納米銅離子抗菌紗線紡紗工藝探析

蔣建清 章水龍 楊新勇 郭權(quán)龍

摘要：探討納米銅離子滌綸纖維與粘膠纖維混紡紗線的紡紗工藝。分析了納米銅離子滌綸纖維的抗菌機(jī)理及抗菌紗線所織面料相比于抗菌后整理面料的抗菌性能優(yōu)勢(shì)。針對(duì)銅離子滌綸纖維與粘膠纖維的性能特點(diǎn)，設(shè)計(jì)紗線的紡紗工藝流程，合理配置各工序工藝參數(shù)，紡制了18.5 tex粘膠纖維/納米銅離子滌綸纖維（60/40）混紡的抗菌紗線，并對(duì)其織物進(jìn)行了抗菌性能的測(cè)試分析，結(jié)果表明：開發(fā)的混紡紗有較優(yōu)異的抗菌性能。

關(guān)鍵詞：納米銅離子;抗菌機(jī)理;紡紗工藝;成紗質(zhì)量;抗菌性能

中圖分類號(hào)：TS104.5文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B文章編號(hào)：1009-265X（2020）01-0027-04Study on Spinning Process of Nano Copper Ion Antibacterial Yarn

JIANG Jianqing， ZHANG Shuilong， YANG Xinyong， GUO Quanlong

Abstract：The spinning process of nano copper ion polyester fiber and viscose fiber blended yarn was discussed. The antibacterial mechanism of nano copper ion polyester fiber and the antibacterial performance advantage of antibacterial yarn woven fabric compared with antibacterial finishing fabric were analyzed. According to the performance characteristics of copper ion polyester fiber and viscose fiber， the spinning process of yarn was designed， the process parameters of each process were reasonably arranged， and the antibacterial yarn of viscose fiber and nano copper ion polyester fiber 60/40 18.5 tex blended was spun. The test and analysis of the antibacterial properties of the fabric showed that the developed blended yarn had superior antibacterial properties.

Key words：nano copper ion; antibacterial mechanism; spinning process; yarn quality; antibacterial property

紡織服裝很容易成為致病細(xì)菌的棲息地，不但產(chǎn)生令人不快的臭味，還容易傳播疾病，影響人們的身體健康。隨著人們的衛(wèi)生和健康意識(shí)日益增強(qiáng)，開發(fā)抗菌防臭的紡織產(chǎn)品顯得尤為重要[1]。

銀、銅、鋅、鋁等金屬材料具有廣譜抗菌效果。針對(duì)金屬材料的抗菌特性，過去一般將金屬氧化物制成無機(jī)鹽類抗菌助劑對(duì)紡織品進(jìn)行抗菌整理，使紡織服裝具有抗菌性能。但經(jīng)過后整理的服裝，其耐水洗性能不佳，抗菌性能會(huì)隨著使用和洗滌次數(shù)的增加而慢慢減退。而將抗菌助劑加入纖維紡絲液中，使得纖維獲得永久的抗菌性能，可確保所紡紗線及織物抗菌性能的持久[24]。

納米銅離子改性滌綸是將抗菌銅材料經(jīng)加工處理，使其粒徑達(dá)到納米級(jí)后，加入到滌綸紡絲液中，經(jīng)紡絲加工而制成的一種功能性抗菌纖維。納米銅離子被牢固地鑲嵌在聚酯纖維分子結(jié)構(gòu)中，為非溶出型抗菌纖維，因此具有持久的抗菌除臭等功效[5]。本文以18.5 tex粘膠纖維/銅離子滌綸纖維（60/40）混紡紗為例對(duì)開發(fā)納米銅離子抗菌紗線的紡紗工藝技術(shù)進(jìn)行探析。

1原料性能

銅離子滌綸纖維強(qiáng)度高，可以彌補(bǔ)粘膠纖維強(qiáng)度較低的缺陷，而粘膠纖維吸濕性較好的性能又可彌補(bǔ)聚酯纖維吸濕性較低的弊端。故兩種纖維混紡，性能上可以發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，從而使紡出的紗既有較高的強(qiáng)力，織成織物后又具有吸濕透氣的性能，同時(shí)具有優(yōu)異的抗菌性能。兩種原料的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)如表1。

