多組分包纏紗及其工裝面料的開發(fā)

單夢琪 蔣云召 孫喜平 徐 陽

（1.江南大學(xué)，江蘇無錫，214122；2.丹盛紡織有限公司，江蘇丹陽，212300）

多元素的契入，人性化的設(shè)計，復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)是新時代工裝面料的設(shè)計要求。目前工裝面料存在的共性問題是穿著舒適性較差、功能性單一、花式品種少。因此，開發(fā)兼具多功能性和獨特外觀性的工裝面料是未來的發(fā)展趨勢。

我們利用功能性纖維以及天然纖維的特點，采用多組分短纖長絲包纏紗為經(jīng)緯紗，通過嵌織一定比例的導(dǎo)電復(fù)合紗，設(shè)計開發(fā)了一款具有防靜電、吸濕速干、抗菌等功能的工裝面料，要點介紹如下。

1 產(chǎn)品設(shè)計思路

1.1 原料選擇

為生產(chǎn)具有吸濕快干、抗菌、防靜電的多功能工裝面料，在原料選擇方面充分考慮到成品的多種功能需要，選擇棉纖維、漢麻纖維、滌綸纖維進行三組分混紡。棉纖維是天然纖維，柔軟舒適，吸濕性良好，是貼身面料的首選纖維；漢麻纖維吸濕散熱性好，且具有防紫外線、防菌抑菌、防靜電等功能，用漢麻纖維加工的產(chǎn)品具有挺括、涼爽、透氣和吸濕快干等優(yōu)點［1］；滌綸短纖能提供最終產(chǎn)品的保形性和挺括性。三種原料混紡，可以充分發(fā)揮各自特點，豐富混紡紗的功能性。

紗線所選原料指標。棉纖維細度1.61 dtex，斷裂伸長率5.8%，斷裂比強度4.10 cN/dtex。漢麻纖維細度1.55 dtex，斷裂伸長率4.36%，斷裂強度4.38 cN/dtex。滌綸短纖細度1.11 dtex，斷裂伸長率19.8%，斷裂強度4.64 cN/dtex。

1.2 紗線設(shè)計

考慮到工裝面料的耐磨性要求，紗線應(yīng)選用中粗號紗，且以股線為宜。同時為加強最終面料吸濕快干性能，采用三組分混紡基紗與十字形截面滌綸長絲進行包纏，以十字形截面滌綸長絲為芯軸、混紡基紗為外包纏繞紗，使最終的包纏紗不僅具有“外柔內(nèi)剛”的特點且具有一定導(dǎo)濕快干性能；此外，所制備產(chǎn)品由于纖維原料染色性能的不同可以產(chǎn)生獨特的外觀花色效果。

根據(jù)最終織物所需功能性確定紗線的規(guī)格。研究表明，吸濕排汗纖維與棉混紡時，其含量大于30%就具有涼爽滌綸面料應(yīng)具有的特性［2］。由于十字形截面滌綸長絲的存在，吸濕排汗纖維含量可觀，因此漢麻纖維的比例可稍低；同時考慮到成本及功能性需要，最終混紡基紗原料配比選定為：滌綸短纖15%，漢麻纖維25%，精梳棉60%。

漢麻纖維具有防靜電功能。為進一步增強織物防靜電功能，選用2.2 tex（20D）導(dǎo)電長絲與包纏紗并網(wǎng)形成導(dǎo)電復(fù)合紗，經(jīng)向嵌入織物［3］。紗線具體規(guī)格：混紡基紗為JC/漢麻纖維/T 60/25/15 13.1 tex紗，捻度132捻/10 cm，Z捻。十字形截面滌綸長絲189 dtex/36 F。包纏紗以十字形截面滌綸長絲189 dtex/36 F為芯軸，JC/漢麻纖維/T 60/25/15 13.1 tex紗為外包纏繞紗，最終的包纏紗線密度32.3 tex，捻度52捻/10 cm，S捻；包纏紗與2.2 tex導(dǎo)電長絲并網(wǎng)形成的導(dǎo)電復(fù)合紗線密度34.5 tex。

1.3 織物規(guī)格設(shè)計

采用嵌織的方法加入導(dǎo)電長絲。一般來說，導(dǎo)電絲間距越小，導(dǎo)電絲含量增加，織物的靜電壓逐漸減小，防靜電性能增加［4］；但導(dǎo)電絲成本較高，需要綜合考慮織物的防靜電性能要求和成本?；旒徏喼杏袧h麻纖維，其具有一定的防靜電功能。綜合考慮，導(dǎo)電絲間距選2.8 cm。

