甲殼素纖維床上用品織物的設(shè)計與試制

張顯華 魏世豪 李媛媛 鄒清云 周 蓉

(河南工程學(xué)院，河南鄭州，450007)

隨著人們消費意識及自我需求的變化，床上用品逐漸向功能性方向發(fā)展，織物的抗菌功能性可以通過兩種途徑實現(xiàn)，一種是在紡絲時加入抗菌纖維，得到的產(chǎn)品將具有長時間的抗菌性能；另一種是加入抗菌劑對紡織品進行抗菌處理。前者的抗菌性能更持久，織物風(fēng)格和手感更好[1]。人體和床上用品親密接觸最多，因此具有衛(wèi)生保健的功能性床上用品自然備受關(guān)注。

甲殼素是從殼類生物中提取的物質(zhì)，資源豐富，屬于天然高分子材料，具有大量的親水性基團和良好的生物特性，抑菌率高達90%，能防止異味的產(chǎn)生，擁有持久的抑菌防臭效果，在功能性紡織品領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用[2]。單獨開發(fā)純甲殼素纖維織物，其生產(chǎn)成本相對太高。目前生產(chǎn)的甲殼素纖維細(xì)度偏粗, 在強度方面相對偏低，其成紗強度受到影響，可以采用將其和棉纖維或其他纖維進行混紡，改善紡紗性能，同時可以降低織物的生產(chǎn)成本。

1 織物風(fēng)格

本產(chǎn)品是以甲殼素纖維、棉纖維為原料，通過混紡來設(shè)計并織制床上用品織物。其外觀細(xì)膩平整，手感柔軟，色澤亮麗，具有抗菌除臭的性能，紗線顏色選擇清爽的淺色系。

2 織物規(guī)格設(shè)計

2.1 原料設(shè)計

床上用品在日常生活中與人們接觸最多，甲殼素纖維具有抗菌抑菌除臭性，且親膚性良好，能進行生物降解，應(yīng)用廣泛，本產(chǎn)品將甲殼素纖維與棉纖維進行混紡，提高了甲殼素纖維的可紡性，同時使織物的生產(chǎn)成本降低，可以極大地滿足消費者對床上用品衛(wèi)生性的要求[3]。

本產(chǎn)品是棉甲殼素纖維混紡床上用品織物，采用的細(xì)絨棉線密度為1.65 dtex，成熟度系數(shù)1.7，纖維長度31.6 mm，含雜率2.34%，回潮率8.4%[4]。甲殼素纖維平均長度30 mm，對其進行預(yù)處理，可以減少纖維的束絲，進而改善纖維間的抱合力，細(xì)度1.8 dtex，回潮率12%。選用甲殼素纖維長度小于棉纖維，可使其較多的分布在混紡紗線的外側(cè)，同時選擇棉/甲殼素纖維70/30是原料成本和產(chǎn)品性能的最佳比例[5]。

2.2 紗線設(shè)計

2.2.1 線密度設(shè)計

本產(chǎn)品定位于高檔的床上用品面料，在紗線密度的選擇上，以細(xì)特紗為主，紗線的線密度為14.5 tex，使織物柔軟舒適，光澤好。

2.2.2 捻度設(shè)計

本產(chǎn)品設(shè)計的織物手感柔軟，考慮緞紋織物捻度的特點，捻度不宜太大，但較小會影響織物的外觀和服用性能，由于甲殼素纖維的特性，其捻度選擇應(yīng)大一些，捻系數(shù)為370。為了生產(chǎn)方便，經(jīng)緯紗設(shè)計同一捻系數(shù)，實測捻度為91.28捻/10 cm。

2.2.3 捻向設(shè)計

對經(jīng)緯紗線進行合理的捻向配合，可以使織物具有一定的外觀效應(yīng)，本設(shè)計的床上用品織物手感柔軟，織物組織為正反緞紋，呈現(xiàn)出不同的光澤效應(yīng)。選用經(jīng)紗Z捻，緯紗S捻，光澤較好。

2.3 織物結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.3.1 織物緊度

床上用品手感柔軟舒適性好，且表面光澤要好，織物的緊度不能太大，同時由于其堅牢度的要求，參考床上用品的織物緊度范圍，選用織物Ej為79%，Ew為50%，總緊度為89.5%[6]。

2.3.2 組織及布邊設(shè)計

本產(chǎn)品設(shè)計的是床上用品織物，組織為緞紋，質(zhì)地松軟，利用組織循環(huán)、顏色搭配，設(shè)計出方格，同時呈現(xiàn)出不同的光澤。為保證織造、染整后加工的順利進行，并得到良好的外觀效應(yīng)，應(yīng)當(dāng)合理設(shè)計布邊，布邊要求平直，質(zhì)地緊密，與布身縮率一致，故布邊設(shè)計為四上一下經(jīng)重平組織，不僅滿足了布邊強度，還能保證布身美觀。織物組織圖如圖1所示。

