肖建波，查小剛，李小梅，李辛欣

(1.聯(lián)宏紡織有限公司，江蘇 張家港 215600； 2.東華大學(xué) 紡織學(xué)院，上海 201620)

伴隨著工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步，功能性紡織品開(kāi)發(fā)也進(jìn)入了新的階段。在日常生活中，越來(lái)多的人開(kāi)始使用功能性紡織品，其中保暖性紡織品占有很大比例。以遠(yuǎn)紅外功能紡織品為例，其具有保暖、保健的作用[1]。目前遠(yuǎn)紅外纖維的研究大多局限于合成纖維，不符合內(nèi)衣天然纖維化的需求。而對(duì)天然纖維的處理主要通過(guò)傳統(tǒng)后整理的方式，要依靠黏合劑使織物功能持久，但也使織物存在遠(yuǎn)紅外發(fā)射率較低、手感較差、不耐洗滌等缺點(diǎn)，遠(yuǎn)紅外效果不能極大程度的發(fā)揮與保持。

除了保暖紡織品外，抗菌功能紡織品的研究也受到國(guó)內(nèi)外的高度關(guān)注[2]，因細(xì)菌等微生物引起的疾病如腳氣、腳臭、婦科病等在成年人中發(fā)病較多。市場(chǎng)上的抗菌紡織品90%以上采用納米銀系抗菌劑處理，銀系抗菌劑不僅價(jià)格昂貴而且易變色，影響紡織品色澤，另外銀系抗菌劑對(duì)真菌的抑制性較差，容易引起皮膚瘙癢，而納米金屬氧化物由于抗菌效果對(duì)光的依賴(lài)性也受到冷落。

本文對(duì)羊絨纖維進(jìn)行納米遠(yuǎn)紅外抗菌功能晶體的處理，通過(guò)優(yōu)化紡紗工藝參數(shù)和改造設(shè)備紡制功能性莫代爾/羊絨/舒彈絲45/30/25混紡紗。將先進(jìn)的納米材料制備技術(shù)和傳統(tǒng)紡織品加工技術(shù)結(jié)合，賦予功能性莫代爾/羊絨/舒彈絲混紡織物遠(yuǎn)紅外保暖與抗菌止癢功能。克服了單純依賴(lài)染整加工，通過(guò)有機(jī)化學(xué)助劑的接枝和交聯(lián)對(duì)織物進(jìn)行功能性整理所帶來(lái)的不足。該技術(shù)是對(duì)我國(guó)紡織技術(shù)的革新，對(duì)于將納米技術(shù)應(yīng)用于紡織領(lǐng)域起到了積極的示范作用，提高了紡織品的附加值，得到了較好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

1 原料選擇與混紡比確定

1.1 原料選擇

羊絨是一種珍貴的蛋白質(zhì)纖維，其制品輕柔滑爽，保暖性好，深受人們喜愛(ài)[3]。近年來(lái)，山羊絨原料越來(lái)越受到紡織行業(yè)的重視，經(jīng)納米微分子晶體功能性處理可增加羊絨針織品的抗菌功能，并且該功能具有永久性。

舒彈絲是以Sonora聚合物為原料紡制出的一種差別化聚對(duì)苯二甲酸丙二醇生物基彈力短纖維[4]，與一般的PTT纖維相比，舒彈絲的纖維在形態(tài)上有著較大的不同，其纖維形態(tài)呈圈圈紗狀，與彈簧非常相似，纖維卷曲率高達(dá)80%。織物中加入舒彈絲，可使織物富有彈性，在提高制品穿著舒適度的同時(shí)又能起到防止織物變形、松弛的作用。舒彈絲的彈性適中, 其制品既保留了彈性面料的舒適性,又具備了適中的彈性、拉伸回復(fù)性且手感極佳[4]。 此外，舒彈絲都能與棉、毛、滌綸等混紡，其混紡紗具有更好的性能，如抗皺性、舒適性等。

莫代爾纖維是由歐洲源櫸木制成木漿，通過(guò)紡絲工藝紡制的。在紡絲過(guò)程中，所用溶劑 99%以上可以回收[5]，生產(chǎn)流程對(duì)環(huán)境基本無(wú)污染。莫代爾纖維可以再生，具有較高的濕模量、優(yōu)異的吸濕性與透氣性，而且強(qiáng)伸性良好，其織物滑爽且透氣性、懸垂性、染色性?xún)?yōu)良。