2紡紗工藝流程

混紡紗線目前常用兩種混和方法，即全混法與條混法，全混法即在開清棉工序中將兩種原料直接拆包開松混合后制成混合卷，適用于混用原料性能差異較小的品種，其優(yōu)點(diǎn)是工藝流程較短，混和效果較好，但缺點(diǎn)是混紡比控制較難。條混法適用于使用原料性能差異較大的品種，采取開清棉工序不同工藝處理分別制成棉卷與梳棉條，在并條工序進(jìn)行條子混合，其優(yōu)點(diǎn)是混紡比控制正確，但工藝流程比全混法復(fù)雜。由于開發(fā)納米銅離子抗菌紗線，所混用的銅離子滌綸和粘膠兩種纖維具有長(zhǎng)度長(zhǎng)、整齊度好、雜質(zhì)少的共有特性，故采用全混法短流程開清棉工藝。為提高混和的均勻性、穩(wěn)定混紡比，增加一道預(yù)混工藝。

紡紗工藝流程如下：

粘膠纖維/銅離子滌綸纖維（60/40）：預(yù)混（A002C抓棉機(jī)→打包）→A002C抓棉機(jī)→A006C自動(dòng)混棉機(jī)→A036C開棉機(jī)→A092A棉箱給棉機(jī)→A076C成卷機(jī)→FA201B梳棉機(jī)→FA311并條機(jī)（二道）→HSR1000并條機(jī)→FA458A粗紗機(jī)→FA528細(xì)紗機(jī)→AC338絡(luò)筒機(jī)[6]。

3紡紗各工序工藝研究

銅離子滌綸纖維的質(zhì)量比電阻與普通滌綸纖維相近[5]，且其回潮率比普通滌綸纖維略高，判斷其紡紗不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的靜電效應(yīng)影響可紡性。經(jīng)過前期試紡，銅離子滌綸纖維和粘膠纖維混紡的過程中，各工序沒有出現(xiàn)靜電引起的嚴(yán)重的繞錫林、繞皮輥、繞羅拉、堵塞喇叭口等現(xiàn)象，故正常生產(chǎn)時(shí)不對(duì)原料進(jìn)行抗靜電預(yù)處理。

3.1清花工序

銅離子滌綸纖維雖然比粘膠纖維的強(qiáng)力高，但卻比普通滌綸纖維的強(qiáng)力要低40%左右，為防止進(jìn)一步損傷纖維，從而影響紗線強(qiáng)力，清花工序要盡量減少對(duì)兩種纖維的打擊。采用全混法短流程開清棉工藝，遵循“少抓、勤抓、適度打擊、減少落白”的工藝原則，減小抓棉機(jī)抓棉打手伸出肋條的距離和打手每次下降的動(dòng)程，以減小棉束重量，達(dá)到少抓勤抓的目的，增加纖維的開松度;適當(dāng)降低各機(jī)臺(tái)的打手速度，以減少打擊對(duì)纖維造成的損傷，合理設(shè)置成卷機(jī)自調(diào)勻整參數(shù)，以提高棉卷均勻度[6]。

清花工序主要工藝參數(shù)：A002C抓棉打手速度740 r/min，A036C開棉機(jī)打手速度480 r/min，A076C成卷機(jī)打手速度922 r/min，棉卷重量380 g/m。

3.2梳棉工序

梳棉是紡紗的關(guān)鍵工序，既要對(duì)纖維充分梳理又要排除棉結(jié)，同時(shí)也要盡量減少對(duì)纖維的損傷。根據(jù)兩種纖維的特性設(shè)計(jì)采取“輕打擊、重梳理、大速比、緊隔距、快轉(zhuǎn)移”的工藝設(shè)計(jì)。降低刺輥速度，使錫林與刺輥速比在2∶1以上，既可減少刺輥對(duì)纖維的打擊又可實(shí)現(xiàn)快速轉(zhuǎn)移使纖維少受損傷，將錫林與蓋板間的分梳隔距減小可有效提高纖維的梳理度，改善棉網(wǎng)清晰度;此外合理選用針布規(guī)格型號(hào)也可使纖維梳理度提高，排除棉結(jié)能力增強(qiáng)。

