（纺织材料与纺织品设计专业论文）金属丝织物的性能研究及其提花服装面料的开发.pdf

浙江理工大学硕士学位论文 摘要 随着生活水平的不断提高，功能纤维迅速发展起来，作为其中之一的金属纤维也异军 突起。不锈钢金属丝微细化产品是近2 0 年发展起来的新型工业材料和高新技术、高附加 值产品。它既具有较好的柔软性，又具有金属本身优良的导热、导电、耐蚀、耐高温等特 性。其不锈钢金属微丝面料所特有的褶皱效果，光彩闪烁，亮丽时尚，以及它的永久抗静 电性使之在最近几季的纱线流行趋势中占据了越来越重的位置。 本文采用正交试验方法建立试验方案，经线选用较柔软的锦纶丝，纬线采用两组，甲 纬用棉纱，乙纬含金属长丝纤维，采用平纹组织织造。正交试验中设立三个因素：因素a 为金属丝细度。水平有三个，分别包括0 0 3 5r l l l l l ，o 0 4 0m i l l ，0 0 5 0m m 。因素b 为 金属丝是否与棉纱加捻。水平有两个，用l 代表金属裸丝，用j 代表加捻丝。因素c 为甲 乙纬纱排列比。水平有三个，分别包括1 ：1 ，2 ：l ，3 ：1 。然后采用l 9 ( 3 4 ) 正交表分析 了各因素水平与织物抗静电性能及服用性能( 织物的折皱弹性、刚柔性、悬垂性及透气性 等) 的关系，根据极差分析及最优化组合得出：金属丝经过与棉纱加捻再织入织物中可以 很大程度的提高织物的抗静电性能，而因素a ( 金属丝细度) 与因素c ( 甲乙纬纱排列比) 对其影响很小。服用性能方面，各样品织物规格参数不同没有引起织物折皱弹性的多大改 变，基本上每个样品抗皱性都很差，因此金属丝织物均具有独特的折皱效果。因素a ( 金 属丝细度) 对织物刚柔性影响较大，金属丝越粗，织物越挺括，金属丝越细，织物也就越 柔软，而因素c ( 甲乙纬纱排列比) 对织物刚柔性影响几乎可以忽略，但是在悬垂性方面， 因素c ( 甲乙纬纱排列比) 的影响较大，排列比越大，织物悬垂性越好。在织物透气性方 面，因素b ( 乙纬金属丝是否与棉纱加捻) 对其有很大影响，采用金属裸丝织造的织物透 气性较好，而将金属丝与棉纱加捻后再织入织物中，可以使织物具有更好的防风性。 本课题在综合分析了织物抗静电性能及服用性能的优化组合基础上共开发了两款金 属丝提花服装面料：夏季金属丝提花服装面料：乙纬原料为0 0 0 3 5t o n i 金属裸丝，甲乙 纬纱排列比为3 ：1 。面料侧重于织物的服用性能，但是也兼顾面料的抗静电性能。该面料 柔软、透气、手感好，穿着舒适，并且具有良好的抗静电效果。冬季金属丝提花服装面 料：乙纬原料选择m o ，0 5 0m i i l 金属丝与棉纱的加捻丝，甲乙纬纱排列比为3 ：l 。面料具 有较好的抗静电性，并且手感好、挺括，又具有一定的防风性。该面料在注重抗静电性能 的基础上，又不牺牲服用性能，穿着舒适。两款面料均具有抗静电效果，并且服用性能良 浙江理工大学硕士学位论文 好，既适用于对抗静电要求较高的场合，也适用于一般普通穿着，应用较广，可以为企业 带来较好的经济效益。 关键词：金属丝；正交试验；抗静电：服用性能；提花产品开发 浙江理工大学硕士学位论文 t h ep e r f o r m a n c er e s e a r c ho fw i r ef a b r i ca n dt h ed e v e l o p m e n to fi t s j a c q u a r dc o s t u m em a t e r i a l a b s t r a c t w i t ht h ec o n t i n u o u si m p r o v e m e n to f l i v i n gs t a n d a r d s ，f u n c t i o n a lf i b e r sd e v e l o pr a p i d l y m e t a lf i b e r sa so n ei m p o r t a n tf i b e rp r e v a i lq u i c k l y s t a i n l e s ss t e e lw i r e sa so n en e w t y p eo f i n d u s t r i a lm a t e r i a la n da l s oa sh i g h t e c h 、h i g hv a l u e a d d e dp r o d u c t sd e v e l o p e dq u i c k l yi nt h e p a s tt w od e c a d e s i th a sg o o df l e x i b i l i t y , a l s o ，h a se x