抗靜電工裝面料的研究與開發

曹青篪，邱 莉，陳曉東，鄭 驤，南延民

內蒙古工業大學輕工與紡織學院，內蒙古 呼和浩特 010080

目前生產防靜電織物的技術有三種：織物表面整理、纖維化學改性和嵌織導電紗[1]。導電纖維具有優良的導電性，其紡織產品主要有抗靜電和防輻射功能，被廣泛地應用于電子、電力和精密儀器等領域[2]。導電纖維混紡或嵌織法制得的織物抗靜電作用不受環境溫濕度影響，具備優良的耐久性和服用性能，在實際開發應用中更為常見。如陳蘭等[3]設計開發了以滌綸短纖維為紗芯、外包棉纖維的包芯紗，滌綸低彈絲和導電紗為經紗的防靜電工裝面料；林純勇等[4]使用滌錦復合超細纖維紗和導電紗為原料制成超細纖維型潔凈防靜電面料。

隨著對工裝使用壽命和員工作業時安全性要求不斷提高，文章在此需求下對現有的常規品種進行改進設計與開發。

1 抗靜電耐磨面料設計

1.1 常規工裝面料

滌綸和棉混紡的織物兼具滌綸的堅牢挺括、強力高、耐磨性好和備棉的舒適性，文章從市場上選取了兩種常規的TC 工裝面料，面料規格如下（其中T 代表滌綸，C 代表棉）。

TCL19033：65%T/35%C；紗支32s×32s，密度51 根/cm×27 根/cm；156GSM。

TCL19037：65%T/35%C；紗支32s/2×32s/2，密度39根/cm×21 根/cm；246GSM。

1.2 改進后抗靜電耐磨面料

由于常規工裝面料已經得到了使用者的廣泛認可，新面料的設計思路如下：（1）保留與常規工裝面料相同的厚度、外觀和手感；（2）提高抗靜電性能；（3）提高耐磨性；（4）增加彈性。結合上述要求設計出了以下兩種面料，如表1 所示。

表1 開發面料的規格

2 抗靜電耐磨面料生產開發

面料開發主要步驟為紡紗→織布→染色。

2.1 紡紗材料選取

（1）錦綸66 短纖（1.5D×38mm）：錦綸短纖主要產品錦綸6 和錦綸66 中錦綸66 具有更高的拉伸強度、更好的耐磨性，定型溫度適應性高，染色加工的兼容性好。

（2）滌綸短纖（1.4D×38mm）：滌綸有優異的染色水洗色牢度和沾色牢度，拉伸強度在尼龍和棉之間。價格比錦綸和棉低，性價比高。

（3）PTT 彈性短纖（1.5D×38mm）：PTT 彈性短纖屬于改性滌綸，具有良好的彈性，染色后的色牢度更高。

（4）二級棉（29mm）：根據常規配棉工藝，30 ～40s的精梳紗線適合選用二級棉，制成率約在72%左右。

2.2 紡紗工藝流程

皮棉→開清→梳棉→并條→精梳→棉預并條；

錦綸、滌綸、PTT 三組分→開清→梳棉→三組分預并條；

三組分預并條+棉預并條→并條（混一、混二、混三）→粗紗→細紗→絡筒。

本工藝為四組分混紡，采用纖混、條混相結合的工藝。

棉纖維由于短絨率為12%、含雜3%，因此需要單獨梳理加工，通過增加棉精梳工藝降低棉預并條的短絨率和含雜量；錦綸、滌綸、PTT 由于纖維長度、細度較統一、含雜量低，通過纖混工藝加工并制成預并條。

將棉預并條和三組分預并條同時喂入并條機進行條混，并進行三次并條加工，提高長片段均勻度。將并好的棉條經過粗紗機和細紗機制得紗線并進行絡筒，同時使用緊密紡、自絡電清等技術解決紡紗過程中的紗線毛羽、條干不勻等問題，確保了32s 滌錦棉混紡紗較高的性能品質。

2.3 坯布織造工藝流程

準備→整經→漿紗→穿經→織造→檢驗。

導電絲選用導電性能較好的20D/3F 規格錦綸基材的黑色同心圓導電絲，由于導電絲自身強力不夠直接當作經紗來織造，同時為了更好的面料外觀效果，在準備工序將導電絲與混紡紗線通過并紗機完成合股，制成嵌經使用的32s+20D合股導電紗線。TN001 地經和緯紗均使用32s 單紗，TN002地經和緯紗均使用32s/2 合股紗。

整經時把四組分混紡紗線作為地經，將合股導電紗線作為嵌經織入胚布。一般而言，導電絲間距越小，導電絲含量增加，織物的靜電壓逐漸減小，防靜電性能增加；但考慮到成本問題，導電絲間距選定為1cm。

由于導電紗線的支數和顏色均與混紡紗線不一致，因此將嵌經設計為1/2 組織結構，避免導電紗線在正面顯露出來。面料組織規格如圖1 所示。

圖1 面料組織規格

2.4 染色后整理工藝流程

坯布前處理（翻縫、軋酶冷堆、平幅退煮漂）→軋染棉→平幅水洗→溢流染錦滌→水洗→脫水開幅→拉幅定型→預縮。

當染色對象為多組分時，由于每一種成分采用的染料、染色環境要求不同，染色方式可以有多種組合，需按照具體情況選取最優方案進行染色。

本次開發的坯布中PTT 纖維屬于改性滌綸，所以染色工藝針對的是錦綸、滌綸、棉。多組分的面料在對不同成分染色時依據含量少的先染色原則，由于滌綸含量最多，所以采取先活性染棉，后滌/錦一浴法染錦滌的染色工藝，這樣可以保證染色穩定性，降低排污和能耗。

3 面料性能測試

3.1 實驗裝置

大榮紡儀YG（B）406 織物電阻率測試儀；大榮紡儀YG（B）342E 型織物感應式靜電測試儀。

3.2 實驗方法

（1）表面電阻率測試。在每種樣品不同位置的三處裁剪出直徑為100mm 的圓形，分別測量其表面電阻率得平均值。

（2）半衰期和感應電壓變化測試。取三塊60mm×80mm的試樣，依據《紡織品 靜電性能的評定》（GB/T 33728—2017），每塊試樣均測試3 次，記錄半衰期和其感應靜電電壓變化。

4 結果與分析

4.1 測試結果

測試結果如表2 所示。

表2 織物抗靜電性能測試結果

4.2 測試數據分析

經過實驗對比，改進后的PTT001、PTT002 與常規面料相比，織物的表面電阻率和靜電壓半衰期都明顯降低。表面電阻率的降低表明面料的導電性能要更好，可以使聚集起的靜電更容易地釋放掉；靜電壓半衰期的降低表明其對靜電釋放速度加快，含有導電絲的面料靜電釋放速度要百倍地快于普通面料，并且其表面電阻率可以達到1010Ω 級，符合《防護服裝 防靜電服》（GB 12014—2019）中對面料抗靜電指標的要求，可以作為抗靜電服原材料使用。導電絲的耐洗可以達到200 次以上，導電性能不易衰減，可以使防靜電服在長期的使用中依然可以保持良好的抗靜電性能。

5 結束語

針對諸多行業對工作服抗靜電性能的需求，此次通過選擇合理的原料、混紡比和制作工藝開發出高抗靜電性能面料。最終的測試指標表明，開發的織物抗靜電性能遠遠高于市場上常見品類，可在需要抗靜電工作服的行業中發揮重要作用。