梳棉工序主要工藝參數(shù)：生條定量21.8 g/5 m，錫林速度360 r/min，刺輥速度760 r/min，道夫速度19.5 r/min，蓋板速度98 mm/min，棉網(wǎng)張力牽伸1.322倍，錫林與蓋板隔距為0.23、0.20、0.18、0.18、0.20 mm。錫林針布型號(hào)為AC2530，蓋板針布型號(hào)為MCB48，道夫針布型號(hào)為AD4030。

3.3并粗工序

并條與粗紗是紡紗過程中承上啟下的兩個(gè)工序，經(jīng)過并條工序后棉條沒有再并合機(jī)會(huì)，紡出的粗紗質(zhì)量將直接影響成紗質(zhì)量，故優(yōu)化設(shè)置并粗工序的工藝十分重要。

并條工序設(shè)計(jì)采用“多并合、大隔距、合理牽伸分配”的工藝原則。為穩(wěn)定成紗混紡比含量，提高兩種纖維間的混和均勻性，降低長(zhǎng)片段條干不勻，采用三道混并工藝;末并使用帶自調(diào)勻整的特呂茨勒HSR1 000高速并條機(jī)，以進(jìn)一步改善須條的長(zhǎng)片段條干均勻度。三道并條的后區(qū)牽伸倍數(shù)逐步減小，有利于提高纖維的伸直平行度。由于纖維長(zhǎng)度長(zhǎng)、整齊度好，羅拉隔距要適當(dāng)放大，有利于纖維的順利牽伸，以提高短片段條干均勻性。并條工序設(shè)計(jì)參數(shù)如表2。

粗紗工序設(shè)計(jì)采用“大隔距、慢速度和較大的粗紗捻系數(shù)”的工藝原則。由于粘膠纖維卷曲度低，纖維光滑，要合理設(shè)置紡紗張力，確保不同卷繞階段的大小紗以及前后排不同位置的紗的張力基本一致，減少因張力不良引起的粗細(xì)紗。在保證細(xì)紗不出硬頭的前提下，粗紗盡量采用較大捻系數(shù)，以避免細(xì)紗工序退繞時(shí)產(chǎn)生細(xì)節(jié)，甚至因意外牽伸導(dǎo)致粗紗被拉斷。設(shè)置適當(dāng)?shù)你Q口隔距塊來控制牽伸過程中的浮游纖維，改善條干。

粗紗主要工藝參數(shù)見表3。

3.4細(xì)紗工序

細(xì)紗工序是紡好紗的關(guān)鍵工序，圍繞提高成紗強(qiáng)力，改善條干均勻度與減少毛羽的要求，在工藝設(shè)計(jì)上采取“重加壓、緊隔距、小后區(qū)牽伸和小鉗口隔距”的強(qiáng)控制工藝。

降低后區(qū)牽伸倍數(shù)和縮小鉗口隔距等工藝，都是為了對(duì)纖維有效控制，確保纖維在牽伸過程中位移穩(wěn)定，改善成紗條干均勻度，防止細(xì)節(jié)弱環(huán)紗產(chǎn)生。選用邵氏75度前皮輥，既滿足紡化纖紗的皮輥要求又可增強(qiáng)對(duì)纖維的握持力，確保牽伸正常，杜絕硬頭產(chǎn)生。此外，為了降低紡紗斷頭率，提高生產(chǎn)效率，適當(dāng)降低紡紗錠速、加大捻系數(shù)，與合理選配鋼領(lǐng)鋼絲圈相結(jié)合，使細(xì)紗運(yùn)轉(zhuǎn)正常。

在日常運(yùn)轉(zhuǎn)中，還要加強(qiáng)卷繞成形部件的保養(yǎng)，合理設(shè)置細(xì)紗分段錠速和鋼絲圈的使用周期，減少成紗毛羽，提高紗條光潔度。

