棉/海藻酸銅纖維混紡色紡紗的開發(fā)實(shí)踐

方 斌，鄒專勇，劉松林，季國苗，章文龍，程隆棣

(1.紹興華通色紡有限公司，浙江紹興 312073；2.紹興文理學(xué)院紡織服裝學(xué)院，浙江紹興 312000；3.東華大學(xué)紡織學(xué)院，上海 201620；4.廈門百美特生物材料科技有限公司，廈門 361024)

棉/海藻酸銅纖維混紡色紡紗的開發(fā)實(shí)踐

方 斌1,3，鄒專勇2，劉松林4，季國苗1，章文龍1，程隆棣3

(1.紹興華通色紡有限公司，浙江紹興 312073；2.紹興文理學(xué)院紡織服裝學(xué)院，浙江紹興 312000；3.東華大學(xué)紡織學(xué)院，上海 201620；4.廈門百美特生物材料科技有限公司，廈門 361024)

海藻酸銅纖維屬海藻纖維的一種，具有吸濕能力強(qiáng)、阻燃、抗菌抑菌等特點(diǎn)，與棉纖維混紡將有助于改善該纖維的可紡性，并提高棉纖維制品的抗菌抑菌功能，提升產(chǎn)品品質(zhì)與附加值。對棉、海藻酸銅纖維混紡工藝進(jìn)行研究，并確定合理的工藝參數(shù)制定原則，同時(shí)開發(fā)了不同含量的海藻酸銅纖維混紡色紡紗，完成了紗線性能質(zhì)量分析，表明海藻酸銅纖維混紡紗具有良好的抗菌抑菌功能，且高比例的海藻酸銅纖維混紡紗具有較好的保暖特性。

海藻酸銅纖維 紡紗 工藝參數(shù) 性能分析

海藻纖維是以海藻酸鈉作為原材料，與多種金屬離子如Ca2+、Cu2+、Fe2+、Zn2+、La3+等離子發(fā)生置換反應(yīng)而獲得的一種環(huán)?？稍偕G色生物質(zhì)纖維材料，其開發(fā)的織物具有吸濕透氣、光滑柔軟、具有優(yōu)良的阻燃和屏蔽電磁波的性能，可廣泛應(yīng)用于針織服裝、醫(yī)用紡織品材料、家用紡織品、室內(nèi)裝飾及生物吸收材料等領(lǐng)域[1-3]。海藻酸銅纖維是海藻酸鈉與Cu2+通過一系列離子交換，經(jīng)濕法紡絲制成的一種新型海藻酸鹽纖維，對革蘭氏陰性菌和革蘭氏陽性菌均具有良好的抗菌性[4-5]。市場上常提及的海藻纖維通常是指海藻酸鈣纖維，該類纖維的強(qiáng)力較低，脆性較大，可紡性差，目前在紡織服裝領(lǐng)域的研究開發(fā)也處于起步階段。而且海藻酸鈣纖維在抗菌性，纖維耐酸堿、耐鹽穩(wěn)定性等方面不如海藻酸銅纖維，制約了其在服裝領(lǐng)域上的應(yīng)用。因此，本文探索利用海藻酸銅纖維，開發(fā)一種棉/海藻酸銅纖維混紡抗菌紗，用于襪品、內(nèi)衣面料領(lǐng)域，以期拓展海藻酸纖維的開發(fā)應(yīng)用領(lǐng)域。

1 原料的選配

本文開發(fā)的抗菌色紡紗采用纖維原料為長絨棉及海藻酸銅纖維，其原料規(guī)格和性能見表1所示。樣品制備所用的海藻酸銅纖維由廈門百美特生物材料科技有限公司提供。

表1 纖維原料規(guī)格及性能

2 工藝流程

色紡專用預(yù)混設(shè)備→FA002(抓棉機(jī))→A035E(混開棉機(jī)) →FA106(開棉機(jī))→FA406(給棉機(jī))→A076F(成卷機(jī))→A186G(梳棉機(jī))→FA306(并條三遍)→FA421(粗紗)→FA506(細(xì)紗)→青島薩維奧(自絡(luò))