c e l l e n tt h e r m a lc o n d u c t i v i t y , e l e c t r i c a l c o n d u c t i v i t y , c o r r o s i o nr e s i s t a n c e ，h i g ht e m p e r a t u r ee n d u r a n c e ，a n do t h e rc h a r a c t e r i s t i c s t h e s t a i n l e s ss t e e lm e n t a lf i l a m e n tf a b r i cp o s s e s s i n gu n i q u ef o l d e de f f e c t ，g l i t t e r i n gl u s t e r ，b r i g h t f a s h i o n ，a sw e l la sp e r m a n e n ta n t i s t a t i cc h a r a c t e r i s t i c sm a k ei tm o r ea n dm o r ei m p o r t a n ti nt h e r e c e n tq u a r t e r so fy a mf a s h i o nt r e n d s t h i sp a p e ra d o p t e dt h eo r t h o g o n a lt e s tm e t h o dt oe s t a b l i s ht h ee x p e r i m e n tp r o g r a m t h e f a b r i cs a m p l e s ，w h i c hw e a v e d p l a i n ，t a k et h es o f tp o l y a m i d ey a m sa si t sw a r pt h r e a d a n dt h e r e a r et w os e t si nt h ew o o ft h r e a d ：o n ei sc o t t o n ，t h eo t h e rc o n t a i n sw i r ef i b e r t h e r ea r et h r e e f a c t o r si nt h eo r t h o g o n a lt e s t f a c t o rai sm e t a lw i r ed i a m e t e r ，w h i c hc o n t a i n st h r e el e v e l s ， i n c l u d i n g o 0 3 5i n l l l ，0 0 4 0r a i n ，0 0 0 5 0m m f a c t o rb s t a n d sf o rt h em e t a lw i r et w i s t sw i t h c o t t o ny a mo rn o t ，w i t hl r e p r e s e n t i n gb a r em e t a lw i r e ，w i t hjr e p r e s e n t i n gt w i s t i n gw i r e f a c t o r ci st h ea r r a n g e m e n to ft h et w os e t so fw o o ft h r e a d ，w h i c hc o n t a i n st h r e el e v e l s ，i n c l u d i n g1 ：1 ， 2 ：1 ，3 ：1 t h e nu s i n gm el 9 ( 3 4 ) o r t h o g o n a lt a b l et oa n a l y z et h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h e e x p e r i m e n tf a c t o r sw i t ht h ea n t i - s t a t i cp r o p e r t i e sa n dt h ew e a rp e r f o r m a n c e ( c o n t a i n st h ew r i n k l e f l e x i b l e ，r i g i d ，d r a p ea n da i rp e r m e a b i l i t y , e t c ) a c c o r d i n gt ot h er a n