摘要：以咖啡炭/棉/木代爾混紡保健功能織物開發(fā)生產(chǎn)為例，詳細(xì)介紹了多組份混紡織物開發(fā)的主要設(shè)計(jì)要素和設(shè)計(jì)方法，分析探討了咖啡炭/棉/木代爾混紡保健功能織物生產(chǎn)各工序的工藝和技術(shù)措施，為該類織物的開發(fā)提供參考。

關(guān)鍵詞：咖啡炭纖維；棉纖維；木代爾；多組分；混紡

中圖分類號(hào)：TS106 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Development and Production of Coffee-carbon/Cotton/ Modal Blended Healthcare Fabric

Abstract： Based on practical experience of developing and producing coffee-carbon/cotton/Modal blended healthcare fabric， the author introduces the main design elements and techniques for developing multi-fiber blended fabric and analyzed the process and technical measures for producing the coffee-carbon/cotton/ Modal blended healthcare fabric， offering reference for developing such kind of blended fabric.

Key words： coffee-carbon fiber； cotton； Modal； multi-fiber； blended

隨著紡織科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，紡織品朝著高性能、多功能、生態(tài)、環(huán)保的方向發(fā)展，功能性纖維及紡織品不斷涌現(xiàn)，凸現(xiàn)“綠色、環(huán)保、低碳”的時(shí)代主題。同時(shí)，隨著人們生活質(zhì)量的提高，人們對(duì)紡織品提出了保健化、舒適化、時(shí)尚化、高檔化的新要求。由于各種天然纖維和合成纖維都有其各自的優(yōu)缺點(diǎn)，單一纖維制成的織物因存在某些方面的不足，已無法滿足現(xiàn)代紡織品對(duì)織物的要求。然而，采用多組份纖維混紡技術(shù)，將不同性質(zhì)的纖維進(jìn)行混紡，可以利用不同纖維間的性能差異制成不同性能和風(fēng)格的織物，使各種纖維在性能上取長(zhǎng)補(bǔ)短，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，達(dá)到改善紗線結(jié)構(gòu)與性能的目的，從而提高產(chǎn)品的服用性能。因此，采用多種纖維混紡的織物已成為取代單一原料織物的主要品種和紡紗企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整的必然趨勢(shì)。

本文結(jié)合咖啡炭/棉/木代爾混紡保健功能織物的開發(fā)，分析探討多組分纖維混紡保健功能織物的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)，為該類織物的開發(fā)提供參考。

1 紗線技術(shù)設(shè)計(jì)

1.1 原料選擇

多組分混紡紗線通常含有兩種或兩種以上的纖維，它是通過不同的纖維原料進(jìn)行混合而得到的混紡產(chǎn)品。而各組份纖維的性能結(jié)構(gòu)決定了多組分纖維混紡紗線的性能，因此，應(yīng)合理選擇多組分混紡紗線中各纖維組分。在多組分混紡織物的原料選擇時(shí)，首先應(yīng)在充分了解各種纖維性能特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)織物功能和風(fēng)格特征的要求確定一個(gè)具有相對(duì)穩(wěn)定的性能的纖維原料作為主要的組成成分。然后，在這一主要纖維的基礎(chǔ)上，選擇其它的纖維來改良和完善主要組成成分的某方面性能不足，從而使成紗產(chǎn)品獲得更好的特性，且具有一定的功能和風(fēng)格特征。而本文開發(fā)產(chǎn)品要求具有抑菌除臭、發(fā)散負(fù)離子、抗紫外線和升溫保暖的功能，因此，經(jīng)比較選用咖啡炭纖維作為主要組分，并配以棉纖維和木代爾纖維。

咖啡炭纖維作為天然、環(huán)保、對(duì)人體無害的新型功能性纖維，具有吸臭除味、凈化空氣、釋放負(fù)離子、增強(qiáng)人體免疫功能的保健作用，還具有良好的升溫保暖、遠(yuǎn)紅外線功能等。木代爾是一種高濕模量再生纖維素纖維，纖維原料采用歐洲的櫸木，先將其制成木漿，再通過專門的紡絲工藝加工而成纖維；其具有銀白的光澤和良好的柔軟性、吸濕性、可染性及染色后色澤鮮艷的特點(diǎn)，且因強(qiáng)力高而均勻，故有良好的可紡性和可織性。棉纖維則有較好的吸濕性及一定的耐磨性，透氣性好、回潮率高、無靜電現(xiàn)象、手感柔軟，配以一定比例的棉纖維，不僅可以增強(qiáng)纖維間抱合力，提高可紡性，還可以改善織物起毛起球現(xiàn)象，有利于紡紗生產(chǎn)。

