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108曾语晴 生物质石墨烯功能性服装材料制备及关键技术生物质石墨烯功能性服装材料制备及关键技术*曾语晴（陕西工业职业技术学院,陕西咸阳 712000）摘要：为了满足用户的需求，比较了生物质石墨烯纤维与几种常见纤维的性能，优化了生物质石墨烯纤维纺纱和织造的生产工艺流程，探讨了生物质石墨烯纤维功能性服装材料在生产过程中各工序的关键技术。根据生物质石墨烯纤维原料的特性，合理配置纺纱工序、准备工序和织造工序具体工艺参数，开发出 GR/JC(80/20)12.812.8 402.4401.5 63直贡锻功能性服装面料，质量达到一等品要求，填补了市场空白。关键词：生物质石墨烯纤维;混纺；工艺措施;功能性；服装材料中图分类号：TB 484.9 Preparation and Key Technologies of Biomass Graphene Functional Clothing MaterialsZENG Yu-qing(Shaanxi Industry Vocational and Technical College,Xianyang 712000,Shaanxi,China)Abstract:In order to meet the needs of users,the performance of biomass graphene fi ber was compared with several common fi bers,and the production process flow of biomass graphene fiber spinning and weaving was optimized.The key technologies in each process of biomass graphene fi ber functional clothing material production were discussed.According to the characteristics of biomass graphene fi ber raw materials,the specifi c process parameters of spinning process,preparation process and weaving process were reasonably confi gured,and GR/JC(80/20)12.812.8 402.4401.5 63 straight pay forging functional garment fabric was developed.The quality met the requirements of fi rst-class products and fi lled the gap in the market.Key words:biomass graphene fi ber;blending;process measures;functionality;clothing materials.石墨烯自 2004 年由英国科学家 Novoselov 和 Geim 首次发现以来1，即成为众多学者研究的热点，被誉为“新材料之王”。石墨烯是由 sp2 碳原子杂化，通过共价键紧密连接形成的二维蜂窝状结构，其特殊的晶体结构赋予了石墨烯优异的物理和化学性能。生物质石墨烯粘胶纤维是将石墨烯乳酸液与粘胶胶液搅拌混合，采用基团配伍法工艺而得到的一种具有特殊功能的新型纺织纤维。经研究表明，生物质石墨烯纤维除具有粘胶纤维的一般性能外，还具有超强的导电性和抑菌性、低温远红外功能以及导湿速干性，可用来制作抗静电服装、远红外保健内衣和抗菌抑菌保健面料等高端功能纺织品，应用领域广泛。生物质石墨烯纤维截面形态呈圆形或椭圆形，表面光滑，与棉纤维、竹纤维、粘胶纤维及涤纶纤维性能对比见表 1。