3 主要工藝參數(shù)及關(guān)鍵技術(shù)措施

3.1 原料預(yù)混

海藻酸銅纖維與海藻酸鈣纖維一樣，存在易損傷，可紡性差的現(xiàn)象。因此開發(fā)海藻酸銅纖維紗線時(shí)，可將該纖維與精梳或普梳棉條進(jìn)行充分預(yù)混，一方面提高海藻酸銅纖維的可紡性與成紗制成率，另一方面有助于提高纖維原料的混合均勻性，改善因色紡原料混合不勻產(chǎn)生的色差現(xiàn)象。為進(jìn)一步提升后道品質(zhì)與成紗制成率，可選用長絨棉為原料。原料預(yù)混用棉采用棉條，其棉雜含量較少，目的是避免采用普通開清棉工藝進(jìn)行除雜與原料混合，降低對海藻酸銅纖維的損傷，降低海藻酸銅纖維的原料消耗成本。

3.2 開清棉工序

開清棉工序因棉纖維含雜較低，主要目的是對原料進(jìn)行多維度混合均勻，采用“低速、柔和”開松工藝原則，做到輕打少落，充分開松。開清棉工序中的開松工藝中，圓盤抓棉機(jī)的行走速度為16m/min，肋條與抓緊打手隔距為3.0mm-6.0mm，抓棉打手速度為500r/mm-700r/min，抓棉小車每次下降距離為1mm-3mm。除雜工藝中，其中開棉機(jī)的梳針打手速度為350r/mm-450r/min；A305E小豪豬打手跳過，綜合打手速度降至600r/min-800r/min。棉卷定長設(shè)計(jì)在(380-450)克/米，長度(30-35)米。通過以上工藝設(shè)計(jì)，可以有效減少纖維損傷和損耗，使棉卷重量不勻率可控制在1.1%，棉卷伸長率在0.8%以內(nèi)。

3.3 梳棉工序

梳理過程將很好解決海藻酸銅纖維的硬并絲現(xiàn)象，并進(jìn)一步提升纖維的混合均勻性，同時(shí)完成纖維成條，故采用“輕定量、低速度、中隔距、小張力、快轉(zhuǎn)移”的原則。適當(dāng)降低各梳理組件的速度，有利于減少梳理對纖維造成的損傷；同時(shí)適當(dāng)提高錫林與刺輥、道夫與錫林的速比，以確保梳理過程中纖維能順利轉(zhuǎn)移，減少棉結(jié)及纖維絲束的產(chǎn)生。采用輕定量、中隔距，有利于纖維梳理充分，減少海藻酸銅的硬并絲現(xiàn)象。采用較小的棉網(wǎng)張力，有助于減少落網(wǎng)現(xiàn)象。梳棉工序主要的工藝參數(shù)為：錫林速度為(300-330)r/min，刺輥速度為(700-800)r/min，蓋板降速為(80-108)mm/min，可以有效的減少海藻酸銅纖維的損傷和損耗；蓋板與錫林隔距0.30mm、0.28mm、0.28mm、0.28mm、0.30mm，刺輥和錫林隔距0.18mm，錫林與道夫隔距0.13mm，出條速度60m/min、生條定重為(3.8-5)g/m，梳棉機(jī)加裝有導(dǎo)棉裝置以輔助成網(wǎng)裝置，防止高比例海藻酸銅纖維紗線開發(fā)時(shí)因纖維抱合力差引起的棉條制成率低的現(xiàn)象。

