石墨烯/羊毛/羊絨/絲混紡精紡紗的生產(chǎn)技術

凌子超 沈蘭萍 雒芳林

摘 要：為了研究含石墨烯復合改性滌綸纖維并能適用于精紡行業(yè)生產(chǎn)的混紡紗線的生產(chǎn)技術，通過使用混紡比為25%、60%、10%、5%的石墨烯復合改性滌綸纖維、羊毛、羊絨、桑蠶絲4種原料，并根據(jù)原料性能，確定在精紡設備條件下，石墨烯復合改性滌綸纖維的染色工藝曲線，以及混紡條的復洗工藝、復精梳工藝、前紡、后紡工藝的工藝參數(shù)，紡制出的紗線強力為164.2 cN，伸長率為16.82%，開發(fā)出的含25%石墨烯復合改性滌綸纖維的10 tex精紡紗線符合織造要求。

關鍵詞：石墨烯;多組分;混紡;染色;紡紗工藝

中圖分類號：TS134.5

文獻標志碼：A

文章編號：1009-265X（2019）05-0030-04

Abstract：In order to study graphene composite modified polyester fibers and the yarn blending production technology applicable to worsted industry， graphene composite modified polyester fibers， wool， cashmere and mulberry silk were used as the raw materials with blending ratios of 25%， 60%， 10% and 5%. Under the conditions of the worsted equipment， and according to the performance of raw materials， dyeing process curve of graphene composite modified polyester fiber was determined. Besides， the parameters of re-washing process of the blended strip， combing process， pre-spinning process and post-spinning process were confirmed. The yarn strength was up to 164.2 cN， and elongation was 16.82%. The 10 tex worsted yarn containing 25% graphene composite modified polyester fiber was successfully developed and it met the weaving requirements.

Key words：graphene; multicomponent; blended; dyeing; spinning process

石墨烯的厚度約為0.335 nm，厚度近似單層碳原子的厚度[1]，并具有優(yōu)異的特性。隨著石墨烯的工業(yè)化量產(chǎn)，石墨烯材料在復合材料[2]、太陽能電池[3]、能源[4]、醫(yī)學方面[5]的應用日益廣泛，在紡織行業(yè)也有一定的應用，但在精紡行業(yè)中的生產(chǎn)研究較少。故開發(fā)出石墨烯復合改性纖維相關的新型紡織品是市場選擇的必然趨勢，通過不同纖維的優(yōu)劣性能互補來設計生產(chǎn)高品質、新風格的紡織品[6]。利用石墨烯復合改性滌綸纖維、羊毛、羊絨和桑蠶絲各自的特點，使用精梳毛紡設備生產(chǎn)精紡紗線，其產(chǎn)品具有紗支高，布面光潔細膩，又有石墨烯復合改性纖維功能性的特點，特別適合于春秋冬季服用，增加精紡毛織物的附加值，拓寬石墨烯新材料的使用范圍，突破精紡面料的局限性。石墨烯復合改性滌綸纖維/羊毛/羊絨/桑蠶絲混紡紗的生產(chǎn)技術要點探討如下。

1 原料的選用

1.1 原料性能

石墨烯復合改性滌綸纖維[7]具有抗菌、遠紅外升溫、吸濕透氣、抗紫外等優(yōu)異的功能，且斷裂強度和普通滌綸差不多，但價格貴且親膚性沒有天然纖維那么好，而且不能染鮮艷的顏色。羊毛、羊絨和桑蠶絲中，羊毛彈性好，保暖性強，但是易縮絨;桑蠶絲具有柔軟平滑，光澤優(yōu)雅，吸濕性好，穿著堅牢等優(yōu)點[8]，但耐光性差，濕態(tài)易起皺;山羊絨集具了纖細、輕薄、柔軟、滑糯、保暖等特性，還具有天然柔和的色澤，較強的吸濕性[9]，其產(chǎn)品高貴典雅，但纖維易受損傷，價格昂貴。

1.2 原料規(guī)格

原料選擇的關鍵在于纖維長度，蠶絲條纖維長度一般在85 mm以上，而自梳羊絨條纖維長度一般在42 mm左右，兩者長度差異大，增加了紡紗難度，不利于紗線條干的均勻性。因此從上述纖維性能分析出發(fā)，采用纖維的合理配比、篩選適合的工藝參數(shù)，研究石墨烯改性滌綸/羊毛/山羊絨/桑蠶絲的混紡技術，以期達到服用性能互補的目的，使生產(chǎn)的產(chǎn)品既有蠶絲飄逸柔滑的效果，又具有羊絨羊毛滑糯豐滿、彈性足的手感，質輕保暖，吸濕透氣，高貴典雅。經(jīng)反復試驗研究，確定混紡紗以羊毛為主體，混紡比為羊毛60%，石墨烯復合改性滌綸25%，羊絨10%，桑蠶絲5%的高支紗線。具體的原料參數(shù)如表1所示。

2 條染復精梳工藝

2.1 工藝流程

羊毛：毛條→針梳機空心球機（B423C）→毛條染色機（N461）→復洗機（LB334）。

石墨烯復合改性滌綸：滌綸條→針梳機空心球機（B291）→毛條染色機（N461）→復洗機（LB334）。

羊絨：毛條→針梳機空心球機（B423C）→毛條染色機（N461）。

混條機（B412）（3遍）→頭道針梳機（423）→二道針梳機（304）→精梳針梳機（311）→三道針梳機（305）→四道針梳機（306）。

2.2 染色工藝

桑蠶絲為直接購買的色絲，所以不需要染色，其他原料的染色工藝如下：

羊毛采用活性染料染色，染色工藝曲線如圖1所示。

石墨烯滌綸采用分散染料染色，染色工藝曲線如圖2所示。

羊絨采用活性染料低溫染色，染料活性，染色工藝曲線如圖3所示。

羊毛、羊絨、石墨烯滌綸分別進行染色，所進行的工藝及染料不同，對于顏色的把控尤為重要，將預想布樣顏色作為標準顏色參考，每種原料按照各自工藝進行染色，再按各種原料的比例把染色毛樣進行混拼，并與標準布樣比較色光，然后對各原料顏色配方進行調整，反復幾次直到達到預想的結果。