選用平紋組織進行上機織造。一般來說，織物的經(jīng)密比緯密高，平紋織物的緯密通常少于經(jīng)密20%～30%［5］。本設(shè)計選用的是導(dǎo)濕快干纖維，考慮織物的導(dǎo)濕性能、組織結(jié)構(gòu)和成本，不宜選擇過高經(jīng)緯密。此外，本設(shè)計中導(dǎo)電絲間距為2.8 cm，經(jīng)密過高會影響導(dǎo)電絲的裸露程度，阻礙其發(fā)揮作用。緯密的選定同時結(jié)合了產(chǎn)量和織物耐磨性的要求，最終選定織物經(jīng)密為224根/10 cm，緯密181根/10 cm。

綜合以上分析，確定織物經(jīng)紗為兩種，分別是32.3 tex的包纏紗和34.5 tex的導(dǎo)電復(fù)合紗，兩者比例為63∶1。緯紗為32.3 tex包纏紗?？椢锓鶎?63 cm。

2 生產(chǎn)工藝流程的選定

2.1 紗線生產(chǎn)工藝流程

紗線的生產(chǎn)工藝流程：（68%棉條+32%漢麻纖維）經(jīng)抓棉和混開棉，與經(jīng)過抓棉和混開棉的滌綸短纖進行混棉，再經(jīng)開棉、梳棉、兩道并條、粗紗、細紗、絡(luò)筒，最后與十字形截面滌綸長絲包纏。

為了較為精確地控制混紡比例，將漢麻纖維和棉條借助自動稱重裝置進行箱混后，再進入后道工序。采用二道并條，改善成紗條干水平。充分發(fā)揮各組分原料的優(yōu)點，克服了單一纖維可紡性差的缺點，提高了漢麻纖維的可紡性和混紡紗的可織性?；旒徏喗?jīng)絡(luò)筒后與十字形截面滌綸長絲包纏，得到短纖長絲包纏紗。

2.2 織物生產(chǎn)工藝流程

導(dǎo)電復(fù)合紗與包纏紗顏色和質(zhì)感相似，為了便于工人在生產(chǎn)中區(qū)分，對導(dǎo)電復(fù)合紗進行染色定形，再與包纏紗一起分批整經(jīng)、漿紗、穿經(jīng)、織造、修驗布，最后打包入庫，完成織物生產(chǎn)。

3 關(guān)鍵生產(chǎn)工藝探討

3.1 清梳聯(lián)工藝

選用CFT-1140L型自動混開棉機進行開清棉，采用自動稱重分別裝兩個箱，A箱裝滌綸短纖維，B箱裝32%漢麻纖維和68%扯斷精梳棉條。因漢麻纖維與棉纖維較滌綸纖維在加工過程易損傷，為保證混紡比例，將A箱與B箱的混紡比設(shè)計為87∶13；采用“多梳多松，以梳代打，少落早落”的工藝原則；FA 106型開棉機采用梳針打手，速度480 r/min；FA 224型梳棉機為兼顧三種纖維長度，各部位所取的隔距適中掌握，使纖維得以充分梳理。梳棉主要工藝參數(shù)：生條干定量21.5 g/5 m，刺輥速度 650 r/min，錫林速度300 r/min，蓋板速度 74 mm/min，道夫速度55 m/min，刺輥與錫林隔距0.18 mm，錫林與蓋板隔距0.32 mm、0.30 mm、0.28 mm、0.28 mm、0.30 mm，刺輥與道夫隔距0.13 mm。

3.2 并、粗工藝

因漢麻纖維含短絨多，放濕快，在并條機上往往有許多短纖維被帶到膠輥上積聚于上絨板，若速度過快，不能及時被吸走，會帶到中羅拉導(dǎo)致紗疵，故并條機速度不宜過快。為保證三種纖維順利牽伸，適當增大羅拉隔距；采取順牽伸工藝，改善頭道條子紊亂程度，提高纖維伸直度［6］。采用TMFD81S型并條機兩道并條，并合數(shù)均為6根，頭并條干定量20.6 g/5 m，總牽伸6.26倍，后區(qū)牽伸1.72倍；二并條干定量18 g/5 m，總牽伸6.87倍，后區(qū)牽伸1.335倍。羅拉中心距均為48 mm×58 mm，膠輥雙錠加壓均150 N×320 N×350 N×320 N。

