石墨烯涤/棉混纺机械弹织物的生产实践

尚维欣

(1.河北宁纺集团有限责任企业  河北宁晋  055550;2.河北省绿色纺织技术创新中心  河北宁晋  055550;3.河北省应急防护面料产业技术研究院  河北宁晋  055550)

摘  要:本文从石墨烯纤维面料设计开始,分别对纺、织、前处理、染色、后整过程中,关键工艺点进行阐述,总结了石墨烯涤/棉混纺机械弹织物各个工序、工艺中需要重点注意的环节,尽量避免加工过程中问题的产生。

关键词:石墨烯;工艺;措施


开发背景

市场对服装的复合功能要求越来越高,功能性纤维也在不断更新换代,向多功能方向发展。依据企业发展总体战略和产品定位,结合企业产品结构与产品研发思路。以市场为导向、企业技术中心为主体、各分企业密切配合、结合数字化车间为核心的信息系统的研发优势。以性能优异的石墨烯纤维材料为载体,设计研发多功能面料,符合大众健康需求和纺织面料向功能性潮流发展的趋势,应用前景广阔,增长潜力巨大。

目前市场上已经开发出多种石墨烯纤维功能面料。我企业也相继开发出两款石墨烯涤棉面料投放市场,定单量可观,即丰富了石墨烯纤维面料的产品种类,又为企业带来了可观的收益。

本文以石墨烯涤/精梳棉40/60面料的开发为例,研究了石墨烯纤维与棉纤维混纺、织造、印染工艺流程以及主要工艺参数,期待为后续相关产品的开发提供参考。

1.面料规格设计

成品门幅:145cm,克重160g/m2,经二重组织结构,经纬纱线密度为石墨烯涤/精梳棉40/60 18.2tex,面料经密624根/10cm,纬密307根/10cm。经向紧度为82.6%,纬向紧度为48.4%,总紧度为91%。设计坯布幅172cm,通过印染加工,自然缩幅,形成机械弹的独特面料属性。

2.纺部

2.1 纤维性能

石墨烯纤维是将石墨烯材料与涤纶成纤高聚物-聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)复合,经纺丝和后处理制成的纤维。它具有涤纶纤维的强度大、弹力好、不易变形、挺括、易洗快干的特点,又具有极佳的导电性、防紫外线、持久的抑菌性优点。

2.2 混纺比的确定

为保证成纱具有显著的功能性,又有很好的服用性,同时考虑成纱价格的经济性。石墨烯纤维含量定为40%,精梳棉的含量定为60%。混纺纱线的混合方式有散纤维混合与条混两种。散纤维混合可以实现不同纤维的细致混合,布面效果细腻均匀,但无法兼顾两种纤维的加工要求。条混可以兼顾两种不同纤维的加工要求,混合效果较差,布料单染时,布面风格较为粗犷。

考虑到石墨烯纤维本身具有较深的颜色,为了染色效果的一致性,石墨烯面料以染深色为主。产品研发用纱数量较小,因此,混纺采用条混。

2.3 生产工艺流程与技术措施

由于开发的面料为经二重组织结构,表里同时显经面效果,经纬纱同为32S,坯布密度经向524根/10cm,纬向307根/10cm,经纬向紧度较大,对纱线的强力、条干要求较高,为兼顾两种纤维的加工要求,采用紧密赛络纺工艺,具体工艺流程入下:

FA008往复式抓棉机→FA0250多仓混棉机→FA111D精开棉机→HC500-II精梳机→FA306并条机→JWF1312并条机→RSB-D45C并条机→FA497高速电脑粗纱机→SXF1598细纱机加贝斯特赛络紧密纺→村田21C自动络筒机。

并条:两种纤维条混,为了保证条子的均匀度,增加一道预并工序。RSB-D45C并条机采用开环系统控制,自调匀整系统是核心技术,是稳定和提高产品质量的关键,可有效降低棉条的重不匀,改善条干CV%值、改善成纱条干、提高成纱强力。