g ea n a l y s i sa n do p t i m i z a t i o n a s s e m b l e ，t h ec o n c l u s i o nc o m e so u tt h a t ：t h ef a b r i cw i t ht w i s t i n gw i r eh a sm u c he x c e l l e n t a n t i - s t a t i cp e r f o r m a n c e b u tf a c t o ra ( m e t a lw i r ed i a m e t e r ) a n df a c t o rc ( t h ea r r a n g e m e n to ft h e t w os e t so fw o o ft h r e a d ) h a r d l yi n f l u e n c e i nt h ef i e l do fw e a rp e r f o r m a n c e ，t h ed i f f e r e n c e c h a r a c t e r i s t i ci nt h es a m p l e sd o e s n tc o n v e r tm u c ho nf a b r i cc r u m p l e sp e r f o r m a n c e a l m o s t e v e r ys a m p l eh a sp o o ra n t i - w r i n k l eb e h a v i o r s ow i r ef a b r i ca l lh a su n i q u ew r i n k l ee f f e c t f a c t o r a i m p a c tm a j o ro nr i g i df l e x i b l ep e r f o r m a n c e t h ef a b r i ci sm u c hc r i s pw i t ht h i c kw i r e a n da l s o t h ef a b r i ci sm u c hs o f tw i t hm u c ht h i nw i r e b u tf a c t o rc ( t h ea r r a n g e m e n to ft h et w os e t so f i l i 浙江理工大学硕士学位论文 w o o ft h r e a d ) c a r la l m o s tb ei g n o r e d b u to nd r a p ep e r f o r m a n c e ，f a c t o rc ( t h ea r r a n g e m e n to ft h e t w os e t so f w o o f t h r e a d ) i m p a c tm a j o r t h ed r a p ei sm u c he x c e l l e n tw i t hh i 曲a r r a n g e m e n tr a t i o a n df a c t o rb ( w h e t h e rt h em e t a lw i r et w i s t sw i t hc o t t o ny a m ) a f f e c tg r e a to nt h ea i rp e r m e a b i l i t y t h ef a b r i cw i t hb a r em e t a lw i r eh a sg o o da i rp e r m e a b i l i t y , w h i l et h ef a b r i cw i t ht w i s t i n gw i r ec a n m a k eb e t t e rw i n dp r o o f i n g t h i st h e s i sd e v e l o p st w ok i n d so fw i r eja c q u a r df a b r i c sb a s e do nt h et o t a la n a l y s i so f o p t i m i z ea s s e m b l eo nt h ea n t i s t a t i ca n dw e a r i n gp e r f o r m a n c e o s u m m e rw i r ej a c q u a r df a b r i c ： u s e0 0 3 5 m mw i r ef i b e r , a n dt h ea r r a n g e m e n to ft h et w os e t so fw o o ft h r e a ds e l e c t s3 ：1 t h e f a b r i c ，w h i c hh a sg o o dh a n df e e l i n g ，s o f t ，v e n t i n ga n dw e a r sc o m f o r t a b l e ，p l a c e se x t r ae m p h a s i s o nt h ew e a r i n gp e r f o r m a n c e ，s t i l lp o s s e s s i n ga n t i s t a t i ca b i l i t y w i n t e rw i r ej a c q u a r df a b r i c ： t w i s t i n g 0 0 5 0 m mw i r ef i b e rw i t l lc o t t o na n dt h ea r r a n g e m e n to ft h et w os e t so f w o o ft h r e a d s e l e c t s3 ：1 t h ef a b r i cp o s s e s s e sg o o da n t i s t a t i ca b i l i t y , a n da l s oh a sg o o dh a n df e e l i n g ，面s p a n dw i n dp r o o f i n g s ot h et w ok i n d so fp l u sm a t e r i a lb o t hh a v ea n t i s t a t i ce f f e c ta n dw e l l w e a r i n gp e r f o r m a n c e t h e yb o t hc a na p p l yt ot h eo c c a s i o nw h e r er e q u i r e sa n t i s t a t i ca n d p e r f o r m sw e l l s t i l li tc a ng e tg o o de c o n o m i cr e t u r n sf o rc o m p a n y k e y w o r d s ：w i r ef i b e r ；o r t h o g o n a lm e t h o d ；a n t i s t a t i c ；w e a r i n gp e r f o r m a n c e ；j a c q u a r df a b r i c d e v e l o p m e n t 浙江理工大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师 的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文 不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰 写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：糖艮 醐：研年弓月l 日 浙江理工大学学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家 有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权浙江理工 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印 或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 学位论文作者签名： 日期：川年弓月 i 保密口，在 不保密固。 缈让 l1 日 年解密后使用本版权书。 指导教师签名： 日期：锄饥方年弓月，日 浙江理工大学硕士学位论文 1 1 金属丝纤维 第1 章绪论 随着服装面料、装饰织物、产业用纺织品要求的逐步提高，功能纤维迅速发展起来， 作为其中之一的金属纤维【1 1 也异军突起，引起了科研工作人员的密切关注。金属纤维主要 有不锈钢、铝、铜合金、镍等纤维，而应用最广泛的则是不锈钢金属纤维【2 】。本课题研究 的金属丝主要是指不锈钢纤维。 不锈钢丝具有独特、优越的物理能力，这是人们普遍的共识。