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              2. 石墨烯滌/棉混紡機械彈織物的生產實踐

                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創新中心  河北寧晉  055550;3.河北省應急防護面料產業技術研究院  河北寧晉  055550)

                摘  要:本文從石墨烯纖維面料設計開始,分別對紡、織、前處理、染色、后整過程中,關鍵工藝點進行闡述,總結了石墨烯滌/棉混紡機械彈織物各個工序、工藝中需要重點注意的環節,盡量避免加工過程中問題的產生。

                關鍵詞:石墨烯;工藝;措施


                開發背景

                市場對服裝的復合功能要求越來越高,功能性纖維也在不斷更新換代,向多功能方向發展。依據公司發展總體戰略和產品定位,結合公司產品結構與產品研發思路。以市場為導向、企業技術中心為主體、各分公司密切配合、結合數字化車間為核心的信息系統的研發優勢。以性能優異的石墨烯纖維材料為載體,設計研發多功能面料,符合大眾健康需求和紡織面料向功能性潮流發展的趨勢,應用前景廣闊,增長潛力巨大。

                目前市場上已經開發出多種石墨烯纖維功能面料。我公司也相繼開發出兩款石墨烯滌棉面料投放市場,定單量可觀,即豐富了石墨烯纖維面料的產品種類,又為企業帶來了可觀的收益。

                本文以石墨烯滌/精梳棉40/60面料的開發為例,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,期待為后續相關產品的開發提供參考。

                1.面料規格設計

                成品門幅:145cm,克重160g/m2,經二重組織結構,經緯紗線密度為石墨烯滌/精梳棉40/60 18.2tex,面料經密624根/10cm,緯密307根/10cm。經向緊度為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,又具有極佳的導電性、防紫外線、持久的抑菌性優點。

                2.2 混紡比的確定

                為保證成紗具有顯著的功能性,又有很好的服用性,同時考慮成紗價格的經濟性。石墨烯纖維含量定為40%,精梳棉的含量定為60%?;旒徏喚€的混合方式有散纖維混合與條混兩種。散纖維混合可以實現不同纖維的細致混合,布面效果細膩均勻,但無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,布面風格較為粗獷。

                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。產品研發用紗數量較小,因此,混紡采用條混。

                2.3 生產工藝流程與技術措施

                由于開發的面料為經二重組織結構,表里同時顯經面效果,經緯紗同為32S,坯布密度經向524根/10cm,緯向307根/10cm,經緯向緊度較大,對紗線的強力、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緊密紡→村田21C自動絡筒機。

                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并條機采用開環系統控制,自調勻整系統是核心技術,是穩定和提高產品質量的關鍵,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:細紗質量因粗紗質量的波動而波動,粗紗質量是提高成紗質量的關鍵和保證。FA497高速電腦粗紗機采用成熟的計算機控制技術,實現無級變速、四大運動系統同步匹配。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。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生。合理牽伸是成紗質量的保障。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。

                絡筒:絡筒工序進一步清除紗疵與雜質,提高紗線品質,同時又是紗線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,是高速織造的關鍵。村田21C自動絡筒機加裝毛羽減少裝置,使毛羽減少,外觀改善。即使絡筒設定車速1100m/min時,張力仍較低且穩定;實際控制車速1100m/min。

                2.4 成紗質量

                緊密賽絡紡工藝,兼具緊密紡和賽絡紡的優點,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,紗線光潔,使得織物品質更高,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現低彈效果。因此,我們選用了經二重組織結構。

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

                3.2 經二重組織,主要技術措施

                3.2.1 表組織和里組織的選擇

                經二重組織正反兩面均顯經面效應,表組織選用2/1經面組織(如圖1),里組織選用1/2緯面組織(如圖2),反面組織為2/1經面組織(如圖3)。

                3.2.2 為了在面料正反面具有良好的經面效應,表經的經組織點必須將里經的經組織點遮蓋住,這必須使里經的短浮線配置在相鄰表經兩浮長線之間。

                3.2.3 表里經紗排列比

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

                 


                3.3 織部工藝流程與技術要點

                3.3.1 織部藝流程

                整經→漿紗→穿筘→織造→整理。

                3.3.2 整經工序

                采用CGGA114B型高速整經機,速度設定600m/min,整經張力是否均勻一致是保障經軸質量的關鍵,由于經紗是32S精梳緊密賽絡紡紗,紗線光潔、纖維抱合緊密、毛羽少,整經張力不易過大,張力片前中后、上中下平均5g,保證片紗張力均勻,無溝槽。斷頭停車觀察加壓滾筒分離情況,防止摩擦斷頭。斷頭后擋車工要及時處理,找頭要順、結頭要牢,防止產生絞頭,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支經紗,總經根數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。由于后續要本廠退漿染色,漿料采用玉米淀粉60Kg、868DT環保漿料15Kg、PVA10Kg、水溶性蠟片2Kg的少PVA配方。

                調漿體積750L,主要上漿質量指標設定為:上漿率12%、回潮率3.5%、伸長率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


                表里經都采用32支石墨烯滌/棉緊密賽絡紡紗,經紗相同,且表里組織較簡單,采用順穿法1 2 3 4 5 6(如圖4中的穿綜圖)。因經二重組織經密較大,為了使織物表面不顯露接結痕跡,一組表里經紗穿入同一筘齒內,以便表里經紗相互重疊。表里經排列比為1︰1,經紗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紗,同時減少“三跳”織疵。

                具體上機工藝參數設定為:車速600r/min、綜平時間290°、后梁位置高深8*8檔、經停架高深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、減少經紗斷頭、織造車間濕度應不低于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″經二重,印染染色參照滌棉品種進行加工整理,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,設備結構簡單,操作方便,熱能利用充分,燒毛質量好,主要工藝措施:火口數量兩正兩反,燒毛溫度900℃左右,燒毛速度100m/min,燒毛質量要求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,可促使雙氧水H2O2有效分解,有效去除棉纖維的木質素、果膠等雜質,達到練漂效果,可節省時間、降低成本,實現節能減排的環保目的,且處理效果優異。

                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,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℃、車速40m/min、絲光門幅150cm。

                4.4 染色

                采用LMH658-180聯合軋染機,占地面積小,自動化程度高,染色色差控制好,無皺條,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,產生機械彈效果。

                5.結語

                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日通過國家生態及功能紡織品服裝質量檢驗檢測中心、中國紡織工業聯合會檢測中心、中聯品檢(北京)檢驗技術有限公司、United Testing Services(Beijing)Co., Ltd.聯合出據的檢測報告,報告編號:ZFLJ1636648,評定防紫外線性能、遠紅外性能合格,具有抗菌效果。

                通過上述一系列工藝技術措施后,石墨烯滌棉混紡機械彈斜紋功能面料順利開發。

                通過本次開發研究,不僅提高了產品的附加值和利潤率,對后續功能面料的開發具有推動作用和示范意義!

                 

                作者簡介:

                尚維欣,染整中級工程師,任職于寧紡集團印染技術中心,從事紡織品染整工藝理論與實踐,新技術開發方面的研究。

                手  機:15030495087(微信同號)



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