將羊絨、舒彈絲、莫代爾3種纖維混紡能充分發(fā)揮其各自的優(yōu)良特性，在保持了羊絨纖維原有特性的基礎(chǔ)上，可以改善織物的彈性、提高抗起球性等，實(shí)現(xiàn)了3種纖維優(yōu)化組合的目的。纖維性能見(jiàn)表1。

表1 纖維性能

1.2 羊絨纖維功能化處理

1.2.1 遠(yuǎn)紅外抗菌功能晶體的制備

將一定量鋅、硅、鎂、鈣的化合物(1種或幾種)溶于水得到溶液①，將酞酸丁酯、無(wú)水乙醇按體積比1∶50混合均勻得到溶液②，在滴定管里倒入溶液①，在DF-101S集熱式恒溫磁力攪拌器水浴池里放入倒有溶液②的燒杯，并對(duì)其進(jìn)行攪拌，把溶液①慢慢向溶液②中滴加，速度大約為30～50 滴/min，滴加完成后，得到溶液③，向溶液③中慢慢滴加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%～1.0%的尿素混合均勻制成無(wú)色透明混合液，加入到反應(yīng)釜中，在130～180 ℃高溫下反應(yīng)6～15 h，降到室溫后放置5～10 h，得到乳白色的漿液；加入少許大分子表面改性劑在星型球磨機(jī)中磨數(shù)小時(shí)，再經(jīng)超聲波振蕩15 min后即得到表面改性的遠(yuǎn)紅外抗菌功能晶體分散漿料。

1.2.2 羊絨功能纖維制備

將羊絨纖維浸泡在遠(yuǎn)紅外抗菌功能晶體分散漿料中，利用二氧化肽中天然纖維微孔的膨脹效應(yīng)，將粒徑為5 nm左右的遠(yuǎn)紅外抗菌功能晶體鑲嵌到羊絨纖維的微孔中，經(jīng)過(guò)一定的熱、機(jī)械和化學(xué)反應(yīng)使得羊絨纖維微孔中晶體進(jìn)一步晶化長(zhǎng)大，此后隨著纖維微孔的收縮以及晶體表面極性基團(tuán)與纖維的化學(xué)結(jié)合，遠(yuǎn)紅外抗菌功能材料牢固的固著在羊絨纖維的微孔中，形成類(lèi)似融紡絲的納米整理效果，以保證賦予羊絨制品遠(yuǎn)紅外抗菌功能。

1.3 紗線(xiàn)混紡比的選擇

開(kāi)發(fā)多組分紗線(xiàn)，選擇合適的混紡比非常重要。如功能纖維含量過(guò)小，產(chǎn)品的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)及手感風(fēng)格等很難達(dá)到要求，無(wú)法實(shí)現(xiàn)所設(shè)計(jì)織物的功能，通過(guò)查閱相關(guān)資料[6]，確定舒彈絲纖維比例不能超過(guò)30%，如果超過(guò)30%則會(huì)產(chǎn)生無(wú)法清除的毛粒，而且織物后整理尺寸收縮不易控制，因此選擇舒彈絲比例為25%。本文設(shè)計(jì)了3種比例混紡紗，分別為1#：羊絨/莫代爾/舒彈絲45/35/25；2#：羊絨/莫代爾/舒彈絲20/55/25；3#：羊絨/莫代爾/舒彈絲30/45/25，并以相同的組織結(jié)構(gòu)織成3種織物，對(duì)其分析可知：

1#織物布面絨毛多且不夠柔和滑爽，織物馬丁代爾起球等級(jí)為3級(jí)，偏低，達(dá)不到可機(jī)洗要求，可能是因?yàn)槟鸂柋壤^少。另外由于羊絨比例較高，羊絨纖維相對(duì)化學(xué)纖維長(zhǎng)度離散、細(xì)度離散都偏大，因此織物紋路不清。

2#織物，由于20%羊絨占比相對(duì)較低，布面絨毛較少，很難起絨，雖然手感比較滑爽，但不夠豐滿(mǎn)，馬丁代爾起球等級(jí)達(dá)到3.5級(jí)左右，紗線(xiàn)條干比較均勻。