随着科学技术的不断深 化，新兴行业的不断涌现，现代科技的发展与延伸，目前不锈钢微丝已成为极具市场潜力 的新兴产业，作为新一代科技产品，有着广阔的发展前景【2 l 。 不锈钢微丝一般是指3 0 4 、3 0 4 l 或3 1 6 、3 1 6 l 为基材，直径m ( o 1 0 0 0 1 6 ) m m 的软 态工业生产用材，具有强度高、稳定性好、抗腐力强；有较好的屏蔽、防磁、防辐射能力， 其优越的性能，被广泛用于纺织、航天、军事、医药、生物化工、现代工业、现代民用、 石化等行业【3 1 ，由于不锈钢微丝具有较高科技含量，且有着广泛的市场前景，其经济价值 链的杠杆效应显而易见。 1 1 1 不锈钢纤维的制造方法 当前，不锈钢纤维的制造方法主要利4 5 】： ( 1 ) 线材拉伸法 线材拉伸法包括单丝拉伸法和集束拉伸法。 a 、单丝拉伸法 单丝拉伸法是通常用于制造金属线材的方法，但是，要制取不锈钢纤维细丝，就必须 通过可机孔径逐渐递减的拉丝模孔多次进行拉伸，截面压缩率每次只能是一点点，如果一 次拉丝截面压缩率过大，拉丝阻力会超过材料的拉伸强度，而引起了撕裂，因此，每次拉 丝后都要进行中间退火，消除应力，然后再经过反复拉丝、退火，才能得到符合标准的不 锈钢纤维。单丝拉伸法制取的不锈钢纤维不仅拉丝工序繁琐而且存在纤维断裂的问题，因 而实际生产困难很大。用单丝拉伸法可制取直径为2 0 岬左右的不锈钢纤维，直径为1 5 0 - 3 8 0g m 的铜、铝、钨、钼等纤维。 浙江理工大学硕士学位论文 b 、集束拉伸法 集束拉伸法是把单丝拉伸法制取的线材多根集成一束，外加包覆材料，再进行拉伸。 这种加工方法可以使拉伸次数大大的减少，同时也能防止单根细丝被拉断，外部包覆材 料多用中碳钢，冈为中碳钢与不锈钢有类似倾向的加工硬化。集束中各根纤维之间为了防 止粘着，要涂有铜等物质，拉丝结束后再用化学方法清除涂层物质，即可加工得到集束型 不锈钢纤维。用集束拉伸法可制造生产直径为1 0 岬以下的不锈钢纤维。 不过无论是单丝拉伸法，还是集束拉伸法，拉丝模的材料必须是超硬合金或金刚石， 才能确保拉丝模的精度，满足工艺上强度的要求。 ( 2 ) 熔融纺丝法 熔融纺丝法是由熔融金属直接制取不锈钢纤维的一种方法。其方法有多种形式，包括 熔挤压法、喷射镀溅法、玻璃包覆法和离心纺线法等。其中熔融挤压法和喷射骤冷法，与 制取有机纤维和玻璃纤维的原理一样，把熔化的金属液从喷头挤出，在各种媒介中冷却成 丝，但是，熔融的金属液表面张力大、粘度小、挤出的金属流线很容易形成液滴，故纺丝 过程比较困难。 ( 3 ) 切削法 切削法可分为线材切削法和振动切削法。 ( 4 ) 生长法 拉抻法、熔融纺丝法和切削法这三种制造不锈钢纤维的方法均是采用物理加工方法， 而生长法主要采用化学加工方法制造不锈钢纤维，因为将此类方法称为生长法。生长法代 表性方法有膜层涂镀法和结晶析出法。 1 1 2 不锈钢纤维的性能特点 不锈钢纤维之所以得到广泛的应用，是因为它具有许多特有的性能，这些特殊性能主 要表现在以下几方面【2 】： ( 1 ) 挠性好。一般直径为8p a n 的不锈钢纤维的柔软性相当于直径为1 3 岬的麻纤维， 其可挠性与有机纤维接近，故具有可纺性，能用来进行纺纱织布和缝制加工。 ( 2 ) 机械性能好。不锈钢纤维相对强度较高，并且有良好的弯曲加工性和耐磨性。 ( 3 ) 导电性能好。不锈钢纤维的电阻率低，是良好的电导体。 ( 4 ) 耐腐蚀性好。不锈钢纤维完全耐硝酸、碱及有机溶剂的腐蚀。 ( 5 ) 耐热性能好。在氧化气氛中，高于6 0 0 情况下可连续使用，是性能良好的耐高 2 浙江理工大学硕士学位论文 温材料。 1 1 3 不锈钢纤维的主要应用领域 ( 1 ) 纺织织物【6 8 】 掺有不锈钢( 纤维) 微丝的纺织物已广泛应用于抗静电用品。如导电服、雷达敏感织 物等【4 】。 抗静电织物 这种物质混入了重量比为1 0 2 0 的不锈钢微丝，用来制作抗静电工作服、仪器等， 利用其不产生静电火源及不吸附灰尘的特性，可用在军工、石油、化工、煤炭、橡胶、仓 库等易燃易爆的场合和医院、制药、电子工业等需要纯净的工作环境。可织成帆布用来做 抗静电鞋、袜及传送带。用低于1 不锈钢微丝( 纤维) 丝，混纺到合成纤维中并织成抗静 电地毯，可防止静电对人身及设备的危害。抗静电过滤物是在涤纶中加入2 5 4 的不 锈钢( 纤维) 微丝，用在有爆炸粉尘的场合，如炸药、煤炭等作业用的粉尘过滤器。 导电布及屏蔽布 用作导电布的不锈钢微丝含量高达1 0 2 5 ，主要用于1 0k v 以上的超高压电路 检修工人的带电作业服。屏蔽布的不锈钢微丝含量为5 - - 1 5 ，主要用于微波、电磁波 环境中的人身防范，如高压变电站附近工作人员的巡视服。 