滌棉/石墨烯粘膠沙發(fā)墊用抗靜電面料的開(kāi)發(fā)

馮向偉，張顯華，吳明星

(河南工程學(xué)院 紡織工程學(xué)院，鄭州 450007)

0 引言

近年來(lái)，隨著人們健康、環(huán)保意識(shí)不斷增強(qiáng)，消費(fèi)者對(duì)家紡用品的功能性和舒適性要求越來(lái)越高。沙發(fā)墊作為常見(jiàn)的家紡用品，除了對(duì)舒適性、美觀性有要求外，抗靜電性也備受消費(fèi)者關(guān)注。石墨烯材料具有獨(dú)特的二維片層結(jié)構(gòu)，以及良好的力學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)和電學(xué)等物理特性[1]，其電阻率低、導(dǎo)電性良好、抗靜電性優(yōu)異[2]，為智能紡織品、抗靜電服裝、醫(yī)用紡織品和產(chǎn)業(yè)用紡織品等領(lǐng)域提供了廣闊的應(yīng)用前景[3]。本文分別以滌棉混紡紗為經(jīng)紗、石墨烯/粘膠紗為緯紗開(kāi)發(fā)沙發(fā)墊用抗靜電面料，采用單雙層結(jié)合組織設(shè)計(jì)出風(fēng)格獨(dú)特的織物外觀，為開(kāi)發(fā)新型功能性沙發(fā)墊面料提供思路。

1 產(chǎn)品設(shè)計(jì)

1.1 原料選擇

為了增強(qiáng)沙發(fā)墊用面料的耐磨性、抗皺性和抗靜電性，同時(shí)保持良好的吸濕、透氣性，該面料經(jīng)紗采用65/35滌棉紗，緯紗采用3%石墨烯含量的粘膠紗線。緯紗的靜電半衰期為0.9 s，抗靜電等級(jí)為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)A級(jí)，抗靜電性能優(yōu)異，紗線斷裂強(qiáng)度高，且具有一定的抗紫外線性能和良好的抗菌性[4]。

1.2 紗線設(shè)計(jì)

為滿足沙發(fā)墊用面料堅(jiān)牢、耐磨的要求，應(yīng)適當(dāng)提高紗線的線密度，因此經(jīng)緯紗線均采用股線。同時(shí)，為保證織物手感松厚，選擇較低的紗線捻度。其中，經(jīng)紗線密度為29.4 tex×2，捻系數(shù)為400，捻度為52捻/(10 cm)，S捻向；緯紗線密度為29.6 tex×2，捻系數(shù)為350，捻度為46捻/(10 cm)，S捻向。

1.3 組織設(shè)計(jì)

為提高產(chǎn)品耐磨性，增強(qiáng)織物立體感，產(chǎn)品采用單雙層結(jié)合組織，雙層部分采用表里換層組織，單層部分采用方平組織，布邊采用2/2經(jīng)重平組織，表里換層組織的表里經(jīng)緯紗排列比為2∶2，表層和里層均采用平紋組織，織物上機(jī)圖如圖1所示。

圖1 織物上機(jī)圖

1.4 產(chǎn)品規(guī)格

雙層組織經(jīng)密為320根/(10 cm)，單層組織經(jīng)密為160根/(10 cm)，緯密為213根/(10 cm)。經(jīng)計(jì)算，雙層平紋組織的經(jīng)、緯向緊度分別為95%和62%，單層方平組織的經(jīng)、緯向緊度分別為48%和62%，幅寬為180 cm。

2 工藝設(shè)計(jì)

2.1 工藝流程

經(jīng)紗工藝流程：絡(luò)松筒→練漂→染色→絡(luò)筒→整經(jīng)→上漿→穿結(jié)經(jīng)。緯紗工藝流程：原紗→練漂→染色→絡(luò)筒→定捻。該產(chǎn)品采用配色模紋組織設(shè)計(jì)，經(jīng)紗和緯紗均需練漂和染色處理后進(jìn)行織造和染整加工。

