石墨烯滌/棉混紡機械彈織物的生產(chǎn)實(shí)踐

尚維欣

(1.河北寧紡集團有限責任公司  河北寧晉  055550;2.河北省綠色紡織技術(shù)創(chuàng )新中心  河北寧晉  055550;3.河北省應急防護面料產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院  河北寧晉  055550)

摘  要:本文從石墨烯纖維面料設計開(kāi)始,分別對紡、織、前處理、染色、后整過(guò)程中,關(guān)鍵工藝點(diǎn)進(jìn)行闡述,總結了石墨烯滌/棉混紡機械彈織物各個(gè)工序、工藝中需要重點(diǎn)注意的環(huán)節,盡量避免加工過(guò)程中問(wèn)題的產(chǎn)生。

關(guān)鍵詞:石墨烯;工藝;措施


開(kāi)發(fā)背景

市場(chǎng)對服裝的復合功能要求越來(lái)越高,功能性纖維也在不斷更新?lián)Q代,向多功能方向發(fā)展。依據公司發(fā)展總體戰略和產(chǎn)品定位,結合公司產(chǎn)品結構與產(chǎn)品研發(fā)思路。以市場(chǎng)為導向、企業(yè)技術(shù)中心為主體、各分公司密切配合、結合數字化車(chē)間為核心的信息系統的研發(fā)優(yōu)勢。以性能優(yōu)異的石墨烯纖維材料為載體,設計研發(fā)多功能面料,符合大眾健康需求和紡織面料向功能性潮流發(fā)展的趨勢,應用前景廣闊,增長(cháng)潛力巨大。

目前市場(chǎng)上已經(jīng)開(kāi)發(fā)出多種石墨烯纖維功能面料。我公司也相繼開(kāi)發(fā)出兩款石墨烯滌棉面料投放市場(chǎng),定單量可觀(guān),即豐富了石墨烯纖維面料的產(chǎn)品種類(lèi),又為企業(yè)帶來(lái)了可觀(guān)的收益。

本文以石墨烯滌/精梳棉40/60面料的開(kāi)發(fā)為例,研究了石墨烯纖維與棉纖維混紡、織造、印染工藝流程以及主要工藝參數,期待為后續相關(guān)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)提供參考。

1.面料規格設計

成品門(mén)幅:145cm,克重160g/m2,經(jīng)二重組織結構,經(jīng)緯紗線(xiàn)密度為石墨烯滌/精梳棉40/60 18.2tex,面料經(jīng)密624根/10cm,緯密307根/10cm。經(jīng)向緊度為82.6%,緯向緊度為48.4%,總緊度為91%。設計坯布幅172cm,通過(guò)印染加工,自然縮幅,形成機械彈的獨特面料屬性。

2.紡部

2.1 纖維性能

石墨烯纖維是將石墨烯材料與滌綸成纖高聚物-聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)復合,經(jīng)紡絲和后處理制成的纖維。它具有滌綸纖維的強度大、彈力好、不易變形、挺括、易洗快干的特點(diǎn),又具有極佳的導電性、防紫外線(xiàn)、持久的抑菌性?xún)?yōu)點(diǎn)。

2.2 混紡比的確定

為保證成紗具有顯著(zhù)的功能性,又有很好的服用性,同時(shí)考慮成紗價(jià)格的經(jīng)濟性。石墨烯纖維含量定為40%,精梳棉的含量定為60%?;旒徏喚€(xiàn)的混合方式有散纖維混合與條混兩種。散纖維混合可以實(shí)現不同纖維的細致混合,布面效果細膩均勻,但無(wú)法兼顧兩種纖維的加工要求。條混可以兼顧兩種不同纖維的加工要求,混合效果較差,布料單染時(shí),布面風(fēng)格較為粗獷。