3#織物布面手感很好，具有純羊絨織物的手感，彈性?xún)?yōu)良、蓬松，表面的絨毛豐滿(mǎn)且滑爽，起球等級(jí)達(dá)到3.5級(jí)，且能夠進(jìn)行機(jī)洗，尺寸穩(wěn)定性較好，條干均勻，布面條紋清晰。

通過(guò)以上對(duì)比分析，確定按照3#方案紡制莫代爾/羊絨/舒彈絲45/30/25混紡紗。

2 紡紗工藝

2.1 工藝流程

由于羊絨長(zhǎng)度比舒彈絲長(zhǎng)且離散大，采用半精紡工藝紡紗時(shí)[7]，無(wú)法清除毛粒，而且對(duì)纖維損傷較大。本文采用精梳毛紡工藝與棉紡工藝相結(jié)合的加工技術(shù)，具體工藝流程為：和毛加油(改造)→梳條(改造)→并條(一道)→頭道針梳(工藝調(diào)整)→二道針梳(工藝調(diào)整)→復(fù)精梳(改造)→三道針梳(工藝調(diào)整)→四道針梳(工藝調(diào)整)→并條(三道)→粗紗→細(xì)沙→絡(luò)筒→并線(xiàn)→倍捻。

2.2 技術(shù)關(guān)鍵與措施

2.2.1 和毛工藝

為增加纖維間的潤(rùn)滑、減少舒彈絲回潮率、減少靜電、增加纖維間的抱合，首先需對(duì)舒彈絲進(jìn)行逐層噴灑膨松劑并控制回潮率。處理工藝參數(shù)：SILKOL-FD膨松劑2%，IP-NEW抗靜電劑0.4%,控制回潮率6%，平衡時(shí)間8～12 h。

目前使用的B262和毛機(jī)，均采用3對(duì)工作輥—?jiǎng)兠伿崂碓M合，與錫林配合[8]。有4個(gè)開(kāi)松梳理點(diǎn)(工作輥、喂絨羅拉與錫林配合點(diǎn))，對(duì)纖維的開(kāi)松、撕扯作用強(qiáng)烈，測(cè)試表明該工序?qū)w維的損傷達(dá)到3～4 mm。為達(dá)到既將纖維撕扯開(kāi)，又要減少纖維損傷的目的，對(duì)B262和毛機(jī)進(jìn)行改造，包括：盡量增加梳理點(diǎn)；增加錫林表面角釘排列密度；同時(shí)降低錫林轉(zhuǎn)速，增大速比，加快纖維轉(zhuǎn)移速度，防止重復(fù)轉(zhuǎn)移損傷纖維。錫林角釘改造見(jiàn)圖1。

圖1 錫林角釘改造

由圖1可以看出，錫林上的鷹嘴形抓絨角釘全部更換為梳針式針尖，可以更有效地刺入纖維內(nèi)對(duì)混合后纖維進(jìn)行撕松，通過(guò)輸送管道送至下一道工序。改造后的和毛機(jī)與原梳毛機(jī)相比，有效控制了混合后纖維的開(kāi)松梳理單元面積，增加了角釘密度，降低了錫林轉(zhuǎn)速。測(cè)試表明：和毛后纖維幾乎無(wú)損傷，預(yù)開(kāi)松情況良好，確保了后道加工的纖維品質(zhì)。

2.2.2 梳毛工藝

根據(jù)所紡纖維的特征，梳毛工序采取柔和梳理、低速度、輕定量、小隔距、大速比的原則。梳毛工藝參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 梳毛工藝參數(shù)

該工序的主要作用是使纖維順利成條減少毛粒，為此針對(duì)預(yù)處理后的纖維回縮性特征，梳棉機(jī)從以下二方面進(jìn)行改造：一方面加大梳理點(diǎn)使纖維進(jìn)一步伸直，改變蓋板針布密度，減少?gòu)濄^纖維，減少毛粒產(chǎn)生；另一方面降低錫林與刺輥的轉(zhuǎn)速以減少纖維的損傷程度，減小蓋板與錫林之間的分梳強(qiáng)度，增大線(xiàn)速比，實(shí)現(xiàn)纖維快速轉(zhuǎn)移，防止重復(fù)梳理產(chǎn)生毛粒和增加不必要的纖維損傷。針布改造見(jiàn)圖2。

圖2 針布改造

由圖2可以看出，通過(guò)改變蓋板針布梳理元件的型號(hào)，并對(duì)各傳動(dòng)部件工藝參數(shù)進(jìn)行全面調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了順利梳理和成條。通過(guò)測(cè)試可知，使用改造后的針布，纖維的平均長(zhǎng)度僅降低了0.5 mm，有效防止了纖維損傷和毛粒的產(chǎn)生。

