竹炭纤维防辐射面料设计与性能测试大学论文.docx
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竹炭纤维防辐射面料设计与性能测试大学论文
盐城纺织职业技术学院
2015届毕业设计(论文)
题目
竹炭纤维防辐射面料设计与性能测试
专业
丝绸811
学号
姓名
指导老师
交稿日期
摘要
随着科技的不断发展,信息通讯技术越来越密切地成为人们工作生活中不可缺少的组成部分。
与此同时,电磁波辐射所造成的一种新的环境污染—电磁波污染,其对人体健康的危害也愈来愈引起人们的关注。
竹炭纤维防辐射面料的开发正是应了这种对健康的需求。
本文对竹炭纤维的起源、特点、性能等方面进行了介绍,并从纱线的纺制到面料的生产进行了论述,同时对竹炭纤维防紫外线的性能进行了测试与分析。
关键字:
电磁波辐射;竹炭纤维;防紫外线
作者:
周宁
指导老师:
周彬
Abstract
Withthedevelopmentoftechnological,theinformationtechnologymoreandmorecloselytothework,ispartoflife.Meanwhile,radiationisduetoelectromagneticwavesofanewformofelectromagneticwavespollution,environmentalpollutionandtohumanhealthhazardorgetacauseforconcern.
Bamboocharcoalradiationmaterialfiberofthedevelopmentistobethehealthneeds.thispaper,introducesbamboocharcoalradiationmaterialfiber’sorigin,character,performanceandcarriedout.Anddescribeitproductionfromyarnssystemtoafabric.Alsotestandanalysisthebamboocharcoalradiationmaterialfiber’sagainstultravioletrayPerformance.
Keywords:
Electromagnetismwaveradiation;Bamboocoaltextilefiber;Againstultravioletray
Writtenby:
ZhouNing
Supervisedby:
ZhouBin
目录
摘要I
AbstractII
第一章绪论1
第二章竹炭纤维及其相关性质2
2.1竹炭纤维的背景2
2.2竹炭纤维的主要性能2
2.3竹炭纤维的应用4
2.4竹炭纤维产品研究开发的意义5
第三章面料规格及经纬纱生产工艺过程6
3.1面料规格及相关计算6
3.1.1面料规格6
3.1.2相关计算6
3.2纱线生产过程及工艺流程9
3.2.1纱线制备路线
(1)9
3.2.2纱线制备路线
(2)10
3.2.3细纱工艺(赛络纺)11
第四章织造工艺14
4.1工艺流程14
4.2各工序要求14
4.2.1络筒14
4.2.2整经14
4.2.3浆纱15
4.2.4G177型自动穿经机15
4.2.5纬纱准备15
4.3织造部分16
4.4织物后整理16
第五章产品防紫外线性能检测及分析17
5.1产品性能检测17
5.2测试结果统计19
5.3综合分析及小结19
