持久抗菌铜改性聚酯纤维双层织物的设计与生产*

马顺彬

1. 江苏工程职业技术学院，江苏 南通 226007；2. 南通润禾纺织有限公司，江苏 南通 226010

功能性纺织品，尤其是抗菌纺织品深受消费者青睐。获得抗菌纺织品的途径比较多：采用罗布麻、竹原纤维等天然抗菌纤维获得抗菌纺织品；采用壳聚糖纤维等再生纤维获得抗菌纺织品；采用银离子、铜离子等对纤维进行改性来获得抗菌纺织品；采用抗菌剂进行后整理来获得抗菌纺织品；等等。不同途径获得的抗菌纺织品在成本、持久性、安全性等方面各有千秋[1]。本文采用铜改性聚酯纤维为原料纺制11.8 tex纱线，设计并生产高经密、持久抗菌铜改性聚酯纤维双层织物。

1 织物设计

1.1 织物规格设计

为增加织物的抗菌性能，采用接结双层组织生产持久抗菌铜改性聚酯纤维双层织物，纱线性能如表1所示，织物规格如表2所示。

表1 纱线性能

表2 织物规格

1.2 色纱设计

用纱量见表3，其中A代表漂白色，B代表黄色，C代表玫红色，D代表中蓝色，E代表果绿色；80根边纱采用杂纱，不计入经纱用量。

表3 用纱量

(1) 经纱排列

每花经纱为240根，其中漂白色为182根，黄色为14根，玫红色和中蓝色分别为16根，果绿色为12根，简记为182A、 14B、 16C、 16D、 12E。全幅地经根数7 638根，全幅32花-42根，其中漂白色为5 791根(32花-33根)，黄色为447根(32花-1根)，玫红色和中蓝色分别为508根(32花-4根)，果绿色为384根(32花)。

(2) 纬纱排列

56×(1A， 1D)， 4×(1B， 1A)， 4×(1B， 1D)， 4×(1B， 1A)， 4×(1B， 1C)， 4×(1B， 1A)， 9B， 4×(1A， 1B)， 4×(1E， 1B)， 4×(1A， 1B)， 4×(1D， 1B)， 4×(1A， 1B)， 4×(1C， 1B)， 4×(1A， 1B)， 7B。纬纱排列说明：56×(1A， 1D)指1根漂白色纬纱，1根中蓝色纬纱，交替织入56次。每花纬纱为224根，其中漂白色为84根，黄色、中蓝色分别为64根，玫红色为8根，果绿色为4根。

2 工艺设计

2.1 络筒工艺

采用GA015型络筒机(天津宏大纺织机械有限公司)。该机采用球面成形技术，可有效防止大头蛛网纱的形成，并满足后道工序高速退绕的要求[2-3]。由于该织物经密较大、经纱较细、单纱强力较低，络筒工艺采用“低车速、小张力”的原则。由于铜改性聚酯纤维是化学纤维，络筒速度应低些，以防止毛羽过多，并保持纱线弹性，络筒工艺参数如表3所示。为使筒子成形良好，络筒张力设置为10 cN，卷绕密度控制在0.43 g/cm3左右。

表3 络筒工艺参数

2.2 整经工艺

整经工艺以“中车速、中张力”为原则，采用GA126A型分批整经机(江苏射阳华力纺织机械有限公司)。该机车速由可编程逻辑控制器控制，整经采用恒线速度卷绕，控制精度高，整经速度为500 m/min，筒子架容量为640只。通过调节压辊压力来控制卷绕密度，压辊压力为3 000 N，卷绕密度为0.51 g/cm3。在整经过程要确保经纱“张力均匀、卷绕均匀、排列均匀”，以形成内外、左右卷绕密度均匀一致的经轴，保证经纱上浆顺利，提高织造效率和织物质量。要勤巡回，保持机台、导纱辊、导纱器及地面整洁，减少飞花卷入。整经工艺参数如表4所示。

表4 整经工艺参数

2.3 浆纱工艺

浆纱工艺以“高浓度、低黏度、低车速、中张力、均匀卷绕、浸透兼顾被覆”为原则，采用S432型浆纱机(德国祖克公司)。浆料配方与浆纱工艺如表5所示。

表5 浆料配方与浆纱工艺

由于铜改性聚酯纤维中含有大量的酯基，根据“相似相容”原理，主浆料选用聚丙烯酸甲酯。聚丙烯酸甲酯具有“柔而不坚”的特点，即其薄膜柔软，延伸性好，强度和弹性较差；聚丙烯酸甲酯的分子结构中含有酯基，对铜改性聚酯纤维具有较高的黏附力。使用PVA205MB调浆时不易起泡，而且PVA205MB的黏度低，浆液流动性好，利于浸透；浆膜强度低，有利于干分绞，可降低分绞断头，减少毛羽产生。由于铜改性聚酯纤维是疏水性纤维，为减小浆液表面张力，使浆液能迅速、均匀地浸透经纱内部，可于浆料配方中加入0.4 kg的浸透剂JFC。铜改性聚酯纤维在织造过程中容易积聚静电，使纤维互相排斥、纱身毛羽竖起、邻纱互相纠缠，造成开口不清和纬向停台，降低织造效率，因此在浆液配方中应加入适量的抗静电剂。

对于经纱线密度为11.8 tex的铜改性聚酯纤维纱，其弹性和断裂伸长率较大，但强力较低；同时织物经密、纬密较高，织造时单位长度经纱所受的摩擦次数多，且经纱织缩率高达25%，因此上浆率应大些，以提高经纱的耐磨性和抗屈曲性。上浆率控制在(5.0±0.5)%为宜。

