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甲壳素纤维床上用品织物的设计与试制

2019-03-11张显华魏世豪李媛媛邹清云

棉纺织技术 2019年3期
关键词:甲壳素床上用品棉纤维

张显华 魏世豪 李媛媛 邹清云 周 蓉

(河南工程学院,河南郑州,450007)

随着人们消费意识及自我需求的变化,床上用品逐渐向功能性方向发展,织物的抗菌功能性可以通过两种途径实现,一种是在纺丝时加入抗菌纤维,得到的产品将具有长时间的抗菌性能;另一种是加入抗菌剂对纺织品进行抗菌处理。前者的抗菌性能更持久,织物风格和手感更好[1]。人体和床上用品亲密接触最多,因此具有卫生保健的功能性床上用品自然备受关注。

甲壳素是从壳类生物中提取的物质,资源丰富,属于天然高分子材料,具有大量的亲水性基团和良好的生物特性,抑菌率高达90%,能防止异味的产生,拥有持久的抑菌防臭效果,在功能性纺织品领域有着广泛的应用[2]。单独开发纯甲壳素纤维织物,其生产成本相对太高。目前生产的甲壳素纤维细度偏粗, 在强度方面相对偏低,其成纱强度受到影响,可以采用将其和棉纤维或其他纤维进行混纺,改善纺纱性能,同时可以降低织物的生产成本。

1 织物风格

本产品是以甲壳素纤维、棉纤维为原料,通过混纺来设计并织制床上用品织物。其外观细腻平整,手感柔软,色泽亮丽,具有抗菌除臭的性能,纱线颜色选择清爽的浅色系。

2 织物规格设计

2.1 原料设计

床上用品在日常生活中与人们接触最多,甲壳素纤维具有抗菌抑菌除臭性,且亲肤性良好,能进行生物降解,应用广泛,本产品将甲壳素纤维与棉纤维进行混纺,提高了甲壳素纤维的可纺性,同时使织物的生产成本降低,可以极大地满足消费者对床上用品卫生性的要求[3]。

本产品是棉甲壳素纤维混纺床上用品织物,采用的细绒棉线密度为1.65 dtex,成熟度系数1.7,纤维长度31.6 mm,含杂率2.34%,回潮率8.4%[4]。甲壳素纤维平均长度30 mm,对其进行预处理,可以减少纤维的束丝,进而改善纤维间的抱合力,细度1.8 dtex,回潮率12%。选用甲壳素纤维长度小于棉纤维,可使其较多的分布在混纺纱线的外侧,同时选择棉/甲壳素纤维70/30是原料成本和产品性能的最佳比例[5]。

2.2 纱线设计

2.2.1 线密度设计

本产品定位于高档的床上用品面料,在纱线密度的选择上,以细特纱为主,纱线的线密度为14.5 tex,使织物柔软舒适,光泽好。

2.2.2 捻度设计

本产品设计的织物手感柔软,考虑缎纹织物捻度的特点,捻度不宜太大,但较小会影响织物的外观和服用性能,由于甲壳素纤维的特性,其捻度选择应大一些,捻系数为370。为了生产方便,经纬纱设计同一捻系数,实测捻度为91.28捻/10 cm。

2.2.3 捻向设计

对经纬纱线进行合理的捻向配合,可以使织物具有一定的外观效应,本设计的床上用品织物手感柔软,织物组织为正反缎纹,呈现出不同的光泽效应。选用经纱Z捻,纬纱S捻,光泽较好。

2.3 织物结构设计

2.3.1 织物紧度

床上用品手感柔软舒适性好,且表面光泽要好,织物的紧度不能太大,同时由于其坚牢度的要求,参考床上用品的织物紧度范围,选用织物Ej为79%,Ew为50%,总紧度为89.5%[6]。