总结21
参考文献22
致谢24
附录25
第一章绪论
现在社会随着物质生活水平的不断提高,人们越来越多地关心自己的健康,不仅仅单纯从医疗方面注重,更重要的是人们已经从衣、食、住、行各个方面都开始关注起来了,穿着服饰已从过去的保暖遮体,转向注重绿色、健康、保健、功能化方向发展。
随着科技的不断发展,信息通讯技术越来越密切地成为人们工作生活中不可缺少的组成部分。
与此同时,由于电磁波辐射所造成的一种新的环境污染—电磁波污染,其对人体健康的危害也愈来愈引起人们的关注。
另外,现在微电路电器盛行,但是没有较好的防静电服,一点微小的静电对于微电路电器来说无疑是一个炸弹,这样微电路电器制造商就非常注重对静电的防护,现在有许多纺织企业在此类产品开发上也是投入了大量的人力和物力,但相对而言,我国在防护产品和国外还有一定的差距。
现在常用的防辐射服一般使用三种材料,第一种是在不锈钢细丝外包裹棉纱孕妇防辐射服,虽透气性好,耐洗涤,但由于金属丝电阻小,抗电磁波辐射效果小,功效还不理想;第二种是采用含导电材料的涂层剂对织物进行涂层加工,虽然具有一定的抗电磁波辐射效果,但是耐久性差;第三种是通过对织物进行镀层加工,使织物表面形成一层导电膜,从而具有很好的抗电磁辐射功能,单其成本较高,耐久性差。
竹炭纤维防辐射面料,是利用竹炭的防辐射性能与其良好的导电性能,在一定的工艺加工条件下,与棉纤维、蚕丝制成的具有一定的服用性能的面料,其具有良好的透气、保暖、穿着舒适、保型性好等性能,同时又能有效的防辐射干扰,迅速安全的疏导静电。
具有优良的抗起毛、起球效果,双抗效果达4~4.5级。
织物常温常压可用阳离子染料染色,并可染深度颜色,颜色较为亮丽,色牢度达到4级以上,染色后仍可保持该产品原有的性能,具有极好的使用安全性。
织物水洗后易干,无论采取什么洗涤方法、经历多少次洗涤,仍可保持上述功能,其更是为满足当代人对健康的重视,对生活的重视而设计的具有很好服用性能的防辐射面料。
第二章竹炭纤维及其相关性质
2.1竹炭纤维的背景
早在一百多年前,爱迪生就利用竹炭的高导电性和低含水率,将竹炭作为灯丝材料,改变了人类照明的历史。
近年来,日本和我国一些地区将竹炭应用到纺织上,成功地开发出了多种竹炭纤维(BambooCharcoalFiber)。
竹炭是采用4-5年生以上的成熟竹材,在炭窑内高温(450-750℃)并于氧气不足状态下炭化,历时十多天,精心烧制而成。
炭化的目的是将竹材中的碳元素固定下来,使它不会因材质的腐烂而转化为二氧化碳和甲烷。
竹炭纤维则不同于我们以往所说的“竹原纤维”和“竹浆纤维”,它是选用亚纳米级的竹炭粉末,在传统的化纤制备工艺基础上,经过高科技的特殊工艺纺成。
由竹材制成竹炭,再纺成纺织用的竹炭纤维,大致要经过五个程序:
(1)、竹材炭化:
将老竹材加热到450-550℃加以炭化;然后进行高温炭化,即在上述低温炭化工程后,再度将该炭化物加热到800-900℃,持续处理;
(2)、竹炭活性化:
将经过上述两种加热处理之后的竹炭进行喷雾处理,竹炭急剧冷却消火,此时因水的物理与化学作用,竹炭产生复杂多孔质之结构,表面积增加数倍,大幅地提高吸着能力。
经过活性化处理的竹炭,其组织结合密度提高,变的极为坚硬。
炭素率可达85﹪以上;
(3)、竹炭的粉碎:
将前述活性化的竹炭加以粉碎,制成亚纳米级的竹炭粉;
(4)、均匀分散:
将竹炭粉掺入涤纶或粘胶等原浆中并加以搅拌,使其均匀分散在原浆中;
(5)、纺丝:
从原浆中,透过抽丝设备,抽出含竹炭粉的长丝,也可根据需要切成棉型或毛型的短纤、长纤维等,从而制得竹炭纤维。