為有效控制纖維運動，粗紗工序采取“重加壓，重定量，大捻系數(shù)”的工藝原則。選用FA 458型粗紗機，粗紗干定量6.0 g/10 m，總牽伸6.0倍，后區(qū)牽伸1.2倍，捻系數(shù)122，前羅拉速度20 m/min，膠輥加壓 160 N×200 N×160 N×160 N。

3.3 細紗工藝

細紗機車速不宜過快，用較大的捻系數(shù)有利于提高成紗強力；漢麻纖維經(jīng)前道加工后仍有少量超長纖維，故適當增加羅拉隔距，以便于牽伸；選用大通道鋼絲圈，以利于減小摩擦，降低斷頭，減少毛羽。選用FA 506型細紗機，細紗干定量1.202 g/100 m，總牽伸49.9倍，后區(qū)牽伸1.27倍，捻系數(shù)460，前羅拉速度226 r/min，羅拉中心距46 mm×56 mm。

3.4 包纏工藝

選用花式捻線機對三組分混紡基紗和十字截面滌綸長絲進行平行紡紗［7］。以無捻度的滌綸長絲為芯軸，混紡短纖紗為外包紗，為防止出現(xiàn)包覆捻度不勻或較大粗節(jié)現(xiàn)象，包纏捻度不應(yīng)過大；綜合包覆紗強力和外觀因素，選定包纏捻度為520捻/m。因芯紗與外包紗均為有一定強力的中粗號紗，車速設(shè)置為130 r/min，以提高生產(chǎn)效率。

3.5 并網(wǎng)工藝

由于導(dǎo)電長絲較細，單獨生產(chǎn)易產(chǎn)生斷頭，因此需將導(dǎo)電長絲與包纏紗進行并網(wǎng)。機器車速根據(jù)長絲網(wǎng)絡(luò)數(shù)與網(wǎng)絡(luò)牢度的要求而變化，少網(wǎng)絡(luò)數(shù)與低網(wǎng)絡(luò)牢度的長絲加工速度可適當增大一些；多網(wǎng)絡(luò)數(shù)與高網(wǎng)絡(luò)牢度的長絲加工速度可小一些［8］。根據(jù)實際經(jīng)驗，導(dǎo)電復(fù)合紗的網(wǎng)絡(luò)度一般在110個/m至120個/m；同時，在生產(chǎn)中車速不宜過快，主要是控制合適的張力，使長絲順利連續(xù)并網(wǎng)。一般情況下，網(wǎng)絡(luò)噴嘴的氣壓越大，網(wǎng)絡(luò)點越容易形成，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)越好，考慮其布面風格和導(dǎo)電長絲裸露情況，網(wǎng)絡(luò)點不宜過密。

3.6 整、漿工藝

為區(qū)分導(dǎo)電復(fù)合紗與其他經(jīng)紗，特將導(dǎo)電復(fù)合紗染成藍色，整經(jīng)工序中本色經(jīng)紗較多，導(dǎo)電復(fù)合紗根數(shù)較少，排花較為簡單；為提高產(chǎn)量與效率，選用GA 124型分批整經(jīng)機。整經(jīng)速度的選擇既要兼顧產(chǎn)量，又要追求質(zhì)量。經(jīng)紗是以滌綸長絲為芯、短纖紗為外包紗的結(jié)構(gòu)，這提供了經(jīng)紗一定的強力，因此整經(jīng)速度設(shè)置為600 m/min。

經(jīng)紗強力較高，但外包紗存在一定的毛羽，因此漿紗工序重在被覆，選擇上薄漿以貼伏混紡紗表面毛羽?；旒徏喼械臐h麻纖維與棉纖維都具有羥基官能團，利用這一共性，選取對羥基有較高親和性的漿料［9］。選用部分醇解PVA漿料為主漿料，其黏附性好，漿膜堅韌，同時加入適量的丙烯酸類漿料，提高漿液分紗性能，使?jié){膜完整、光滑。漿料配方：25 kg PVA-0588，3 kg丙烯，3 kg蠟片。