圖1 織物組織圖

2.3.3 產(chǎn)品規(guī)格

織物的匹長是根據(jù)其使用方式、厚度、織機的最大卷裝容量等多種因素來選定的。匹長為40 m，4聯(lián)匹，產(chǎn)品幅寬250 cm，經(jīng)密550根/10 cm，緯密355根/10 cm。

3 織造工藝

3.1 絡(luò)筒

采用GA012型雙面槽筒松式絡(luò)筒機，將原紗卷繞成一定密度、成形良好的松式筒紗，使紗線能更好地進行染色。考慮到甲殼素纖維強力和紗線毛羽的問題，絡(luò)筒速度為400 m/min。甲殼素纖維與棉纖維混紡，甲殼素纖維的吸濕性能好，為防止染色不均勻和層差的出現(xiàn)，卷繞密度為0.37 g/cm3。甲殼素纖維吸濕性較好，對濕度比較敏感，生產(chǎn)時要對其進行嚴(yán)格的控制，溫度一般調(diào)控在25 ℃～35 ℃以內(nèi)，相對濕度在65%左右[7-8]，不宜大于70%。

3.2 紗線染色前處理

本產(chǎn)品采用棉甲殼素纖維混紡紗線，棉是天然纖維，需要進行染色前處理，減少染色色差。本紗線的煮練工藝，選擇燒堿用量為2 g/L。表面活性劑對紗線進行進一步的濕潤，同時會使表面的蠟狀物質(zhì)和各種雜質(zhì)進行軟化分散，同時可以避免其重新黏附，有利于試劑向纖維內(nèi)部滲透，表面活性劑為1 g/L。軟水劑能有效防止生成另外一些雜質(zhì)，用量為1 g/L[9]。

在漂白工藝中，雙氧水能破壞色素分子，濃度為4 g/L；硅酸鈉是常用的穩(wěn)定劑，穩(wěn)定作用佳，同時對pH值具有一定的緩沖作用，可以抑制雙氧水的分解，用量為3 g/L；浴比為1∶15；pH為10～11；JFC為適量。

3.3 紗線染色

由于甲殼素纖維對染料的吸附和結(jié)合能力較強，染色速度快于棉纖維，對棉纖維進行陽離子化試劑處理，使棉纖維改性而獲得正電荷，提高了混紡的勻染性[10]。

棉甲殼素纖維混紡織物經(jīng)預(yù)處理后可實現(xiàn)活性染料染色，能得到較好的染色深度和勻染性，對抗性和皂洗牢度影響較小，染色條件易控制。Na2CO3質(zhì)量濃度為10 g/L，可以調(diào)節(jié)pH，同時有固色作用。在進行染色過程中，用食鹽作促染劑，用量為40 g/L。結(jié)合本產(chǎn)品面料風(fēng)格，紗線以淺色為宜，浴比為1∶8。甲殼素纖維對染料助劑比較敏感，食鹽、純堿要分次加入；為了減少對紗線的損傷，采用加完食鹽后緩慢升溫至80 ℃，分次等量加入堿劑，每隔10 min加入一次，以使充分勻染。

3.4 絡(luò)筒

采用Schlafhorst Autoconer338型絡(luò)筒機。該織物所用紗線線密度為14.5 tex，屬細(xì)特紗，絡(luò)筒速度應(yīng)適當(dāng)減小，但應(yīng)大于松式絡(luò)筒時的速度，絡(luò)筒速度為500 m/min。甲殼素纖維之間摩擦抱合力較小，張力應(yīng)適當(dāng)偏小，本產(chǎn)品的張力為10 cN。卷繞密度與紗線的號數(shù)有關(guān)，參考相似產(chǎn)品，卷繞密度為0.42 g/cm3。

3.5 整經(jīng)

選擇本寧格ZDA-GE型分批整經(jīng)機。本產(chǎn)品設(shè)計床上用品的紗號數(shù)細(xì)，為減少伸長損失并降低斷頭，整經(jīng)工藝以“小張力，低轉(zhuǎn)速”為原則。主要參數(shù)設(shè)置：張力20 cN，張力桿隔距26 mm，整經(jīng)速度550 m/min，整經(jīng)卷繞密度0.52 g/cm3，整經(jīng)寬度272 mm。接頭方式為織布結(jié)，相對濕度65%，計算并修正整經(jīng)軸數(shù)為16個。為達到拼幅、拼花的要求，在漿紗前需要對紗線進行劈花和排花。