2.2竹炭纤维的主要性能
(1)、超强的吸附力
竹炭纤维吸附能力是木炭的5倍以上,对甲醛、苯、甲苯、氨等有害物质和粉尘能发挥吸收、分解异味和消臭的作用。
例如:
普通粘胶纤维的氨去除率只有17.4%,而竹炭粘胶纤维的氨去除率达到54%。
竹炭纤维、粘胶、竹纤维物理性能比较见表1。
(2)、发射远红外线
竹炭纤维会释放出有“生命光线”美誉的远红外线,它的波长在8至14微米之间,远红外线具有渗透性、分子共振性,作用于人体能迅速被吸收,从而引起人体细胞细胞原子和分子的共振,形成热效应,促使皮肤和皮下组织的温度一升,并使重金属粒子、食品中的有毒物质引起疲劳和老化的乳酸、游离脂肪酸、皮下脂肪、导致高血压的钠离子、导致疼痛的尿酸等妨碍新陈代谢的障碍清除干净,使细胞组织恢复活力。
另外,皮肤腺活化后,积存在毛细血管中的外来残余物,可不必经过肾脏,而直接从皮肤中同汗水一起排出体外,不会造成肾脏负担。
所以远红外线能促进新陈代谢,增加身体免疫力与治愈力,对关节炎、失眠等有一定的辅助疗效。
(3)、产生负离子
竹炭纤维的多孔性、表面具有许多的基团物质的结构特性及晶格的不对称性,使它具有自发极化产生负离子的特性,不需要外界的能量,安全、可靠、无副作用。
当空气中的水分与竹炭接触时,可使水分发生电解生成负离子,因为空气的湿度是肯定存在的,所以竹炭就会不断发生反应,从而持续释放负离子,永不间断,并通过这种不断的积累,使室内负离子浓度达到相对稳定的较高水平。
空气在各种射线、强电场、及动能的作用下,其气体分子会发生电离,失去一些电子,这些电子与其他中性分子结合成阴离子或阳离子,阳离子亦称正离子,多产生于污浊的市区及密闭的室内,令人烦闷倦怠、焦躁不安,导致头痛、失眠、便秘、食欲不振等。
阴离子亦称负离子,被誉为“空气中的维他命”。
负离子具有极强的集尘作用,减少呼吸道受浮尘等物的刺激,同时能促进呼吸道上的绒毛组织运动,暗止人体受到异物的污染、刺激及伤害;可增加肺活量,平滑肌肉的紧张度,增进呼吸道粘液分泌的正常化,降低刺激反应,改善肺的换气功能; 负离子被人体吸收后,能调节神经中枢的兴奋状态,刺激末梢血管扩张,可解除动脉血管痉挛,降低血压,对高血压、心脑血管疾病的恢复有一定的作用;此外负离子还有镇静安神、消除疲劳、促进睡眠、增进食欲、促进血液循环、帮助肠胃收缩运动、有利消化、减少老化等。
(4)、阻隔电磁波
现代人生活中处处有致癌危机,其中电磁波就是一大杀手。
而竹炭的导电性能就是阻隔电磁波辐射的最佳材料。
竹炭纤维可以作为屏蔽材料主要是竹炭在一定的温度下象金属一样会导电,利用金属反射电磁波原理进行相对保护。
同时利用竹炭的多孔结构吸收转化原理,将有害电磁波进行吸收并转化为热能散发掉,避免了二次污染,是新型的环保面料。
表1竹炭纤维、粘胶、竹纤维物理性能比较
纤维种类
干强/
cN.dtex-1
干伸长/
%
湿强/
cN.dtex-1
湿身长/
%
回潮率/
%
竹炭纤维
2.2
9.0
1.28
6.37
11.7
粘胶纤维
2.2-2.6
10-30
1-1.5
22-35
12-14
竹纤维
2.24
14.1
1.57
15.8
11~12
2.3竹炭纤维的应用
自竹炭纤维诞生依赖,逐渐走入了人们的生活,目前,竹炭纤维广泛地应用在服装、家纺、产业等领域。
(1)服装领域
竹炭纤维由于具有自然和环保特性和远红外线、负离子、蓄热保暖等多种功能,非常适宜织制贴身穿着服装。
且竹炭纤维的功能具有永久性,不受洗涤次数的影响。