考慮到石墨烯纖維本身具有較深的顏色,為了染色效果的一致性,石墨烯面料以染深色為主。產(chǎn)品研發(fā)用紗數量較小,因此,混紡采用條混。

2.3 生產(chǎn)工藝流程與技術(shù)措施

由于開(kāi)發(fā)的面料為經(jīng)二重組織結構,表里同時(shí)顯經(jīng)面效果,經(jīng)緯紗同為32S,坯布密度經(jīng)向524根/10cm,緯向307根/10cm,經(jīng)緯向緊度較大,對紗線(xiàn)的強力、條干要求較高,為兼顧兩種纖維的加工要求,采用緊密賽絡(luò )紡工藝,具體工藝流程入下:

FA008往復式抓棉機→FA0250多倉混棉機→FA111D精開(kāi)棉機→HC500-II精梳機→FA306并條機→JWF1312并條機→RSB-D45C并條機→FA497高速電腦粗紗機→SXF1598細紗機加貝斯特賽絡(luò )緊密紡→村田21C自動(dòng)絡(luò )筒機。

并條:兩種纖維條混,為了保證條子的均勻度,增加一道預并工序。RSB-D45C并條機采用開(kāi)環(huán)系統控制,自調勻整系統是核心技術(shù),是穩定和提高產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵,可有效降低棉條的重不勻,改善條干CV%值、改善成紗條干、提高成紗強力。

粗紗:細紗質(zhì)量因粗紗質(zhì)量的波動(dòng)而波動(dòng),粗紗質(zhì)量是提高成紗質(zhì)量的關(guān)鍵和保證。FA497高速電腦粗紗機采用成熟的計算機控制技術(shù),實(shí)現無(wú)級變速、四大運動(dòng)系統同步匹配。適當增大粗紗捻系數、降低錠翼速度,以減少斷頭率,降低意外伸長(cháng)。工藝參數:粗紗定量4.6g/10m、粗紗捻系數95、粗紗錠翼轉速950r/min。

細紗:細紗緊密紡加工過(guò)程中要加強巡回,預防單根紡紗情況的出現,減少不必要的疵紗產(chǎn)生。合理牽伸是成紗質(zhì)量的保障。細紗工藝參數:總牽伸546倍,后區牽伸1.25倍,前羅拉速度1830r/min,捻系數385,隔距塊3.5mm。

絡(luò )筒:絡(luò )筒工序進(jìn)一步清除紗疵與雜質(zhì),提高紗線(xiàn)品質(zhì),同時(shí)又是紗線(xiàn)毛羽增加最多的工序。毛羽對噴氣織機的織造影響較大,控制毛羽的增加,是高速織造的關(guān)鍵。村田21C自動(dòng)絡(luò )筒機加裝毛羽減少裝置,使毛羽減少,外觀(guān)改善。即使絡(luò )筒設定車(chē)速1100m/min時(shí),張力仍較低且穩定;實(shí)際控制車(chē)速1100m/min。

2.4 成紗質(zhì)量

緊密賽絡(luò )紡工藝,兼具緊密紡和賽絡(luò )紡的優(yōu)點(diǎn),條干CV值、粗節、細節指標非常好,單紗強力高,結構緊密,耐磨性好,毛羽更少,3mm以上有害毛羽極少,紗線(xiàn)光潔,使得織物品質(zhì)更高,成紗指標如下表1。

3.織部

3.1 坯布組織結構的設計

坯布的設計初衷是利用獨特的織物組織,在坯布不含氨綸等彈性纖維的情況下成品面料實(shí)現低彈效果。因此,我們選用了經(jīng)二重組織結構。

經(jīng)紗在面料中成重疊配置,不采用粗支紗線(xiàn)就可增加織物厚度與重量,又可使面料表面細致。此種組織由兩個(gè)系統經(jīng)紗,即表經(jīng)和里經(jīng)與一個(gè)系統緯紗交織而成。表經(jīng)與緯紗交織構成面料正面,里經(jīng)與同一緯紗交織構成面料反面。