2.2.3 針梳工藝

采用二道針梳機(jī)進(jìn)行預(yù)梳理，遵循小牽伸、小隔距、輕定量、低車(chē)速工藝原則。頭道、二道針梳工藝參數(shù)見(jiàn)表3。

表3 頭道、二道針梳工藝參數(shù)

由于后形成的條子結(jié)構(gòu)具有收縮性，在原來(lái)針梳機(jī)上設(shè)計(jì)最小牽伸倍數(shù)為3.8，經(jīng)牽伸的條子有明顯粗細(xì)節(jié)，甚至出現(xiàn)斷頭無(wú)法進(jìn)行正常生產(chǎn)，為此調(diào)整了針梳機(jī)的總牽伸倍數(shù)，經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，重新定做齒輪將牽伸倍數(shù)調(diào)至2.5左右。

2.2.4 精梳工藝

精梳工序的目的是去掉雜質(zhì)毛粒和短絨，根據(jù)羊絨混紡紗的特點(diǎn)采取以下措施：①同時(shí)考慮毛網(wǎng)質(zhì)量和制成率，調(diào)整給毛長(zhǎng)度和拔取隔距，使其取值偏小[9]；②喂入負(fù)荷不能太大，防止錫林分梳不清造成拉毛現(xiàn)象；③針對(duì)纖維有回縮特點(diǎn)，對(duì)錫林針進(jìn)行重新排列，更有效清除毛粒和短毛。

精梳工藝遵循小隔距、輕定量、低車(chē)速的原則，精梳工藝參數(shù)見(jiàn)表4。

2.2.5 針梳工藝

在針梳工序中，使用二道針梳，遵守小隔距、小牽伸、輕定量、中車(chē)速工藝原則，三道、四道針梳工藝參數(shù)見(jiàn)表5。

表4 精梳工藝參數(shù)

表5 三道、四道針梳工藝參數(shù)

2.2.6 并條工藝

考慮到纖維長(zhǎng)度離散大，為防止?fàn)可觳粍?、牽伸不開(kāi)或牽伸過(guò)程中長(zhǎng)纖維拉斷，調(diào)整并條隔距、后區(qū)牽伸倍數(shù)以及壓力棒調(diào)節(jié)環(huán)，采用逐步牽伸、小定量、小隔距、小牽伸倍數(shù)工藝原則。并條工藝參數(shù)見(jiàn)表6。

表6 并條工藝參數(shù)

在并條工序調(diào)整了牽伸區(qū)的牽伸皮輥，將原來(lái)分體式牽伸皮輥更換成整體式皮輥，有效防止了生產(chǎn)過(guò)程中皮輥的游動(dòng)和套筒抖動(dòng)，避免在生產(chǎn)過(guò)程中造成彎鉤纖維，條干不勻、紗疵、粗節(jié)及毛粒的產(chǎn)生。牽伸皮輥改造見(jiàn)圖3。

圖3 牽伸皮輥改造

2.2.7 粗紗工藝

由于羊絨混合后纖維長(zhǎng)度差異大，導(dǎo)致羊絨長(zhǎng)纖維束通過(guò)牽伸區(qū)時(shí)，出現(xiàn)長(zhǎng)纖維被拉斷、出硬頭、牽伸不勻、條干差等弊病。為此，參照半精紡粗紗牽伸原理，對(duì)粗紗設(shè)備的牽伸區(qū)進(jìn)行改造，膠輥改造見(jiàn)圖4。可以看出，對(duì)粗紗中羅拉上方的膠輥進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，開(kāi)槽形成滑溜牽伸，改變了羊絨混合后的受力狀況和摩擦力界分布，實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)度差異大的纖維也能采用棉型粗紗機(jī)進(jìn)行加工。粗紗工藝參數(shù)見(jiàn)表7。

表7 粗紗工藝參數(shù)

圖4 膠輥改造

2.2.8 細(xì)紗工藝

細(xì)紗工序以確保牽伸均勻、成紗條干均勻?yàn)槟康模捎镁o密紡紗提高紗線(xiàn)均勻度和成紗強(qiáng)力，采用小隔距、輕定量的工藝原則。細(xì)紗工藝參數(shù)見(jiàn)表8。

