咖啡炭/棉/木代尔混纺保健功能织物开发与生产

摘要：以咖啡炭/棉/木代尔混纺保健功能织物开发生产为例，详细介绍了多组份混纺织物开发的主要设计要素和设计方法，分析探讨了咖啡炭/棉/木代尔混纺保健功能织物生产各工序的工艺和技术措施，为该类织物的开发提供参考。

关键词：咖啡炭纤维；棉纤维；木代尔；多组分；混纺

中图分类号：TS106 文献标志码：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

随着纺织科学技术水平的不断提高，纺织品朝着高性能、多功能、生态、环保的方向发展，功能性纤维及纺织品不断涌现，凸现“绿色、环保、低碳”的时代主题。同时，随着人们生活质量的提高，人们对纺织品提出了保健化、舒适化、时尚化、高档化的新要求。由于各种天然纤维和合成纤维都有其各自的优缺点，单一纤维制成的织物因存在某些方面的不足，已无法满足现代纺织品对织物的要求。然而，采用多组份纤维混纺技术，将不同性质的纤维进行混纺，可以利用不同纤维间的性能差异制成不同性能和风格的织物，使各种纤维在性能上取长补短，优势互补，达到改善纱线结构与性能的目的，从而提高产品的服用性能。因此，采用多种纤维混纺的织物已成为取代单一原料织物的主要品种和纺纱企业产品结构调整的必然趋势。

本文结合咖啡炭/棉/木代尔混纺保健功能织物的开发，分析探讨多组分纤维混纺保健功能织物的设计和生产关键技术，为该类织物的开发提供参考。

1 纱线技术设计

1.1 原料选择

多组分混纺纱线通常含有两种或两种以上的纤维，它是通过不同的纤维原料进行混合而得到的混纺产品。而各组份纤维的性能结构决定了多组分纤维混纺纱线的性能，因此，应合理选择多组分混纺纱线中各纤维组分。在多组分混纺织物的原料选择时，首先应在充分了解各种纤维性能特点的基础上，根据织物功能和风格特征的要求确定一个具有相对稳定的性能的纤维原料作为主要的组成成分。然后，在这一主要纤维的基础上，选择其它的纤维来改良和完善主要组成成分的某方面性能不足，从而使成纱产品获得更好的特性，且具有一定的功能和风格特征。而本文开发产品要求具有抑菌除臭、发散负离子、抗紫外线和升温保暖的功能，因此，经比较选用咖啡炭纤维作为主要组分，并配以棉纤维和木代尔纤维。

咖啡炭纤维作为天然、环保、对人体无害的新型功能性纤维，具有吸臭除味、净化空气、释放负离子、增强人体免疫功能的保健作用，还具有良好的升温保暖、远红外线功能等。木代尔是一种高湿模量再生纤维素纤维，纤维原料采用欧洲的榉木，先将其制成木浆，再通过专门的纺丝工艺加工而成纤维；其具有银白的光泽和良好的柔软性、吸湿性、可染性及染色后色泽鲜艳的特点，且因强力高而均匀，故有良好的可纺性和可织性。棉纤维则有较好的吸湿性及一定的耐磨性，透气性好、回潮率高、无静电现象、手感柔软，配以一定比例的棉纤维，不仅可以增强纤维间抱合力，提高可纺性，还可以改善织物起毛起球现象，有利于纺纱生产。

因此，咖啡炭/棉/木代尔混纺产品是一种典型的绿色环保产品。其中的咖啡炭纤维能为混纺产品提供良好的保健性能和机械性能，棉纤维则可以为混纺产品提供良好的舒适性能和可加工性能，木代尔不仅改善混纺产品的拉伸性能，还改善产品的光泽，并提高产品的舒适性。三组分纤维混纺使得混纺产品中的各组分纤维能充分体现各自的优良特性，不仅保持了咖啡炭纤维织物的抑菌除臭、发散负离子、抗紫外线等优良特性，还改善了织物的手感和肌肤触感，且其可加工性和性价比进一步提高，实现了 3 种纤维优化组合的目的。