表 1 生物质石墨烯纤维与常见几种纤维的性能比较Table 1 Comparison of properties of biomass graphene fi bers and common fi bers性能生物质石墨烯涤纶粘胶纤维 棉纤维 竹纤维线密度/dtex1.31.31.31.31.3干态断裂强度/(cN/dtex)3.973.402.352.334.06干态断裂伸长率/%181521.28.525.3拉伸 5%湿态强度/(cN/dtex)0.80.80.440.380.57湿态断裂伸长率/%1915271423回潮率/%11.512.013.08.50.4吸湿膨润度/%607085523.8性能生物质石墨烯涤纶粘胶纤维 棉纤维 竹纤维导电性(cm2/VS)150006798145134对大肠杆菌的抑菌率/%99.856.743.912.485.9导热系数/W/(mK)5300154168243215比表面积/(m2/g)2630176134256231远红外保健(有/无)有无无无无由表 1 可知，生物质石墨烯纤维兼具天然纤维与合成纤维诸多优良性能，它除具有棉的舒适性、涤纶的强度外，还具有超强的导电性（约为棉纤维的 100 倍）、超大的比表面、超高的抗菌抑菌性能2，还具有其他纤维所不具备的远红外保健性能。1 产品风格及开发产品种类为了更好地既体现生物质石墨烯纤维的优势又降低纺纱难度，使面料兼具生物质石墨烯与棉的优势，提升产品的档次，特开发了高支高密生物质石墨烯面料。经纱和纬纱均选用精梳长绒棉与生物质石墨烯混纺的12.8tex 单纱，织物组织选用 3/5 直贡缎，经纬纱密度选用 400 根/英寸以上的高密度，幅宽选用 63的宽幅，即 GR/JC(80/20)12.812.8 401.5400.9 63的直贡锻，其织物面料手感柔软细腻、光泽柔和、吸湿透气、轻柔保暖，兼具美观与舒适，同时又具有优异的抗菌性能、*基金项目：陕西工业职业技术学院科研支撑项目（2022YKYB-031）。作者简介：曾语晴，毕业于西安工程大学服装设计专业，硕士研究生，研究方向为新型服装面料开发、新材料等。续表 1合成材料老化与应用2023 年第 52 卷第 3 期1092.8 织造工序织造工序采用小张力、大开口、低车速，合理调整机上张力减少经纬向断头。2.9 整理工序严格按照服装面料标准验修、控制布面疵点。3 生产工艺流程（1）经纱：清钢联（混合生条）混一 混二 混三 粗纱 细络联 整清钢联 预并 条卷 精梳（棉条）经 浆纱 穿筘（2）纬纱：清钢联（混合生条）混一 混二 混三 粗纱 细络联 清钢联 预并 条卷 精梳（棉条）入库 打包 验、修织 织布4 各工序主要技术措施4.1 清花工序清花工序采用多梳少打，轻打少落，防粘防绕，降低打手速度及抓棉深度，跳过豪猪打手，只经过平行打手，避免过度打击损伤纤维。4.2 梳棉工序采用 FA224 梳棉机，采用低出条速度、小定量、多排杂的工艺，盖板速度 185mm/min，刺辊速度 830r/min，锡林速度 398r/min，出条速度 65m/min，梳棉工序温度控制在 2531，相对湿度控制在 55%60%。4.3 并条工序经纬纱均采用三道混并条。根据成纱混纺比例，头道混并采用 4 根 GR80/JC20 混纺 14.5tex 生条和 2 根JC7.5tex 精梳条，二道和三道混并均为 6 根 GR80/JC20 14.5tex 的混并条，三道并条均在立达带自调匀整的RSBD-45C 生产。4.4 粗纱工序粗纱采用 3.5g/10m 小定量，罗拉隔距 6.52028 mm，后区牵伸 1.13 倍，捻数 108，车间温度控制在 2532，相对湿度控制在 50%55%。4.5 细纱工序在 FA528 生 产，锭 速 16500r/min，罗 拉 中 心 距2040 mm，后区牵伸 1.26 倍，捻系数 450，细纱胶辊采用复合涂料胶辊。根据生物质石墨烯纤维的特性，加强细纱牵伸部件的清洁和风箱花的清掏次数，增大风量，保证回风装置内回风顺畅确保车上状态正常，改善成纱质量，车间温度控制在 27.533，相对湿度控制在55%60%4。4.6 络筒工序防紫外线性能和远红外性能等功能性。2 新产品试制关健技术由于石墨烯纤维价格昂贵，应减少生产浪费，提高各工序制成率，同时，应做好整个生产过程的隔离防错任务，为预防布面错纤维、错支发生且保证下机质量，各生产工序应放置专门的回花、回条、回丝筐，由专人负责、跟踪该项工作，杜绝错支、错纤维，并采用以下关键工艺和生产管理3。2.1 原料配比选用线密度为 1.3dtex、长度为 36mm、单纤维断裂强度为 2.96cN/dtex、回潮率为 9.8%灰黑色的生物质石墨烯，采用棉包混合方法，先将长绒棉与生物质石墨烯按照一定的比例在清钢联工序混纺成 14.5tex 生条，然后再与 7.5tex 精梳棉条混并，并保证棉/生物质石墨烯混纺比例达到 80/202。