石墨烯改性纖維在多功能床品面料開發(fā)中的應(yīng)用研究

陸藝萱,蔡永東,許金玉,孫 浩,黃李湘

(江蘇工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院,江蘇 南通226006)

石墨烯是一種二維蜂窩狀純碳材料,集眾多特性于一身,具有優(yōu)異電學(xué)性能、力學(xué)性能、熱性能、光學(xué)性能和較高比表面積的新型碳材料。石墨烯是目前發(fā)現(xiàn)的最薄、強(qiáng)度最大、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能最強(qiáng)的一種新型納米材料,產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)涉及新材料、能源、環(huán)境、紡織品、航空航天、國防等領(lǐng)域。近年來,石墨烯在紡織領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛,石墨烯制備高性能紡織纖維及進(jìn)行紡織品功能整理也漸成行業(yè)研究熱點(diǎn),這樣可充分發(fā)揮其具有的抗菌抑菌、抗螨蟲、導(dǎo)電導(dǎo)熱、除臭吸附、抗靜電、抗紫外線和低溫遠(yuǎn)紅外發(fā)熱等多項(xiàng)功能[1]。

1 石墨烯改性滌綸長絲

目前市場上已有將石墨烯材料摻入高分子粉料中,通過現(xiàn)有纖維工廠進(jìn)行熔融或濕法紡絲,生產(chǎn)出具備石墨烯多項(xiàng)功能于一體的石墨烯復(fù)合纖維,如石墨烯復(fù)合錦綸、滌綸、氨綸、腈綸等長絲制品[2]。采用石墨烯改性滌綸長絲與精梳棉紗交織的床品面料,可充分發(fā)揮石墨烯滌綸纖維超強(qiáng)的抗菌抑菌、抗螨蟲、除臭吸附、低溫遠(yuǎn)紅外發(fā)熱等多項(xiàng)功能與滌綸本身具有的獨(dú)特保形性,加之發(fā)揮棉纖維的吸濕性、舒適性及良好染色性,以實(shí)現(xiàn)床品面料的多功能性與持久性,填補(bǔ)市場上此類產(chǎn)品的空白。

2 產(chǎn)品設(shè)計(jì)

借鑒交織緯長絲床品面料加工的一般原理,經(jīng)紗選用9.7 tex精梳棉紗,緯紗采用石墨烯改性滌綸長絲,其線密度選用時(shí),必須與經(jīng)紗的線密度相仿,故選用100 D(111.1 dtex)為佳。一般床品面料門幅較寬,成品幅寬定為250 cm。床品面料的組織結(jié)構(gòu)一般可選用1/1平紋組織、2/2斜紋及5/2經(jīng)面緞紋等,選用5/2經(jīng)面緞紋,以充分體現(xiàn)2種纖維原料的性能優(yōu)勢。

成品門幅:250 cm;

經(jīng)緯紗原料:9.7 tex精梳棉紗×111.1 dtex石墨烯改性滌綸長絲;

經(jīng)緯密度:567根/10 cm×472根/10 cm;

織物組織:地組織5/3經(jīng)面緞紋,邊組織為2/2方平組織;

織物緊度:總緊度93.9%,經(jīng)向緊度70.6%,緯向緊度62.9%;

總經(jīng)根數(shù):14 180根(含邊紗80根);

成品克重:227.5 g/m2。

3 主要生產(chǎn)工藝與技術(shù)措施

3.1 整經(jīng)工序

經(jīng)紗選用國產(chǎn)GH121-280型高速整經(jīng)機(jī)進(jìn)行經(jīng)軸加工。由于經(jīng)紗為9.7 tex精梳棉紗,紗線密度較低,故整經(jīng)時(shí),車速不宜過快;同時(shí)由于經(jīng)密大、總經(jīng)根數(shù)多,故整經(jīng)的片紗張力必須均勻。這樣整經(jīng)速度為600 m/min為宜;筒子架上采用九區(qū)段配置整經(jīng)張力,即筒子架上、中、下層與前、中、后排分成九區(qū),其整經(jīng)張力調(diào)節(jié)范圍為10～20 c N,邊紗處適當(dāng)加大張力;經(jīng)軸卷繞密度為0.51 g/cm3。由于筒子架容量為800只,整經(jīng)配軸工藝共18軸,即788根×14軸+787根×4軸[3]。

