生物质纤维健康功能家纺面料的开发

张启祥，杨 骥，赵瑞芝

（江苏大生集团有限公司，江苏 南通 226000）

现代人生活节奏快、压力大，据调查，存在睡眠障碍的成年人比例高达30%，睡眠障碍已成为困扰现代人的重要问题。开发具有健康睡眠功能的家纺面料有助于营造高质量的睡眠环境、改善人们的健康状况、提高生活和工作质量，具有非常广阔的市场前景。本研究介绍的是一种生物质纤维健康功能家纺面料的开发过程。

1 开发设计理念

要想营造高质量的睡眠环境，家纺面料必须同时具备舒适性和健康功能性。本研究介绍的这款家纺面料，舒适性主要通过柔软的触感、良好的吸湿性和透气性来体现。健康功能性主要包括抑菌、防螨、发射远红外线改善人体微循环和释放负氧离子改善睡眠与情绪等方面[1-3]。

该面料所采用的纤维原料本身具有产品所需要的基本特性，后道无需进行功能助剂整理即可达到舒适性和健康功能特性的设计要求，而且功能持久，上浆、退浆、染整等生产过程符合环保理念。

2 原料选配

2.1 基础原料

选择雅赛尔TMⅡ型纤维（以下简称雅赛尔纤维）作为基础原料，该型号纤维属于高强低伸型，采用100%的天然木浆制成，可生物降解，是一种新型生物质再生纤维。该纤维表面是沟槽结构，比一般的再生纤维素纤维的吸湿透气性更好，体感更柔软、舒适。由于采用了特殊工艺，雅赛尔纤维的湿断裂强度和湿态模量比黏胶纤维高，干、湿断裂伸长度比黏胶纤维小，与莫代尔纤维比较接近。解决了黏胶纤维高比例应用于家纺面料时尺寸稳定性差的问题，与莫代尔纤维相比还具有低成本优势，非常适合作为一种提供舒适性的基础材料。雅赛尔、黏胶和莫代尔3种纤维的主要技术指标对比如表1所示。

表1 雅赛尔纤维、黏胶纤维、莫代尔纤维主要技术指标对比

2.2 功能材料

选择大豆蛋白绒纤维为功能材料。大豆蛋白绒纤维源自生物质，是一种维纶为基体的植物蛋白纤维。该纤维以豆粕为原料，采用生物技术提纯球蛋白，通过添加羟基和氨基高聚物，与维纶分子接枝共混而成。大豆蛋白绒纤维不仅具有蛋白纤维所特有的亲肤性和透气性，而且具有抑菌、防螨、发射远红外线、发散负氧离子改善睡眠与情绪等功能。

蛋白质质量分数高于20%，断裂强度为4.1 cN/dtex，断裂伸长率为±3%，回潮率为7.5%。

3 产品规格

纱线规格为9.8 tex，其中，雅赛尔纤维占比为60%、大豆蛋白绒纤维占比为40%。织物规格为幅宽272 cm，织物组织为5枚三飞缎纹，经纬向均为雅赛尔纤维与大豆蛋白绒纤维混纺9.8 tex纱，经密717根/10 cm，纬密472根/10 cm。

4 工艺路线

4.1 纺纱工艺路线

纤维预处理→和棉→开清棉→梳棉→并条→粗纱→细纱→络筒。

4.2 织造工艺路线

整经→浆纱→穿综→织造→整理→打包入库。

4.3 染整工艺路线

轻烧毛→酶退浆→煮漂→染色→烘干→防缩整理→拉幅→机械预缩→检验→包装。

5 技术措施及质量性能指标

5.1 纺纱关键技术措施及纱线质量指标

（1）针对两种纤维的特点，在投料生产前先分别进行预松和抗静电处理，雅赛尔纤维预松后均匀喷洒抗静电剂混合液，静置12 h以上，抗静电剂混合液中抗静电剂和水的质量比为1∶22；大豆蛋白绒纤维预松后同样均匀喷洒抗静电剂混合液，静置12 h以上，抗静电剂混合液中，抗静电剂和水的质量比为1∶30。

（2）采用和棉机按混纺比例对两种纤维进行预混和，打包后进入开清棉工序，着重加强对两种纤维的开松混合，减少打击点和打击强度，避免过度损伤纤维、增加棉卷短绒率。由于纤维柔软而且蓬松，非常容易产生黏卷现象，可采用牵粗纱隔离棉卷的方式进行改善。

（3）梳棉工序针对纤维卷曲数少和易损伤的特点，采用柔性梳理工艺。主要工艺参数：除尘刀角度为90 ℃，除尘刀高低位置为+2 mm，刺辊与锡林的隔距为0.13 mm，盖板和锡林之间的隔距为0.23、0.18、0.18、0.18、0.23 mm，刺辊速度为750 r/min，锡林速度为330 r/min，盖板速度为160 mm/min，道夫速度为20 r/min。

（4）并粗工序为防止须条缠绕采用经过抗静电涂层处理的胶辊。由于前道各工序已对两种纤维进行了较充分的混和，并条采用两道并合即可，工艺参数的设置重点放在提高纤维伸直平行度和棉条条干均匀度上，头道并合采用较小总牵伸和较大后区牵伸配置，二道并合采用较大总牵伸和较小后区牵伸配置。粗纱工序采用小张力牵伸，后区牵伸倍数为1.12，粗纱捻系数偏大设计为102，采用小卷装并适当增加轴向和径向卷绕密度，使须条排列紧密，避免纱条在细纱工序退绕时产生过多意外牵伸，粗纱落纱时套塑料袋防止运输过程刮擦碰毛。