2.2 梳棉工序梳棉是纺纱工序的心脏，生条质量的好坏直接影响成纱条干和强力。梳棉机的锡林、盖板、刺辊、顶梳、前后固定盖板的锋利度要高，速度要低，各部分的工艺隔距合理，确保棉网清晰无破洞。控制好车间温湿度，保证操作正常。2.3 精梳工序精梳工序主要是去除棉结短绒，落棉率要偏大掌握，为提高质量打下基础。2.4 并条工序采用三道并条，合理配置牵伸倍数及牵伸分配，提高棉条中纤维的伸直度，控制好棉条的条干均匀度和重量偏差。2.5 粗纱工序粗纱工序采取“低速度、小张力、粗纱捻系数偏小掌握”的工艺原则，进一步改善棉条中纤维的伸直度和平行度。做好设备维护，减少纺纱断头现象。控制好温湿度，保证前纺的棉条处于吸湿状态。2.6 细纱工序改善成纱条干 CV%值最有效的手段就是在细纱前区加装压力棒，增加附加摩擦力，加强对牵伸区纤维的控制，但是牵伸力和控制力的失衡会造成牵伸不开从而造成断头，因此必须优选工艺参数，才能发挥压力棒的作用，改善成纱条干均匀度，降低千米粗节、千米细节、千米棉结。2.7 络筒工序络筒工序主要的任务是清除有害纱疵，防止成纱指标恶化。络筒工序采用小张力、低速度、严门限的工艺原则，清除细纱工序粗节、长细节等，减少对纱线的破坏和损伤。110曾语晴 生物质石墨烯功能性服装材料制备及关键技术在 X5 生产，速度 900r/min，车间温度控制在 24 30，湿度控制在 55%60%。4.7 单纱指标GR80/JC20 12.8tex 单纱成纱指标为：条干 CV 值14.22%、千米细节 12 个、千米粗节 134 个、千米棉结209 个、单强 CV 值 9.7%、断裂强度 19.8cN。4.8 整经工序采用 KARLMAYER 整经机，为保证纱线张力均匀，整经张力分区分段控制，整经速度 380m/min。4.9 浆纱工序浆纱机采用 TS10S，由于纱支细，强力相对较低，选配浆料以增强为主，浆料配方：变性淀粉 63kg、变性聚乙烯醇 53kg、丙烯酸 30kg、油剂 3.1kg、上浆率13.3%、浆纱回潮率 7.5%5。4.10 织造工序采用 OMP-340 喷气织机织造，开口角度 290，车速420r/min，L 值(mm)：100/90/80/65/100/90，综框高度(mm)：70/70/70/70/70/756。5 产品质量及各项物理指标 参照 GB/T 406-2008，对开发的产品在幅宽、密度、强力等物理指标进行测试，并针对测试指标对产品进行评等，测试的数据及等级见表 2。表 2 产品的物理指标及等级Table 2 Physical indicators and grades of products项目幅宽（cm）经密（根/10cm）纬密（根/10cm）经向强力（N/520cm）纬向强力（N/520cm）评等产品设计160401.5400.9834.0423.0一等品实测160402.4401.5889.4435.2由表 2 可知，经过纺纱、织造的特殊工艺过程，在合理配棉和科学配置各工序工艺参数，开发出的生物质石墨烯与棉混纺的产品均满足市场一等品的要求，产品可生产服装、高档床上用品及装饰用品。6 结论针对生物质石墨烯纤维的特性，合理配置纺纱和织造生产工艺流程，优化各工序关键生产技术，纺部各工序采用小定量、紧隔距、低速度、高相对湿度的工艺参数，纺制出了 GR80/JC20 12.8tex 混纺经纬纱，经测试成纱各项指标均达到优等纱水平。经合理的浆料配方、低整经速率、采用先进的喷气织机和较优的织造工艺参数，织造出 GR/JC(80/20)12.812.8 402.4401.5 63的高密直贡锻织物，经测试各项指标均达到一等品要求，满足了市场的要求。?1 曾语晴，王显方，畅娇.石墨烯纤维混纺功能型服装面料的开发与生产实践 J.合成材料老化与应用,2020(02):78-80.2 曾语晴.石墨烯纤维抗病毒口罩面料的开发与实践 J.合成材料老化与应用,2020(06):64-66.3 李衍田.石墨烯纤维混纺纱生产实践 J.纺织器材,2019,46(02):38-40.4 孙楠.石墨烯及其功能纺织品的研究进展 J.天津纺织科技,2019(03):27-30.5 官杰，丁伟，王肖,等.石墨烯复合纤维及纺织品的研究进展 J.山东纺织经济，2017(10):39-41.6 于荣荣,田明伟,曲丽君.石墨烯复合纤维与纺织品的功能整理研究进展 J.成都纺织高等专科学校学报,2017,34(03):180-184.?QQ:441438064?