抗静电多功能纺织品的开发

杨定勇 ，陈 莉，殷翔芝，崔 红，王春霞，宋孝浜

（1. 江苏振阳集团，江苏射阳 224300；2.盐城工学院 纺织服装学院，江苏盐城 224000）

人们的安全忧患意识随着科技的进步愈加明显，对安全防护服装的各项性能的要求也越来越高[1-2]。功能复合型纤维成为当今纤维发展的趋势[3-5]。导电纤维的开发集中在导电聚合物直接制备导电纤维上，或是在导电聚合物保持优良导电性能的状态下对其进行改性，尽量增强导电性能，同时兼顾纤维其他性能，如抗菌、阻燃、耐摩，透气等[6-9]。本研究选用芳纶基导电纤维与阻燃涤纶纤维、棉纤维、抗菌十字涤纶纤维混纺纱线开发具有一定阻燃抗静电性能、抗菌性能及吸湿排汗性能的多功能纺织品。

1 纤维原料及纱线混纺比的确定

本研究选用芳纶基导电纤维与阻燃涤纶纤维、棉纤维、抗菌十字涤纶纤维混纺成纱线。阻燃涤纶纤维本身具有永久性阻燃效果，还具有燃烧发烟量低、热稳定性好、低挥发性、低毒等特点。芳纶基导电纤维还具有特殊的导电性能。抗菌十字涤纶纤维具有优异持久的抗菌性能，而且还有柔软、染色性好等优点。棉纤维具有极佳的吸湿防臭性能，且染色性能好，纤维强度强且成纱强度高，能够适应各种后整理及加工。

1.1 各纤维主要物理性能

所用纤维的主要物理性能见表1。

表1 各纤维主要物理性能数据表

1.2 纱线混纺比

对各纤维的物理性能进行分析，确定芳纶基导电纤维、阻燃涤纶纤维、棉纤维和抗菌十字涤纶混纺纱线的混纺比如表2所示。共纺制3种混比的纱线，芳纶基导电纤维的混用比例分别为0.5%、1.5%、2.0%。

表2 纱线混纺比数据表

2 成纱质量的测试

混纺纱线的线密度为30 tex，对混纺纱线进行质量测试，主要测试其拉伸性能、毛羽指数、捻度及比电阻等。

2.1 纱线拉伸性能

纺织品加工要求使用强度高、纤维可纺性优良的纱线。用纱线强度来体现织造产品的优良耐用程度，纱线强力高则在织造时不易发生断头现象，这样不仅能够保证织造过程的顺利进行，又能保证织物的耐久性。

实验仪器：YG（B）021DL电子单纱强力仪。

实验标准：GB/T 3916—2013 《纺织品 卷装纱单根纱线断裂强力和断裂伸长率的测定》。

测试方法：等速拉伸测试法，夹持隔距500 mm，拉伸速度500 mm/min，实验次数50次。

混纺纱线的拉伸性能数据见表3。

表3 混纺纱线纱线拉伸性能数据表

由表3可以看出，不同混纺比的纱线随着芳纶基导电纤维含量的增多，断裂强度明显增大，断裂伸长率则逐渐减小，而断裂强度和断裂伸长率不匀率却均呈现先减小后增大的趋势。

2.2 纱线毛羽

纱线表面和织物的美观程度都与纱线毛羽数量有关。一定长度的毛羽不仅会造成织造过程的困难，而且影响织物风格、手感及服用性能。毛羽指数是用一定长度纱线上的毛羽长度大于某个确定数值后的毛羽累计数量表征，一般以3 mm毛羽为主。毛羽指数越小表明纱线表面越光滑，纱线质量越好；反之，毛羽指数越大表明纱线表面越粗糙，纱线质量越差。

实验仪器：YG172A纱线毛羽测试仪。

实验标准：FZ/T 01086—2000《纺织品 纱线毛羽测定方法 投影计数法》。

测试方法：每种纱线取10管，每管测试10次，片段长度10 m，测试速度30 m/min。

混纺纱线的毛羽指数数据见表4。

表4 混纺纱线毛羽指数数据表

由表4可以看出，芳纶基导电纤维在混纺纱线中的含量减少，毛羽指数增大。这是因为芳纶基导电纤维具有抗静电性能，表面光滑且导电性能高，使得纤维在混纺的并和、加捻过程中，纤维间减少静电排斥作用，抱合力增强，减少了纤维尖端突出的毛茸。总体来看，纱线毛羽都控制得较好。

2.3 纱线比电阻测试

导电纤维一般指在标准大气条件下，比电阻小于108 Ω/cm的纤维，比电阻与纤维的性能密切相关。测试混有不同比例导电纤维的混纺纱的比电阻，纱线比电阻越小，纱线导电性能越好，抗静电性能越好，更能满足对纱线具备优良抗静电的要求。

