嵌織式抗靜電織物的設計與性能研究

徐秋燕，張錄錄，陳益人

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嵌織式抗靜電織物的設計與性能研究

徐秋燕，張錄錄，陳益人*

（武漢紡織大學 紡織科學與工程學院，湖北 武漢 430073）

通過正交實驗法，研究織物中導電紗間距，導電紗主體，導電紗所在位置等因素對織物抗靜電性能的影響。采用電荷半衰期作為織物抗靜電性能的評價指標。結果表明：在織物中嵌織式地加入導電纖維是提高織物抗靜電性能的一種有效方法，導電纖維之間的間距以及導電纖維的主體紗對織物抗靜電性能影響不大且織物的正反面抗靜電效果相同。

抗靜電織物；導電纖維；嵌織式；半衰期；正交法

抗靜電織物制備方法主要有：織物表面整理、纖維化學改性和采用導電纖維三種方法[1]。有實驗表明三種抗靜電織物制備方法中，導電纖維法的電荷半衰期最小，抗靜電效果最好，且洗滌后抗靜電效果幾乎不變[2]。隨著人們生活水平的提高和對自身健康保護意識的增加，民用導電纖維必然成為趨勢。進一步探討導電纖維對織物抗靜電性能的影響，有利于擴展導電織物的應用領域。

本文通過在織物中嵌織式地加入導電纖維深入地探討了導電紗之間的間距，導電紗主體以及導電紗所在位置對織物抗靜電性能的影響。

1 實驗部分

1.1 實驗材料與器材

材料：19.44tex純棉紗，三種導電紗：18.22tex純棉紗+20D導電長絲、18.22texC/T65/35紗+20D導電長絲、18.22texT/C60/40紗+20D導電長絲，活性橙，純堿，食鹽。

器材：Y200S小樣織機以及穿筘刀、穿綜鉤等織造配套工具，YG（B）342D型織物感應式靜電測試儀，DHG-924385-III電熱恒溫鼓風干燥箱，HTX-12紅外線小樣機，BS223S電子天平。

1.2 實驗方案

本實驗設計了四組共13種不同類型的織物，其中第一組為經緯紗均為19.44tex的純棉織物；第二組為緯紗為19.44tex純棉紗，經紗為19.44tex純棉紗+導電紗（18.22tex純棉紗+20D導電長絲）的織物；第三組為緯紗為19.44tex純棉紗，經紗為19.44tex純棉紗+導電紗（18.22texC/T65/35紗+20D導電長絲）的織物；第四組為緯紗為19.44tex純棉紗，經紗為19.44tex純棉紗+導電紗（18.22texT/C60/40紗+20D導電長絲）的織物。其具體規格如表1所示。

表1 四組13種不同結構參數織物

1.3 實驗測試

電荷半衰期是指纖維材料的靜電衰減到原始數值的一半所需要的時間[3]。電荷半衰期越短，說明電荷越不容易在纖維制品上積聚，則纖維制品的抗靜電性能越好。

將表1所列13種樣品經染色處理后，通過YG（B）342D型織物感應式靜電測試儀，根據行業標準FZ/T01042-1996測試各個樣品的半衰期并分析比較，探討導電紗間距、導電紗的主體以及導電紗所在織物位置對最終產品抗靜電性能的影響。

圖1 織物組織圖

2 參數設計

2.1 織物參數設計

為使嵌入的導電纖維不致影響織物的外觀效應和風格特征，本實驗采用經二重組織的原理嵌入導電纖維，即將織物的經紗分為表經和里經，將純棉紗線作為表經，顯現于織物正面；而將嵌入的導電纖維作里經，顯現于織物反面。用顯現于織物正面的表經遮蓋住導電纖維，以構成良好的織物外觀效應和風格特征。為了使織物正反面效應相同，本實驗表組織選用3/1斜紋，里組織選用1/3斜紋。織物組織圖如圖1所示。

