滌/棉/導(dǎo)電纖維混紡紗質(zhì)量比電阻的研究

周寶明 ，王 瑞 ，劉建中

（1.天津工業(yè)大學(xué)紡織學(xué)部，天津 300387；2.天津工業(yè)大學(xué)先進紡織復(fù)合材料教育部重點實驗室，天津 300387）

滌棉產(chǎn)品以其易洗快干、免燙挺括的優(yōu)點，在人們生活中擔(dān)當(dāng)著重要的角色.制作襯衣、裙褲、床上用品、裝飾用品乃至工裝制服時，滌棉產(chǎn)品都有廣泛的應(yīng)用.然而，滌棉產(chǎn)品也存在著一定的缺點，如吸濕性差、易產(chǎn)生靜電等，這種現(xiàn)象在滌綸比例高時更加嚴重[1].為解決這一問題，可以在滌棉產(chǎn)品中添加導(dǎo)電纖維，使產(chǎn)品具備抗靜電的性能[2].但是，導(dǎo)電纖維的成本很高，因此，企業(yè)為了獲得最大的經(jīng)濟效益，應(yīng)在取得產(chǎn)品預(yù)期抗靜電性能的同時，使導(dǎo)電纖維的添加比例盡可能低[3-4].這就需要找出導(dǎo)電纖維添加比例與產(chǎn)品抗靜電性能之間的相對關(guān)系.本文通過導(dǎo)電纖維、滌綸與棉混紡對這一問題進行研究.

1 實驗部分

1.1 原料選擇

用于混紡的導(dǎo)電纖維應(yīng)有適當(dāng)?shù)募毝?、長度、強度和卷曲性能；能與其他普通纖維良好抱合，易于混紡或交織；不影響織物的手感和外觀；具有良好的耐摩擦、耐氧化及耐腐蝕能力；耐受紡織加工和穿著使用中的物理機械作用，耐久性好[5-6].日本鐘紡的B31型棉型滌綸基碳黑復(fù)合型導(dǎo)電纖維，各項機械性能與棉型滌綸纖維接近，適合與滌綸、棉纖維混紡，因此，本文選擇B31型滌綸基導(dǎo)電纖維作為實驗原料，其性能如表1所示.

表1 纖維的性能Tab.1 Properties of fiber

1.2 滌/棉/導(dǎo)電纖維混紡

（1）混棉:導(dǎo)電纖維按 0、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%、1.2%、1.4%、1.6%、1.8%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%、4.0%、4.5%的比例分別與滌綸、棉混合，其中滌/棉混比為1∶1；

（2）梳理:用DSCa-01小型數(shù)字式梳理機將纖維梳理成網(wǎng)；

（3）并條:將導(dǎo)電纖維比例為0.4%、0.8%、1.0%、1.4%、1.8%、2.0%的纖維網(wǎng)經(jīng)DSDr-01小型數(shù)字式并條機牽伸、并條；

（4）紡紗:用SDL-Y051G型轉(zhuǎn)杯紡紗機紡制28 tex轉(zhuǎn)杯紗，轉(zhuǎn)杯轉(zhuǎn)速56000 r/min，分梳輥轉(zhuǎn)速6000 r/min.

1.3 質(zhì)量比電阻測試

根據(jù)GB/T14342-93，利用YG321型纖維比電阻試驗儀測試纖維網(wǎng)、紗線的比電阻.

2 結(jié)果與分析

2.1 導(dǎo)電纖維含量對纖維網(wǎng)質(zhì)量比電阻的影響

滌/棉混比相同（1∶1）時，滌/棉/導(dǎo)電纖維混紡纖維網(wǎng)的質(zhì)量比電阻隨其中導(dǎo)電纖維含量不同變化的情況如圖1所示.

圖1 纖維網(wǎng)的質(zhì)量比電阻與導(dǎo)電纖維含量的關(guān)系Fig.1 Relationship between conductive fiber content and mass specific resistance of fiber layer

從圖1中可以看出，纖維網(wǎng)的質(zhì)量比電阻與導(dǎo)電纖維含量之間呈指數(shù)關(guān)系變化，且相關(guān)性很好.導(dǎo)電纖維比例在0～2%這一階段，隨著導(dǎo)電纖維含量的提高，導(dǎo)電纖維的接觸幾率增大，纖維網(wǎng)質(zhì)量比電阻下降非常明顯；當(dāng)導(dǎo)電纖維比例大于2%后，盡管導(dǎo)電纖維含量繼續(xù)提高，但此時導(dǎo)電纖維的接觸對纖維網(wǎng)質(zhì)量比電阻的影響減弱，纖維網(wǎng)質(zhì)量比電阻下降程度趨于平緩.

2.2 轉(zhuǎn)杯紗的質(zhì)量比電阻

滌/棉/導(dǎo)電纖維混紡轉(zhuǎn)杯紗的質(zhì)量比電阻與導(dǎo)電纖維含量變化情況之間的關(guān)系如圖2所示，并與對應(yīng)導(dǎo)電纖維含量的同材質(zhì)纖維網(wǎng)質(zhì)量比電阻進行對比.