2.3.2 组织及布边设计

本产品设计的是床上用品织物,组织为缎纹,质地松软,利用组织循环、颜色搭配,设计出方格,同时呈现出不同的光泽。为保证织造、染整后加工的顺利进行,并得到良好的外观效应,应当合理设计布边,布边要求平直,质地紧密,与布身缩率一致,故布边设计为四上一下经重平组织,不仅满足了布边强度,还能保证布身美观。织物组织图如图1所示。

图1 织物组织图

2.3.3 产品规格

织物的匹长是根据其使用方式、厚度、织机的最大卷装容量等多种因素来选定的。匹长为40 m,4联匹,产品幅宽250 cm,经密550根/10 cm,纬密355根/10 cm。

3 织造工艺

3.1 络筒

采用GA012型双面槽筒松式络筒机,将原纱卷绕成一定密度、成形良好的松式筒纱,使纱线能更好地进行染色。考虑到甲壳素纤维强力和纱线毛羽的问题,络筒速度为400 m/min。甲壳素纤维与棉纤维混纺,甲壳素纤维的吸湿性能好,为防止染色不均匀和层差的出现,卷绕密度为0.37 g/cm3。甲壳素纤维吸湿性较好,对湿度比较敏感,生产时要对其进行严格的控制,温度一般调控在25 ℃~35 ℃以内,相对湿度在65%左右[7-8],不宜大于70%。

3.2 纱线染色前处理

本产品采用棉甲壳素纤维混纺纱线,棉是天然纤维,需要进行染色前处理,减少染色色差。本纱线的煮练工艺,选择烧碱用量为2 g/L。表面活性剂对纱线进行进一步的湿润,同时会使表面的蜡状物质和各种杂质进行软化分散,同时可以避免其重新黏附,有利于试剂向纤维内部渗透,表面活性剂为1 g/L。软水剂能有效防止生成另外一些杂质,用量为1 g/L[9]。

在漂白工艺中,双氧水能破坏色素分子,浓度为4 g/L;硅酸钠是常用的稳定剂,稳定作用佳,同时对pH值具有一定的缓冲作用,可以抑制双氧水的分解,用量为3 g/L;浴比为1∶15;pH为10~11;JFC为适量。

3.3 纱线染色

由于甲壳素纤维对染料的吸附和结合能力较强,染色速度快于棉纤维,对棉纤维进行阳离子化试剂处理,使棉纤维改性而获得正电荷,提高了混纺的匀染性[10]。

棉甲壳素纤维混纺织物经预处理后可实现活性染料染色,能得到较好的染色深度和匀染性,对抗性和皂洗牢度影响较小,染色条件易控制。Na2CO3质量浓度为10 g/L,可以调节pH,同时有固色作用。在进行染色过程中,用食盐作促染剂,用量为40 g/L。结合本产品面料风格,纱线以浅色为宜,浴比为1∶8。甲壳素纤维对染料助剂比较敏感,食盐、纯碱要分次加入;为了减少对纱线的损伤,采用加完食盐后缓慢升温至80 ℃,分次等量加入碱剂,每隔10 min加入一次,以使充分匀染。

3.4 络筒

采用Schlafhorst Autoconer338型络筒机。该织物所用纱线线密度为14.5 tex,属细特纱,络筒速度应适当减小,但应大于松式络筒时的速度,络筒速度为500 m/min。甲壳素纤维之间摩擦抱合力较小,张力应适当偏小,本产品的张力为10 cN。卷绕密度与纱线的号数有关,参考相似产品,卷绕密度为0.42 g/cm3。

3.5 整经

选择本宁格ZDA-GE型分批整经机。本产品设计床上用品的纱号数细,为减少伸长损失并降低断头,整经工艺以“小张力,低转速”为原则。主要参数设置:张力20 cN,张力杆隔距26 mm,整经速度550 m/min,整经卷绕密度0.52 g/cm3,整经宽度272 mm。接头方式为织布结,相对湿度65%,计算并修正整经轴数为16个。为达到拼幅、拼花的要求,在浆纱前需要对纱线进行劈花和排花。