1.2 原料规格选择

根据混纺纱各种纤维在纱线截面中的径向分布规律，纤维在纱线断面内的径向分布与纤维性质有关。一般细的纤维和长的纤维分布在纱的内层，粗的纤维和短的纤维分布在纱的外层；初始模量小的纤维易趋向于分布在外层，模量大的则易趋向于分布在内层。分布外层纤维的性能在织物性能和风格上起主导作用。但纤维间的细度和长度差异不能太大，否则会造成混料的细度不匀率增大，在纺纱时易造成纤维断裂，形成大量毛羽，反而降低成纱质量。为充分体现咖啡炭/棉/木代尔混纺织物的功能性和风格，发挥混纺产品中各种纤维的优良特性，使各种纤维合理地分布在纱线的内层和外层，本产品选用的 3 种原料的性能指标见表 1。

1.3 混纺比选择

在多组分混纺纱线开发时，需要对不同的原料进行合理组合，即选择合适的混纺比，而多组分混纺比的选择应考虑织物的用途及风格。同时，如组分比例过小，即某种纤维含量偏少，则很难使产品的物理性质、化学性质及手感风格等产生很大的变化，无法实现所设计织物的功能。根据企业产品开发中的经验，实现织物功能的主要纤维含量不能低于30%，改善性能的纤维含量不能低于20%。因此，为了能够实现所设计织物的功能，体现咖啡炭/棉/木代尔混纺织物的保健功能特征，咖啡炭纤维的混纺比例应不低于30%。同时，咖啡炭/棉/木代尔混纺织物以内销为主，考虑到国内的消费水平和消费特点，织物的具体要求是挺括、不起皱，布面比较细致，手感柔软，穿着舒适等，所以棉纤维和木代尔纤维的含量均不能低于20%。经综合考虑和试验比较，确定咖啡炭纤维/棉/木代尔混纺比为40∶40∶20。

1.4 纱线规格设计

咖啡炭/棉/木代尔混纺保健功能织物用途定位是秋冬季的休闲面料，其应为中厚型织物，故设计纱线线密度为29.5 tex（20S）。同时，为了改善面料的起毛起球现象，设计中应适当加大纱线捻度和捻系数。混纺纱线技术条件见表 2。

2 织物技术设计

2.1 织物风格与组织设计

本产品选用的咖啡炭纤维属于棉型化纤，其与普通涤纶相比，因断裂强度、断裂伸长率、初始模量均低于普通涤纶，回潮率大于普通涤纶，使得织物的手感较一般普通涤纶织物柔软，吸湿性能有所改善。但就总体而言，纯咖啡炭纤维织物的穿着舒适性仍较差。因此，在织物风格设计中，采用多组分混纺技术，配合 3 种不同性质纤维的性能特点，充分利用咖啡炭纤维、棉纤维和木代尔的优良特性，保持咖啡炭纤维织物优良的保健功能，改善咖啡炭纤维织物湿舒适性、抗起毛起球性、悬垂性差的缺点。织物组织采用以四上四下纬重平为基础、双纬并列配置的纵凸条组织，其固结组织与交界组织均为平纹组织。织物具有手感丰厚，质地柔软，富有立体感的灯芯条外观，符合休闲面料的风格要求。织物的上机图见图 1。

2.2 织物技术规格设计

根据咖啡炭/棉/木代尔混纺保健功能织物的风格特征和休闲面料的要求，设计本产品的织物技术规格见表 3。

3 织物生产工艺流程设计

咖啡炭/棉/木代尔混纺织物的织造工艺流程见图 2。

4 主要工序关键技术措施

4.1 整经工序

整经是织物生产中的第一道工序，其为浆纱提供优质的经轴。本产品整经采用瑞士贝宁格ZC-L-180型整经机，该机采用V型筒子架，具有张力均匀控制系统，实行全机张力自动控制，以保持张力恒定。根据咖啡炭/棉/木代尔混纺纱的特点，整经工艺采用“中速、小伸长、保弹性、匀张力”的工艺原则。整经张力按前、中、后 3 段配置，适当增大伸缩筘的摆动幅度和保证筘齿间距排列均匀，实现整经片纱张力均匀、排列均匀和卷绕均匀等。保证纬纱通道光洁，减少毛羽，从而减少后道工序加工时经纱断头和织疵。整经主要工艺参数为：整经速度400 m/min，整经张力24、22、20 cN（前、中、后），卷绕密度0.58 g/cm3，总经6 820根，每批经轴数11只，每轴整经根数621根×4 轴、620根×7 轴，整经长度24 468 m。

