棉/海藻酸铜纤维混纺色纺纱的开发实践

方 斌，邹专勇，刘松林，季国苗，章文龙，程隆棣

(1.绍兴华通色纺有限公司，浙江绍兴 312073；2.绍兴文理学院纺织服装学院，浙江绍兴 312000；3.东华大学纺织学院，上海 201620；4.厦门百美特生物材料科技有限公司，厦门 361024)

棉/海藻酸铜纤维混纺色纺纱的开发实践

方 斌1,3，邹专勇2，刘松林4，季国苗1，章文龙1，程隆棣3

(1.绍兴华通色纺有限公司，浙江绍兴 312073；2.绍兴文理学院纺织服装学院，浙江绍兴 312000；3.东华大学纺织学院，上海 201620；4.厦门百美特生物材料科技有限公司，厦门 361024)

海藻酸铜纤维属海藻纤维的一种，具有吸湿能力强、阻燃、抗菌抑菌等特点，与棉纤维混纺将有助于改善该纤维的可纺性，并提高棉纤维制品的抗菌抑菌功能，提升产品品质与附加值。对棉、海藻酸铜纤维混纺工艺进行研究，并确定合理的工艺参数制定原则，同时开发了不同含量的海藻酸铜纤维混纺色纺纱，完成了纱线性能质量分析，表明海藻酸铜纤维混纺纱具有良好的抗菌抑菌功能，且高比例的海藻酸铜纤维混纺纱具有较好的保暖特性。

海藻酸铜纤维 纺纱 工艺参数 性能分析

海藻纤维是以海藻酸钠作为原材料，与多种金属离子如Ca2+、Cu2+、Fe2+、Zn2+、La3+等离子发生置换反应而获得的一种环保可再生绿色生物质纤维材料，其开发的织物具有吸湿透气、光滑柔软、具有优良的阻燃和屏蔽电磁波的性能，可广泛应用于针织服装、医用纺织品材料、家用纺织品、室内装饰及生物吸收材料等领域[1-3]。海藻酸铜纤维是海藻酸钠与Cu2+通过一系列离子交换，经湿法纺丝制成的一种新型海藻酸盐纤维，对革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌均具有良好的抗菌性[4-5]。市场上常提及的海藻纤维通常是指海藻酸钙纤维，该类纤维的强力较低，脆性较大，可纺性差，目前在纺织服装领域的研究开发也处于起步阶段。而且海藻酸钙纤维在抗菌性，纤维耐酸碱、耐盐稳定性等方面不如海藻酸铜纤维，制约了其在服装领域上的应用。因此，本文探索利用海藻酸铜纤维，开发一种棉/海藻酸铜纤维混纺抗菌纱，用于袜品、内衣面料领域，以期拓展海藻酸纤维的开发应用领域。

1 原料的选配

本文开发的抗菌色纺纱采用纤维原料为长绒棉及海藻酸铜纤维，其原料规格和性能见表1所示。样品制备所用的海藻酸铜纤维由厦门百美特生物材料科技有限公司提供。

表1 纤维原料规格及性能

2 工艺流程

色纺专用预混设备→FA002(抓棉机)→A035E(混开棉机) →FA106(开棉机)→FA406(给棉机)→A076F(成卷机)→A186G(梳棉机)→FA306(并条三遍)→FA421(粗纱)→FA506(细纱)→青岛萨维奥(自络)

3 主要工艺参数及关键技术措施

3.1 原料预混

海藻酸铜纤维与海藻酸钙纤维一样，存在易损伤，可纺性差的现象。因此开发海藻酸铜纤维纱线时，可将该纤维与精梳或普梳棉条进行充分预混，一方面提高海藻酸铜纤维的可纺性与成纱制成率，另一方面有助于提高纤维原料的混合均匀性，改善因色纺原料混合不匀产生的色差现象。为进一步提升后道品质与成纱制成率，可选用长绒棉为原料。原料预混用棉采用棉条，其棉杂含量较少，目的是避免采用普通开清棉工艺进行除杂与原料混合，降低对海藻酸铜纤维的损伤，降低海藻酸铜纤维的原料消耗成本。