浆槽温度为90 ℃，供浆桶温度为93 ℃，以使浆液顺利浸透纱体内部。为获得良好的浸透和被覆效果，压浆辊压力的设置采用“先重后轻”的原则：第一压浆辊压力为12 kN，第二压浆辊压力为9 kN。

铜改性聚酯纤维的酯基在碱溶液中容易水解，在高温情况下不宜使用碱性浆液，因此pH值控制在6左右。

2.4 穿综工艺

筘号为224齿/(10 cm)，地组织每筘穿入数为2根，边组织每筘穿入数为4根，全幅筘齿数为3 839齿，其中地组织穿3 819齿，边组织穿20齿，穿筘幅宽为171.4 cm。综框为16页，穿综方法：30×(1#， 2#， 3#， 4#)， 5#， 6#， 11#， 12#， 9#， 10#， 3×(7#， 8#， 5#， 6#)， 15#， 16#， 13#， 14#， 3×(7#， 8#， 5#， 6#)， 11#， 12#， 9#， 10#， 3×(7#， 8#， 5#， 6#)， 15#， 16#， 13#， 14#， 3×(7#， 8#， 5#， 6#)， 11#， 12#， 9#， 10#， 3×(7#， 8#， 5#， 6#)， 15#， 16#， 13#， 14#， 3×(7#， 8#， 5#， 6#)， 11#， 12#， 9#， 10#， 3×(7#， 8#， 5#， 6#)， 15#， 16#， 13#， 14#， 7#， 8#。穿法说明：30×(1#，2#，3#，4#)指经纱按1#、 2#、 3#、 4#综框顺序穿入并重复穿30次。一个穿综循环经纱根数为240，1#、 2#综框的综丝根数都为1 000，3#、 4#综框的综丝根数都为960，5#、 6#综框的综丝根数都为697，7#、 8#综框的综丝根数都为696，9#至12#综框的综丝根数都为127，13#至16#综框的综丝根数都为126。由于组织图很大，本文只给出纹板图(图1)。

图1 纹板图

2.5 织造工艺

织造工艺以“低车速、早开口、大张力”为原则，采用OMNIPLUS型喷气织机(必佳乐公司)。织机车速为550 r/min，由于本机配置的是多臂开口机构，且经密较高，梭口不易开清，将开口时间设置为290°，开口角为28°， 1#至16#综框动程依次为61.0、 67.0、 73.0、 79.0、 85.0、 91.0、 97.0、 103.0、 109.0、 115.0、 121.0、 127.0、 133.0、 139.0、 145.0、 151.0 mm[4-5]，参考线与综平线之间的角度为-0.5°， 1#至4#综框高度为131.0 mm， 5#至9#综框高度为130.5 mm， 10#至13#综框高度为130.0 mm， 14#至16#综框高度为129.5 mm。停经架高低位置刻度为2，停经架前后位置刻度为1，后梁高度刻度为+2，后梁前后刻度为3。由于该织物打纬阻力大，后梁罗拉选择第2个高度位置，为开清梭口，将上机张力设置为2 300 N。主喷嘴共5只，主喷嘴气压设置为0.27 MPa，第1组至第10组辅助喷嘴气压设置为0.32 MPa，第11组辅助喷嘴气压设置为0.34 MPa，每个辅喷阀控制两只辅助喷嘴，以确保引纬顺畅。主喷嘴启闭时间为70°～180°，第1组至第11组辅助喷嘴的启闭时间依次为70°～120°、 90°～140°、 110°～160°、 140°～180°、 160°～200°、 180°～220°、 200°～240°、 220°～260°、 240°～280°、 260°～300°、 280°～320°。经过设置织造工艺参数，织机的生产效率达到95.3%，织物下机一等品率达到97.0%。

3 织物性能测试与结果

3.1 测试方法

采用YG461E型织物透气量仪(温州际高检测仪器有限公司)按GB/T 5453—1997《纺织品 织物透气性的测定》测试织物的透气率，试样面积为20 cm2，压降为100 Pa[6]。采用YG216织物透湿量仪(泉州市美邦仪器有限公司)按GB/T 12704.1—2009《纺织品 织物透湿性试验方法 第1部分：吸湿法》测试织物的透湿率，试样直径为70 mm。根据GB/T 20944.2—2007《纺织品 抗菌性能的评价 第2部分：吸收法》测试织物的抗菌率。采用YG522ATaber耐磨试验机(浙江三工匠仪器有限公司)测试织物的耐磨性能，加压重锤质量为250 g，砂轮型号为A-280。

3.2 测试结果

经测试，该织物透气率为713 mm/s；透湿率为5 920 g/(m2·d)；抑菌率为84.7%，洗涤50次后，抗菌效果无变化；质量损失率为0.17%。

4 结论

持久抗菌铜改性聚酯纤维双层织物经密高，纱线线密度低，生产难度大。络筒工艺采用“低车速、小张力”的原则，可防止毛羽过多并保持纱线弹性，确保筒子成形良好。整经工艺采用“中车速、中张力”的原则，通过调节压辊压力控制卷绕密度，在整经过程中确保经纱“张力均匀、卷绕均匀、排列均匀”，以形成内外、左右卷绕密度均匀一致的经轴，保证经纱上浆顺利，提高织造效率和织物质量。浆纱工艺采用“高浓度、低黏度、低车速、中张力、均匀卷绕、浸透兼顾被覆”的原则，提高经纱的可织造性。织造工艺以“低车速、早开口、大张力”为原则，合理设计开口时间、上机张力等工艺参数，提高织造效率。采用以上措施后，可生产抗菌效果良好的铜改性聚酯纤维双层织物，织机生产效率达到95.3%，下机一等品率达到97.0%，经测试，该织物的质量损失率为0.17%，透气率为713 mm/s，透湿率为5 920 g/(m2·d)，抑菌率为84.7%，洗涤50次后，抗菌效果无变化。