曾語晴，王顯方，暢 嬌

（1 陜西工業(yè)職業(yè)技術學院,陜西咸陽 712000；2 咸陽紡織集團有限公司,陜西咸陽 712000）

1 概述

石墨烯是一種由碳原子組成的二維納米材料，具有優(yōu)良的光學、電學、力學特性、熱性能和較高的比表面積的新型碳材料[1]。石墨烯纖維是以普通粘膠紡絲原液為基體，通過添加石墨烯分散液制備而成，不僅解決了高純度石墨烯纖維可紡性差的問題，且在保持紡織品各項基本性能的同時具有石墨烯某一種或幾種獨特性質(zhì)的紡織產(chǎn)品，根據(jù)市場信息反饋，結合客戶要求，生產(chǎn)技術人員依據(jù)設備性能、探索新工藝技術，開發(fā)了石墨烯系列服裝面料[2]。

（1）品種規(guī)格

GR/JC(80/20)11.8×11.8 551×47263″平紋。

（2）產(chǎn)品風格

石墨烯纖維具有優(yōu)異的抗菌性能、防紫外線性能和遠紅外性能等，與純棉纖維混紡，織造出既具有棉的外觀、手感和親水性，又具有抗菌抑菌，親膚透氣，防紫外線和抗靜電等功能的紡織品，在功能性紡織品領城展示出良好的應用前景[3]。

2 產(chǎn)品試制技術關健

由于使用的石墨烯纖維，其物性指標與常規(guī)粘膠纖維有差異，特別是強力比較低，單纖維斷裂強度為1.96cN/dtex，回潮率9.8%，同時纖維顏色為灰黑色，整個生產(chǎn)過程的隔離防錯工作任務艱巨，同時，由于石墨烯纖維價格昂貴，減少生產(chǎn)浪費，提高各工序制成率尤為重要，為預防布面錯纖維、錯支發(fā)生且保證下機質(zhì)量，各生產(chǎn)工序放置專門的回花、回條、回絲筐，由專人負責、跟蹤該項工作，杜絕錯支、錯纖維，并采用以下關鍵工藝和生產(chǎn)管理[4]。

（1）清花工序

由于石墨烯纖維整齊度好、含雜少、強力低的特點，因此采用多梳少打、輕打少落、防止損傷纖維的工藝原則。在原料上盤時，人工對原料包進行挑揀排列，將抓棉機打手速度降低至650r/min，成卷機綜合打手速度降低為700r/min。并對棉卷進行包裹，防止飛花混入。

（2）梳棉工序

為防止石墨烯品種的下吸花大面積吸入除塵管道，堵塞了下吸風口，形成錯纖維，所以增加除塵管道的風量。校準梳棉機各部分隔距，合理配置錫林、刺輥及出條速度，嚴格控制生條棉結。值車工及時處理落花及巡回，保證生條重量穩(wěn)定，以便后工序能更好地控制混紡比例。梳棉工序主要工藝參數(shù)：純石墨烯生條定量為20.45g/5m，錫林轉速340r/min，刺輥轉速790r/min，道夫轉速20r/min,蓋板速度為128mm/min。

（3）并條工序

為了混合均勻，采用三道混并和，頭并6 根混紡，其中4 根石墨烯生條和2 根精梳棉條，二并、三并采用6 根半熟條混入，機后條子均勻搭配。對機臺進行隔離，并及時清潔地面及機合飛花。合理牽伸分配，后區(qū)牽伸頭道較二道大，三道最小的分配方式，出條速度較常規(guī)品種低10%，約為500r/min 左右，以降低熟條棉結增長率。

（4）粗紗工序

降低粗紗錠子速度10%，減小卷繞張力，同時增加粗紗捻度，主要工藝參數(shù)：錠子速度為700r/min，羅拉中心距為38×54×60mm，后區(qū)牽伸倍數(shù)1.35 倍，粗紗捻度6.0 捻/10cm，粗紗定量4.5g/10m。