实验仪器：YG321 型纤维比电阻实验仪。

实验标准：GB/T 14342—93。

测试方法：每种纱线试样测试10 次，要求所测试样质量为15g。测试所得纱线电阻值R，需通过计算得到纱线质量比电阻值ρm。将三种纱线分别测试，并将所得数据带入以下公式：

式中：ρm—质量比电阻（Ω·g/cm2）；R—纱线电阻值（Ω）；l—两级之间的距离，此处l=2cm；m—纱线质量（g）。

纱线电阻及质量比电阻测试数据见表5。

表5 纱线电阻以及质量比电阻

3 功能性纺织品的设计和工艺

3.1 织物纹样设计灵感

1#纱线对应织物的设计灵感来源于中国结。中国结是中国民间的手工艺术，传承中国古代的文明，不同的结有不同的意义。对于中华民族来说，它有独特、吉祥和幸福的意义。2#纱线对应织物的设计灵感来源于中国联通的logo，它是中国古代吉祥图形“盘长”，因绳结的形状连绵不断，没有开头没有结尾，被用来表示佛法回环贯彻，含有长久永恒之意，又称吉祥结，其流畅回环的迷人线条，象征着井然有序、讯达畅通，logo有上下两个明显的相连的“心”，是吉祥幸福的符号。将此纹样运用到设计中，是将科技发展的现代理念融入了民族风，既保留了中国传统风格的韵味，又突出了纹样中独特的含义。3#纱线对应织物的设计灵感来源于民族风的图案，所选取的少数民族独特的对称图案常被运用在绣球上。通常情况下，绣球上的图案都有美好的寓意，象征少数民族独特开放的爱情观。

3.2 纹样组织结构的选择及织物上机图的确定

利用1#、2#、3# 纱线的设计灵感进行织物组织的设计，织物上机图如图1～3。

图1 1#织物上机图

图2 2#织物上机图

图3 3#织物上机图

3.3 织物经纬色纱排列的确定

根据织物上机图进行织物经纬色纱的排列，见表6。

表6 织物经纬色纱排列

续表6

4 织物织造与面料性能测试

按照织物上机图以及经纬纱的色纱排列进行上机织造，对得到的织物性能进行测试。

4.1 织物幅长幅宽

在织物未从半自动织样机上取下时对每块织物经向分别取三个不同的地方测量幅宽，在纬向分别取3个不同的地方测量幅长；将织物从小样机上取下整理，放置24 h后，再在每块织物经向分别取3个不同的地方测量幅宽，在纬向分别取3个不同的地方测量幅长。织物幅长幅宽数据见表7。

表7 织物幅长幅宽数据表

4.2 织物经纬向密度、厚度、平方米克重

织物纬密和经密是指织物纱线长度一定时，纬纱方向纬纱的根数或经纱方向经纱的根数。织物经纬纱密度的大小会直接影响织物的外观形态。织物密度过大，会导致织物手感变硬变差、厚度增加、强力变大、耐磨性虽变好但透气性变差、保暖性变好，反之则相反。

织物厚度主要与纱线细度、织物组织和织物中纱线弯曲程度有关，一般以毫米（mm）表示。织物厚度对织物服用性能影响很大，如织物的坚牢度、保暖性、透气性、防风性、刚度和悬垂等。

所设计的织物的经纬密、厚度、平方米克重如表8所示。

表8 织物经纬密、厚度、平方米克重

4.3 织物实物图

1#织物、2#织物、3#织物的实物图分别如图4～6。

图4 1#织物实物图

图5 2#织物实物图

图6 3#织物实物图

由图4、图5、图6可以看出，所设计的织物产品具有一定的厚度，织物组织花纹清晰，色彩明艳，无明显瑕疵，可用作服用面料或装饰面料，迎合了现代人对于服用性、实用性日益增长的需求。此外，织物花纹的异域风格又满足了近年来人们对民族风的审美需求。

5 结语

本研究选用的混纺纱线的原料由四种纤维组成，分别是芳纶基导电纤维、阻燃涤纶纤维、棉纤维、抗菌十字涤纶纤维。利用芳纶基导电纤维的导电性能、阻燃涤纶的优良阻燃性能、抗十字菌涤纶纤维的优良抗菌除臭性能以及棉纤维的可纺性，获得了具有多种功能的纱线。

采用该纱线作为纬纱进行织物设计。通过三种织物的设计，获得了花纹清晰、色彩明艳、无明显瑕疵的织物。该织物由于具有多种功能，可用于开发服用面料或装饰用面料。导电纤维等一些功能纤维的混入可以开发出具有多种功能的智能纺织品，更能满足市场需求，相信在不久的将来，会实现在各个新兴产业中的广泛应用，迎来广阔的市场前景。