粗纱:细纱质量因粗纱质量的波动而波动,粗纱质量是提高成纱质量的关键和保证。FA497高速电脑粗纱机采用成熟的计算机控制技术,实现无级变速、四大运动系统同步匹配。适当增大粗纱捻系数、降低锭翼速度,以减少断头率,降低意外伸长。工艺参数:粗纱定量4.6g/10m、粗纱捻系数95、粗纱锭翼转速950r/min。

细纱:细纱紧密纺加工过程中要加强巡回,预防单根纺纱情况的出现,减少不必要的疵纱产生。合理牵伸是成纱质量的保障。细纱工艺参数:总牵伸546倍,后区牵伸1.25倍,前罗拉速度1830r/min,捻系数385,隔距块3.5mm。

络筒:络筒工序进一步清除纱疵与杂质,提高纱线品质,同时又是纱线毛羽增加最多的工序。毛羽对喷气织机的织造影响较大,控制毛羽的增加,是高速织造的关键。村田21C自动络筒机加装毛羽减少装置,使毛羽减少,外观改善。即使络筒设定车速1100m/min时,张力仍较低且稳定;实际控制车速1100m/min。

2.4 成纱质量

紧密赛络纺工艺,兼具紧密纺和赛络纺的优点,条干CV值、粗节、细节指标非常好,单纱强力高,结构紧密,耐磨性好,毛羽更少,3mm以上有害毛羽极少,纱线光洁,使得织物品质更高,成纱指标如下表1。

3.织部

3.1 坯布组织结构的设计

坯布的设计初衷是利用独特的织物组织,在坯布不含氨纶等弹性纤维的情况下成品面料实现低弹效果。因此,大家选用了经二重组织结构。

经纱在面料中成重叠配置,不采用粗支纱线就可增加织物厚度与重量,又可使面料表面细致。此种组织由两个系统经纱,即表经和里经与一个系统纬纱交织而成。表经与纬纱交织构成面料正面,里经与同一纬纱交织构成面料反面。

3.2 经二重组织,主要技术措施

3.2.1 表组织和里组织的选择

经二重组织正反两面均显经面效应,表组织选用2/1经面组织(如图1),里组织选用1/2纬面组织(如图2),反面组织为2/1经面组织(如图3)。

3.2.2 为了在面料正反面具有良好的经面效应,表经的经组织点必须将里经的经组织点遮盖住,这必须使里经的短浮线配置在相邻表经两浮长线之间。

3.2.3 表里经纱排列比

选用排列比为1︰1(如图4中组织图经纱1、3、5为表经,2、4、6为里经)。

 


3.3 织部工艺流程与技术要点

3.3.1 织部艺流程

整经→浆纱→穿筘→织造→整理。

3.3.2 整经工序

采用CGGA114B型高速整经机,速度设定600m/min,整经张力是否均匀一致是保障经轴质量的关键,由于经纱是32S精梳紧密赛络纺纱,纱线光洁、纤维抱合紧密、毛羽少,整经张力不易过大,张力片前中后、上中下平均5g,保证片纱张力均匀,无沟槽。断头停车观察加压滚筒分离情况,防止摩擦断头。断头后挡车工要及时处理,找头要顺、结头要牢,防止产生绞头,卷绕密度0.5g/m3。

3.3.3 浆纱工序

采用恒天GA310型双浆槽高压浆纱机,32支经纱,总经根数9042根,上浆辊覆盖系数70%,采用双浸四压、分层预烘、加湿分绞工艺。由于后续要本厂退浆染色,浆料采用玉米淀粉60Kg、868DT环保浆料15Kg、PVA10Kg、水溶性蜡片2Kg的少PVA配方。

调浆体积750L,主要上浆质量指标设定为:上浆率12%、回潮率3.5%、伸长率1%,增强率30%、毛羽降低率70%以上。

3.3.4 穿筘工序的上机措施


表里经都采用32支石墨烯涤/棉紧密赛络纺纱,经纱相同,且表里组织较简单,采用顺穿法1 2 3 4 5 6(如图4中的穿综图)。因经二重组织经密较大,为了使织物表面不显露接结痕迹,一组表里经纱穿入同一筘齿内,以便表里经纱相互重叠。表里经排列比为1︰1,经纱2根(1表1里)穿入一筘齿中,即12 34 56。