3.2 开清棉工序

开清棉工序因棉纤维含杂较低，主要目的是对原料进行多维度混合均匀，采用“低速、柔和”开松工艺原则，做到轻打少落，充分开松。开清棉工序中的开松工艺中，圆盘抓棉机的行走速度为16m/min，肋条与抓紧打手隔距为3.0mm-6.0mm，抓棉打手速度为500r/mm-700r/min，抓棉小车每次下降距离为1mm-3mm。除杂工艺中，其中开棉机的梳针打手速度为350r/mm-450r/min；A305E小豪猪打手跳过，综合打手速度降至600r/min-800r/min。棉卷定长设计在(380-450)克/米，长度(30-35)米。通过以上工艺设计，可以有效减少纤维损伤和损耗，使棉卷重量不匀率可控制在1.1%，棉卷伸长率在0.8%以内。

3.3 梳棉工序

梳理过程将很好解决海藻酸铜纤维的硬并丝现象，并进一步提升纤维的混合均匀性，同时完成纤维成条，故采用“轻定量、低速度、中隔距、小张力、快转移”的原则。适当降低各梳理组件的速度，有利于减少梳理对纤维造成的损伤；同时适当提高锡林与刺辊、道夫与锡林的速比，以确保梳理过程中纤维能顺利转移，减少棉结及纤维丝束的产生。采用轻定量、中隔距，有利于纤维梳理充分，减少海藻酸铜的硬并丝现象。采用较小的棉网张力，有助于减少落网现象。梳棉工序主要的工艺参数为：锡林速度为(300-330)r/min，刺辊速度为(700-800)r/min，盖板降速为(80-108)mm/min，可以有效的减少海藻酸铜纤维的损伤和损耗；盖板与锡林隔距0.30mm、0.28mm、0.28mm、0.28mm、0.30mm，刺辊和锡林隔距0.18mm，锡林与道夫隔距0.13mm，出条速度60m/min、生条定重为(3.8-5)g/m，梳棉机加装有导棉装置以辅助成网装置，防止高比例海藻酸铜纤维纱线开发时因纤维抱合力差引起的棉条制成率低的现象。

3.4 并粗工序

并条工序采用三道并条，应减少棉结产生，选用“轻定量、慢速度”的工艺设计，适当放大罗拉隔距，防止倍长纤维牵伸不开，并要加强机台清洁工作，保持通道光洁，减少堵条与飞花集聚。粗纱工艺要加强对浮游纤维的控制，提高纤维间的抱合力，故要适当增加粗纱捻系数，防止粗纱在加捻过程和细纱退绕时意外牵伸的产生，断头增加，但过大的捻系数容易产生“硬头”，不易牵伸；粗纱卷绕张力应适当，并严格控制好大、中、小纱和前、后排粗纱张力差异，采用封闭锭翼减少纱疵产生。故粗纱工序采用粗纱捻系数为90-120，具体取值根据海藻酸铜纤维含量高低进行调整。

3.5 细纱工序

考虑海藻酸铜纤维成纱过程的脆断现象，可能导致纤维头端过多暴露纱体，引起产品强力不高，毛羽与刺痒感增加的现象，故细纱工序重点是进一步提高成纱强力，降低纱疵和毛羽，故可采用赛络纺、紧密纺或紧密赛络纺纱技术进行产品开发。本文采用紧密纺技术进行产品开发，针对海藻酸铜纤维含量较高时，采取放大后区隔距，使用中长型的上下销，加强中区牵伸对纤维运动的控制，同时采用较小的后区牵伸倍数及适当小的钳口隔距的工艺原则，以改善成纱条干、减少纱疵产生，降低纱线断头率。主要的工艺参数范围如下：理论锭速(11000-14000)rpm；前罗拉速度(170-210)m/min；牵伸倍数28-40；后区牵伸倍数1.15-1.30；前-中罗拉隔距(18-20)mm；中-后罗拉隔距(29-35)mm；捻系数330-400。

