高級(jí)機(jī)織潔凈面料的設(shè)計(jì)與織造

羅炳金　林曉云

詳細(xì)介紹了高級(jí)抗靜電潔凈面料的性能要求，并根據(jù)這些性能要求，著重從主體原料選擇、導(dǎo)電絲選用和配置、組織結(jié)構(gòu)確定、織造工藝等關(guān)鍵技術(shù)分析探討了高級(jí)抗靜電潔凈面料的設(shè)計(jì)和開發(fā)過程。

This paper introduced the design of an antistatic-cleanroom fabric as well as its production, and emphatically analyzed the technique and the key measures to design and develop the antistatic-cleanroom fabric.

一般的潔凈面料主要是指抗靜電的面料，主要用在煤礦、天然氣、油田、化工廠等易燃易爆的工作場(chǎng)所的工作服。但是隨著現(xiàn)代科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，在微電子、精密加工、生物制藥等行業(yè)對(duì)潔凈面料的功能要求越來越高，這些行業(yè)的的車間和潔凈室的潔凈服不但要求有優(yōu)良持久的抗靜電性能，而且要求潔凈服對(duì)人體散發(fā)的大量塵粒起到良好的屏蔽和過濾作用，同時(shí)自身又不能成為發(fā)塵源。

國(guó)內(nèi)的抗靜電織物從20世紀(jì)90年代初發(fā)展迅速，但相對(duì)國(guó)外，產(chǎn)品還是比較低檔，功能比較單一，適合1000級(jí)及以上的潔凈室用的潔凈服面料比較少見，高端的潔凈面料大多進(jìn)口于日本和歐美國(guó)家。因而開發(fā)高級(jí)潔凈服面料具有廣闊市場(chǎng)前景。

1高級(jí)潔凈面料的性能要求

1.1無塵性、濾塵性、舒適性

無塵性是指潔凈服裝本身不能成為發(fā)塵源，這就要求潔凈服的面料在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過程中選擇不發(fā)塵的原料和輔料，并且在面料的裁剪、縫制中減少發(fā)塵和積塵的可能性。

作為潔凈服潔凈性能的另一個(gè)重要指標(biāo)—濾塵率，在日本也被業(yè)界稱為捕塵率，是指潔凈服阻隔人體微粒向外擴(kuò)散的效果，這要求潔凈面料不能透過皮屑、頭屑等身體散落粒子以及內(nèi)衣等散出的纖維屑粒子.

高級(jí)潔凈服的人性化設(shè)計(jì)必須要考慮舒適性的因素，這就要求潔凈服的面料具有良好透氣性、透濕性，以避免穿著時(shí)的悶熱。一般來說，提高潔凈服面料的透氣性和透濕性是以犧牲濾塵性為代價(jià)的，因此，潔凈服的透氣性和透濕性必須控制在一定范圍之內(nèi)。

1.2抗靜電性和耐久性

抗靜電織物的加工方法主要有以下3種類型：一是涂敷法，就是在纖維表面涂敷一層親水性聚合物表面活性劑（抗靜電劑），這種方法工藝簡(jiǎn)單，但織物不耐洗滌；二是加入法，即在合纖原料中加入抗靜電劑或碳黑微粒，然后紡絲、織布，這種方法生產(chǎn)方便，但織物殘留電壓偏高，黑色抗靜電纖維在淺色織物中無法掩蓋；第三種方法是嵌織導(dǎo)電纖維法，采用此種方法獲得的抗靜電面料的抗靜電性能耐久性強(qiáng)，能適應(yīng)低濕環(huán)境，織物應(yīng)用面廣。

潔凈服抗靜電性能的耐久性主要通過選擇合適的防靜電纖維來實(shí)現(xiàn)，目前常見有兩種防靜電纖維—表面滲碳型和復(fù)合紡絲型防靜電纖維。表面滲碳型防靜電纖維因?yàn)槠鋵?dǎo)電成分涂覆在基體表面，經(jīng)洗滌后導(dǎo)電成分易剝落，增加面料的發(fā)塵量；而復(fù)合紡絲型防靜電纖維則是將導(dǎo)電成分與熔融狀的基體材料充分混合后，再經(jīng)特殊噴絲孔而成，因此耐磨耐洗，適合用在高級(jí)潔凈服面料中。