因此,竹炭纤维在服装领域得到了广泛的应用,国内外已成功开发出了竹炭内衣、外衣和防护服装。
由于其良好的远红外发射和屏蔽电磁辐射功能,更适宜于老年、婴幼儿和孕妇的保健防护服装。
(2)家纺领域
由于竹炭纤维具有吸附有害气体、吸湿、防潮、防霉等功能,在家纺产品中得到了较好的应用,目前已成功开发出竹炭床垫、枕头、保暖被等床上用品。
(3)产业领域
利用竹炭纤维的防菌抑菌、遮挡电磁波辐射、释放负离子和发射远红外线功效,可以制作特殊的防护用品,如医疗防护服、天然气操作现场工作服、军事航天操作人员防护服、家用电器防电磁辐射面罩、空气过滤材料等。
(4)垫类制品
用竹炭制成的座垫、靠垫能吸潮除湿、除味保暖,还能对由风湿性关节炎而引起的坐骨神经病有防治作用。
用竹炭制成的鞋垫,能清除异味,使足底干燥,在吸收汗气的同时,竹炭产生热效应,使足底发热,加速足底微循环,还能对足底穴位进行自然按摩,起到保暖、防脚气、脚底物理按摩的作用,可治疗痤疮和脚气等皮肤病。
(5)医用纺织品
传统的医用纺织品如纱布、绷带、缝合线、手术衣等,一般使用棉为原料,以传统的方法纺成纱、织成布。
随着竹炭等新型纤维及织物进入医疗领域,在传统应用基础上又增加了许多医疗功能,如消炎、抗菌等。
对人类寿命的延长和减少疾病的传播起到了重要的作用。
2.4竹炭纤维产品研究开发的意义
随着社会的进步,环境的变化,息化技术的发展,电子、电器产品的使用越来越广泛。
这些产品在给人们带来便利的同时,也带来了电磁污染。
电磁波污染已成为继空气污染、水污染、噪音污染之后的第四大污染源。
电磁波辐射达到一定程度后对人体健康产生一定的危害。
此外日常生活中产生的静电可能对生产、生活产生危害,尤其是合成纤维使用相当普遍,而合成纤维易产生静电,石油、化工、纺织、橡胶、印刷、电子、制药、以及粉体加工等行业由于静电造成的事故也很多。
因而,设计开发了竹炭纤维防辐射面料,这种面料具有较好的服用性能——保型性好、透气性好、保暖、耐磨、防紫外线等,是绿色、健康、环保型的新型面料。
第三章面料规格及经纬纱生产工艺过程
3.1面料规格及相关计算
3.1.1面料规格
经纱:
精梳棉/竹炭纤维/蚕丝50/40/1040S赛络纺
纬纱:
精梳棉/竹炭纤维/蚕丝50/40/1040S赛络纺
经密:
560根/10cm
纬密:
300根/10cm
坯布幅宽:
260cm
织物组织:
采用紧度较大的平纹组织,经缩13%,纬缩4%。
上机图:
平纹组织
3.1.2相关计算
1、总经根数:
通常取筘入数的整数倍
=
(根)
Mz---------总经根数
Pj---------经密
Wf---------坯布幅宽
Bd---------地经纱每筘入数
mi---------边经纱根数
bi---------边经纱每筘入数
2、筘号计算
(筘)
Mk-----------筘号
Pj-----------经密
Bd-----------地经纱每筘入数
aw-----------经缩
3、上机幅宽
B---------上机幅宽
aw--------纬缩
4、每米织物经纱用纱量
=
q---------加放率
l---------伸长率
h---------经纱回丝率
Mz--------总经根数
Tt--------纱线特数
aj--------经缩
5、每米纬纱用量
=
Pj-------------经密
Wf-------------幅宽
q--------------加放率
hw-------------纬纱回丝率