3.6 漿紗

采用祖克S432型漿紗機，高壓上漿，浸透與被覆并重，使?jié){料緊緊貼伏。甲殼素纖維混紡后的紗線毛羽較多，不利于織造時開口，容易形成織疵。紗線經(jīng)過上漿，可以有效地改善紗線表面毛羽等情況。鑒于棉甲殼素纖維混紡紗線毛羽較多、紗線強力不夠，其主要參數(shù)設(shè)置：上漿率14%，漿紗回潮率9%，經(jīng)紗伸長率0.96%，控制車速50 m/min，溫度90 ℃。甲殼素纖維紗線耐堿不耐酸，為了減少對紗線的損傷，漿液一般為中性或者微堿性，pH值為7～8[11]。

3.7 穿經(jīng)

采用半自動穿經(jīng)，經(jīng)停片6排，采用順穿法。基礎(chǔ)組織是五枚三飛經(jīng)面緞紋和五枚三飛緯面緞紋，布邊是四上一下經(jīng)重平組織，將布邊穿入最后2頁綜，分別為11、12；布身采用順穿法來提高工作效率，穿綜情況依次為1、2、3、4、5、6、7、8、9、10。本產(chǎn)品幅寬為250 cm，筘幅為267.7 cm，選擇布邊穿筘為3入，布身為4入，公制筘號133齒/10 cm。

3.8 緯紗準(zhǔn)備

緯紗定捻采用SFVC型定捻鍋，可以在一定程度上穩(wěn)定紗線捻度。本產(chǎn)品緯紗為棉甲殼素混紡紗線，紗號較細(xì)，捻度適中。具體定捻工藝：溫度85 ℃，時間60 min，壓力9.78 kPa。

3.9 織造

為了達到織物布面柔軟光滑、色澤光亮的要求，采用ZAX9100型噴氣織機，其入緯率、生產(chǎn)效率高。甲殼素纖維紗線在織造過程中容易產(chǎn)生毛羽，易造成經(jīng)紗黏連、飛花、斷頭等，織物幅寬較寬，織造采用“早開口，小張力，低后梁”的工藝原則，使布面平整細(xì)膩，色澤光亮。

4 后整理工藝

燒毛可以去除經(jīng)過各種摩擦后產(chǎn)生的布身細(xì)毛，使布面光潔美觀，保證質(zhì)量并提高服用性。本產(chǎn)品使用LZCM028型氣體燒毛機，采用一正一反燒毛。織物輕薄，由于甲殼素纖維紗線生產(chǎn)過程中毛羽很多，車速不宜太大，太小又有可能損傷此織物。主要參數(shù)設(shè)計：車速110 m/min，火焰溫度800 ℃，火焰與布面距離1.0 cm。

采用酶退漿和氧化劑退漿相結(jié)合，酶退漿具有專一性，較溫和，氧化劑輔助退漿褪去PVA漿料，退漿更徹底、充分。生物酶無危害，對環(huán)境的污染小，氧化劑亞溴酸鈉相比雙氧水對纖維的損傷更小。

拉幅將織物的幅寬拉至規(guī)定的寬度，并使它呈穩(wěn)定狀態(tài)，同時可以糾正一些緯紗問題，使織物的外觀質(zhì)量得到改善。采用德國Moenus公司KranzeK30型熱風(fēng)拉幅機。棉甲殼素纖維混紡紗公定回潮率為10.92%，給濕率為16%，熱風(fēng)烘房溫度110 ℃，車速60 m/min，蒸汽氣壓200 kPa。

通過降低織物在使用過程中的經(jīng)向收縮來穩(wěn)定織物尺寸，一般未整理前的織物經(jīng)向縮水率約在8%～10%，經(jīng)過整理可以使其在3%左右[12]。本產(chǎn)品吸濕性較好，采用三輥筒橡膠毯式預(yù)縮機，給濕率為15%，車速為30 m/min。

5 結(jié)語

本產(chǎn)品選用棉/甲殼素纖維70/30 14.5 tex紗，經(jīng)紗Z捻，緯紗S捻，捻度91.28捻/10 cm；織物經(jīng)密550根/10 cm，緯密355根/10 cm，總緊度89.5%，采用緞紋及紗線顏色設(shè)計出方格組織，其性能柔軟舒適，光澤好，抑菌率達70%以上。該面料在滿足普通床上用品性能的基礎(chǔ)上，還具有抑菌抗菌、環(huán)保等特點，豐富了產(chǎn)品的價值，提升了消費者的生活品質(zhì)。