火山巖纖維在功能性面料中的開發(fā)應(yīng)用

周群娣,趙 敏,石之夢

(1.江蘇工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院,江蘇 南通 226006;2.紹興市博爾森紡織品有限公司,浙江 紹興 312000)

隨著社會經(jīng)濟(jì)及高科技的發(fā)展,人們對生活水平的要求也越來越高,在紡織面料市場中,功能性面料備受追捧。所謂的功能性面料是指通過賦予面料新功能,使面料具有了常規(guī)面料所不具備的特殊作用及超強(qiáng)性能。如具有記憶、保溫、防風(fēng)、防水、免燙等舒適功能;具有抗菌、防螨、抗病毒、負(fù)離子保健等健康功能;具有耐低溫、抗紫外線、阻燃、抗靜電等安全功能。

開發(fā)的面料選用具有高強(qiáng)蓄熱力且抗菌的火山巖纖維和黏膠纖維混紡紗作為經(jīng)紗,蠶絲纖維和竹纖維混紡紗為緯紗織造而成。通過這些纖維的組合,纖維間的性能得以優(yōu)勢互補(bǔ),再經(jīng)過面料的后整理,開發(fā)出一款既有抗菌健康功能,又輕薄保暖的男式襯衣面料。產(chǎn)品具有持久的抗菌保暖效果,且柔軟親膚舒適,綠色環(huán)保,是一款高檔高品質(zhì)的功能性服裝面料。

1 抗菌保暖機(jī)理

火山巖纖維是通過一種技術(shù)方法將火山巖納米粉體融入滌綸纖維中的新型纖維,纖維中富含硅、鋁、鈣等多種礦物元素和銅、鋅、鉻、鎳、錳等人體健康的必備元素,對人體有益,具有一定的保健功能。

1.1 火山巖纖維保暖機(jī)理

常用的保暖機(jī)理是通過阻止人體熱量的流失而達(dá)到保暖效果,但面料很厚重,如棉絮、羽絨、裘皮及各類化纖絮片等,穿上臃腫不美觀;也可利用發(fā)熱纖維制織的保暖面料達(dá)到保暖效果。發(fā)熱纖維是能自行產(chǎn)生熱量且保暖的新型纖維,它不僅能充分發(fā)揮傳統(tǒng)纖維阻止熱量散發(fā)的功能,更具有吸收并儲存外界熱量且向人體傳遞熱量的功能。從其發(fā)熱機(jī)理來看,發(fā)熱纖維有吸濕發(fā)熱、光能發(fā)熱、化學(xué)放熱、電能發(fā)熱等類型[1]。

火山巖纖維是使用了一種名為“核殼結(jié)構(gòu)雙技能粉體”的專利制造技術(shù),將火山巖和有機(jī)植物碳化材料通過高溫碳化成粉,再將火山巖粉末、有機(jī)植物碳化材料研磨成納米粉體顆粒后,制成了一種含有“微量金屬元素+碳化材質(zhì)”的復(fù)合結(jié)構(gòu)纖維。

1.1.1 吸熱蓄熱

由于纖維具有納米粉體特殊的微多孔結(jié)構(gòu)以及強(qiáng)大的比表面積,因此能夠吸收更多的熱量。同時火山巖復(fù)合物粉體富含金屬元素,這些復(fù)雜結(jié)構(gòu)的金屬化合物很容易吸收熱能,因此具有超強(qiáng)的蓄熱能力,同時還能釋放有益人體的遠(yuǎn)紅外線,促進(jìn)人體微循環(huán)的改善[2]。

1.1.2 輕蓬保暖

獨(dú)特的纖維生產(chǎn)工藝,造成凹凸不平的樹皮纖維表面,無限放大纖維的比表面積,不但能增加吸熱量,還能鎖住更多的靜止空氣,減少熱對流,形成保溫層,增強(qiáng)保暖性。這種特殊表面結(jié)構(gòu)使得纖維更加蓬松保暖。