4.2 浆纱工序

由于咖啡炭纤维的载体是涤纶，而涤纶是疏水性纤维，纤维吸湿性和导电性差，织造时因摩擦易产生静电而使纱线起毛起球，结构变松，产生大量毛羽，造成开口不清和经纱断头。同时，咖啡炭纤维和木代尔纤维表面均较光滑，在受到外力作用时，纤维间易产生相对滑移而导致塑性变形增加，弹性和强力降低。因此，根据相似相溶的原则，选用与咖啡炭纤维有较强粘着力，成膜性能好的浆料。经比较筛选和企业实际生产情况，本产品选用PVA、CD-DF868及变性淀粉为主浆料，并适当配置抗静电剂、柔软剂和平滑剂，以改善纱线导电性，贴伏和减少毛羽，提高纱线的耐磨性。浆料配方和调浆工艺见表 4。

经纱上浆的主要目的是贴伏毛羽，提高纱线的耐磨性。根据咖啡炭/棉/木代尔混纺纱的特点，上浆工艺采用“二高一低”和“重被覆、贴毛羽、求渗透、保浆膜”的工艺原则。同时，适当提高浆纱回潮率，以保证纱线在织造过程中的柔软和弹性，防止强力下降而脆断，而且提高浆纱回潮率可减少需烘干的水份量，减少热能消耗，实现浆纱节能。本产品具体上浆工艺见表 5。

4.3 织造工序

本产品选用丰田JAT710-190型喷气织机织造。根据咖啡炭/棉/木代尔混纺保健功能织物的织造特点，围绕减少织机故障停车、提高织造效率和突出织物外观风格与性能，合理选择工艺参数。因为织物组织为纵凸条组织，其形成凸条的经纱运动规律为三上一下，交织点较少，打纬阻力较小，故采用迟开口，且开口迟，打纬时经纱与钢筘的摩擦小，可避免咖啡炭纱线易起毛起球的缺点，有利于减少经纱断头和断边。而低后梁，有利于开清梭口，减少跳花、跳纱疵点。但对于纵凸条织物而言，采用较大的经纱上机张力，有利于凸条明显和开清梭口。因此，咖啡炭/棉/木代尔混纺保健功能织物采用“迟开口、低后梁、大张力”的织造工艺。

具体上机工艺参数为：车速650 r/min，开口形式为凸轮开口，平综时间320°，上机张力3 410 N，主喷嘴压力0.36 MPa，辅助喷嘴压力0.38 MPa，主喷嘴喷气时间80°～ 180°，辅助喷嘴喷气时间为第一组80°～ 140°，第二组110°～170°，第三组140°～ 200°，第四组170°～ 230°，第五组200°～ 260°，第六组230°～ 280°，拉伸喷嘴喷气时间为200°～ 300°，停纬销开启时间为85°～ 270°，后梁高度-2格，前后位置 4，停经架高度-1格。

5 结语

通过上述对咖啡炭/棉/木代尔混纺保健功能织物的设计和生产关键技术的分析探讨，可得以下开发多组分混纺织物的几点结论。

（1）多组分混纺织物的原料选择应在充分了解各种纤维性能特点的基础上，根据织物功能和风格特征的要求合理选择，各种纤维在性能上应取长补短，优势互补，达到改善纱线性能和加工性的目的。

（2）各组分纤维细度和长度的确定，应根据混纺纱各种纤维在纱线截面中的径向分布规律合理选择，使各种纤维合理地分布在纱线的内层和外层，以充分发挥各种纤维的优良特性。但差异不能太大，否则会降低成纱的质量。

（3）多组分混纺织物生产中，重点应把握浆纱质量，根据各组分纤维的性质和特点，合理设计浆液配方和上浆工艺。同时，应根据织物的组织和风格特征，设计织机上机工艺，以保证织造效率和织物质量。

（4）咖啡炭/棉/木代尔混纺保健功能织物，综合利用了咖啡炭纤维、棉纤维和木代尔纤维等 3 种纤维的性能特点，实现了优势互补，产品不仅具有广阔的市场前景和良好的经济效益，也符合纺织行业提高档次，增加产品附加值，发展多样化的产品的必然趋势。

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