3.4 并粗工序

并條工序采用三道并條，應(yīng)減少棉結(jié)產(chǎn)生，選用“輕定量、慢速度”的工藝設(shè)計(jì)，適當(dāng)放大羅拉隔距，防止倍長纖維牽伸不開，并要加強(qiáng)機(jī)臺清潔工作，保持通道光潔，減少堵條與飛花集聚。粗紗工藝要加強(qiáng)對浮游纖維的控制，提高纖維間的抱合力，故要適當(dāng)增加粗紗捻系數(shù)，防止粗紗在加捻過程和細(xì)紗退繞時(shí)意外牽伸的產(chǎn)生，斷頭增加，但過大的捻系數(shù)容易產(chǎn)生“硬頭”，不易牽伸；粗紗卷繞張力應(yīng)適當(dāng)，并嚴(yán)格控制好大、中、小紗和前、后排粗紗張力差異，采用封閉錠翼減少紗疵產(chǎn)生。故粗紗工序采用粗紗捻系數(shù)為90-120，具體取值根據(jù)海藻酸銅纖維含量高低進(jìn)行調(diào)整。

3.5 細(xì)紗工序

考慮海藻酸銅纖維成紗過程的脆斷現(xiàn)象，可能導(dǎo)致纖維頭端過多暴露紗體，引起產(chǎn)品強(qiáng)力不高，毛羽與刺癢感增加的現(xiàn)象，故細(xì)紗工序重點(diǎn)是進(jìn)一步提高成紗強(qiáng)力，降低紗疵和毛羽，故可采用賽絡(luò)紡、緊密紡或緊密賽絡(luò)紡紗技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)。本文采用緊密紡技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)，針對海藻酸銅纖維含量較高時(shí)，采取放大后區(qū)隔距，使用中長型的上下銷，加強(qiáng)中區(qū)牽伸對纖維運(yùn)動(dòng)的控制，同時(shí)采用較小的后區(qū)牽伸倍數(shù)及適當(dāng)小的鉗口隔距的工藝原則，以改善成紗條干、減少紗疵產(chǎn)生，降低紗線斷頭率。主要的工藝參數(shù)范圍如下：理論錠速(11000-14000)rpm；前羅拉速度(170-210)m/min；牽伸倍數(shù)28-40；后區(qū)牽伸倍數(shù)1.15-1.30；前-中羅拉隔距(18-20)mm；中-后羅拉隔距(29-35)mm；捻系數(shù)330-400。

4 成紗質(zhì)量分析

表2 不同混紡比的棉/海藻酸銅色紡紗主要性能測試結(jié)果

基于海藻酸銅纖維混紡紗線的性能特點(diǎn)，設(shè)計(jì)開發(fā)了50/50、90/10和95/5等三種不同混紡比的棉/海藻酸銅色紡紗，并利用相應(yīng)紗線制成針織物以探索海藻酸銅纖維的抗菌抑菌性能；將50/50棉/海藻酸銅色紡紗制成股線后，制成毛紗產(chǎn)品，以探索高比例海藻酸銅的保暖特性。紗線的抗菌抑菌性能按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 20944.3-2008《紡織品抗菌性能評價(jià)第三部分振蕩法》進(jìn)行測試，用對金黃色葡萄糖球菌、大腸桿菌、和白色念珠菌的抑菌率來表征；紗線的保暖特性采用國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 18319-2001《紡織品 紅外蓄熱保暖性的試驗(yàn)方法》進(jìn)行測試，并用紅外輻照升溫速率進(jìn)行表征。不同混紡比的棉/海藻酸銅色紡紗主要性能測試結(jié)果如表2所示。由表2可知：海藻酸銅纖維混紡產(chǎn)品具有良好的抗菌抑菌性能，同時(shí)高比例的海藻酸銅混紡紗線具有較高的紅外輻射升溫速率。

5 結(jié)語

(1)海藻酸銅纖維吸濕能力較強(qiáng)，標(biāo)準(zhǔn)回潮率高達(dá)22%，其紡紗過程纖維回潮率的高低將對纖維的可紡性與產(chǎn)品的手感有非常顯著影響，過高的回潮率將使纖維粘附針布，易繞皮輥、羅拉，制品板結(jié)；過低的回潮率又將導(dǎo)致纖維密度低、脆性大，加工過程纖維損失加大，飛花多，惡化紗條質(zhì)量。故紗線加工中，海藻酸銅纖維的回潮率控制在12%-16%之間為宜。

