抗靜電工裝面料的研究與開發(fā)

曹青篪，邱 莉，陳曉東，鄭 驤，南延民

內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)輕工與紡織學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010080

目前生產(chǎn)防靜電織物的技術(shù)有三種：織物表面整理、纖維化學(xué)改性和嵌織導(dǎo)電紗[1]。導(dǎo)電纖維具有優(yōu)良的導(dǎo)電性，其紡織產(chǎn)品主要有抗靜電和防輻射功能，被廣泛地應(yīng)用于電子、電力和精密儀器等領(lǐng)域[2]。導(dǎo)電纖維混紡或嵌織法制得的織物抗靜電作用不受環(huán)境溫濕度影響，具備優(yōu)良的耐久性和服用性能，在實(shí)際開發(fā)應(yīng)用中更為常見。如陳蘭等[3]設(shè)計(jì)開發(fā)了以滌綸短纖維為紗芯、外包棉纖維的包芯紗，滌綸低彈絲和導(dǎo)電紗為經(jīng)紗的防靜電工裝面料；林純勇等[4]使用滌錦復(fù)合超細(xì)纖維紗和導(dǎo)電紗為原料制成超細(xì)纖維型潔凈防靜電面料。

隨著對(duì)工裝使用壽命和員工作業(yè)時(shí)安全性要求不斷提高，文章在此需求下對(duì)現(xiàn)有的常規(guī)品種進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)與開發(fā)。

1 抗靜電耐磨面料設(shè)計(jì)

1.1 常規(guī)工裝面料

滌綸和棉混紡的織物兼具滌綸的堅(jiān)牢挺括、強(qiáng)力高、耐磨性好和備棉的舒適性，文章從市場(chǎng)上選取了兩種常規(guī)的TC 工裝面料，面料規(guī)格如下（其中T 代表滌綸，C 代表棉）。

TCL19033：65%T/35%C；紗支32s×32s，密度51 根/cm×27 根/cm；156GSM。

TCL19037：65%T/35%C；紗支32s/2×32s/2，密度39根/cm×21 根/cm；246GSM。

1.2 改進(jìn)后抗靜電耐磨面料

由于常規(guī)工裝面料已經(jīng)得到了使用者的廣泛認(rèn)可，新面料的設(shè)計(jì)思路如下：（1）保留與常規(guī)工裝面料相同的厚度、外觀和手感；（2）提高抗靜電性能；（3）提高耐磨性；（4）增加彈性。結(jié)合上述要求設(shè)計(jì)出了以下兩種面料，如表1 所示。

表1 開發(fā)面料的規(guī)格

2 抗靜電耐磨面料生產(chǎn)開發(fā)

面料開發(fā)主要步驟為紡紗→織布→染色。

2.1 紡紗材料選取

（1）錦綸66 短纖（1.5D×38mm）：錦綸短纖主要產(chǎn)品錦綸6 和錦綸66 中錦綸66 具有更高的拉伸強(qiáng)度、更好的耐磨性，定型溫度適應(yīng)性高，染色加工的兼容性好。

（2）滌綸短纖（1.4D×38mm）：滌綸有優(yōu)異的染色水洗色牢度和沾色牢度，拉伸強(qiáng)度在尼龍和棉之間。價(jià)格比錦綸和棉低，性價(jià)比高。

（3）PTT 彈性短纖（1.5D×38mm）：PTT 彈性短纖屬于改性滌綸，具有良好的彈性，染色后的色牢度更高。

（4）二級(jí)棉（29mm）：根據(jù)常規(guī)配棉工藝，30 ～40s的精梳紗線適合選用二級(jí)棉，制成率約在72%左右。

2.2 紡紗工藝流程

皮棉→開清→梳棉→并條→精梳→棉預(yù)并條；

錦綸、滌綸、PTT 三組分→開清→梳棉→三組分預(yù)并條；

三組分預(yù)并條+棉預(yù)并條→并條（混一、混二、混三）→粗紗→細(xì)紗→絡(luò)筒。

本工藝為四組分混紡，采用纖混、條混相結(jié)合的工藝。

棉纖維由于短絨率為12%、含雜3%，因此需要單獨(dú)梳理加工，通過增加棉精梳工藝降低棉預(yù)并條的短絨率和含雜量；錦綸、滌綸、PTT 由于纖維長度、細(xì)度較統(tǒng)一、含雜量低，通過纖混工藝加工并制成預(yù)并條。

將棉預(yù)并條和三組分預(yù)并條同時(shí)喂入并條機(jī)進(jìn)行條混，并進(jìn)行三次并條加工，提高長片段均勻度。將并好的棉條經(jīng)過粗紗機(jī)和細(xì)紗機(jī)制得紗線并進(jìn)行絡(luò)筒，同時(shí)使用緊密紡、自絡(luò)電清等技術(shù)解決紡紗過程中的紗線毛羽、條干不勻等問題，確保了32s 滌錦棉混紡紗較高的性能品質(zhì)。

