导电纤维在毛纺中的应用

摘要：抗静电、防辐射纺织品一直是纺织行业研究的重点，特别是一些特种行业对该方面要求逐年提高，近几年随着毛纺行业发展，在这方面研究也取得了一定进展，目前比较流行的方法是在纺纱过程中加入导电纤维，但导电纤维的效果无法满足要求，经过多次洗涤后会失去效果。近年来，市场上出现了新型超细不锈钢金属导电纤维，加入毛纺制品后可以达到永久抗静电、防辐射的效果。主要叙述不锈钢金属导电纤维在毛纺产品中的应用过程及实际效果。

关键词：金属导电纤维　抗静电　毛纺纺纱

中图分类号：TS186　文献标识码：A　文章编号：1007-3973(2011)007-039-02

近年来，随着人们生活质量的提高，人们对辐射的危害越来越重视，特别现代社会电脑、微波炉等一些家用电器高频率的使用，虽然是一些低剂量辐射，但对如孕妇、儿童等更需要特别防辐射措施。而静电的产生影响穿着的舒适性，在一些特殊场所的高危场所，如石油化工厂等需要防静电的工作服。为了满足人们对纺织品抗静电、防紫外线、防辐射的需要，行业内专家进行了长期、大量的试验研究，不同的厂家采用的做法也不相同，不锈钢金属纤维是近期出现的新型纺织纤维，在市场上仍不多见，我们对该种纤维研究处于初级阶段。

1　导电材料简介

纺织品使用导电材料大致经历了几个阶段，为了使毛纺针织品消除静电，首先考虑最简单的在后整理助剂中添加抗静电、抗辐射助剂来达到纺织品抗静电、防辐射的效果，但这种方法只是将助剂附着在织物表面，随着洗涤次数的增加，效果逐渐减退。后来业内专家开始考虑在原料中混入导电物质改进防静电、防辐射性能，经过多年研究发现了用在毛纺纤维中混入不同不锈钢金属导电纤维或者混入高分子导电纤维或者混入高分子半导体导电纤维来达到不同的防静电目的。

常规高分子材料的导电性很低，用高分子材料制成的纤维在摩擦时容易产生静电，而强烈的静电放电常导致化学工业中的爆炸和电子工业中的集成电路的损坏，静电还给纺织后加工带来困难和织物使用的沾污、粘尘等问题。材料的导电性能和它的电阻率是成反比的，为了使纺织服装达到较好的导电效果，必须降低纺织原材料的电阻率，提高其导电能力，充分疏导电荷，达到抗静电，防辐射的功能。

利用高分子导电短纤与不同纤维混纺成毛纺针织品是一种可取的方法，可以达到抗静电和防辐射的效果。高分子导电纤维是在高分子纤维表面利用特殊工艺附着一层金属导电物质，经过长期洗涤和服用摩擦，就会失去或降低导电效果。其次是采用金属导电纤维，但由于金属导电纤维加工难度比较大，不易形成可用于纺织的短纤维或柔软的长丝，一般很少在毛纺针织品。

2　应用实施过程

随着导电材料的不断改进，国内外在毛纺产品抗静电研究方面基本上经历了以下几个过程：

2.1　改善羊毛衫的吸湿性以提高抗静电性

应用亲水型柔软剂在羊毛衫后整理中进行柔软处理，增加羊毛衫的导电性。经检测，在后整理中加入亲水型助剂与同样工艺未加亲水型助剂羊毛衫在洗一次和洗二次两状态下对比，抗静电性效果没有明显区别。经过对比可以看出仅靠在后整理添加抗静电剂改善羊毛衫的吸湿性不能增加毛衫抗静电性。

2.　2在毛衫中加入高分子导电长丝，提高抗静电性

高分子导线长丝是应用高分子导电纤维制造成的长丝，可以在针织工序与毛纱并和参与编织毛衫，从而均匀分布的毛针织品表面，达到防静电的效果，我们分别用厚羊毛衫和薄羊毛衫两种工艺进行实验对比