(2)紡紗過程需嚴(yán)控車間溫濕度，過低的濕度將導(dǎo)致紡紗過程靜電聚集，同時(shí)使海藻酸銅纖維脆斷加劇，產(chǎn)生過多飛花，易引起紗線斷頭；過高濕度導(dǎo)致纖維粘附梳理與紡紗器件，且影響制品蓬松感。故車間濕度控制在55%-70%之間。

(3)利用海藻酸銅纖維本身具有的銅綠色，與不同色澤的其它纖維混紡，可以獲得色彩豐富、具有層次感的“空間混色”效果，且產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)符合服用要求，具有優(yōu)良的抗菌功能，能滿足現(xiàn)代消費(fèi)者個(gè)性化、多樣化、時(shí)尚化的服飾消費(fèi)理念。

(4)研究3%以上含量的海藻酸銅纖維混紡紗對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、白色念珠菌具有較好的抗菌抑菌功能，海藻酸銅纖維含量越高，抗菌抑菌效果越好。

(5)高比例海藻酸銅纖維混紡紗展現(xiàn)出了良好的保暖性能，為開發(fā)抗菌保暖紗線提供了開發(fā)方向，可廣泛應(yīng)用于保暖內(nèi)衣、防寒護(hù)膝、保暖襪品的開發(fā)領(lǐng)域。

[1] 秦益民. 海藻酸鹽纖維的開發(fā)和應(yīng)用[J]. 成都紡織高等專科學(xué)校學(xué)報(bào), 2016,33(1):19-23.

[2] 聞林剛，許佳麗，李皆富,等. 海藻酸與稀土鑭離子的相互作用研究[J]. 成都紡織高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào), 2016,33(3):23-27.

[3] 吳亞紅. 海藻酸纖維性能研究及產(chǎn)品開發(fā)[J]. 針織工業(yè)，2013(11)：8-10.

[4] 楊鵬，夏延致，姜麗萍，等. 新型海藻酸銅纖維的制備和性能研究[J]. 化工新型材料，2008，36(9)： 34-36.

[5] 吳燕，韓光亭，宮英，等. 海藻酸銅纖維的抗茵及抑茵性能[J]. 紡織學(xué)報(bào)， 2011，32(7)：13-16.

Development and Practice of Blended Colored Spinning of Cotton/Copper Alginate Fiber

FANGBin1,3,ZOUZhuan-yong2,LIUSong-lin4,JIGuo-miao1,ZHANGWen-long1,CHENGLong-di3

(1. Shaoxing HT. Cotton Textile Co., Ltd, Shaoxing 312073; 2. College of Textile and Garment, Shaoxing University, Shaoxing 312000; 3. College of Textiles, Donghua University, Shanghai 201620; 4. Xiamen BiomTek Biological Materials Technology Co., Ltd, Xiamen 361024)

Copper alginate fiber is one of alginate fibers, which has strong moisture absorption ability, flame retardant property and antibacterial and bacteriostatic properties. Blended spinning with cotton fiber is helpful to improve the spinnability of the fiber, enhance the antibacterial and bacteriostatic properties of cotton fiber products and boost the product quality and added value. The blended spinning technology of cotton/copper alginate fiber was studied, the reasonable parameter-deciding principles were fixed, blended colored yarns with different copper alginate fiber content were developed, analysis of yarn performance quality was finished, showing that the yarn had good antibacterial and bacteriostatic properties and yarn with high proportional copper alginate fiber had better warm retention property.

copper alginate fiber spinning technology parameter performance analysis

2017-05-19

紹興市柯橋區(qū)科技計(jì)劃項(xiàng)目(2016KJ108)

方斌(1983-)，男，碩士研究生，研究方向：新型紗線產(chǎn)品設(shè)計(jì)與開發(fā)。

鄒專勇(1983-)，男，博士，副教授。

TS104

A

1008-5580(2017)03-0054-04