總之,火山巖纖維能吸熱蓄熱,鎖住溫度,加上制成面料后本身也有較強(qiáng)的熱阻,能形成一層較強(qiáng)的保暖層,所以產(chǎn)生類似“發(fā)熱”的效果;人體本身也是個發(fā)熱體,保暖層鎖住人體的溫度,減少熱能對外的輻射,形成較強(qiáng)的保暖效果。

1.2 抗菌機(jī)理

常見的抗菌面料有兩種機(jī)理:一種是進(jìn)行抗菌后整理,如用抗菌整理劑對面料進(jìn)行浸泡定型等方法,優(yōu)點(diǎn)是工藝相對簡單,種類比較多;缺點(diǎn)是持久性不夠,尤其是服用性面料,經(jīng)過有限次數(shù)的洗滌后,抗菌功能逐漸消失,同時抗菌整理劑對面料的舒適性有影響,難以成為高檔服裝面料。另一種是選擇抗菌纖維和其他纖維混紡,達(dá)到功能性的同時又能保持其他纖維的自有屬性與品質(zhì),可以開發(fā)出相對高檔高品質(zhì)的服裝面料?；鹕綆r纖維就是一種新型的抗菌纖維。

火山巖超高溫融合的復(fù)合粉體中,含有多種金屬元素。金屬離子均有一定的抑制細(xì)菌生長的作用,尤其火山巖中還富含鋅離子元素,能起到有效的抑菌抗菌作用,呵護(hù)人體的肌膚。

2 產(chǎn)品設(shè)計

設(shè)計的抗菌保暖面料主要用于高檔男裝襯衣,除了利用火山巖纖維達(dá)到抗菌保暖的功能外,面料還應(yīng)該具備良好的保型性、舒適性、柔膚性,還要具有高檔高品質(zhì)的光感和絲滑感,因此設(shè)計時需要考慮多種纖維組合且比例合理分配,以達(dá)到各種功能要求。

2.1 設(shè)計要點(diǎn)

2.1.1 抗菌性

抗菌纖維的種類比較多,開發(fā)的產(chǎn)品選用火山巖高強(qiáng)蓄熱纖維,它是經(jīng)過權(quán)威機(jī)構(gòu)檢測合格,具有抑制金黃色葡萄球菌、白色念珠菌、大腸桿菌的功能,而且指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過標(biāo)準(zhǔn)值。

2.1.2 保暖性

采用的火山巖纖維,經(jīng)權(quán)威機(jī)構(gòu)檢測遠(yuǎn)紅外發(fā)射率0.95,高于標(biāo)準(zhǔn)值0.88;遠(yuǎn)紅外輻射升溫值達(dá)1.9,高于標(biāo)準(zhǔn)值1.4;負(fù)離子的發(fā)生量是771,在標(biāo)準(zhǔn)值范圍550～1 000中屬于中高水平,吸熱蓄熱性能非常好。

開發(fā)的功能面料中選用火山巖纖維60/黏膠纖維40混紡紗為經(jīng)紗,在整體面料中火山巖纖維含量達(dá)到35%,遠(yuǎn)超過功能纖維含量20%的標(biāo)準(zhǔn)值,完全保證該面料中抗菌保暖功能的充分發(fā)揮?；鹕綆r纖維價格偏高,因此面料的成本較高。

2.1.3 服用性

2.1.3.1 舒適親膚性

開發(fā)的面料含多種纖維組分,組分中選用的纖維素纖維最多,占47%,還有6%的蛋白質(zhì)纖維桑蠶絲。這些纖維吸濕透氣,穿在身上舒適,保證了面料的親膚性,但纖維素纖維容易起皺,保形性不好,因此在纖維組分中增加了一些聚酯纖維。