结果发现加入导电长丝的厚羊毛衫在未经标准洗涤的情况下检测电荷量，经检测可以达到0.6UC／件的要求，未加导电纤维的为1.5UC／件，说明加入导电纤维长丝后，毛衫明显具有防静电性能，但根据GBFI'12014，1989标准要求，毛衫在经50次洗涤后电荷量在0.6UC／以下才能达到标准，我们又按标准要求进行洗涤检测，结果为1.2UC／件，说明厚羊毛衫加入导电长丝有防静电效果但达不到防静电国家标准。在薄羊毛衫实验过程中未经洗涤检测为0,2UC／件，按标准洗涤后检测为1.1UC，件，说明薄羊毛衫也不能达到国家规定的防静电标准。原因利用长丝防静电效果不好主要原因可能是随着洗涤次数的增加，羊毛衫发生缩绒，绒面偏大致使金属导电长丝包裹在毛衫中间，不能及时输导掉电荷。

从以上实验可以得出结论：在针织织造时加入高分子导电纤维长丝的方法提高毛衫抗静电效果不明显且不长久。

2.3　在纺纱工序加入高分子导电纤维短纤，提高抗静电性

在纺纱工序加入导电纤维可以使高分子导电纤维短纤均匀分布在纱线中间并且纤维之间互相搭接形成一个整个导体，无论毛针织品如何变化，导电纤维在纱线中的分布是均匀，搭接依然存在。我们在厚羊毛衫和薄羊毛衫都做了同样的对比试验，导电纤维比例2.5％，根据GB／T12014－1989要求进行检测，厚羊毛衫达到0.4UC／件，薄羊毛衫达到0.3UC／件，完全抗静电符合标准要求。说明导电纤维随着缩绒可以与其他纤维一样露出表面，及时疏导掉电荷，起抗静电作用，而且有一定的持久性。这种方法在目前使用的比较多，尤其是制作一些特殊工作场所如石油、石化等防静电要求比较高的特种工装。但利用这种方法制造的产品不具有抗辐射功能。

为了提高防辐射性能，我们专门研究了市场防辐射服装，特别是目前市场上的防辐射孕妇装，防辐射服采用金属纤维与纯棉纤维混纺工艺，也就是把金属抽成细丝，在面料内部形成网状结构，这种防辐射服的优点是透气性好、可洗涤，屏蔽效果不会降低，对人体无任何副作用，这种防辐射服屏蔽值在30DB以上，适合长时间穿着。由于金属具有良好的导电性，我们考虑如果能在纺纱中使用金属短纤维，毛纺针织品可以同时均有抗静电和防辐射的功能。经过长时间的市场调查并与大量客户进行研究，找到了一种适合纺织用的金属短纤维，细度可以达到0.7微米，比羊绒细20倍，如此细度使得金属变得十分柔软近似于纺织纤维，可以与不用纤维进行混纺。

2.4　在纺纱时加入超细导电不锈钢金属纤维，提高抗静电、防辐射效果

不锈钢金属导电纤维的电阻率较小，它的导电性能较好，是理想的抗静电、防辐射材料。但将其加在纺纱工序中，必须考虑它的可纺性，需要一定的柔软度和强度，它毕竟是不锈钢金属材料，可纺性比较差。金属具有易氧化的特性，由于纺织品的这种纤维必须具有良好的抗氧化性和耐磨性以满足纺纱的要求。我们根据要求这种从一个客户那里找到的这用金属纤维，它的表面经过抗氧化和耐磨处理，具有良好的可纺性，可以与羊毛及其他纤维进行混纺，可以纺成适用于日常羊毛衫所用的纱线。添加不同的比例就能同时达到抗静电和防辐射的效果。