因此，咖啡炭/棉/木代爾混紡產(chǎn)品是一種典型的綠色環(huán)保產(chǎn)品。其中的咖啡炭纖維能為混紡產(chǎn)品提供良好的保健性能和機(jī)械性能，棉纖維則可以為混紡產(chǎn)品提供良好的舒適性能和可加工性能，木代爾不僅改善混紡產(chǎn)品的拉伸性能，還改善產(chǎn)品的光澤，并提高產(chǎn)品的舒適性。三組分纖維混紡使得混紡產(chǎn)品中的各組分纖維能充分體現(xiàn)各自的優(yōu)良特性，不僅保持了咖啡炭纖維織物的抑菌除臭、發(fā)散負(fù)離子、抗紫外線等優(yōu)良特性，還改善了織物的手感和肌膚觸感，且其可加工性和性價(jià)比進(jìn)一步提高，實(shí)現(xiàn)了 3 種纖維優(yōu)化組合的目的。

1.2 原料規(guī)格選擇

根據(jù)混紡紗各種纖維在紗線截面中的徑向分布規(guī)律，纖維在紗線斷面內(nèi)的徑向分布與纖維性質(zhì)有關(guān)。一般細(xì)的纖維和長(zhǎng)的纖維分布在紗的內(nèi)層，粗的纖維和短的纖維分布在紗的外層；初始模量小的纖維易趨向于分布在外層，模量大的則易趨向于分布在內(nèi)層。分布外層纖維的性能在織物性能和風(fēng)格上起主導(dǎo)作用。但纖維間的細(xì)度和長(zhǎng)度差異不能太大，否則會(huì)造成混料的細(xì)度不勻率增大，在紡紗時(shí)易造成纖維斷裂，形成大量毛羽，反而降低成紗質(zhì)量。為充分體現(xiàn)咖啡炭/棉/木代爾混紡織物的功能性和風(fēng)格，發(fā)揮混紡產(chǎn)品中各種纖維的優(yōu)良特性，使各種纖維合理地分布在紗線的內(nèi)層和外層，本產(chǎn)品選用的 3 種原料的性能指標(biāo)見表 1。

1.3 混紡比選擇

在多組分混紡紗線開發(fā)時(shí)，需要對(duì)不同的原料進(jìn)行合理組合，即選擇合適的混紡比，而多組分混紡比的選擇應(yīng)考慮織物的用途及風(fēng)格。同時(shí)，如組分比例過小，即某種纖維含量偏少，則很難使產(chǎn)品的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)及手感風(fēng)格等產(chǎn)生很大的變化，無法實(shí)現(xiàn)所設(shè)計(jì)織物的功能。根據(jù)企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)中的經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)織物功能的主要纖維含量不能低于30%，改善性能的纖維含量不能低于20%。因此，為了能夠?qū)崿F(xiàn)所設(shè)計(jì)織物的功能，體現(xiàn)咖啡炭/棉/木代爾混紡織物的保健功能特征，咖啡炭纖維的混紡比例應(yīng)不低于30%。同時(shí)，咖啡炭/棉/木代爾混紡織物以內(nèi)銷為主，考慮到國(guó)內(nèi)的消費(fèi)水平和消費(fèi)特點(diǎn)，織物的具體要求是挺括、不起皺，布面比較細(xì)致，手感柔軟，穿著舒適等，所以棉纖維和木代爾纖維的含量均不能低于20%。經(jīng)綜合考慮和試驗(yàn)比較，確定咖啡炭纖維/棉/木代爾混紡比為40∶40∶20。

1.4 紗線規(guī)格設(shè)計(jì)

咖啡炭/棉/木代爾混紡保健功能織物用途定位是秋冬季的休閑面料，其應(yīng)為中厚型織物，故設(shè)計(jì)紗線線密度為29.5 tex（20S）。同時(shí)，為了改善面料的起毛起球現(xiàn)象，設(shè)計(jì)中應(yīng)適當(dāng)加大紗線捻度和捻系數(shù)?；旒徏喚€技術(shù)條件見表 2。

2 織物技術(shù)設(shè)計(jì)

2.1 織物風(fēng)格與組織設(shè)計(jì)