潔凈性能耐久性的另一個(gè)主要指標(biāo)是面料的起毛起球等級(jí)。摩擦起毛起球等級(jí)低的面料，在使用過程中容易產(chǎn)生微粒，污染潔凈室的環(huán)境。

2高級(jí)潔凈面料的設(shè)計(jì)

根據(jù)潔凈服的性能要求、實(shí)際的生產(chǎn)條件、產(chǎn)品的價(jià)格情況，形成高級(jí)潔凈服面料的設(shè)計(jì)思路。

2.1主體原料選擇

在潔凈室里使用的織物不能產(chǎn)生絨毛和灰塵，而棉、麻等天然纖維因?yàn)槭嵌汤w維，在纖維末端很容易產(chǎn)生顆粒物，再生切片紡制的纖維含有一定比例的回收料，其中雜質(zhì)較多，會(huì)增加面料的發(fā)塵幾率，所以聚酯和聚酰胺的合成纖維成為首選。而聚酯材料在耐熱性、尺寸穩(wěn)定性、耐自然老化（變黃）、洗滌耐久性及纖維加工等方面都優(yōu)于聚酰胺纖維。

據(jù)資料報(bào)道，選用超細(xì)纖維（單絲纖度在0.5dtex以下）能夠發(fā)揮其優(yōu)異的過濾性能，并且超細(xì)纖維織物的吸濕透氣性能也優(yōu)于普通合成纖維織物。經(jīng)對(duì)比試驗(yàn)，采用單絲纖度在0.6～0.7dtex范圍內(nèi)的細(xì)旦聚酯纖維作為基本材料，一方面滿足了過濾的要求，與普通合成纖維織物相比其透氣性、舒適性也大為提高，其成本與超細(xì)纖維相比也下降了許多。

2.2導(dǎo)電絲的選擇和使用

電阻率小于107Ω/cm的纖維定義為導(dǎo)電纖維，高級(jí)的潔凈服面料要求電導(dǎo)率相對(duì)要高、導(dǎo)電耐久性好、導(dǎo)電介質(zhì)不易脫落、織造性能良好、強(qiáng)度及熱學(xué)性能與主體材料基本一致，同時(shí)導(dǎo)電纖維以較低的混用率（一般混用0.5%～2%），即能使滌綸、錦綸等織物具有良好的抗靜電效果，生產(chǎn)成本較低。

考慮到主體材料是選用聚酯纖維，而聚酯纖維與聚酰胺纖維的熱學(xué)性能不盡相同，兩者的沸水收縮率有一定的差異。為了防止后整理時(shí)導(dǎo)電絲因收縮率不同而造成卷曲或斷裂，從而造成抗靜電性能下降和影響織物的外觀及手感，應(yīng)選用聚酯基的復(fù)合導(dǎo)電絲。

現(xiàn)國(guó)內(nèi)多采用日本KANABO（鐘紡）、德國(guó)BASF（巴斯夫）及美國(guó)SOLUTIA（首諾）等公司的復(fù)合紡絲導(dǎo)電纖維。

導(dǎo)電纖維的使用方式采用“嵌織導(dǎo)電纖維法”，即在織物中，嵌織一定比例的導(dǎo)電纖維，以此使織物在服用過程中摩擦產(chǎn)生的靜電迅速釋放。導(dǎo)電纖維嵌入織物中的距離有：5、10mm條紋狀；1.5mm×1.5mm、2.5mm×2.5mm、5mm×5mm、10mm×10mm、15mm×15mm網(wǎng)格狀。導(dǎo)電絲在織物嵌織的距離越小，織物表面的電阻就越小，織物的抗靜電性也就越好，但織物的成本和織造的難度則越高，所以根據(jù)產(chǎn)品的要求和現(xiàn)有的生產(chǎn)條件選擇合適的導(dǎo)電絲的間距是比較關(guān)鍵的。經(jīng)過多種潔凈面料的測(cè)試與數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析，織物嵌織導(dǎo)電絲的間距與織物表面的電阻及織物成本的關(guān)系如圖1所示。從圖1可以看到織物中導(dǎo)電纖維嵌入的距離為5mm×5mm時(shí)，織物的表面電阻和織物的成本都相對(duì)較低。