我们用该种2.5％超细不锈钢金属纤维与97，5％，细度21微米的羊毛纤维纺成精纺48支纱线，根据标准要求进行检测，

结果可以满足国家标准的抗静电性能要求，并且经检测防辐射率大于60％(防辐射毛针织服装无国家标准)，而羊毛与高分子导电纤维混纺的针织服装防辐射率几乎为零。

从以上实验结果可以看出，应用超细导电不锈钢金属纤维和其他纤维混纺，可以得到具有良好的抗静电和防辐射性能的针织品。我们分析这种高导电不锈钢金属纤维与羊毛纤维的物理性质不同，极少量的不锈钢金属导电纤维在纱线中以被羊毛纤维缠绕并以隔离的状态自动集中于芯部，表面为羊毛纤维，因此使得羊毛衫即丰满手感又柔软。这种改性金属纤维导电更牢固的与羊毛纤维亲和在一起，牢牢地固定在纱线中间部位，更有效地保证了毛纺针织品的长久抗静电性、防辐射性、柔软和舒适性。

我们有对加入不同比例的金属纤维进行纺纱实验，发现在低于2.5时标准检测抗静电性减小比较明显，而比例增加到5％和10％时，检测抗静电、防辐射性能变化不大，经过分析精纺纱线中金属导电纤维加入比例在2-3％为比较合适的和经济的，如果需要就进一步提高抗静电性和防辐射性还需要其他的途径有待进一步探讨。

3　工艺实施过程

3.1　加入工序

工艺设计，超细导电不锈钢金属纤维的添加比例定为2.5％，以加工精纺羊毛纱线加工为例进行实验：在精纺工序中采用在并条时加入，GN6混条时将不锈钢金属纤维毛条和羊毛条按比例加入混合，这种方法和做其他混纺纱线类似，由于GN6并条机有小比例控制装置，可以把不锈钢金属纤维条比例控制的比较严格在2.5％左右，从最终成纱检测可以得到结论，不锈钢金属纤维含量在2.5％左右。

3.2　精纺抗静电羊毛纱线生产工艺流程

羊毛条、金属导电纤维毛条一头道并条(进口GN6)一头道针梳2次(国产302)－二道针梳4到5次(国产304)－二道并条(进口GN6)－进口头针－进口二针－进口三针－进口四针－进口粗纱(FMV36)一进口细纱(F102000)－进口并线进口倍捻－成品纱线

3.3　生产中应注意的问题

(1)并条第一遍时，不锈钢金属导电纤维由于较轻，会游离在羊毛的外面，在针梳工序需要多次混合梳理，不锈钢金属纤维大多数均匀的混在羊毛纤维中了。

(2)因为纺纱过程中纱线含有导电纤维，全自动络筒机的电子清纱自动装置不动作，因此细纱下机后直接上并线工序，采用人工接头。

4　存在的问题

(1)超细不锈钢金属导电纤维在并条混合时，不容易混匀，这种情况在小比例混纺纺纱中经常发生，尤其在一种纤维含量比例在5％以下时，因此在并条后需要多次混合，以保证混合均匀，每次混合后需要检测混合情况，均匀后才能进入下道工序。

(2)不锈钢金属导电纤维本身为浅灰色，不适合做很浅的纱线，只能做深色纱线。

(3)不锈钢金属导电纤维本身硬度比较大，没有弹性，表面光滑，可纺性相对其他非金属纺织纤维相比比较差，在纤维的可纺性方面还要进一步改进。

(4)针织品的防辐射屏蔽功能受针织工艺、密度影响，因此对不同的服用功能要求，还要与款式设计相结合才能达到理想的效果。

(5)我们仅在小批量羊毛产品做了实验，在精纺羊绒和粗纺羊绒产品方面没有试验，我们将在这两方面做进一步试验。

5　结论

超细不锈钢金属导电纤维为纺织产品抗静电、防紫外线、防辐射功能提供了又一条途径，但对其研究仍处于初级阶段，随着该产品研究的深入，在可纺性及服用性能方面进一步改进，该新型纤维在纺织品功能方面可以发挥更大的作用，特种纺织品在将来会成为市场上新的亮点。

参考文献：

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[2]中国毛纺织信息[M]中国毛纺织信息出版社，2009年1月－2010年7月

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