2.2 生產(chǎn)工藝

2.2.1 絡(luò)松筒工序

絡(luò)松筒工序選用GA013型絡(luò)筒機(jī)，因絡(luò)紗速度過(guò)大易引起紗線斷頭，影響織機(jī)的速率，故絡(luò)紗速度為700 m/min，筒子卷繞密度為0.38 g/cm3；防疊裝置采用無(wú)觸點(diǎn)電子間隙開(kāi)關(guān)式，電動(dòng)機(jī)的通斷時(shí)間可自由調(diào)節(jié)。

2.2.2 染色工序

為了提高染色效果，對(duì)紗線進(jìn)行練漂處理。經(jīng)紗練漂的主要目的是去除棉纖維內(nèi)部所含雜質(zhì)，同時(shí)去除滌綸纖維表面的油劑。采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%、濃度為4 g/L的雙氧水和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%、濃度為5 g/L的燒堿，浴比為1∶6；對(duì)經(jīng)紗進(jìn)行漂白處理，漂白溫度為100 ℃，pH值為10～11。緯紗練漂的主要目的是去除油劑，達(dá)到均勻上染的目的，其工藝配方如下：質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%、濃度為3.5 g/L的雙氧水，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%、濃度為4 g/L的燒堿，濃度為2 g/L的精煉劑，濃度為1 g/L的軟水劑以及濃度為1 g/L的保險(xiǎn)粉，浴比為1∶20；對(duì)緯紗進(jìn)行練漂處理，練漂時(shí)間為30 min，溫度為100 ℃，pH值為10.5。

采用COS12A-186型筒子紗染色機(jī)分別對(duì)經(jīng)紗和緯紗進(jìn)行染色處理。其中，經(jīng)紗選擇M型雙活性基團(tuán)活性染料和分散染料，緯紗選擇活性染料直接上染。雙活性基團(tuán)活性染料染色后紗線色光鮮艷純正；分散染料對(duì)滌綸紗線的染色效果比較敏感，上染率高，染色效果好[5]。經(jīng)紗染色工藝選擇滌/棉筒子紗分散染料/活性染料一浴法進(jìn)行染色，滌綸纖維和棉纖維可同時(shí)染色，比傳統(tǒng)的二浴法節(jié)省時(shí)間，大大提高了生產(chǎn)效率[6]。經(jīng)紗和緯紗所用染料相同，配方如下：染料24 g～50 g，導(dǎo)染劑2 mL/L，分散劑0.5 mL/L，元明粉20 g/kg ～30 g/kg，緩沖劑1 g/L。染液溫度為40 ℃，加入導(dǎo)染劑、分散劑、元明粉和活性染料后，以1.5 ℃/min ～2.0 ℃/min的速度緩慢升溫至130 ℃，保溫染色40 min。

染色后進(jìn)行洗滌處理。經(jīng)紗皂洗工藝流程：皂洗(皂洗劑)→水洗→溢流水洗→柔軟整理(平滑柔軟劑)→排液。其中，皂洗溫度為98 ℃，洗滌時(shí)間為15 min，水洗溫度為60 ℃，洗滌時(shí)間為10 min。緯紗洗滌工藝路線：冷水洗→冰醋酸中和→水洗→皂洗(凈洗劑，100 ℃)→水洗→冷水洗。其中冰醋酸濃度為0.5 mL/L，凈洗劑濃度為0.5 g/L ～1.0 g/L，浴比為1∶12。

2.2.3 絡(luò)筒工序

染色處理后，采用Savio Espero型絡(luò)筒機(jī)進(jìn)行二次絡(luò)筒。絡(luò)紗速度大于絡(luò)松筒，為750 m/min，絡(luò)筒張力為12 cN，卷繞密度為0.39 g/cm3。

2.2.4 整經(jīng)工序

整經(jīng)工序選擇貝寧格ZC型分批整經(jīng)機(jī)，卷繞密度為0.46 g/cm3，整經(jīng)速度為800 m/min。整經(jīng)速度不宜過(guò)大，否則易引起紗線斷頭，影響織機(jī)速率；采用雙圓盤式張力裝置，成本比較低，且張力可根據(jù)實(shí)際需求自由調(diào)節(jié)。