（5）细纱工序采用自主研发的大扭矩集成纺纱技术，配置中加压和较小后区牵伸倍数，加强对纤维的控制，采用减少棉结和毛羽产生。主要工艺参数：罗拉隔距19 mm×38 mm，前、中、后罗拉加压为137.2、98.0、137.2 N，罗拉速度125 r/min，锭速15 065 r/min，钢领型号PG14254，钢丝圈型号UI 6/0。

（6）络筒工序遵循小张力、低速度、小卷装的工艺原则，减少因雅赛尔纤维断裂伸长率小而引起的后道脆断头数量。主要工艺参数：络筒张力9 cN，槽筒速度1 000 m/min，卷装质量1.67 kg/只。

（7）严格控制车间温湿度，粗纱车间的相对湿度在60%左右，细纱车间的相对湿度在55%～60%，使纤维在细纱工序处于放湿状态，减少静电和毛羽产生。

（8）纱线质量指标达到预期要求，如表2所示。

表2 纱线质量指标检测数据

5.2 织造技术措施及坯布物理指标

整经工序采用小张力、低车速工艺，减少因纤维断裂伸长率小而引起的断头增多问题。主要工艺配置：预张力装置打开延迟时间0.5 s，制动装置打开延迟时间1.0 s，张力杆深度0 mm，压纱力300 daN，卷绕速度550 m/min。

浆纱工序采用高浸透、高回潮、低上浆率和无PVA的“两高一低一无”浆纱工艺。由于雅赛尔纤维是再生纤维素纤维，而大豆蛋白绒纤维打开了维纶分子链中的部分羟基。按照相似相容原理，采用无PVA上浆可减少对环境的危害，生产成本低，上浆效果好。浆料配方选择具有优良浆膜柔韧性的高性能变性淀粉K2000及磷酸酯淀粉为主浆料，用量均为50 kg；辅以少量SQ环保型浆纱润滑剂2.5 kg，963抗静电剂2 kg，使纱线上浆后毛羽更加贴伏，减少生产过程中产生过多摩擦和静电。考虑到雅赛尔纤维断裂伸长率小，较容易脆断，浆纱生产采用小张力和小伸长加工工艺，浆纱速度40 m/min，退解张力400 N，喂入张力230 N，干纱1 600 N，卷取张力2 500 N，托纱张力3 000 N，伸长率≤1%。

织造工序采用低后梁、小张力、早开口、低气压工艺，减小织物意外伸长，降低织造断头率，减小织物缩水率，提高面料的尺寸稳定性。主要工艺配置：车速600 r/min，张力（4 000±100）N，停经架位置1.5×16，后梁位置1×9。采用铜环与橡胶相结合的边撑，解决布面边撑疵的问题。坯布物理指标达到预期目标，如表3所示。

表3 坯布物理指标检测数据

5.3 染整技术措施及面料性能指标

由于前道采用了无PVA绿色上浆工艺，染整工序采用生物酶退浆，减少对环境造成污染。配方为OPT-260淀粉酶1.5 g/L、氯化钠4 g/L、JFC渗透剂1.5 g/L。

采用活性染料一步法染色，为减小面料缩水率，全程采用无张力松式工艺。

为提高面料的尺寸稳定性，对面料要进行防缩整理。采用二浸二轧、平幅进布、松式烘燥工艺。防缩整理液以专门用于接触皮肤类面料的Arkofix ELF为主配方，避免甲醛对人体健康造成危害，用量为75 g/L，配以氯化镁7 g/L、非离子柔软剂20 g/L以及水和柠檬酸，整理液的pH控制在4.0～4.5。

采用橡胶毯预缩机对面料进行机械预缩，进一步降低经向缩水率，使面料尺寸更加稳定。面料含湿率控制在10%～12%，承压辊压力为0.1～0.2 MPa，预缩率为4%～6%，车速50 m/min。面料物理性能指标达到设计要求，如表4所示。

表4 面料物理性能指标测试结果

5.4 面料功能性指标

（1）金黄色葡萄球菌抑菌率96%，大肠埃希氏菌抑菌率73%，白色念珠菌抑菌率90%，符合行业标准FZ/T 73023—2006要求。

（2）远红外法向发射率89%，远红外辐射温升1.6 ℃，符合国家标准GB/T 30127—2013要求。对人体产生共振、渗透和温热效果，激活生物分子活性，改善微循环，对自律神经有调节作用，可以帮助使用者改善睡眠质量。

（3）负氧离子浓度1 410个/cm3，达到国家标准GB/T 30128—2013要求，技术指标处于较高水平。具有抗氧化性，可消除人体自由基，营造良好的睡眠环境，起到舒缓情绪和提高睡眠质量的作用。

（4）防螨率达91%，可避免螨虫叮咬干扰睡眠。

（5）由于采用高吸湿材料，有效避免了产品使用时产生静电，影响舒适度和人体健康。

6 结语

通过优选纤维原料，采取关键技术措施，使面料在保证高吸湿性的同时具有良好的尺寸稳定性，破解了传统高吸湿黏胶面料无法应用于家纺面料的难题[4]。

采用绿色上浆、生物酶退浆和一步法染色工艺，减少了环境污染，降低了加工成本。

面料功能特性达到预期设计要求，兼具舒适性和持久的抑菌防螨、发射远红外线、释放负氧离子等健康功能，有助于使用者改善睡眠质量，同时还解决了功能助剂整理效果差、持久性差、成本高和环境污染等问题。