曾语晴，王显方，畅 娇

（1 陕西工业职业技术学院,陕西咸阳 712000；2 咸阳纺织集团有限公司,陕西咸阳 712000）

1 概述

石墨烯是一种由碳原子组成的二维纳米材料，具有优良的光学、电学、力学特性、热性能和较高的比表面积的新型碳材料[1]。石墨烯纤维是以普通粘胶纺丝原液为基体，通过添加石墨烯分散液制备而成，不仅解决了高纯度石墨烯纤维可纺性差的问题，且在保持纺织品各项基本性能的同时具有石墨烯某一种或几种独特性质的纺织产品，根据市场信息反馈，结合客户要求，生产技术人员依据设备性能、探索新工艺技术，开发了石墨烯系列服装面料[2]。

（1）品种规格

GR/JC(80/20)11.8×11.8 551×47263″平纹。

（2）产品风格

石墨烯纤维具有优异的抗菌性能、防紫外线性能和远红外性能等，与纯棉纤维混纺，织造出既具有棉的外观、手感和亲水性，又具有抗菌抑菌，亲肤透气，防紫外线和抗静电等功能的纺织品，在功能性纺织品领城展示出良好的应用前景[3]。

2 产品试制技术关健

由于使用的石墨烯纤维，其物性指标与常规粘胶纤维有差异，特别是强力比较低，单纤维断裂强度为1.96cN/dtex，回潮率9.8%，同时纤维颜色为灰黑色，整个生产过程的隔离防错工作任务艰巨，同时，由于石墨烯纤维价格昂贵，减少生产浪费，提高各工序制成率尤为重要，为预防布面错纤维、错支发生且保证下机质量，各生产工序放置专门的回花、回条、回丝筐，由专人负责、跟踪该项工作，杜绝错支、错纤维，并采用以下关键工艺和生产管理[4]。

（1）清花工序

由于石墨烯纤维整齐度好、含杂少、强力低的特点，因此采用多梳少打、轻打少落、防止损伤纤维的工艺原则。在原料上盘时，人工对原料包进行挑拣排列，将抓棉机打手速度降低至650r/min，成卷机综合打手速度降低为700r/min。并对棉卷进行包裹，防止飞花混入。

（2）梳棉工序

为防止石墨烯品种的下吸花大面积吸入除尘管道，堵塞了下吸风口，形成错纤维，所以增加除尘管道的风量。校准梳棉机各部分隔距，合理配置锡林、刺辊及出条速度，严格控制生条棉结。值车工及时处理落花及巡回，保证生条重量稳定，以便后工序能更好地控制混纺比例。梳棉工序主要工艺参数：纯石墨烯生条定量为20.45g/5m，锡林转速340r/min，刺辊转速790r/min，道夫转速20r/min,盖板速度为128mm/min。

（3）并条工序

为了混合均匀，采用三道混并和，头并6 根混纺，其中4 根石墨烯生条和2 根精梳棉条，二并、三并采用6 根半熟条混入，机后条子均匀搭配。对机台进行隔离，并及时清洁地面及机合飞花。合理牵伸分配，后区牵伸头道较二道大，三道最小的分配方式，出条速度较常规品种低10%，约为500r/min 左右，以降低熟条棉结增长率。

（4）粗纱工序

降低粗纱锭子速度10%，减小卷绕张力，同时增加粗纱捻度，主要工艺参数：锭子速度为700r/min，罗拉中心距为38×54×60mm，后区牵伸倍数1.35 倍，粗纱捻度6.0 捻/10cm，粗纱定量4.5g/10m。

（5）细纱工序

在FA528 细纱机生产，考虑到石墨烯纤维的强力小的特殊性能，细纱工序的工艺参数设计中，锭子速度较常规品种低10%，适当增加细纱的捻系数以提高成纱强力，锭子速度为15430r/min，罗拉中心距17×38mm，后区牵伸为1.19 倍，细纱捻系数为440。用塑料布隔档该品种机台，防止回花乱飞，飘到相邻机台，造成错纤维，错支。车间温度控制在28℃～32℃，相对湿度控制在55%～60%，成纱各项指标及生产稳定。

（6）单纱指标

GR/JC(80/20)11.8tex 经纱为例，单纱成纱指标为：条干CV 值14.32%、千米细节11 个、千米粗节210 个、千米棉结480 个、平均强力265CN、单强CV 值9.7%、断裂强度19.8CN，成纱质量满足标准要求。

（7）整经工序

采用“低张力、低车速、少停自”工艺，以减少断头，整经速度降低为600r/min，摩擦辊张力应力设定为200CN,这样既减少整经张力变化，又减少产生倒断头和浆纱缠纱的可能性。

（8）浆纱工序

由于该品种石墨烯粘胶纤维含量高，纱线毛羽多、纱线强力较小，另外石墨烯纤维湿强较小，故选用以磷酸酯淀粉、聚酯浆料为主的混合浆，为了提高纱线强力将PVA 用量掌握在15%以下，以获得的关健是形成完整的浆膜和良好的渗透，提高纱线强力。在生产过程中，开车前将浆槽、蜡槽机台必须彻底清洁干净，以防将原纤维等白色纤维粘在纱线上，布面形成白点。

（9）织造工序

由于该品种紧度较大，纱线强力低，采用“高后梁、早开口”机上工艺，有利于纬纱飞行，降低上机张力，减少纬停和断经次数，提高布面质量和机台效率。由于纬纱颜色为灰黑色，纬纱断头后探纬器不易检测，将灵敏度不能设置过高。

在生产过程中将机合用塑料布格挡单独隔离，防止飞花乱飞[5]。

3 生产工艺流程

4 织布机效率及产品质量指标

（2）纬纱:

参照FZ/T 13004-2006 标准及客户协议，对开发的GR/JC(80/20)11.8×11.8 551×47263″平纹产品在幅宽、密度、强力等物理指标进行测试，并针对测试指标对产品进行评等，测试的数据及等级见表1。

表1 织布机效率及产品质量指标Table 1 Physical indicators and grades of products

由表1 可知，经过纺纱、织造市场工艺的调整，通过合理的配棉、科学配置各工序工艺参数，开发出石墨烯与棉混纺产品，该产品满足市场一等品的要求，产品可用于高档床上用品及高级服装面料，填补了国内空白[6]。

5 结语

随着智能社会发展的需要，材料之间的组合已成为一种必然。具有高强度高导电率等特殊功能的石墨烯材料通过结合，实现了材料和功能的完美融合，如石墨烯锂电池、石墨烯超级电容器、石墨烯储氢器件等[7]，以此来满足社会发展的需求，尽管石墨烯织物在其功能性与舒适服用性能之间仍存在兼容差，以及纤维柔性较差等问题，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纺织品领域的地位。相信随着石墨烯的制备技术的不断提升，织物功能性的进一步研发，石墨烯产业化生产的时代终会到来。