本產(chǎn)品選用的咖啡炭纖維屬于棉型化纖，其與普通滌綸相比，因斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、初始模量均低于普通滌綸，回潮率大于普通滌綸，使得織物的手感較一般普通滌綸織物柔軟，吸濕性能有所改善。但就總體而言，純咖啡炭纖維織物的穿著舒適性仍較差。因此，在織物風(fēng)格設(shè)計(jì)中，采用多組分混紡技術(shù)，配合 3 種不同性質(zhì)纖維的性能特點(diǎn)，充分利用咖啡炭纖維、棉纖維和木代爾的優(yōu)良特性，保持咖啡炭纖維織物優(yōu)良的保健功能，改善咖啡炭纖維織物濕舒適性、抗起毛起球性、懸垂性差的缺點(diǎn)?？椢锝M織采用以四上四下緯重平為基礎(chǔ)、雙緯并列配置的縱凸條組織，其固結(jié)組織與交界組織均為平紋組織。織物具有手感豐厚，質(zhì)地柔軟，富有立體感的燈芯條外觀，符合休閑面料的風(fēng)格要求?？椢锏纳蠙C(jī)圖見圖 1。

2.2 織物技術(shù)規(guī)格設(shè)計(jì)

根據(jù)咖啡炭/棉/木代爾混紡保健功能織物的風(fēng)格特征和休閑面料的要求，設(shè)計(jì)本產(chǎn)品的織物技術(shù)規(guī)格見表 3。

3 織物生產(chǎn)工藝流程設(shè)計(jì)

咖啡炭/棉/木代爾混紡織物的織造工藝流程見圖 2。

4 主要工序關(guān)鍵技術(shù)措施

4.1 整經(jīng)工序

整經(jīng)是織物生產(chǎn)中的第一道工序，其為漿紗提供優(yōu)質(zhì)的經(jīng)軸。本產(chǎn)品整經(jīng)采用瑞士貝寧格ZC-L-180型整經(jīng)機(jī)，該機(jī)采用V型筒子架，具有張力均勻控制系統(tǒng)，實(shí)行全機(jī)張力自動(dòng)控制，以保持張力恒定。根據(jù)咖啡炭/棉/木代爾混紡紗的特點(diǎn)，整經(jīng)工藝采用“中速、小伸長(zhǎng)、保彈性、勻張力”的工藝原則。整經(jīng)張力按前、中、后 3 段配置，適當(dāng)增大伸縮筘的擺動(dòng)幅度和保證筘齒間距排列均勻，實(shí)現(xiàn)整經(jīng)片紗張力均勻、排列均勻和卷繞均勻等。保證緯紗通道光潔，減少毛羽，從而減少后道工序加工時(shí)經(jīng)紗斷頭和織疵。整經(jīng)主要工藝參數(shù)為：整經(jīng)速度400 m/min，整經(jīng)張力24、22、20 cN（前、中、后），卷繞密度0.58 g/cm3，總經(jīng)6 820根，每批經(jīng)軸數(shù)11只，每軸整經(jīng)根數(shù)621根×4 軸、620根×7 軸，整經(jīng)長(zhǎng)度24 468 m。

4.2 漿紗工序

由于咖啡炭纖維的載體是滌綸，而滌綸是疏水性纖維，纖維吸濕性和導(dǎo)電性差，織造時(shí)因摩擦易產(chǎn)生靜電而使紗線起毛起球，結(jié)構(gòu)變松，產(chǎn)生大量毛羽，造成開口不清和經(jīng)紗斷頭。同時(shí)，咖啡炭纖維和木代爾纖維表面均較光滑，在受到外力作用時(shí)，纖維間易產(chǎn)生相對(duì)滑移而導(dǎo)致塑性變形增加，彈性和強(qiáng)力降低。因此，根據(jù)相似相溶的原則，選用與咖啡炭纖維有較強(qiáng)粘著力，成膜性能好的漿料。經(jīng)比較篩選和企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)情況，本產(chǎn)品選用PVA、CD-DF868及變性淀粉為主漿料，并適當(dāng)配置抗靜電劑、柔軟劑和平滑劑，以改善紗線導(dǎo)電性，貼伏和減少毛羽，提高紗線的耐磨性。漿料配方和調(diào)漿工藝見表 4。

經(jīng)紗上漿的主要目的是貼伏毛羽，提高紗線的耐磨性。根據(jù)咖啡炭/棉/木代爾混紡紗的特點(diǎn)，上漿工藝采用“二高一低”和“重被覆、貼毛羽、求滲透、保漿膜”的工藝原則。同時(shí)，適當(dāng)提高漿紗回潮率，以保證紗線在織造過程中的柔軟和彈性，防止強(qiáng)力下降而脆斷，而且提高漿紗回潮率可減少需烘干的水份量，減少熱能消耗，實(shí)現(xiàn)漿紗節(jié)能。本產(chǎn)品具體上漿工藝見表 5。