細(xì)紗工序工藝參數(shù)見表4。

3.5絡(luò)筒工序

絡(luò)筒工序是紡紗最后一道質(zhì)量把關(guān)工序，其任務(wù)是將細(xì)紗通過絡(luò)紗卷繞成層次清晰成形良好的筒紗，并清除紗線上的有害紗疵。

隨著紡紗技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)絡(luò)筒機(jī)的普遍推廣應(yīng)用，目前絡(luò)筒機(jī)上設(shè)置了多項(xiàng)質(zhì)量控制功能，如空氣捻接器可以監(jiān)控接頭質(zhì)量，電子清紗器設(shè)置合理的清紗參數(shù)（見表5），既有效清除有害紗疵，又避免不必要的清紗切割而影響生產(chǎn)效率。因經(jīng)過絡(luò)筒加工的紗線毛羽是增加的，為了降低絡(luò)筒工序的毛羽增加率，設(shè)計(jì)采用較低的絡(luò)紗線速度（950 m/min）和適當(dāng)?shù)慕j(luò)紗張力（15 cN），使通過絡(luò)筒機(jī)加工后毛羽增加率得到有效控制，并使筒子成形良好無重疊現(xiàn)象，減少后道加工時(shí)紗線退繞斷頭。

4納米銅離子抗菌紗線的質(zhì)量和抗菌

性能的測(cè)試分析4.1質(zhì)量檢測(cè)

按照上述紡紗工藝開發(fā)的粘膠/銅離子滌綸紗線（60/40），參照FZ/T 12004—2015《滌綸與粘膠纖維混紡本色紗線》的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)滌綸含量在50%及以下的紗線質(zhì)量指標(biāo)要求，送國(guó)家紡織服裝產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心（浙江）進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)試結(jié)果見表6。

紗線質(zhì)量達(dá)到FZ/T 12004—2015《滌綸與粘膠纖維混紡本色紗線》的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)一等品的指標(biāo)要求。

4.2抗菌性能測(cè)試分析

根據(jù)GB 20944.3—2008《紡織品抗菌性能的評(píng)價(jià)第3部分 振蕩法》標(biāo)準(zhǔn)第12.5抗菌效果評(píng)價(jià)：對(duì)金黃色葡萄球菌及大腸桿菌的抑菌率≥70%，或?qū)Π咨钪榫囊志省?0%，樣品具有抗菌效果[8]。將紗線織成梭織平紋面料送國(guó)家紡織服裝質(zhì)量檢測(cè)中心（浙江）進(jìn)行抗菌性能的檢測(cè)，大腸桿菌的抑菌率為99.97%，金黃色葡萄球菌抑菌率為99.25%，白色念珠菌的抑菌率為27.11%，故面料具有優(yōu)異的抗菌效果。5結(jié)語

納米銅離子滌綸纖維是一種通過改性的新型功能性纖維，具有永久的抗菌性能。開發(fā)了18.5 tex粘膠纖維/納米銅離子滌綸纖維（60/40）抗菌紗線，根據(jù)兩種纖維的性能特點(diǎn)，選擇全混法混和;清花工序采用多開松、少打擊的短流程工藝，梳棉采用重梳理、輕打擊工藝，均是為了在確保纖維開松和梳理的情況下，減少對(duì)纖維的打擊損傷;并條采用三道混并工藝，有利于提高兩種纖維的混和均勻性;粗紗采用較大捻系數(shù)，可避免細(xì)紗工序退繞時(shí)產(chǎn)生細(xì)節(jié);細(xì)紗采用重加壓、緊隔距的強(qiáng)控制工藝，確保牽伸正常，提高成紗條干均勻度;絡(luò)筒工序除了清除有害紗疵、確保成形良好外，還要降低絡(luò)紗速度，以控制毛羽增加率。采用以上工藝所紡紗線質(zhì)量達(dá)到較高水平，其面料具有優(yōu)異的抗菌性能。

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收稿日期：2019-04-23網(wǎng)絡(luò)出版日期：2019-11-19

作者簡(jiǎn)介：蔣建清（1965-），男，浙江富陽人，高級(jí)工程師，主要從事紡織新產(chǎn)品開發(fā)方面的研究。