3.6 浆纱

采用祖克S432型浆纱机,高压上浆,浸透与被覆并重,使浆料紧紧贴伏。甲壳素纤维混纺后的纱线毛羽较多,不利于织造时开口,容易形成织疵。纱线经过上浆,可以有效地改善纱线表面毛羽等情况。鉴于棉甲壳素纤维混纺纱线毛羽较多、纱线强力不够,其主要参数设置:上浆率14%,浆纱回潮率9%,经纱伸长率0.96%,控制车速50 m/min,温度90 ℃。甲壳素纤维纱线耐碱不耐酸,为了减少对纱线的损伤,浆液一般为中性或者微碱性,pH值为7~8[11]。

3.7 穿经

采用半自动穿经,经停片6排,采用顺穿法。基础组织是五枚三飞经面缎纹和五枚三飞纬面缎纹,布边是四上一下经重平组织,将布边穿入最后2页综,分别为11、12;布身采用顺穿法来提高工作效率,穿综情况依次为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10。本产品幅宽为250 cm,筘幅为267.7 cm,选择布边穿筘为3入,布身为4入,公制筘号133齿/10 cm。

3.8 纬纱准备

纬纱定捻采用SFVC型定捻锅,可以在一定程度上稳定纱线捻度。本产品纬纱为棉甲壳素混纺纱线,纱号较细,捻度适中。具体定捻工艺:温度85 ℃,时间60 min,压力9.78 kPa。

3.9 织造

为了达到织物布面柔软光滑、色泽光亮的要求,采用ZAX9100型喷气织机,其入纬率、生产效率高。甲壳素纤维纱线在织造过程中容易产生毛羽,易造成经纱黏连、飞花、断头等,织物幅宽较宽,织造采用“早开口,小张力,低后梁”的工艺原则,使布面平整细腻,色泽光亮。

4 后整理工艺

烧毛可以去除经过各种摩擦后产生的布身细毛,使布面光洁美观,保证质量并提高服用性。本产品使用LZCM028型气体烧毛机,采用一正一反烧毛。织物轻薄,由于甲壳素纤维纱线生产过程中毛羽很多,车速不宜太大,太小又有可能损伤此织物。主要参数设计:车速110 m/min,火焰温度800 ℃,火焰与布面距离1.0 cm。

采用酶退浆和氧化剂退浆相结合,酶退浆具有专一性,较温和,氧化剂辅助退浆褪去PVA浆料,退浆更彻底、充分。生物酶无危害,对环境的污染小,氧化剂亚溴酸钠相比双氧水对纤维的损伤更小。

拉幅将织物的幅宽拉至规定的宽度,并使它呈稳定状态,同时可以纠正一些纬纱问题,使织物的外观质量得到改善。采用德国Moenus公司KranzeK30型热风拉幅机。棉甲壳素纤维混纺纱公定回潮率为10.92%,给湿率为16%,热风烘房温度110 ℃,车速60 m/min,蒸汽气压200 kPa。

通过降低织物在使用过程中的经向收缩来稳定织物尺寸,一般未整理前的织物经向缩水率约在8%~10%,经过整理可以使其在3%左右[12]。本产品吸湿性较好,采用三辊筒橡胶毯式预缩机,给湿率为15%,车速为30 m/min。

5 结语

本产品选用棉/甲壳素纤维70/30 14.5 tex纱,经纱Z捻,纬纱S捻,捻度91.28捻/10 cm;织物经密550根/10 cm,纬密355根/10 cm,总紧度89.5%,采用缎纹及纱线颜色设计出方格组织,其性能柔软舒适,光泽好,抑菌率达70%以上。该面料在满足普通床上用品性能的基础上,还具有抑菌抗菌、环保等特点,丰富了产品的价值,提升了消费者的生活品质。

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