2.3組織結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

高級(jí)潔凈服面料一般采用平紋或斜紋組織。斜紋織物在其耐磨性及外觀上較平紋為優(yōu)，并且適宜于高密織物。

平紋類或2/2斜紋類織物：導(dǎo)電絲浮于織物表面，使織物更易發(fā)生電暈放電，提高抗靜電性能，主要用于加工抗靜電工作服。

2/1＋1/2或3/1＋1/3聯(lián)合組織類織物：該類織物采用地經(jīng)為2/1或3/1斜紋組織，嵌織的導(dǎo)電絲為1/2或1/3組織隱藏于織物背面，使產(chǎn)品具有抗靜電性能，且導(dǎo)電纖維隱蔽、不外漏，織物外表美觀，適于制作高級(jí)潔凈服的面料。

2.4織物規(guī)格總表

根據(jù)上述的設(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)出高級(jí)機(jī)織抗靜電潔凈織物規(guī)格如表1。

3生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)

具體的工藝流程如下：

（1）經(jīng)紗：原料→網(wǎng)絡(luò)→整經(jīng)→穿經(jīng)→織造→后處理

（2）緯絲：原料

織物下機(jī)后要進(jìn)行機(jī)械處理，使經(jīng)紗與經(jīng)紗之間產(chǎn)生一定程度的重疊（使緯向的縮率達(dá)到15%左右），使織物的經(jīng)向緊度大于100%，并且要進(jìn)行熱定形整理。

3.1網(wǎng)絡(luò)工序

普通的抗靜電潔凈面料的生產(chǎn)都需要上漿或加捻工藝，以便于織造。但上漿也給織物帶來了附加的含塵粒子或離子，這些含塵粒子或離子在織物經(jīng)過退漿工序后還是很難全部消除的，于是影響了抗靜電潔凈面料的性能；而加捻將影響高支高密織物的手感和面料的濾塵性。因此在開發(fā)高級(jí)潔凈服面料時(shí)，可使用網(wǎng)絡(luò)工藝。在采用網(wǎng)絡(luò)工藝時(shí)，最關(guān)鍵的是控制好網(wǎng)絡(luò)度（網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)之間的距離）和網(wǎng)絡(luò)牢度（也稱交絡(luò)牢度，指網(wǎng)絡(luò)結(jié)在一定張力作用下不解體的能力）。網(wǎng)絡(luò)牢度越好，網(wǎng)絡(luò)絲的后加工性越好。但是從織物外觀考慮，網(wǎng)絡(luò)牢度過大，織物上殘留的網(wǎng)絡(luò)結(jié)較多，織物硬挺、彈性不好，影響織物的濾塵性；網(wǎng)絡(luò)牢度過小，在織造的各道工序中易出現(xiàn)斷頭、起毛、起球現(xiàn)象。網(wǎng)絡(luò)牢度與網(wǎng)絡(luò)度、網(wǎng)絡(luò)加工時(shí)的壓縮空氣的壓強(qiáng)、加工速度、預(yù)加張力和超喂率等有直接關(guān)系。

根據(jù)高級(jí)潔凈服面料的性能和織造要求，經(jīng)過反復(fù)的實(shí)驗(yàn)，確定網(wǎng)絡(luò)工序的主要工藝：甲經(jīng)的網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)之間的距離控制在12mm，乙經(jīng)控制在10mm，壓縮空氣壓強(qiáng)為0.15～0.35MPa，加工速度為400m/min，網(wǎng)絡(luò)加工的預(yù)加張力為4.41mN，超喂率為3%左右。