3.3.5 喷气上机的技术措施

采用RFJA-190型喷气织机织造,由于该面料特殊的2/1 1/2的组织结构,正反面布面效果一样,上机张力调节要兼顾上下层经纱,同时减少“三跳”织疵。

具体上机工艺参数设定为:车速600r/min、综平时间290°、后梁位置高深8*8档、经停架高深5*8档、上机张力2.8KN、主喷气压高定0.2MPa、辅喷气压设定0.3MPa。为保证织造效率、减少经纱断头、织造车间湿度应不低于80%。

4.染部

面料坯布规格为石墨烯涤/精梳棉40/60  32*32  133*78  78″经二重,印染染色参照涤棉品种进行加工整理,工艺流程如下:

包缝→轧酶冷堆→退浆→烧毛→丝光→染色→后整。

4.1 烧毛

采用LTYJ05型气体烧毛机,设备结构简单,操作方便,热能利用充分,烧毛质量好,主要工艺措施:火口数量两正两反,烧毛温度900℃左右,烧毛速度100m/min,烧毛质量要求4级。

4.2 冷堆

主要工艺措施:采用双氧水加低温活化剂HOC冷堆工艺,在60℃时,可促使双氧水H2O2有效分解,有效去除棉纤维的木质素、果胶等杂质,达到练漂效果,可节省时间、降低成本,实现节能减排的环保目的,且处理效果优异。

工艺处方:60℃双氧水低温活化剂HOC 20g/L,H2O2 13~15g/L,NaOH 20~25g/L,多功能精练剂8g/L,1小时,白度60%,毛效30min,毛效≥7cm。

4.3 丝光

设备采用LMH425丝光机,配高效蒸发浓缩淡碱回收系统,即节约成本,又降低了污水处理压力。工艺主要措施设定为:碱浓度180g/L、温度40℃、车速40m/min、丝光门幅150cm。

4.4 染色

采用LMH658-180联合轧染机,占地面积小,自动化程度高,染色色差控制好,无皱条,涤棉分散+活性一浴法染色均匀、流程短、重现性好、节能、提高劳动效率。

工艺处方:分散EE芷青10g/L 、分散2B艳兰20g/L、活性2C-B芷青20g/L、活性2C-4RN橙 2g/L、活性2C-DB深红3g/L、防泳移剂PD 20g/L。

工艺条件:一浸一轧→预烘→烘干→焙烘(160℃,90S)→固色→汽蒸→水洗→皂洗→热水洗→烘干。

4.5 后整

采用德国门富士LMA432自然缩幅、868预缩机后整理,织物坯布幅宽由172厘米,成品幅宽定在145cm,纬向幅宽收缩15.6%左右,使得面料具有纬弹织物的手感,产生机械弹效果。

5.结语

石墨烯纤维功能强大,通常在纺织品中含量1%左右,就能起到抗静电功能。产品采用石墨烯涤纶复合纤维与精梳棉混纺,混纺比例40/60。产品中仅40%石墨烯涤纶纤维,仍表现出抗菌抑菌(金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念珠菌)、防紫外、远红外功能。

2021年11月16日通过国家生态及功能纺织品服装质量检验检测中心、中国纺织工业联合会检测中心、中联品检(北京)检验技术有限企业、United Testing Services(Beijing)Co., Ltd.联合出据的检测报告,报告编号:ZFLJ1636648,评定防紫外线性能、远红外性能合格,具有抗菌效果。

通过上述一系列工艺技术措施后,石墨烯涤棉混纺机械弹斜纹功能面料顺利开发。

通过本次开发研究,不仅提高了产品的附加值和利润率,对后续功能面料的开发具有推动作用和示范意义!

 

编辑概况:

尚维欣,染整中级工程师,任职于宁纺集团印染技术中心,从事纺织品染整工艺理论与实践,新技术开发方面的研究。

手  机:15030495087(微信同号)



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