（5）細紗工序

在FA528 細紗機生產(chǎn)，考慮到石墨烯纖維的強力小的特殊性能，細紗工序的工藝參數(shù)設計中，錠子速度較常規(guī)品種低10%，適當增加細紗的捻系數(shù)以提高成紗強力，錠子速度為15430r/min，羅拉中心距17×38mm，后區(qū)牽伸為1.19 倍，細紗捻系數(shù)為440。用塑料布隔檔該品種機臺，防止回花亂飛，飄到相鄰機臺，造成錯纖維，錯支。車間溫度控制在28℃～32℃，相對濕度控制在55%～60%，成紗各項指標及生產(chǎn)穩(wěn)定。

（6）單紗指標

GR/JC(80/20)11.8tex 經(jīng)紗為例，單紗成紗指標為：條干CV 值14.32%、千米細節(jié)11 個、千米粗節(jié)210 個、千米棉結480 個、平均強力265CN、單強CV 值9.7%、斷裂強度19.8CN，成紗質(zhì)量滿足標準要求。

（7）整經(jīng)工序

采用“低張力、低車速、少停自”工藝，以減少斷頭，整經(jīng)速度降低為600r/min，摩擦輥張力應力設定為200CN,這樣既減少整經(jīng)張力變化，又減少產(chǎn)生倒斷頭和漿紗纏紗的可能性。

（8）漿紗工序

由于該品種石墨烯粘膠纖維含量高，紗線毛羽多、紗線強力較小，另外石墨烯纖維濕強較小，故選用以磷酸酯淀粉、聚酯漿料為主的混合漿，為了提高紗線強力將PVA 用量掌握在15%以下，以獲得的關健是形成完整的漿膜和良好的滲透，提高紗線強力。在生產(chǎn)過程中，開車前將漿槽、蠟槽機臺必須徹底清潔干凈，以防將原纖維等白色纖維粘在紗線上，布面形成白點。

（9）織造工序

由于該品種緊度較大，紗線強力低，采用“高后梁、早開口”機上工藝，有利于緯紗飛行，降低上機張力，減少緯停和斷經(jīng)次數(shù)，提高布面質(zhì)量和機臺效率。由于緯紗顏色為灰黑色，緯紗斷頭后探緯器不易檢測，將靈敏度不能設置過高。

在生產(chǎn)過程中將機合用塑料布格擋單獨隔離，防止飛花亂飛[5]。

3 生產(chǎn)工藝流程

4 織布機效率及產(chǎn)品質(zhì)量指標

（2）緯紗:

參照FZ/T 13004-2006 標準及客戶協(xié)議，對開發(fā)的GR/JC(80/20)11.8×11.8 551×47263″平紋產(chǎn)品在幅寬、密度、強力等物理指標進行測試，并針對測試指標對產(chǎn)品進行評等，測試的數(shù)據(jù)及等級見表1。

表1 織布機效率及產(chǎn)品質(zhì)量指標Table 1 Physical indicators and grades of products

由表1 可知，經(jīng)過紡紗、織造市場工藝的調(diào)整，通過合理的配棉、科學配置各工序工藝參數(shù)，開發(fā)出石墨烯與棉混紡產(chǎn)品，該產(chǎn)品滿足市場一等品的要求，產(chǎn)品可用于高檔床上用品及高級服裝面料，填補了國內(nèi)空白[6]。

5 結語

隨著智能社會發(fā)展的需要，材料之間的組合已成為一種必然。具有高強度高導電率等特殊功能的石墨烯材料通過結合，實現(xiàn)了材料和功能的完美融合，如石墨烯鋰電池、石墨烯超級電容器、石墨烯儲氫器件等[7]，以此來滿足社會發(fā)展的需求，盡管石墨烯織物在其功能性與舒適服用性能之間仍存在兼容差，以及纖維柔性較差等問題，但高性能化、多功能化、智能化的石墨烯材料肯定了石墨烯在功能紡織品領域的地位。相信隨著石墨烯的制備技術的不斷提升，織物功能性的進一步研發(fā)，石墨烯產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的時代終會到來。