3.2 漿紗工序

選用祖克S432-320型雙漿槽漿紗機(jī)對(duì)加工好的經(jīng)軸進(jìn)行并軸上漿。由于經(jīng)紗是低特精梳棉紗,其單紗強(qiáng)力較低,須進(jìn)行增強(qiáng),故采用性能較好的變性淀粉為主,并適當(dāng)加入一定的PVA1799的混合漿以12%漿液濃度進(jìn)行上漿,具體漿料配方為:80 kg HH96型變性淀粉、25 kg PVA1799、4 kg JFC浸透劑及2 kg油脂。為提高上漿率、增加漿紗強(qiáng)力與耐磨性,提高可織性,其主要上漿工藝參數(shù)設(shè)計(jì)為:漿液黏度10 s,上漿溫度95℃,漿紗速度50 m/min,前壓漿輥壓力10 k N、后壓漿輥壓力為16 k N,預(yù)烘溫度110℃、烘干溫度100℃,上漿率(13±1)%、回潮率(6±0.5)%、伸長率控制0.7%以內(nèi)[4]。

3.3 織造工序

選用日本豐田JA710-320型闊幅噴氣織機(jī)進(jìn)行織造,其主要上機(jī)工藝參數(shù)為:車速500～600 r/min,開口時(shí)間300°,主噴嘴供氣壓力為0.30 MPa,輔助噴嘴供氣壓力0.35 MPa,輔助噴嘴分組8組、每組3只噴嘴、采用分組依次供氣,始噴時(shí)間為60°、引緯到達(dá)時(shí)間230°,后梁高度、深度分別在3檔、11檔上,停經(jīng)架高度、深度分別在2檔、7檔上,梭口高度調(diào)至26 mm[5]。

3.4 后整理注意事項(xiàng)

精梳棉與石墨烯改性滌綸長絲交織多功能床品面料后整理時(shí),須考慮到石墨烯改性滌綸長絲由于石墨烯的加入,同普通滌綸性能完全不同,在后整理時(shí)應(yīng)針對(duì)產(chǎn)品特點(diǎn),合理調(diào)整工藝參數(shù),如燒毛溫度不能過高、采用酶退漿、半絲光,定形中應(yīng)嚴(yán)格注意溫度和車速的控制等措施,以減少對(duì)石墨烯滌綸纖維損傷,確保其特有保健功能不受影響[6]。

4 結(jié)語

精梳棉與石墨烯改性滌綸長絲交織多功能床品面料的生產(chǎn)工藝獨(dú)特且合理,工藝流程短,生產(chǎn)效率高,生產(chǎn)成本較低,工藝實(shí)施方便,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。該面料經(jīng)測試:p H值為6-7,甲醛含量小于20μg/ml,符合GB 18401-2003標(biāo)準(zhǔn)B類要求;經(jīng)緯向水洗尺寸變化率均在3.0%以內(nèi),符合FZ/T 62007-2003標(biāo)準(zhǔn)一等品指標(biāo)要求;產(chǎn)品保健性能指標(biāo)測試結(jié)果為:GB/T 30127-2013標(biāo)準(zhǔn)下的遠(yuǎn)紅外發(fā)射率達(dá)89%、遠(yuǎn)紅外輻射溫升1.6℃,GB/T 20944.3-2008標(biāo)準(zhǔn)下的抑菌率＞99%,GB/T 24253-2009標(biāo)準(zhǔn)下的殺螨率達(dá)95%,數(shù)據(jù)表明產(chǎn)品具有多項(xiàng)保健功能。