對于本設(shè)計而言，經(jīng)紗強力足夠，織造中的問題主要集中在表面毛羽較多，對織造開口形成不利，因此采用4.5%的上漿率，以側(cè)重于對紗線毛羽被覆。漿紗主要工藝參數(shù)：選用GA 308型漿紗機，車速80 m/min，第一壓漿輥壓力10 kN，第二壓漿輥壓力為12 kN（靠烘房）和30 kN，退繞張力為0.5 kN，預(yù)烘錫林溫度130℃，漿液溫度92℃，漿紗回潮率（2.5±0.5）%。

3.7 織造工藝

采用JAT 810-190型噴氣織機。為提高生產(chǎn)效率，車速設(shè)定750 r/min；由于經(jīng)紗強力足夠，上機張力設(shè)定為2 800 N，以開清梭口，保持布面勻整。

后梁高低決定了打緯時上下層經(jīng)紗張力的差異，主要是上層經(jīng)紗影響梭口的清晰度，采用上緊下松的不等張力梭口，后梁高度偏低選擇，可以提高上層經(jīng)紗張力，避免上層經(jīng)紗對引入緯紗的阻攔，減少緯停次數(shù)，利于提高生產(chǎn)效率。

此外，由于織機速度較快，為保證能夠順利引緯，開口時間可略遲設(shè)置，定為300°；一方面為保證平紋織物的布面效果豐滿平整，改善因滌棉織物靜電開口不清的現(xiàn)象，另一方面減少經(jīng)紗磨損起毛，減少斷頭次數(shù)。選用4頁綜框，動程分別是42 mm、49 mm、55 mm、61 mm，設(shè)定主噴氣壓2.2 MPa，輔 噴 氣 壓 3.6 MPa，主 噴 時 間 70°～140°，延長各組輔噴的噴射時間，每組輔噴噴射時間延遲20°以上，以加強對緯紗的握持。

4 織物性能測試

4.1 吸濕速干性能

根據(jù)GB/T 21655.1—2008《紡織品 吸濕速干性的評定》［10］，測試織物的吸濕速干性能。其中標準值為：吸水率≥100%，滴水擴散時間≤5 s，芯吸高度≥90 mm，蒸發(fā)速率≥0.18 g/h。

測試結(jié)果：該織物洗前吸水率140%，洗后吸水率136%；洗前滴水擴散時間2.90 s，洗后滴水擴散時間3.03 s；經(jīng)向芯吸高度和緯向芯吸高度分別為112 mm和115 mm；洗前水分蒸發(fā)率0.42 g/h，洗后水分蒸發(fā)率0.30 g/h。可以看出，4項指標均達到了標準要求，表明織物能在較短時間內(nèi)吸收大量水分并快速蒸發(fā)，具有較好的吸濕速干性能。

4.2 防靜電性能

GB 12014—2009《防靜電工作服》規(guī)定，用織物帶電電荷量評定面料的防靜電性能；取5塊樣布進行測試，取其平均值［11］。經(jīng)測試，該面料平均帶電電荷量為0.002μC，等級為A級，防靜電性能優(yōu)異。

4.3 抗菌性能

根據(jù)GB/T 20944.3—2008《紡織品抗菌性能的評價 第3部分：振蕩法》規(guī)定［12］，對大腸桿菌的抑菌率進行檢測。測試結(jié)果：該織物對大腸桿菌的抑菌率達到（79.37±1.53）%。標準規(guī)定對大腸桿菌的抑菌率≥70%以上即可認為樣品具有抗菌效果。因此，可認定本織物有良好的抗菌性能。

5 結(jié)束語

針對當前工裝面料功能化、多元化、高檔化、舒適化的發(fā)展趨勢，單一纖維制成面料已經(jīng)不能夠滿足工裝面料的新需求。我們將棉漢麻滌綸三組分混紡基紗與十字形截面滌綸長絲進行包纏，并采用嵌織導(dǎo)電復(fù)合紗的方法，制備了多組分多功能工裝面料。短纖紗和長絲有機包纏，在賦予織物多種功能性的同時，改善了織物的吸濕快干性能、穿著舒適性及美觀性。在紡紗、包纏、并網(wǎng)及織造中采取了一些針對性的技術(shù)措施，保證了產(chǎn)品的順利生產(chǎn)。測試的最終成品各項指標表明：開發(fā)的織物吸濕速干性能、防靜電性、抗菌性均達到了相應(yīng)的國家標準要求。因此，認為開發(fā)的織物是一款集吸濕速干、防靜電、抗菌多種功能于一體的新型工裝面料，可以滿足當今市場對多功能性工裝面料的需求，具有良好的市場前景和較高的實際應(yīng)用價值。