圖2 不同導(dǎo)電纖維含量時纖維網(wǎng)與轉(zhuǎn)杯紗的質(zhì)量比電阻Fig.2 Mass specific resistance of fiber layer and rotor span yarn in different conductive fiber contents

由圖2可見，隨著導(dǎo)電纖維含量的提高，纖維網(wǎng)和轉(zhuǎn)杯紗的質(zhì)量比電阻都呈下降趨勢.而對于同一導(dǎo)電纖維含量的纖維網(wǎng)和轉(zhuǎn)杯紗而言，轉(zhuǎn)杯紗的質(zhì)量比電阻要顯著低于纖維網(wǎng)，這與纖維網(wǎng)和轉(zhuǎn)杯紗之間的結(jié)構(gòu)差異有關(guān).纖維網(wǎng)只經(jīng)過了梳理機梳理，纖維含有彎鉤，纖維排列處于無序狀態(tài)；而轉(zhuǎn)杯紗中纖維經(jīng)過兩次并條之后，纖維更加平行順直，呈伸直有序排列，使得導(dǎo)電纖維有效長度增加，接觸的幾率增大；而且紗線經(jīng)加捻后，纖維之間更加緊密，導(dǎo)電纖維裸露于紗線表面的幾率也隨之增加；隨著導(dǎo)電纖維的繼續(xù)加入，纖維網(wǎng)與轉(zhuǎn)杯紗的質(zhì)量比電阻差異逐漸減小，說明轉(zhuǎn)杯紗的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢已不再明顯，導(dǎo)電纖維之間的接觸已經(jīng)足夠充分.

2.3 回歸計算

經(jīng)計算機模擬，可求出圖1的回歸方程為:

式中:ρm為纖維網(wǎng)質(zhì)量比電阻（Ω·g/cm2）；ω 為混入導(dǎo)電纖維的質(zhì)量分數(shù).

在實際生產(chǎn)中，可根據(jù)對纖維產(chǎn)品質(zhì)量比電阻的不同要求，由式（1）推算出要混入的導(dǎo)電纖維比例.由于導(dǎo)電纖維含量相同時，紗線比纖維網(wǎng)的質(zhì)量比電阻小，因此根據(jù)公式（1）求出的導(dǎo)電纖維混比應(yīng)為混用上限.要想達到順利生產(chǎn)的目的，纖維質(zhì)量比電阻一般應(yīng)控制在1010Ω·cm2左右；產(chǎn)品用于日常生活時，質(zhì)量比電阻一般應(yīng)控制在109～1010Ω·cm2之間；產(chǎn)品用于防火防爆工作服時，質(zhì)量比電阻一般應(yīng)控制在 109Ω·cm2以下[7].

3 結(jié)論

（1）在棉/滌綸的混紡產(chǎn)品中添加適量碳黑復(fù)合型導(dǎo)電纖維后，可以使紡織品的抗靜電性能得到顯著提高.

（2）滌/棉混比相同而導(dǎo)電纖維比例不同時，隨著導(dǎo)電纖維加入比例的增加，纖維網(wǎng)和紗線的質(zhì)量比電阻均有所下降，且下降趨勢都呈先快后慢.

（3）導(dǎo)電纖維比例在0～2%這一階段，纖維質(zhì)量比電阻的下降變化最為明顯，且由于纖維網(wǎng)與轉(zhuǎn)杯紗內(nèi)部的纖維伸直程度、緊密程度等結(jié)構(gòu)差異，轉(zhuǎn)杯紗要比纖維網(wǎng)的質(zhì)量比電阻?。划?dāng)導(dǎo)電纖維比例大于2%后，曲線趨于平緩，轉(zhuǎn)杯紗與纖維網(wǎng)的質(zhì)量比電阻之間的差異也明顯減小，說明導(dǎo)電纖維的含量并非越多越好，應(yīng)以滿足實際需要為前提，合理設(shè)計導(dǎo)電纖維混比.

[1]張玉彩，劉 濤，王志紅.滌綸短纖維比電阻的影響因素探討[J].化纖與紡織技術(shù)，2005，34（1）:4-6.

[2]馬洪才，馬會英.有機導(dǎo)電纖維混紡紗的開發(fā)[J].棉紡織技術(shù)，2004，32（11）:33-35.

[3]趙書林，張 浩.不同比例的導(dǎo)電纖維對紗線導(dǎo)電性能的影響[J].天津工業(yè)大學(xué)報，2005，24（4）:67-68.

[4]來 侃，孫潤軍，陳美玉.有機導(dǎo)電纖維嵌織織物摩擦靜電性能研究[J].紡織高?；A(chǔ)科學(xué)學(xué)報，2012，25（2）:235-238.

[5]孫茂志，宋洪臣，程玉芝.腈氯綸長絨棉導(dǎo)電纖維混紡紗的開發(fā)[J].棉紡織技術(shù)，2012，40（2）:50-52.

[6]李 瑤，陳婷婷，楊旭東.紡織用導(dǎo)電纖維及其應(yīng)用[J].產(chǎn)業(yè)用紡織品，2010，28（4）:32-35.

[7]高緒珊，童 儼.導(dǎo)電纖維及抗靜電纖維[M].北京:中國紡織出版社，1991.