為保持織物良好的外觀風格，原則上織物經密應選用較高緊度，本試驗織物經向緊度設計為85%；

織物經向緊度計算公式為：

式中：Ej為織物經向緊度；Pj為織物經紗密度。

由式（1）可計算得出織物經密Pj=538.2根/10cm；

總經根數計算公式為：

式中：W---織物幅寬（cm）；

S---邊紗根數（根）；

a---地組織每筘穿入數；

b---邊組織每筘穿入數。

本實驗布邊采用1/1平紋，幅寬為20cm，邊紗根數為24，穿筘均選用4入；

由式（2）可計算得出織物總經根數Z=1096根。

圖2 織物上機圖

2.2 織物上機圖

織物上機圖如圖2所示。

2.3 導電紗間距及排列設計

為了探索導電纖維間距對織物抗靜電性能的影響，本實驗設計了0.5cm，0.8cm，1.2cm，2.0cm四種導電紗間距。

相鄰導電紗之間的純棉紗根數，其計算公式如下：

式中：Y——相鄰導電紗之間的純棉紗根數；

X——導電紗間距。

由式（3）可得到導電紗間距不同時，相鄰導電紗之間的純棉紗根數如表2所示。

表2 相鄰導電紗之間的純棉根數

導電紗的間距和排列如表3所示（A代表純棉紗，B代表導電紗）。

表3 導電紗的間距和排列

2.4 染色工藝參數設計

染料（活性橙）：1%；食鹽：30g/ L；純堿：10g/ L；浴比：1:10。

本實驗所用的纖維種類有棉纖維、滌綸纖維（聚酯纖維）以及錦綸基抗靜電長絲，但基布的材料是由棉纖維組成，棉纖維在實驗中用量最大，其它纖維主要做作為輔助，嵌織于織物中，故染料的選擇，以棉纖維為主，故選用活性染料。本實驗在染色過程中加入食鹽以改善染色效果，加入純堿則起促染和固色的作用。

染色工藝圖如圖3所示。

圖3 織物染色工藝

2.5 測試參數設計

本實驗采用的試樣尺寸為4cm×3cm的矩形與半徑為2cm的半圓形復合而成的形狀。

3 實驗結果與分析

表4 第一組布樣的電荷半衰期

由表4可知，純棉布織物的電荷半衰期平均值為0.26s。

表5 第二組布樣的電荷半衰期

表6 第三組布樣的電荷半衰期

由表4可知，未加入導電紗的純棉布樣的電荷半衰期在0.24~0.29s之間，平均電荷半衰期為0.26s。由表5、表6、表7可知，加入導電紗的布樣電荷半衰期均在0.01~0.02s之間。結果表明：在織物中嵌織式地加入導電纖維可以大大提高織物的抗靜電性能。

將表5、表6、表7內部數據進行比較，發現織物的電荷半衰期均在0.01~0.02s之間，由數據可以推斷出導電紗的間距對織物的抗靜電性能影響不大。

比較表5、表6、表7數據，發現當導電紗的間距保持不變時變化導電紗的主體，織物的電荷半衰期仍在0.01~0.02s之間。所以，當基布采用純棉紗且其他參數保持一致時，導電紗主體的變化對織物整體的抗靜電性能影響不大。

比較表5、表6、表7中織物正反面的電荷半衰期，發現織物的正反面電荷半衰期幾乎相同，說明導電長絲顯露在織物的正面還是反面對織物的抗靜電性能幾乎沒有影響。

染色后織物正面如圖4（a）所示，織物反面如圖4（b）所示。

由圖4(a)、(b)可知，導電紗加入后織物的正面外觀沒有影響，導電紗均顯露在織物的反面。結合表5、表6、表7數據，可以表明，本實驗采用的方法在明顯提高織物抗靜性能的同時，不會影響織物的外觀。

圖4 染色后織物正反面

注：圖中顯露的黑色長絲即為導電紗

4 結語

(1) 將導電纖維嵌織入織物中，能在盡量減少導電纖維用量的前提下，織物的抗靜電性能得到明顯改善。

(2) 當選用嵌織法將導電纖維加入織物時，選擇經密較大的經二重組織，并將導電紗作為里經，能在改善織物抗靜電性能的同時，避免因導電纖維的顏色對織物外觀造成的影響。

(3) 當基布采用純棉紗時，導電紗的間距（0.5~2.0cm）和導電紗的主體選擇對最終織物的抗靜電性能影響不大。

(4) 嵌織式加入導電纖維的織物在染色后，抗靜電效果仍十分明顯。

[1] 謝家祥，薛長安，王耀，等．抗靜電紡織品的設計和開發[J]．現代紡織技術，2011，(6)：50-52.

[2] 王淑芳，李英儒．抗靜電織物亟待開發[J]．化工新型材料，1994,（7）：13-16.

[3] 于偉東．紡織材料學[M]．北京：中國紡織出版社，2008．160.

Design and Study of Property on Anti-static Mosaic Fabric

XU Qiu-yan, ZHANG Lu-lu, CHEN Yi-ren

(School of Textile and Engineering,Wuhan Textile University, Wuhan Hubei 430073,China）

Across the orthogonal test, we studied about how the conductive yarns in the fabric influenced the anti-static property, such as the spacing, body and location of the conductive yarn. Using the charge half decay time index to evaculate the property of the anti-static fabric. The result shows that: we can improve the anti-static property efficiently by adding the conductive fibers into the fabric in mosaic way. The conductive fiber'spacing and body make a few influence on the property of anti-static fabric and both sides of the fabric get the anti-static property of the same effect.

Anti-static; Conductive Fabric; Mosaic; Charge Half Decay Time; Orthogonal Test

陳益人（1964-），女，教授，研究方向：紡織品設計及檢驗.

TS101.92+3

A

2095－414X(2014)06－0001－05