过滤器 全世界每年用于过滤器材料的不锈钢微丝用量最大，过滤器有做圆盘状、筒状或丝网 状的，用来过滤气体或流体，显示出一系列优点。由不锈钢微丝制成的滤网应用范围很广， 据不完全调查主要应用于石油化工、航空航天工业、能源工业、橡胶工业、汽车工业、医 药工业、啤酒酿造业、环境保护、净化设备、家用窗纱等方面。 ( 2 ) 金属毡 金属毡是美国发明的金属微丝制品，六十年代用于过滤器，不锈钢微丝毡美国最早用 于航空发动机。 ( 3 ) 其它用途 不锈钢微丝还可用做隔热垫、发热材料、阻燃器、减震器等。将微丝做低密度5 的 丝网，用于火箭引擎的喷管隔热等。微丝将发汗材料用做滑轮叶片的表面冷却。利用不锈 钢微丝的高热溶和高导热性做成纤维阻燃器，可用于易燃流体的防范装置。利用弹性纤维 结构，可调节陶瓷与衬底间的热膨胀系数f 9 1 。 3 浙江理工大学硕士学位论文 1 2 金属丝织物国内外研究概况 不锈钢纤维具有导电、传热、耐高温、耐腐蚀等特点【2 _ 3 】，其特性是其它材料所无法 替代的。近年来，我国不锈钢纤维制品已经在电力、军工、冶金、化工等方面得到应用【l 们。 不锈钢纤维的开发国外起始于2 0 世纪6 0 年代末，到7 0 年代得到了广泛应用。我国 从1 9 7 9 年开始着手研究用不锈钢纤维研制防静电布料，经过纺织、兵工、冶金、电力等 不同工业部门通力合作，经过十年时间，从试纺试织引进不锈钢纤维到纤维制造的国产化， 并且已制成不锈钢混纺织品开始出口，走过了从进口原料到原料国产化及成品出口的过 程。 金属纤维的研究首先由美国于2 0 世纪6 0 年代中期开始，至l j 7 0 年代末已在纺织、石油、 化工、军事、航空、通讯、电力等许多领域得到广泛应用。由于金属纤维制造技术难度大、 工艺复杂，目前世界上只有比利时、美国、日本等少数国家可以生产。其中规模化、产业 化最快的比利时b e k a e r t 公司，几乎控制世界金属纤维市场的一半以上。国际上著名的金属 纤维生产厂商主要有比利时的b e k a e r t 公司、美国的m e m t e c 公司和日本的金线公司等，产品 以3 1 6l 不锈钢纤维为主，直径从2 - - 8 0l x r n 。其中美国带材公司和国家标准公司以及日本 冶金工业( 株) 三家每年各有4 0 0 0t 熔抽法不锈钢纤维的产量。金属纤维制品在过滤材料、 电池电极材料、导电塑料、导电织物、纤维增强材料等方面已实现商业化【1 1 _ 1 3 1 。近1 0 年来， 日本也在崛起，研究开发了独特的金属纤维制备工艺。 我国对金属纤维及其制品的研究始于1 9 7 9 年，起因是当时我国石化、冶金、纺织及航 空部门大量引进的国外先进设备中需使用不锈钢纤维毡作为过滤元件，但由于技术、原辅 材料等问题，我国生产的金属纤维如不锈钢纤维的质量还达不到国外同类产品水平。此后 十几年间我国的金属纤维工业走过了从进口原料到原料国产化及成品出口的过程，继铝涤 复合丝之后，1 9 8 3 年又成功地开发出不锈钢纤维，已建立了若干金属纤维的生产基地，经 过冶金、纺织、兵工、电力等不同部门的通力合作，如今我国不锈钢纤维制造不仅已实现国 产化，而且生产基地多、品种规格齐全，有些混纺制品已经开始出口。 2 0 多年以来，我国在纤维生产和纺织品应用金属纤维开发方面取得了较大进展，金属纤 维及其制品从无到有，并已有产品出口，其中包括纤维、纱线、坯布及服装等。随着我国石 油、化工工业的进一步发展，二次能源材料的崛起。人们对生活质量要求的提高，对金属 纤维及其制品的需求将会迅猛增加，使金属纤维及其制品项目在我国实现产业化具有非常 重要的现实意义。 4 浙江理工大学硕士学位论文 1 2 1 纯金属纤维织物 纯金属织物利用金属纤维比其他纤维优异的高强和耐热性能，可制成枕式密封袋，用 于焦化厂干法熄焦塔高温气体粉尘密封；制成除尘袋，用于高温烟气干法净化袋或除尘系 统；还可制成热工件传送带、隔热帘、耐热缓冲垫等，可用于汽车挡风玻璃、电视屏幕、 厨房用品等的生产中。对于某些特种合金纤维来说，其纯金属织物可耐1 1 0 0 的高温【1 4 】。 1 2 2 不锈钢短纤混纺织物 国内外现使用不锈钢金属纤维最多的是以3 0 4 、3 0 4l 或3 1 6 、3 1 6l 等不锈钢为基材， 经特殊工艺加工成1 01 t m 直径以下的微丝，再经过牵切工序牵切成不锈钢短纤维，牵切的 长度可按纺织混纺纤维的要求确定。加工成不锈钢纤维条子后，采取并条方法与化纤或棉 条按比例混合，最后纺成混纺纱，织成各种织物。 利用不锈钢金属所具有的导电性，与其它纤维混纺制得的抗静电布作用稳定而持久 0 5 - 1 6 】。不锈钢金属纤维混纺比率在3 以内就有很好的抗静电效果，一般级的抗静电纺织 品混纺比率在1 以内就可行。