2.3 復洗工藝

設備采用LB334復洗聯(lián)合機，復洗工藝參數(shù)見表2。

2.6 條染復精梳技術要點

工藝流程的關鍵在于開發(fā)的紗線由4種不同結構不同性質的原料組成，需要區(qū)分開來處理。首先染色方面，考慮到環(huán)保政策以及綠色生產(chǎn)的原則，不能使用媒介染料，石墨烯復合改性滌綸使用分散染料，染色工藝也與羊毛不一樣，同時要保證羊絨的色牢度等問題，染色采用低溫染色。復精梳工藝流程及技術參數(shù)主要考慮這4種纖維長度，隔距大會增大落絨[10];隔距小會損傷蠶絲、羊毛，所以要選用合適的隔距50 mm左右。

3 紡紗工藝

3.1 工藝流程

毛、石墨烯復合改性滌綸、羊絨、桑蠶絲色條混條機（B412）（2遍）→頭道針梳機（B423）→二道針梳機（B432）→三道針梳機（B442）→四道針梳機（B452）→粗紗機（FB441）（2遍）→粗紗→細紗機（FLC）→并線（1381B）→捻線（B610）蒸紗（OBEM）→自絡。

3.2 工藝參數(shù)

根據(jù)4種纖維的長度，前紡工藝使用滑溜牽伸，是通過加大膠圈鉗口隔距的方式，使纖維通過牽伸時，形成彈性握持，利于長纖維的通過。具體的紡紗工藝參數(shù)分別見表5、表6、表7、表8。

3.3 紗線質量指標

按照以上工藝生產(chǎn)出來的紗線，檢測指標數(shù)據(jù)如表9所示。

3.4 紡紗工藝技術要點

細紗工藝采用緊密紡生產(chǎn)，由于最后設計的織物是光面斜紋織物，所以需要加強條干。桑蠶絲比較光滑抱合力較差，石墨烯改性滌綸纖維表面爽滑抱合力差，所以并條工序采用“輕定量，重加壓，大隔距，小牽伸”的工藝原則，牽伸過程中提高纖維的平行伸值度，頭并總牽伸小于并合數(shù)，采用較大的后區(qū)牽伸倍數(shù)，有利于消除纖維前彎鉤[11]。在紡紗過程中為增加羊毛與其他纖維的抱合力，可以適當增多混毛時的加油量，減少毛羽。

4 結 語

石墨烯復合改性滌綸纖維是一種高科技纖維，染色性能優(yōu)良，具有多種功能性，且屬于功能一體化的纖維材料。本文采用石墨烯復合改性滌綸纖維順利開發(fā)出10 tex的精紡紗應用于紡織品，為石墨烯復合改性滌綸在精紡毛織物中的應用提供了生產(chǎn)實踐價值，且增加了傳統(tǒng)精紡毛織物的附加值和功能性，既可以使面料擁有毛滌絲的優(yōu)良特性，還能發(fā)揮石墨烯的抗菌、遠紅外升溫保健、抗紫外和良好的吸濕透氣等特點。本文研究的混紡精紡紗的關鍵技術適用于大部分毛紡企業(yè)使用，具有參考意義，但石墨烯復合改性滌綸纖維的一些特性和有關的一些技術難題還需要進一步研究，以期達到石墨烯功能最大化和其生產(chǎn)的紡織品服用性最優(yōu)化的目的。

參考文獻：

[1] 于榮榮，田明偉，曲麗君，等.石墨烯復合纖維與紡織品的功能[J].染整技術，2017，39（6）：10-15.

[2] CHAO X， WANG X， ZHU J. Graphene/metal particle nanocomposites[J].The Journal of Physical Chemistry C，2008，112（50）：841-845.

[3] YANG X， CHENG C， WANG Y， et al. Liquid-mediated dense integration of graphene materials for compact capacitive energy storage[J]. Science， 2013， 341（6145）：534-537.

[4] 趙兵，祁寧.石墨烯和氧化石墨烯在紡織印染中的應用[J].印染，2014（5）：49-52.

[5] LI N， ZHANG Q， GAO S， et al. Three-dimensional graphene foam as a biocompatible and conductive scaffold for neural stem cells.[J]. Scientific Reports， 2013，3（4）：132-132.

[6] 姚桂珍，陳書麗，林俊文.羊毛/山羊絨/蠶絲精紡面料關鍵工藝探討[J].上海紡織科技，2008，36（12）：34-35.

[7] 李娟.石墨烯與紡織的火花[J].紡織科學研究，2016（11）：42-43.

[8] 姚桂珍，張璟，李玉梅，等.抗靜電毛絲絨精紡面料的工藝研究[J].毛紡科技，2004（7）：40-43.

[9] 權雪硯.單經(jīng)單緯山羊絨機織面料生產(chǎn)工藝研究[D].西安：西安工程大學，2016.

[10] 姚桂珍，張璟，李玉梅，等.抗靜電毛絲絨精紡面料的工藝開發(fā)[J].上海毛麻科技，2007（2）：20-23.

[11] 雒書華，王立軍.石墨烯改性再生纖維素纖維14.8tex紗的生產(chǎn)[J].棉紡織技術，2017，45（9）：54-57.