3.2 經(jīng)二重組織,主要技術(shù)措施

3.2.1 表組織和里組織的選擇

經(jīng)二重組織正反兩面均顯經(jīng)面效應,表組織選用2/1經(jīng)面組織(如圖1),里組織選用1/2緯面組織(如圖2),反面組織為2/1經(jīng)面組織(如圖3)。

3.2.2 為了在面料正反面具有良好的經(jīng)面效應,表經(jīng)的經(jīng)組織點(diǎn)必須將里經(jīng)的經(jīng)組織點(diǎn)遮蓋住,這必須使里經(jīng)的短浮線(xiàn)配置在相鄰表經(jīng)兩浮長(cháng)線(xiàn)之間。

3.2.3 表里經(jīng)紗排列比

選用排列比為1︰1(如圖4中組織圖經(jīng)紗1、3、5為表經(jīng),2、4、6為里經(jīng))。

 


3.3 織部工藝流程與技術(shù)要點(diǎn)

3.3.1 織部藝流程

整經(jīng)→漿紗→穿筘→織造→整理。

3.3.2 整經(jīng)工序

采用CGGA114B型高速整經(jīng)機,速度設定600m/min,整經(jīng)張力是否均勻一致是保障經(jīng)軸質(zhì)量的關(guān)鍵,由于經(jīng)紗是32S精梳緊密賽絡(luò )紡紗,紗線(xiàn)光潔、纖維抱合緊密、毛羽少,整經(jīng)張力不易過(guò)大,張力片前中后、上中下平均5g,保證片紗張力均勻,無(wú)溝槽。斷頭停車(chē)觀(guān)察加壓滾筒分離情況,防止摩擦斷頭。斷頭后擋車(chē)工要及時(shí)處理,找頭要順、結頭要牢,防止產(chǎn)生絞頭,卷繞密度0.5g/m3。

3.3.3 漿紗工序

采用恒天GA310型雙漿槽高壓漿紗機,32支經(jīng)紗,總經(jīng)根數9042根,上漿輥覆蓋系數70%,采用雙浸四壓、分層預烘、加濕分絞工藝。由于后續要本廠(chǎng)退漿染色,漿料采用玉米淀粉60Kg、868DT環(huán)保漿料15Kg、PVA10Kg、水溶性蠟片2Kg的少PVA配方。

調漿體積750L,主要上漿質(zhì)量指標設定為:上漿率12%、回潮率3.5%、伸長(cháng)率1%,增強率30%、毛羽降低率70%以上。

3.3.4 穿筘工序的上機措施


表里經(jīng)都采用32支石墨烯滌/棉緊密賽絡(luò )紡紗,經(jīng)紗相同,且表里組織較簡(jiǎn)單,采用順穿法1 2 3 4 5 6(如圖4中的穿綜圖)。因經(jīng)二重組織經(jīng)密較大,為了使織物表面不顯露接結痕跡,一組表里經(jīng)紗穿入同一筘齒內,以便表里經(jīng)紗相互重疊。表里經(jīng)排列比為1︰1,經(jīng)紗2根(1表1里)穿入一筘齒中,即12 34 56。

3.3.5 噴氣上機的技術(shù)措施

采用RFJA-190型噴氣織機織造,由于該面料特殊的2/1 1/2的組織結構,正反面布面效果一樣,上機張力調節要兼顧上下層經(jīng)紗,同時(shí)減少“三跳”織疵。

具體上機工藝參數設定為:車(chē)速600r/min、綜平時(shí)間290°、后梁位置高深8*8檔、經(jīng)停架高深5*8檔、上機張力2.8KN、主噴氣壓高定0.2MPa、輔噴氣壓設定0.3MPa。為保證織造效率、減少經(jīng)紗斷頭、織造車(chē)間濕度應不低于80%。

4.染部

面料坯布規格為石墨烯滌/精梳棉40/60  32*32  133*78  78″經(jīng)二重,印染染色參照滌棉品種進(jìn)行加工整理,工藝流程如下:

包縫→軋酶冷堆→退漿→燒毛→絲光→染色→后整。

4.1 燒毛

采用LTYJ05型氣體燒毛機,設備結構簡(jiǎn)單,操作方便,熱能利用充分,燒毛質(zhì)量好,主要工藝措施:火口數量?jì)烧齼煞?,燒毛溫?00℃左右,燒毛速度100m/min,燒毛質(zhì)量要求4級。

4.2 冷堆

主要工藝措施:采用雙氧水加低溫活化劑HOC冷堆工藝,在60℃時(shí),可促使雙氧水H2O2有效分解,有效去除棉纖維的木質(zhì)素、果膠等雜質(zhì),達到練漂效果,可節省時(shí)間、降低成本,實(shí)現節能減排的環(huán)保目的,且處理效果優(yōu)異。

工藝處方:60℃雙氧水低溫活化劑HOC 20g/L,H2O2 13~15g/L,NaOH 20~25g/L,多功能精練劑8g/L,1小時(shí),白度60%,毛效30min,毛效≥7cm。

4.3 絲光

設備采用LMH425絲光機,配高效蒸發(fā)濃縮淡堿回收系統,即節約成本,又降低了污水處理壓力。工藝主要措施設定為:堿濃度180g/L、溫度40℃、車(chē)速40m/min、絲光門(mén)幅150cm。

4.4 染色

采用LMH658-180聯(lián)合軋染機,占地面積小,自動(dòng)化程度高,染色色差控制好,無(wú)皺條,滌棉分散+活性一浴法染色均勻、流程短、重現性好、節能、提高勞動(dòng)效率。

工藝處方:分散EE芷青10g/L 、分散2B艷蘭20g/L、活性2C-B芷青20g/L、活性2C-4RN橙 2g/L、活性2C-DB深紅3g/L、防泳移劑PD 20g/L。

工藝條件:一浸一軋→預烘→烘干→焙烘(160℃,90S)→固色→汽蒸→水洗→皂洗→熱水洗→烘干。

4.5 后整

采用德國門(mén)富士LMA432自然縮幅、868預縮機后整理,織物坯布幅寬由172厘米,成品幅寬定在145cm,緯向幅寬收縮15.6%左右,使得面料具有緯彈織物的手感,產(chǎn)生機械彈效果。

5.結語(yǔ)

石墨烯纖維功能強大,通常在紡織品中含量1%左右,就能起到抗靜電功能。產(chǎn)品采用石墨烯滌綸復合纖維與精梳棉混紡,混紡比例40/60。產(chǎn)品中僅40%石墨烯滌綸纖維,仍表現出抗菌抑菌(金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、白色念珠菌)、防紫外、遠紅外功能。

2021年11月16日通過(guò)國家生態(tài)及功能紡織品服裝質(zhì)量檢驗檢測中心、中國紡織工業(yè)聯(lián)合會(huì )檢測中心、中聯(lián)品檢(北京)檢驗技術(shù)有限公司、United Testing Services(Beijing)Co., Ltd.聯(lián)合出據的檢測報告,報告編號:ZFLJ1636648,評定防紫外線(xiàn)性能、遠紅外性能合格,具有抗菌效果。

通過(guò)上述一系列工藝技術(shù)措施后,石墨烯滌棉混紡機械彈斜紋功能面料順利開(kāi)發(fā)。

通過(guò)本次開(kāi)發(fā)研究,不僅提高了產(chǎn)品的附加值和利潤率,對后續功能面料的開(kāi)發(fā)具有推動(dòng)作用和示范意義!

 

作者簡(jiǎn)介:

尚維欣,染整中級工程師,任職于寧紡集團印染技術(shù)中心,從事紡織品染整工藝理論與實(shí)踐,新技術(shù)開(kāi)發(fā)方面的研究。

手  機:15030495087(微信同號)



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