2.1.3.2 柔軟性

影響面料柔軟性的因素有面料的組織和紗線捻系數(shù)?？椢锝M織為斜紋,斜紋織物交織頻次少,織物柔軟,適合服用面料;紗線的捻度對柔軟性影響也很大,捻度小,紗線柔軟,面料的手感也柔軟。經(jīng)紗的捻度為110捻/(10 cm),緯紗的捻度為106捻/(10 cm)。

2.1.3.3 柔和光感與絲滑手感

為了提高面料的檔次,在纖維中加入了適當(dāng)比例的桑蠶絲。桑蠶絲的柔和光感及爽滑的手感,使面料的色澤柔和,手感絲滑,有效提高了面料質(zhì)感,使面料檔次得到很大提高,同時增強(qiáng)了面料的親膚性。

2.1.3.4 保形性與彈性

為了使襯衣面料具有保形性與彈性,在纖維中加入了適當(dāng)比例的聚酯纖維與氨綸絲。由于纖維素纖維抗皺性差,而聚酯纖維具有抗皺保形性,所以二者結(jié)合,取長補(bǔ)短,使面料挺括有型;紗線中加入氨綸絲,使面料具有彈性,穿著更舒適,自由不緊繃。

2.1.4 綠色環(huán)保性

火山巖纖維中添加的是純天然無機(jī)納米粉體,且纖維制成液可循環(huán)回收使用,因此纖維具有綠色環(huán)保性,其他選用的纖維也具有綠色環(huán)保性,故該功能性面料具有綠色環(huán)保性。

2.2 工藝參數(shù)

成品經(jīng)密708根/(10 cm)(180根/in),成品緯密413根/(10 cm)(105根/in),成品幅寬145 cm(57 in)。經(jīng)紗穿入根數(shù)為3,邊經(jīng)穿入數(shù)為4,使用15片綜框,上機(jī)筘幅為180 cm。

經(jīng)紗為11.7 tex(50s)火山巖黏膠混紡發(fā)熱紗,混紡比為火山巖纖維/黏膠60/40,原色。緯紗有2種,一種為原色氨綸包芯紗,由14.6 tex(40s)滌竹混紡紗+4.44 tex(40 D)氨綸彈力紗構(gòu)成,比例為50/50;另一種為11.7 tex(50s)竹纖維桑蠶絲混紡紗,混紡比為竹纖維/桑蠶絲70/30,原色。整塊面料的成分35%火山巖纖維、23%黏膠、24%竹纖維、10%滌綸、6%桑蠶絲、2%氨綸?？椢锝M織選用有質(zhì)感的斜紋小機(jī)理組織,如圖1所示,緯紗的排列比為1∶1。

圖1 組織圖

3 坯布織造

3.1 經(jīng)紗混紡

3.1.1 清花工序

所用機(jī)器:FA1001圓盤抓棉機(jī),FA029多倉機(jī),FA1131清花機(jī)。由于火山巖纖維較短、毛燥,黏膠纖維吸濕性強(qiáng),因此要控制好車間內(nèi)的溫濕度。車間溫度一般控制在28℃,濕度63%,在成卷后再做平衡回潮。本工序確?；鹕綆r纖維與黏膠纖維的充分均勻混合,并且達(dá)到除雜去短纖的效果,為后道工序打基礎(chǔ),是保證紗線質(zhì)量的根本。

3.1.2 梳棉工序

采用A186G梳棉機(jī),車間的溫度是28℃,濕度59%。設(shè)備的速度50 m/min,定量為12 g/min,定期進(jìn)行設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)。為使纖維均勻順直排列,速度不能快,濕度也不能大。

3.1.3 并條工序

采用FA316A并條機(jī),分頭并、二并,進(jìn)一步對纖維進(jìn)行梳理、牽伸,車間溫度27℃,濕度70%。設(shè)備速度140 m/min,定量為17～12 g/(10 m)。為使纖維均勻順直排列,速度不能快,避免纖維纏繞并導(dǎo)致成紗毛粒,濕度也不能太大。