Pj-------------经密
Wf-------------坯布幅宽
Tt-------------纱线特数
aw-------------纬缩
6、每平方米坯布的无浆干燥重量G
W-----------浆纱回潮率
Pj----------经密
Tt----------纱线特数
Fj----------经纱飞花率
Pw----------纬密
aj----------经缩
aw----------纬缩
7、织物紧度
经向紧度
纬向紧度
总紧度
Pj---------经密
Pw---------纬密
Tt---------纱线特数
3.2纱线生产过程及工艺流程
3.2.1纱线制备路线
(1)
原料准备:
精梳棉、竹炭纤维25/40
工艺流程
A10抓包机→B1轴流开棉机→B7/3R多仓混棉机→B50精细开棉机→SXF1269A精梳机(棉、竹炭)→FA306头并→FA306二并→FA306三并→FL-16粗纱机
各工序主要工序要求
a.清花工序要求:
由于棉为皮辊棉,含杂较多,应采取“少抓多梳、轻打多落、充分混合”的工艺原则,因此B1轴流开棉机的清棉强度设计为0.4,相对落棉量设计为8,B50精细开棉机的打手速度按602r/min设计。
b.梳棉工序要求(RH:
65%-70%):
SXF1269A型精梳机的锡林直径为125.4mm,锡林与盖板之间的隔距按0.30mm、0.28mm、0.25mm、0.25mm、0.28mm设计,锡林与道夫隔距按0.13mm设计,适当降低锡林、盖板和道夫速度,可减少纤维损伤和降低短绒率,有利于纤维顺利转移;锡林速度按350r/min设计,刺辊速度按800r/min设计。
c.并条工序要求:
相对湿度按60%-65%控制并条采用顺牵伸工艺,一并后区牵伸倍数设计为1.59倍;二并后区牵伸倍数设计为1.38倍,三并后区牵伸倍数设计为1.38倍;并条罗拉隔距设计为13mm×18mm;并条出条速度要适当降低,按176m/min设计;由于并合牵伸过程中纤维的伸直平行度大大提高,使纤维间抱合力变差,故注意勤停车清理罗拉上吸附的散,防止绕花,且要纤维并条加压量适当增大,使握持力和牵伸力相适应,稳定纤维运动,有利于提高条干水平。
d.粗纱工序要求:
环境相对湿度按60%-65%控制;锭翼速度按770r/min设计;粗纱捻系数按90设计;粗纱定量按5.40g/10m设计。
为解决粗纱断头、缠罗拉等严重问题,对粗纱工艺进行了调整:
一是降低车速,改善条子飞散现象;二是加大张力,是条子在出纱口与粗纱管之间尽量伸直,保证粗纱捻度均匀。
3.2.2纱线制备路线
(2)
原料准备:
精梳棉、蚕丝25/10
工艺路线
原料→选别与除杂→精练→水洗→脱水→干燥→精干绵选别→给湿和配合→开茧→DJ201型罗拉梳绵机(精梳棉、蚕丝)→BR221型理条机(二道)→精梳落绵→BC272B型梳绵机(四道)→粗纺
各工序主要工序要求
ⅰ、精练:
精练要求去除绢纺原料上大部分丝胶、油脂、尘土等杂质。
练液PH值9.5-10.5,浴比1:
90,练液温度60-70℃,时间6-7h。
ⅱ、罗拉梳绵工艺:
罗拉梳绵工作效率的好坏,直接影响道精梳的制成率及质量。
要求罗拉梳绵机将纤维梳理成具有一定平行顺直度的单纤维状,减少纤维的损伤,去除部分杂质及绵结,减少新绵结的过多产生,纤维间混合良好,成条粗细均匀。
DJ201型罗拉梳绵机工艺参数
(1)隔距:
①分梳隔距:
预梳锡林与前喂入刺辊隔距0.7mm,锡林与道夫隔距0.13mm;
②剥取隔距:
剥取辊与工作辊(1-2)0.3mm,中锡林与1-4剥绵辊0.48mm;0.4mm;0.38mm;0.35mm;
(2)速比:
①分梳速比:
梳绵机上各梳理点速比的配置,是以提高梳理质量、减少纤维损伤前提。
预梳锡林与1-2工作辊13.6;15.9,中锡林与1-4工作辊43;47;51;55,前锡林与1-5工作辊81.6;86.7;89.2;94.2;104;
②剥取速比:
不论同向剥取还是反向剥取都应保证剥干净。
剥取辊与1-2工作辊13;13.3,中锡林与1-4剥绵辊4.97,剥绵辊与1-4工作辊8.46;9.47;10.27;11.06,前锡林与1-5剥绵辊4.69,剥绵辊与1-5工作辊17.4;18.5;19;20.5;22.2;
ⅲ、理条:
理条的作用是通过并和与牵伸改善绵条的粗细均匀度,提高纤维平行顺直度,拉断部分超长纤维,使之适合精梳机的喂入要求。
BR221型理条机工艺参数
(1)并和根数与牵伸倍数:
头道理条并和根数为10-12根,牵伸倍数为10-13倍;二道并条根数为8根,牵伸倍数为6-9倍;
(2)隔距:
隔距影响对纤维的运动控制及牵伸力大小。
BR221型理条机一道理条前隔距设为72mm左右,二道理条前隔距设为45mm左右;
(3)出条速度:
出条速度设为120m/min,针梳机出条速度为60m/min左右;
(4)生条定量:
一般为6g/m左右,以适应精梳机喂入定量要求。
ⅳ、落绵:
落绵特点为纤维蓬松、含绵杂质。
ⅴ、梳绵:
喂入绵张数4张,喂入绵量637g/m,喂绵速度0.46m/min,出条速度39m/min,出条重量7.1g/m。
ⅵ、粗纺:
粗纺主要是分担约10-20倍的牵伸,把绵条拉细到一定线密度,以适于精纺机加工。
粗纺工艺参数
(1)牵伸倍数:
粗纱机喂入定量较小,其牵伸倍数一般为8-12倍;
(2)前隔距:
原则上,在不引起牵伸不良的前提下,前隔距以小为宜;
(3)吃针排数:
前针辊吃针排数4-6排,工作角约为40°-60°;中后针辊吃针6-8排,工作角约为55°-70°;
(4)针辊速度:
由于针辊的针插入须条是不是呈垂直状态,而是向后倾斜的,在两者前进速度相等的情况下,针不容易插入须条,须条往往浮在针面上。
为了防止这种现象针与须条之间必须保持一定的相对速度(在须条前进方向),而且要求针的速度慢、须条速度快,使须条对针产生前进的作用力。
后针辊中点的线速度应低于后罗拉的表面速度,中针辊速度比后针辊速度略低,前针辊速度由略低于中针辊。
3.2.3细纱工艺(赛络纺)
3.2.3.1赛络纺原理
两根粗纱喂入,且喂入两粗纱要有一定的间距,这就使须条具有两次加捻的功能,合股时两须条绕纱轴呈螺旋线排列,纤维头端会被相邻的单纱捕捉而进入纱条的内部,使毛羽大为减少。
单纱条初加弱捻时会产生部分的内外纤维转移,在会聚点加强捻时两单纱条中的纤维由于卷捻会再次发生内外层转移,使内应力均衡,因而拉伸时纤维的强力利用率高,纱线的力学性能有所提高。
而喂入粗纱间距是赛络纺中的重要工艺参数。
间距过大,两根须条间的夹角就过大,单纱须条过长,张力变大,而造成断头增加。
同时聚合点处捻度平衡的随机波动增强,成纱中两须丛纤维张力不一致,承受外力的一致性较差,致使成纱单强明显下降。
纤维排列的不一致性也严重影响到了条干的均匀度。
相反,如果间距过小,赛络纺纱的结构特点就不能被充分体现出来,失去了赛络纺纱的意义。
3.2.3.2赛络
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