3.2整經(jīng)工序

整經(jīng)速度適當(dāng)降低，以保證經(jīng)絲彈性、減少斷頭，并使經(jīng)軸達(dá)到張力、排列和卷繞三均勻。整經(jīng)時(shí)，張力的控制尤為重要，若張力過大，會(huì)損傷經(jīng)絲的物理機(jī)械性能；若張力過小，會(huì)造成經(jīng)絲間的相互纏繞。在不影響整經(jīng)及后道工序生產(chǎn)的前提下，張力以小為好，一般甲經(jīng)長(zhǎng)絲的整經(jīng)張力為（21±2）cN，乙經(jīng)的整經(jīng)張力為（16±2）cN，且要保證絲線退解時(shí)張力盤完好，導(dǎo)紗器清潔，經(jīng)絲間張力均勻，以免寬急經(jīng)產(chǎn)生。

3.3織造工序

該織物為高密度的薄型織物，總經(jīng)根數(shù)較多，加之嵌織比較細(xì)的導(dǎo)電纖維，所以應(yīng)適當(dāng)降低織機(jī)的車速，這樣有利于減少經(jīng)絲起毛或斷頭以及引緯失誤。

織造時(shí)宜采取“早開口、遲引緯、上機(jī)張力宜大”的工藝措施。由于經(jīng)紗采用滌綸長(zhǎng)絲，故可適當(dāng)加大織造上機(jī)張力，來滿足織造要求。上機(jī)張力一般控制在其斷裂強(qiáng)力的19%左右，比在其它織機(jī)上制織要高4%。這樣可減少梭口上、下層經(jīng)紗的伸長(zhǎng)差異，有利于噴水引緯時(shí)梭口清晰。

將梭口盡可能調(diào)成等張力梭口，這樣既保證了梭口的清晰度，又在一定程度上減小了開口時(shí)上、下層經(jīng)絲張力的差異，梭口大小為9mm。噴水織機(jī)的經(jīng)位置線調(diào)整主要靠改變后梁的位置參數(shù)來實(shí)現(xiàn)，經(jīng)位置線的變化決定了開口時(shí)上、下層經(jīng)絲張力差異程度。根據(jù)ZW405型噴水織機(jī)的機(jī)構(gòu)特點(diǎn)和品種結(jié)構(gòu)要求，確定后梁的高度調(diào)在8cm檔，深度調(diào)在4cm檔；停經(jīng)架的的高度調(diào)在5cm檔，深度調(diào)在1cm檔，這樣減小了上、下層經(jīng)絲的張力差異，滿足了噴水引緯要求。為避免緯絲噴射中易出現(xiàn)的緯絲扭圈、緯縮等疵點(diǎn)，可采取適當(dāng)加大噴射壓力的措施來解決。

具體織造上機(jī)工藝參數(shù)如下：車速450r/min，噴射時(shí)間85°，綜平時(shí)間340°，夾持器動(dòng)程0.8mm，夾持器閉合時(shí)間340°，開放時(shí)間108°，左絞邊閉合時(shí)間20°，右絞邊閉合時(shí)間280°，水泵動(dòng)程30mm，噴嘴方向正中，探緯信號(hào)320°，拘束飛行220°，殘留緯絲長(zhǎng)8mm，上機(jī)張力29～34cN。

為避免溫濕度不當(dāng)造成毛絲多、開口不清、織造效率低等問題，車間溫、濕度應(yīng)嚴(yán)格控制，適宜的溫度為20～25℃，濕度為68%～75%。

參考文獻(xiàn)

[1]盛東曉.高級(jí)潔凈服的研制[J].潔凈與空調(diào)技術(shù)，2002（4）：19–22.

[2]馬洪才，馬會(huì)英.有機(jī)導(dǎo)電纖維抗靜電織物設(shè)計(jì)及性能測(cè)試[J].棉紡織技術(shù)，2003，31（11）：656–658.

[3]蔡永東.抗靜電格子綢的生產(chǎn)技術(shù)[J].絲綢，2005（12）：14–16.

[4]董俊霞.抗靜電織物的設(shè)計(jì)與開發(fā)[J].棉紡織技術(shù)，2007，35（5）：7–9.