4.3 織造工序

本產(chǎn)品選用豐田JAT710-190型噴氣織機(jī)織造。根據(jù)咖啡炭/棉/木代爾混紡保健功能織物的織造特點(diǎn)，圍繞減少織機(jī)故障停車、提高織造效率和突出織物外觀風(fēng)格與性能，合理選擇工藝參數(shù)。因?yàn)榭椢锝M織為縱凸條組織，其形成凸條的經(jīng)紗運(yùn)動(dòng)規(guī)律為三上一下，交織點(diǎn)較少，打緯阻力較小，故采用遲開口，且開口遲，打緯時(shí)經(jīng)紗與鋼筘的摩擦小，可避免咖啡炭紗線易起毛起球的缺點(diǎn)，有利于減少經(jīng)紗斷頭和斷邊。而低后梁，有利于開清梭口，減少跳花、跳紗疵點(diǎn)。但對(duì)于縱凸條織物而言，采用較大的經(jīng)紗上機(jī)張力，有利于凸條明顯和開清梭口。因此，咖啡炭/棉/木代爾混紡保健功能織物采用“遲開口、低后梁、大張力”的織造工藝。

具體上機(jī)工藝參數(shù)為：車速650 r/min，開口形式為凸輪開口，平綜時(shí)間320°，上機(jī)張力3 410 N，主噴嘴壓力0.36 MPa，輔助噴嘴壓力0.38 MPa，主噴嘴噴氣時(shí)間80°～ 180°，輔助噴嘴噴氣時(shí)間為第一組80°～ 140°，第二組110°～170°，第三組140°～ 200°，第四組170°～ 230°，第五組200°～ 260°，第六組230°～ 280°，拉伸噴嘴噴氣時(shí)間為200°～ 300°，停緯銷開啟時(shí)間為85°～ 270°，后梁高度-2格，前后位置 4，停經(jīng)架高度-1格。

5 結(jié)語

通過上述對(duì)咖啡炭/棉/木代爾混紡保健功能織物的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)的分析探討，可得以下開發(fā)多組分混紡織物的幾點(diǎn)結(jié)論。

（1）多組分混紡織物的原料選擇應(yīng)在充分了解各種纖維性能特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)織物功能和風(fēng)格特征的要求合理選擇，各種纖維在性能上應(yīng)取長(zhǎng)補(bǔ)短，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，達(dá)到改善紗線性能和加工性的目的。

（2）各組分纖維細(xì)度和長(zhǎng)度的確定，應(yīng)根據(jù)混紡紗各種纖維在紗線截面中的徑向分布規(guī)律合理選擇，使各種纖維合理地分布在紗線的內(nèi)層和外層，以充分發(fā)揮各種纖維的優(yōu)良特性。但差異不能太大，否則會(huì)降低成紗的質(zhì)量。

（3）多組分混紡織物生產(chǎn)中，重點(diǎn)應(yīng)把握漿紗質(zhì)量，根據(jù)各組分纖維的性質(zhì)和特點(diǎn)，合理設(shè)計(jì)漿液配方和上漿工藝。同時(shí)，應(yīng)根據(jù)織物的組織和風(fēng)格特征，設(shè)計(jì)織機(jī)上機(jī)工藝，以保證織造效率和織物質(zhì)量。

（4）咖啡炭/棉/木代爾混紡保健功能織物，綜合利用了咖啡炭纖維、棉纖維和木代爾纖維等 3 種纖維的性能特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，產(chǎn)品不僅具有廣闊的市場(chǎng)前景和良好的經(jīng)濟(jì)效益，也符合紡織行業(yè)提高檔次，增加產(chǎn)品附加值，發(fā)展多樣化的產(chǎn)品的必然趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)

[1] 孫哲，畢松梅.咖啡纖維結(jié)構(gòu)與性能研究[J].河南工程學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2014（6）：30-32.

[2] 胡美蓉，章友鶴，畢大明.多組分混紡紗線的優(yōu)勢(shì)及相關(guān)技術(shù)[J].棉紡織技術(shù)，2014，42（6）：31-33.

[3] 趙菊梅.咖啡紗的性能和應(yīng)用前景分析[J].遼寧絲綢，2010（4）：25-26.

[4] 關(guān)立平.機(jī)織產(chǎn)品設(shè)計(jì)[M].上海：東華大學(xué)出版社，2008：113-116.

[5] 談麗豐.丙烯酸改性聚氨酯在CVC品種上的應(yīng)用[A]. 全國(guó)織造新產(chǎn)品開發(fā)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C]. 北京：中國(guó)紡織工程學(xué)會(huì)，2014：242-244.

[6] 崔鴻鈞.機(jī)織工藝[M].上海：東華大學(xué)出版社，2014：230-231.