3.1.4 粗紗工序

采用FA497粗紗機(jī),進(jìn)行定量牽伸,少量加捻,增加棉條強(qiáng)力,一般定量2.5～3.5 g/(10 m),車間溫度控制在27℃,濕度在63%。

3.1.5 細(xì)紗工序

選用賽緊紡,TH518型細(xì)紗機(jī),結(jié)合了賽絡(luò)紡和緊密紡的優(yōu)點(diǎn),條干CV值2.20,粗節(jié)4.13,細(xì)節(jié)指標(biāo)達(dá)到0.23,結(jié)構(gòu)緊密,耐磨性好,毛羽更少,紗線光潔,3mm以上有害毛羽更少,捻度是110捻/(10 cm),車間溫度32℃,濕度62%,細(xì)紗生產(chǎn)過程中注意皮輥沾花,芋子成型良好。

3.2 緯紗紡制

緯紗中含有短纖混紡紗及氨綸包芯紗,其紡制方法為對應(yīng)品種的常規(guī)紡制方法。

3.3 絡(luò)筒部分

采用賜來福絡(luò)筒機(jī),絡(luò)筒速度控制在550 m/min,絡(luò)筒工藝使用“中等張力、低速度”?？紤]經(jīng)紗中的火山巖納米粉體顆粒容易產(chǎn)生靜電,經(jīng)紗易起毛起球;緯紗中含桑蠶絲,紗線強(qiáng)力稍弱,容易斷頭。因此絡(luò)筒時要使用“中等張力、低速度”,盡量減少斷頭及靜電的產(chǎn)生。絡(luò)筒時車間溫度27℃,濕度62%,確保紗線質(zhì)量穩(wěn)定。

3.4 整經(jīng)部分

采用分批整經(jīng)。

3.4.1 漿紗工序

由于經(jīng)紗是11.7 tex單紗,紗支細(xì),單紗強(qiáng)力低,同時織物的密度高,織造時經(jīng)紗之間摩擦?xí)觿?對紗線的強(qiáng)力要求也增加,因此漿紗是必要工序。漿紗采用復(fù)合分絞,這種方式對高支高密織物的生產(chǎn)尤為重要,因為紗線經(jīng)過上漿后容易黏連到一起。如果漿紗后并絞頭嚴(yán)重,不能把黏在一起的紗線徹底分開,織造過程中易造成開口不清、起毛,增加織機(jī)的斷頭,從而產(chǎn)生跳花、跳紗等三跳疵點(diǎn),影響織造生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。復(fù)合分絞漿紗就能將上漿后的紗線分開得比較徹底。

3.4.2 整經(jīng)工序

使用ASGA229整經(jīng)機(jī)。整經(jīng)的速度對經(jīng)紗張力起主導(dǎo)作用,根據(jù)面料中紗線線密度、單紗強(qiáng)力合理選擇整經(jīng)線速度,速度過高,會增加經(jīng)紗斷頭,影響織機(jī)效率。由于紗線經(jīng)過了漿紗,單紗強(qiáng)力較強(qiáng),又是分批整經(jīng),整經(jīng)速度較快,整經(jīng)速度為550 m/min。

3.5 穿經(jīng)部分

使用(13+2)片綜框,布邊穿綜順序為1,2,布身穿綜順序為3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15一個穿綜循環(huán)13根,合計穿775個循環(huán)。