2.2.5 漿紗工序

漿紗工序選擇GA335型漿紗機(jī)，采用醋酸酯淀粉作為主漿料，與PVA混合使用。漿料配方：醋酸酯淀粉為40 kg，PVA-1799為37.5 kg，AD丙烯類為10 kg，漿紗油劑為2.5 kg，2-苯酚為0.125 kg。在上漿過(guò)程中，為了克服張力不勻，采用平行退繞法，漿液溫度設(shè)定為75 ℃，浸壓方式為“雙浸雙壓”，壓漿力為20 kN，上漿率可達(dá)10%，回潮率為3%，伸長(zhǎng)率為0.4%。

2.2.6 穿經(jīng)工序

穿經(jīng)工序選用G177-180型三自動(dòng)穿經(jīng)機(jī)。穿經(jīng)時(shí)，表里換層組織穿入第1～8頁(yè)綜框，方平組織穿入第9～10頁(yè)綜框，布邊平紋穿入第11～12頁(yè)綜框。穿綜順序：(11，12)×3+[(1，2，5，6)×12+(9，9，10，10)×4+(3，4，7，8)×12+(10，10，9，9)×4]×3+(1，2，5，6)×12+(11，12)×3。由于織物是單雙層結(jié)合組織，為了防止兩種組織的差別和織縮影響布面平整度，布邊和單層的配色模紋組織均采用1筘1入，雙層表里換組織采用1筘2入，織機(jī)用筘的筘號(hào)為144齒/(10 cm)。

2.2.7 織造工序

選用PU型片梭織機(jī)，入緯率比較高，可有效提高織機(jī)效率。織機(jī)蝸輪與蝸桿傳動(dòng)比為2∶39，后梁高度為10 mm。

2.2.8 后整理工序

坯布下機(jī)后進(jìn)行后整理加工的工藝流程：坯布檢驗(yàn)→翻布縫頭→燒毛→退漿→柔軟拉幅→預(yù)縮→檢驗(yàn)打包。其中，燒毛工序選用LMH003型氣體燒毛機(jī)，燒毛采用兩正兩反，且車速不宜過(guò)高，設(shè)定為80 m/min。為了改善布面僵硬、粗糙的手感，提高織物的柔軟性，依次經(jīng)過(guò)雙氧水、燒堿進(jìn)行一浴法快速退漿、有機(jī)硅柔軟劑柔軟整理、拉幅定型和預(yù)縮處理，最后評(píng)級(jí)打包。

3 織物性能測(cè)試

根據(jù)GB/T 12703—2008《紡織品 靜電性能的評(píng)定 第1部分：靜電壓半衰期》進(jìn)行織物性能測(cè)試[7]。將試樣在50 ℃環(huán)境里預(yù)烘一定時(shí)間，在溫度為22 ℃、相對(duì)濕度為40%、環(huán)境風(fēng)速為0.07 m/s的大氣條件下放置24 h以上(不得沾污樣品)。實(shí)驗(yàn)測(cè)得該產(chǎn)品的衰減靜電壓為4020 V，衰減時(shí)間為4.1 s，確定該產(chǎn)品的抗靜電等級(jí)為B級(jí)，達(dá)到產(chǎn)品的使用要求。

4 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)沙發(fā)墊用面料的織物風(fēng)格，經(jīng)紗和緯紗分別采用65/35滌棉紗線和石墨烯粘膠紗線，采用單雙層結(jié)合組織，通過(guò)染色、織造和后整理工藝開(kāi)發(fā)出的色織面料，具有耐磨、抗皺、柔軟、松厚的特點(diǎn)，可達(dá)到B級(jí)抗靜電織物要求，符合現(xiàn)代生活的“健康、安全”理念，在家紡產(chǎn)品中具有廣泛的應(yīng)用前景。該產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，對(duì)抗靜電紡織品的設(shè)計(jì)具有一定的參考價(jià)值和指導(dǎo)意義。