4 成纱质量分析

表2 不同混纺比的棉/海藻酸铜色纺纱主要性能测试结果

基于海藻酸铜纤维混纺纱线的性能特点，设计开发了50/50、90/10和95/5等三种不同混纺比的棉/海藻酸铜色纺纱，并利用相应纱线制成针织物以探索海藻酸铜纤维的抗菌抑菌性能；将50/50棉/海藻酸铜色纺纱制成股线后，制成毛纱产品，以探索高比例海藻酸铜的保暖特性。纱线的抗菌抑菌性能按照国家标准GB/T 20944.3-2008《纺织品抗菌性能评价第三部分振荡法》进行测试，用对金黄色葡萄糖球菌、大肠杆菌、和白色念珠菌的抑菌率来表征；纱线的保暖特性采用国家标准GB/T 18319-2001《纺织品 红外蓄热保暖性的试验方法》进行测试，并用红外辐照升温速率进行表征。不同混纺比的棉/海藻酸铜色纺纱主要性能测试结果如表2所示。由表2可知：海藻酸铜纤维混纺产品具有良好的抗菌抑菌性能，同时高比例的海藻酸铜混纺纱线具有较高的红外辐射升温速率。

5 结语

(1)海藻酸铜纤维吸湿能力较强，标准回潮率高达22%，其纺纱过程纤维回潮率的高低将对纤维的可纺性与产品的手感有非常显著影响，过高的回潮率将使纤维粘附针布，易绕皮辊、罗拉，制品板结；过低的回潮率又将导致纤维密度低、脆性大，加工过程纤维损失加大，飞花多，恶化纱条质量。故纱线加工中，海藻酸铜纤维的回潮率控制在12%-16%之间为宜。

(2)纺纱过程需严控车间温湿度，过低的湿度将导致纺纱过程静电聚集，同时使海藻酸铜纤维脆断加剧，产生过多飞花，易引起纱线断头；过高湿度导致纤维粘附梳理与纺纱器件，且影响制品蓬松感。故车间湿度控制在55%-70%之间。

(3)利用海藻酸铜纤维本身具有的铜绿色，与不同色泽的其它纤维混纺，可以获得色彩丰富、具有层次感的“空间混色”效果，且产品质量指标符合服用要求，具有优良的抗菌功能，能满足现代消费者个性化、多样化、时尚化的服饰消费理念。

(4)研究3%以上含量的海藻酸铜纤维混纺纱对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌具有较好的抗菌抑菌功能，海藻酸铜纤维含量越高，抗菌抑菌效果越好。

(5)高比例海藻酸铜纤维混纺纱展现出了良好的保暖性能，为开发抗菌保暖纱线提供了开发方向，可广泛应用于保暖内衣、防寒护膝、保暖袜品的开发领域。

[1] 秦益民. 海藻酸盐纤维的开发和应用[J]. 成都纺织高等专科学校学报, 2016,33(1):19-23.

[2] 闻林刚，许佳丽，李皆富,等. 海藻酸与稀土镧离子的相互作用研究[J]. 成都纺织高等专科学校学报, 2016,33(3):23-27.

[3] 吴亚红. 海藻酸纤维性能研究及产品开发[J]. 针织工业，2013(11)：8-10.

[4] 杨鹏，夏延致，姜丽萍，等. 新型海藻酸铜纤维的制备和性能研究[J]. 化工新型材料，2008，36(9)： 34-36.

[5] 吴燕，韩光亭，宫英，等. 海藻酸铜纤维的抗茵及抑茵性能[J]. 纺织学报， 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

绍兴市柯桥区科技计划项目(2016KJ108)

方斌(1983-)，男，硕士研究生，研究方向：新型纱线产品设计与开发。

邹专勇(1983-)，男，博士，副教授。

TS104

A

1008-5580(2017)03-0054-04