3.6 織造部分

織布采用星耀噴氣織機(jī),車速600 r/min。該織機(jī)開口機(jī)構(gòu)性能優(yōu)越,織機(jī)運(yùn)動平穩(wěn);典型的機(jī)電一體化電子多臂系統(tǒng),用微型計算機(jī)控制織物花紋,快速控制復(fù)雜花型,性能更優(yōu)越;選用PLC西門子可編程序的程序控制器,提高織機(jī)穩(wěn)定性和抗干擾性,減少了設(shè)備故障;斷經(jīng)檢測更靈敏,根據(jù)用戶設(shè)定的斷經(jīng)停車角度和絕對值式光電編程碼器的角度信號,實現(xiàn)定位停車。根據(jù)經(jīng)紗火山巖纖維的特殊性,調(diào)節(jié)了PLC對停經(jīng)片的靈敏度,準(zhǔn)確實現(xiàn)定位停車,有效提高產(chǎn)品質(zhì)量和織物的品質(zhì)[3]。

4 染色及后整理

4.1 染色前處理

染色前處理工藝流程為:退漿→燒毛→預(yù)縮。

退漿要做到對纖維無損傷,這樣才能使火山巖纖維及其他組分纖維的特性充分發(fā)揮,故選用酶退漿法。同時酶用量少,退漿效率高,不會造成污染,環(huán)保性能好。

4.2 染色部分

產(chǎn)品在染色時選用合適的染料很關(guān)鍵。根據(jù)織物原料成分,選用的染料有活性染料、分散染料。面料成分里面含有蛋白質(zhì)纖維、纖維素纖維、聚酯纖維,應(yīng)選用各自最佳染料,并且相互不沖突的染料進(jìn)行繩狀染色,使染料能充分吸收,顏色均勻。

4.3 染色后處理

染色后處理的工藝流程為:定型→磨毛→軋光→罐蒸。

(1)定型是將面料幅寬進(jìn)行烘干定型,使面料形態(tài)穩(wěn)定。此功能面料在脫水定型期間要增加一些提高面料柔軟、滑爽手感的助劑。為了使火山巖纖維保暖抗菌功能充分展現(xiàn),應(yīng)選擇偏向于中性的助劑,兼具環(huán)保。

(2)磨毛是用砂磨輥將面料反面磨出一層短而密的絨毛,加強(qiáng)面料親膚性,提高面料柔和度。

(3)軋光是為了使面料表面光滑,光澤增強(qiáng),手感柔軟,提升面料的質(zhì)感。

(4)罐蒸是為了促使面料里各種纖維的功能性得以充分展現(xiàn),這樣面料就可以進(jìn)入后面的檢驗包裝環(huán)節(jié),然后進(jìn)入服裝生產(chǎn)線。

5 結(jié)束語

火山巖保暖抗菌機(jī)理面料在設(shè)計織造生產(chǎn)過程中,主要注意以下幾點(diǎn)。

(1)火山巖高強(qiáng)蓄熱纖維的混紡比例可適當(dāng)高于標(biāo)準(zhǔn)值,使保暖抗菌性充分發(fā)揮,得到性能最優(yōu)的價值體現(xiàn)。

(2)火山巖纖維的價格偏高,在設(shè)計中既要考慮到面料的服用性,還要考慮纖維檔次的匹配度,以提升品質(zhì)與檔次。

(3)作為襯衣面料,應(yīng)保證充分的舒適性、挺括性,在考慮纖維混合比例時應(yīng)兼顧各種纖維性能,做到優(yōu)勢互補(bǔ),充分展現(xiàn)。

(4)火山巖是納米粉體,在紡紗生產(chǎn)過程中溫濕度保證適宜,車間溫度控制在27～32℃,相對濕度偏大,控制在45%～70%,保證在紡紗織造過程中纖維平順,避免產(chǎn)生二次粉塵,使得功能降低。另外在細(xì)紗時相對濕度應(yīng)該偏大45%即可,避免纏繞皮輥。

通過上述工藝措施,火山巖纖維功能面料的抗菌性、保暖性、舒適性、挺括性、彈性、絲滑感都得到了充分體現(xiàn)。成品面料經(jīng)權(quán)威機(jī)構(gòu)檢測,抗菌保暖指標(biāo)檢測的數(shù)據(jù)都符合國標(biāo)要求,受到了市場的青睞和消費(fèi)者的喜愛。