取平均值，如表1所示。
样菌的增长值F需大于等于1.0（0.5）才可判断实验有效，通过计算抑菌率来对口罩的抗菌性能进行评价，增长值F和抑菌率Y的计算分别如下式所示：
F=lgWb-lgWa（1）
Y/%=Wb-WcWb×100（2） 计算所得三种菌种的增长值和抑菌率如表2所示，表明三种菌种的F值均达到要求，即说明了实验的有效性;经过50次洗涤后，口罩的抑菌率仍满足國家标准，抗菌效果良好。
5 结 论
本文主要介绍了针织全成形抗菌防护口罩的开发与抗菌性能研究，运用针织全成形编织技术，采用具有抗菌效果的功能性纱线编织成的口罩具有良好的抗菌效果。结论如下：
1）通过在四针床全成形电脑横机上成功织造针织全成形抗菌防护口罩，说明了该种织造方式的可行性，为口罩的设计开发提供了一种新的思路;
2）本次抗菌防护口罩的功能性原料为抗菌涤纶，经水洗50次后对金黄色葡萄球菌的抑菌率仍达到99%以上，对白色念珠菌的抑菌率达到93%以上，对大肠杆菌的抑菌率达到81%以上，符合国家抗菌纺织品要求，之后应扩大该种抗菌涤纶的应用领域，充分发挥其抗菌功能性;
3）未来应加强对抗菌防护口罩的功能性开发，在具备良好抗菌性的同时也要兼具多种功能性要求，以满足大众不断增长的功能性需求。
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