表8 細(xì)紗工藝參數(shù)

對(duì)于細(xì)紗設(shè)備的改造，一是參照粗紗牽伸區(qū)改造方法，對(duì)中羅拉上方的膠輥工作面上開(kāi)設(shè)滑溜槽，形成滑溜牽伸，改善了羊絨纖維的受力狀況；二是采用加長(zhǎng)上下銷(xiāo)的長(zhǎng)度，改善牽伸區(qū)摩擦力界的分布，以保證羊絨短纖維在運(yùn)動(dòng)中能夠在指定的牽伸區(qū)范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)。膠輥與下銷(xiāo)棒的改造見(jiàn)圖5。

圖5 膠輥與下銷(xiāo)棒改造

2.3 成紗質(zhì)量指標(biāo)

莫代爾/羊絨/舒彈絲45/30/25混紡紗成紗質(zhì)量指標(biāo)見(jiàn)表9。

表9 成紗質(zhì)量指標(biāo)

3 產(chǎn)品設(shè)計(jì)及性能測(cè)試

3.1 產(chǎn)品設(shè)計(jì)

采用本文開(kāi)發(fā)的11.1 tex×3莫代爾/羊絨/舒彈絲45/30/25混紡紗，在德國(guó)Stoll橫機(jī)上編織試樣。橫機(jī)機(jī)號(hào)16，織物幅寬 50 cm，織物組織為緯平針，織物用于內(nèi)衣面料。

3.2 織物性能測(cè)試

3.2.1 抗起毛起球性能

參照GB/T 4802.2—1997《紡織品 織物起球試驗(yàn) 馬丁代爾法》,測(cè)試織物的抗起毛起球性能，測(cè)試結(jié)果為3～4級(jí)，說(shuō)明該織物具有良好的抗起毛起球性能[10]。

3.2.2 保暖性

根據(jù)GB/T 30127—2013《紡織品 遠(yuǎn)紅外性能的檢測(cè)與評(píng)價(jià)》，采用血液流速法及恒溫恒濕人體感受法測(cè)試織物遠(yuǎn)紅外保暖性以及微循環(huán)改造性能[11]。測(cè)試結(jié)果為：織物的遠(yuǎn)紅外發(fā)射率為0.90(標(biāo)準(zhǔn)為≥0.88),織物的遠(yuǎn)紅外輻射溫升值為1.7 ℃(標(biāo)準(zhǔn)為≥1.4)，可以看出該織物具有優(yōu)良的保暖性。

3.2.3 抗菌性

根據(jù)FZ/T 73023—2006《抗菌針織品》測(cè)試織物的抗菌性能，通過(guò)簡(jiǎn)化洗滌條件與程序，進(jìn)行50次洗滌(10個(gè)完整洗滌循環(huán))[12]，然后對(duì)織物的抗菌性進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果為織物對(duì)金黃色葡萄球菌的抑菌率為99%(標(biāo)準(zhǔn)為≥80%)，對(duì)大腸桿菌抑菌率為77%(標(biāo)準(zhǔn)為≥70%)，對(duì)白色念珠菌的抑菌率為95%(標(biāo)準(zhǔn)為≥60%)。可以看出，織物具有優(yōu)良的抗菌性能。

4 結(jié) 論

①通過(guò)對(duì)紡紗設(shè)備的改造，拓展了高支羊絨混紡針織紗的應(yīng)用領(lǐng)域，大大提升了產(chǎn)品的附加值。

②通過(guò)工藝調(diào)整、設(shè)備改造、流程改造，實(shí)現(xiàn)了在不加助劑情況下，提高針織品抗起毛起球等級(jí)的效果。

③合成出粒徑為5 nm左右的遠(yuǎn)紅外抗菌復(fù)合功能晶體，并成功對(duì)其改性，最終得到分散性好、尺寸分布均勻、晶種表面具有極性活性集團(tuán)的功能晶種分散漿料，解決了當(dāng)前無(wú)機(jī)納米材料在天然纖維應(yīng)用中的團(tuán)聚和界面結(jié)合2大瓶頸問(wèn)題。

④采用納米技術(shù)和傳統(tǒng)整理工藝相結(jié)合，解決了在天然纖維尤其是羊絨纖維上賦予抗菌止癢、遠(yuǎn)紅外等性能，并使得羊絨針織品功能高效且持久。