2.3 坯布織造工藝流程

準(zhǔn)備→整經(jīng)→漿紗→穿經(jīng)→織造→檢驗(yàn)。

導(dǎo)電絲選用導(dǎo)電性能較好的20D/3F 規(guī)格錦綸基材的黑色同心圓導(dǎo)電絲，由于導(dǎo)電絲自身強(qiáng)力不夠直接當(dāng)作經(jīng)紗來織造，同時(shí)為了更好的面料外觀效果，在準(zhǔn)備工序?qū)?dǎo)電絲與混紡紗線通過并紗機(jī)完成合股，制成嵌經(jīng)使用的32s+20D合股導(dǎo)電紗線。TN001 地經(jīng)和緯紗均使用32s 單紗，TN002地經(jīng)和緯紗均使用32s/2 合股紗。

整經(jīng)時(shí)把四組分混紡紗線作為地經(jīng)，將合股導(dǎo)電紗線作為嵌經(jīng)織入胚布。一般而言，導(dǎo)電絲間距越小，導(dǎo)電絲含量增加，織物的靜電壓逐漸減小，防靜電性能增加；但考慮到成本問題，導(dǎo)電絲間距選定為1cm。

由于導(dǎo)電紗線的支數(shù)和顏色均與混紡紗線不一致，因此將嵌經(jīng)設(shè)計(jì)為1/2 組織結(jié)構(gòu)，避免導(dǎo)電紗線在正面顯露出來。面料組織規(guī)格如圖1 所示。

圖1 面料組織規(guī)格

2.4 染色后整理工藝流程

坯布前處理（翻縫、軋酶冷堆、平幅退煮漂）→軋染棉→平幅水洗→溢流染錦滌→水洗→脫水開幅→拉幅定型→預(yù)縮。

當(dāng)染色對(duì)象為多組分時(shí)，由于每一種成分采用的染料、染色環(huán)境要求不同，染色方式可以有多種組合，需按照具體情況選取最優(yōu)方案進(jìn)行染色。

本次開發(fā)的坯布中PTT 纖維屬于改性滌綸，所以染色工藝針對(duì)的是錦綸、滌綸、棉。多組分的面料在對(duì)不同成分染色時(shí)依據(jù)含量少的先染色原則，由于滌綸含量最多，所以采取先活性染棉，后滌/錦一浴法染錦滌的染色工藝，這樣可以保證染色穩(wěn)定性，降低排污和能耗。

3 面料性能測(cè)試

3.1 實(shí)驗(yàn)裝置

大榮紡儀YG（B）406 織物電阻率測(cè)試儀；大榮紡儀YG（B）342E 型織物感應(yīng)式靜電測(cè)試儀。

3.2 實(shí)驗(yàn)方法

（1）表面電阻率測(cè)試。在每種樣品不同位置的三處裁剪出直徑為100mm 的圓形，分別測(cè)量其表面電阻率得平均值。

（2）半衰期和感應(yīng)電壓變化測(cè)試。取三塊60mm×80mm的試樣，依據(jù)《紡織品 靜電性能的評(píng)定》（GB/T 33728—2017），每塊試樣均測(cè)試3 次，記錄半衰期和其感應(yīng)靜電電壓變化。

4 結(jié)果與分析

4.1 測(cè)試結(jié)果

測(cè)試結(jié)果如表2 所示。

表2 織物抗靜電性能測(cè)試結(jié)果

4.2 測(cè)試數(shù)據(jù)分析

經(jīng)過實(shí)驗(yàn)對(duì)比，改進(jìn)后的PTT001、PTT002 與常規(guī)面料相比，織物的表面電阻率和靜電壓半衰期都明顯降低。表面電阻率的降低表明面料的導(dǎo)電性能要更好，可以使聚集起的靜電更容易地釋放掉；靜電壓半衰期的降低表明其對(duì)靜電釋放速度加快，含有導(dǎo)電絲的面料靜電釋放速度要百倍地快于普通面料，并且其表面電阻率可以達(dá)到1010Ω 級(jí)，符合《防護(hù)服裝 防靜電服》（GB 12014—2019）中對(duì)面料抗靜電指標(biāo)的要求，可以作為抗靜電服原材料使用。導(dǎo)電絲的耐洗可以達(dá)到200 次以上，導(dǎo)電性能不易衰減，可以使防靜電服在長期的使用中依然可以保持良好的抗靜電性能。

5 結(jié)束語

針對(duì)諸多行業(yè)對(duì)工作服抗靜電性能的需求，此次通過選擇合理的原料、混紡比和制作工藝開發(fā)出高抗靜電性能面料。最終的測(cè)試指標(biāo)表明，開發(fā)的織物抗靜電性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于市場(chǎng)上常見品類，可在需要抗靜電工作服的行業(yè)中發(fā)揮重要作用。