抗静电工装面料的研究与开发

曹青篪，邱 莉，陈晓东，郑 骧，南延民

内蒙古工业大学轻工与纺织学院，内蒙古 呼和浩特 010080

目前生产防静电织物的技术有三种：织物表面整理、纤维化学改性和嵌织导电纱[1]。导电纤维具有优良的导电性，其纺织产品主要有抗静电和防辐射功能，被广泛地应用于电子、电力和精密仪器等领域[2]。导电纤维混纺或嵌织法制得的织物抗静电作用不受环境温湿度影响，具备优良的耐久性和服用性能，在实际开发应用中更为常见。如陈兰等[3]设计开发了以涤纶短纤维为纱芯、外包棉纤维的包芯纱，涤纶低弹丝和导电纱为经纱的防静电工装面料；林纯勇等[4]使用涤锦复合超细纤维纱和导电纱为原料制成超细纤维型洁净防静电面料。

随着对工装使用寿命和员工作业时安全性要求不断提高，文章在此需求下对现有的常规品种进行改进设计与开发。

1 抗静电耐磨面料设计

1.1 常规工装面料

涤纶和棉混纺的织物兼具涤纶的坚牢挺括、强力高、耐磨性好和备棉的舒适性，文章从市场上选取了两种常规的TC 工装面料，面料规格如下（其中T 代表涤纶，C 代表棉）。

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

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

1.2 改进后抗静电耐磨面料

由于常规工装面料已经得到了使用者的广泛认可，新面料的设计思路如下：（1）保留与常规工装面料相同的厚度、外观和手感；（2）提高抗静电性能；（3）提高耐磨性；（4）增加弹性。结合上述要求设计出了以下两种面料，如表1 所示。

表1 开发面料的规格

2 抗静电耐磨面料生产开发

面料开发主要步骤为纺纱→织布→染色。

2.1 纺纱材料选取

（1）锦纶66 短纤（1.5D×38mm）：锦纶短纤主要产品锦纶6 和锦纶66 中锦纶66 具有更高的拉伸强度、更好的耐磨性，定型温度适应性高，染色加工的兼容性好。

（2）涤纶短纤（1.4D×38mm）：涤纶有优异的染色水洗色牢度和沾色牢度，拉伸强度在尼龙和棉之间。价格比锦纶和棉低，性价比高。

（3）PTT 弹性短纤（1.5D×38mm）：PTT 弹性短纤属于改性涤纶，具有良好的弹性，染色后的色牢度更高。

（4）二级棉（29mm）：根据常规配棉工艺，30 ～40s的精梳纱线适合选用二级棉，制成率约在72%左右。

2.2 纺纱工艺流程

皮棉→开清→梳棉→并条→精梳→棉预并条；

锦纶、涤纶、PTT 三组分→开清→梳棉→三组分预并条；

三组分预并条+棉预并条→并条（混一、混二、混三）→粗纱→细纱→络筒。

本工艺为四组分混纺，采用纤混、条混相结合的工艺。

棉纤维由于短绒率为12%、含杂3%，因此需要单独梳理加工，通过增加棉精梳工艺降低棉预并条的短绒率和含杂量；锦纶、涤纶、PTT 由于纤维长度、细度较统一、含杂量低，通过纤混工艺加工并制成预并条。

将棉预并条和三组分预并条同时喂入并条机进行条混，并进行三次并条加工，提高长片段均匀度。将并好的棉条经过粗纱机和细纱机制得纱线并进行络筒，同时使用紧密纺、自络电清等技术解决纺纱过程中的纱线毛羽、条干不匀等问题，确保了32s 涤锦棉混纺纱较高的性能品质。

2.3 坯布织造工艺流程

准备→整经→浆纱→穿经→织造→检验。

导电丝选用导电性能较好的20D/3F 规格锦纶基材的黑色同心圆导电丝，由于导电丝自身强力不够直接当作经纱来织造，同时为了更好的面料外观效果，在准备工序将导电丝与混纺纱线通过并纱机完成合股，制成嵌经使用的32s+20D合股导电纱线。TN001 地经和纬纱均使用32s 单纱，TN002地经和纬纱均使用32s/2 合股纱。

整经时把四组分混纺纱线作为地经，将合股导电纱线作为嵌经织入胚布。一般而言，导电丝间距越小，导电丝含量增加，织物的静电压逐渐减小，防静电性能增加；但考虑到成本问题，导电丝间距选定为1cm。

由于导电纱线的支数和颜色均与混纺纱线不一致，因此将嵌经设计为1/2 组织结构，避免导电纱线在正面显露出来。面料组织规格如图1 所示。

图1 面料组织规格

2.4 染色后整理工艺流程

坯布前处理（翻缝、轧酶冷堆、平幅退煮漂）→轧染棉→平幅水洗→溢流染锦涤→水洗→脱水开幅→拉幅定型→预缩。

当染色对象为多组分时，由于每一种成分采用的染料、染色环境要求不同，染色方式可以有多种组合，需按照具体情况选取最优方案进行染色。

本次开发的坯布中PTT 纤维属于改性涤纶，所以染色工艺针对的是锦纶、涤纶、棉。多组分的面料在对不同成分染色时依据含量少的先染色原则，由于涤纶含量最多，所以采取先活性染棉，后涤/锦一浴法染锦涤的染色工艺，这样可以保证染色稳定性，降低排污和能耗。

3 面料性能测试

3.1 实验装置

大荣纺仪YG（B）406 织物电阻率测试仪；大荣纺仪YG（B）342E 型织物感应式静电测试仪。

3.2 实验方法

（1）表面电阻率测试。在每种样品不同位置的三处裁剪出直径为100mm 的圆形，分别测量其表面电阻率得平均值。

（2）半衰期和感应电压变化测试。取三块60mm×80mm的试样，依据《纺织品 静电性能的评定》（GB/T 33728—2017），每块试样均测试3 次，记录半衰期和其感应静电电压变化。

4 结果与分析

4.1 测试结果

测试结果如表2 所示。

表2 织物抗静电性能测试结果

4.2 测试数据分析

经过实验对比，改进后的PTT001、PTT002 与常规面料相比，织物的表面电阻率和静电压半衰期都明显降低。表面电阻率的降低表明面料的导电性能要更好，可以使聚集起的静电更容易地释放掉；静电压半衰期的降低表明其对静电释放速度加快，含有导电丝的面料静电释放速度要百倍地快于普通面料，并且其表面电阻率可以达到1010Ω 级，符合《防护服装 防静电服》（GB 12014—2019）中对面料抗静电指标的要求，可以作为抗静电服原材料使用。导电丝的耐洗可以达到200 次以上，导电性能不易衰减，可以使防静电服在长期的使用中依然可以保持良好的抗静电性能。

5 结束语

针对诸多行业对工作服抗静电性能的需求，此次通过选择合理的原料、混纺比和制作工艺开发出高抗静电性能面料。最终的测试指标表明，开发的织物抗静电性能远远高于市场上常见品类，可在需要抗静电工作服的行业中发挥重要作用。