不锈钢抗静电纺织品的成本增加不多，市场大，不锈钢金 属纤维混纺在纺织原料里，耐水洗，不影响手感，并具有环保的作用。 混纺织物中不锈钢纤维含量达到0 1 5 5 时可制成防静电工作服，供有静电危害 场所的工作人员穿用；随着不锈钢纤维含量的不断增加，其混纺织物还可用于防静电地毯、 防静电吸尘器、电磁波微波防护服及防护罩、医疗手术服；此外，还可用作雷达敏感织物， 在军事工业上制作假目标和雷达靶子，达到迷惑和伪装的目的。当不锈钢纤维的含量达到 2 5 时，其混纺织物可制成超高压电屏蔽服，适用于5 0 0k v 以下的交、直流作业。表1 1 列出了目前市场上常见的不锈钢纺织制品及其主要用途【2 1 。 表1 1常见不锈钢混纺织物制品与用途 5 浙江理t 大学硕士学位论文 1 2 3 不锈钢长丝织物 不锈钢微丝是指不锈钢金属丝经过集束拉拔后不需经过牵切工序，直接以单丝形式应 用的微丝。采用不锈钢微丝与其它纱线合股再进行编织，或以不锈钢微丝为纱芯生产包覆 纱【5 1 。根据功能需要，选用不同规格的不锈钢微丝，调整经向、纬向的加入量，经、纬向 的紧度，选择合适的后处理工序，制得含不锈钢微丝面料，该面料不存在不锈钢纤维混纺 出现的抱合性差的问题，在织造工艺上控制更方便，服用性能也比不锈钢短纤维混纺纱织 物要好。目前，国际上仅有韩国、意大利等国家生产此种面料，但生产量很小。国内江苏 扬州华源有限公司成功研制的含不锈钢微丝面料质量稳定，与韩国产的面料相差无几【l 7 1 。 同时为了改变不锈钢微丝色彩单一( 银白色) 的缺陷，通过化学浸渍着色，可以在原 色不锈钢表面凝结一层透明薄膜，成功将其加工成色彩艳丽、光艳夺目的彩色不锈钢微丝。 手感更加柔软，质量和风格也得到了改进。特点有：由化学反应形成的薄膜，不会产生脱 落现象；不会褪色，始终能保持光亮、鲜艳；耐磨损、耐腐蚀、耐高温、耐风化；能弯曲， 可拉伸，加工性能好。其中杭州顿力不锈钢精丝公司所研发的彩色不锈钢丝目前有三大主 色系黄、红、蓝，在主色系下面，还有一些更加细分的色系，如黄色系下面的金黄色、铜 褐色等。制成的直径0 0 3 5m n l 的彩色不锈钢丝，和蚕丝一样非常柔软，相当于7 3 9 7t e x 的高支纱线。且经过专业的盐雾测试1 2 0h ，彩色不锈钢丝的测试结果达到9 级以上。 不锈钢混纺织物因不锈钢纤维在纱线及织物中的分布与连续，影响其织物的抗静电性 能。而不锈钢单丝织物比不锈钢短纤维织物具有更好的抗静电性能，不存在间断，只需在 纬纱上间隔加入到织物中便能形成良好的导电性。目前市场上有0 0 3 5m m 不锈钢微丝与棉 纱( 细度为7 3t e x 或9 7t e x ) 合股做纬纱制得的金属布，每隔3 根或5 根间隔加入合股纱，导电 效果优于相同质量的不锈钢纤维，无需牵切成不锈钢短纤维，成本更低，手感更加柔软， 不易出现刺头，服用性能更好。还可利用彩色不锈钢微丝的特点制得不同颜色的抗静电服 装。 1 3 本课题研究的目的和意义 不锈钢金属纤维具有良好的导电、导热，抗静电，防辐射，抑菌抗污染，且柔软，耐 磨性及强度高，弹性模量高等优点【卜4 】。将它与普通纤维进行交并、混纺、交织和包缠可制 得一系列性能优良的纱线及其制品。自2 0 世纪8 0 年代以来金属纤维成为国内的新型功能性 纺织材料，用它开发出的功能性纺织品有着本身独特的优势，它的耐磨，耐洗涤，耐化学 6 浙江理工大学硕士学位论文 腐蚀，强度高以及环保性是有着相似性能的金属化纤维、有机导电纤维、及以各类染料助 剂所获得的纺织品所无法比拟的。 随着现代科技产业的发展，人们对纺织品的功能要求越来越高，比如要求织物具有良 好的抗静电性能。合成纤维大多都因导电性能低，在穿着过程中产生静电，限制了其穿着 应用。纺织品由于静电而吸附灰尘，粘附身体，在穿着时给人以不适感。而在电子工业领 域，由于静电的存在轻则干扰精密电子仪器的正常工作，重则引起集成电路击穿，造成电 路报废。在石油化工领域易引起燃烧、爆炸，造成灾害。因此，不锈钢纤维具有导电、传热、 耐高温、耐腐蚀等特点，在纺织工业和其他工业上的应用越来越广泛。通常在织物中加入 少量不锈钢纤维，除使织物具有某些特殊功能外，其抗静电性能优于常规的有机导电纤维， 而且耐洗涤性好，抗静电作用稳定而持久，因此，应用不锈钢金属丝来提高织物的抗静电 性能，具有非常重要的意义。 而早在六七年前就曾经流行过混织有少量“金属丝 的面料【1 7 】。当时金属丝进入纺织 领域更多是作为抗静电和防电磁辐射材料，起到有效保护人体健康等一些特殊功用。不过 因为它具有一定金属质感的硬度以及给皮肤造成的刺痒感而被“流行面料领域”拒之i - j ； b 。 在2 0 0 3 年的时候，金属丝就试图在流行面料中做初步的尝试。当时它更多的还只是在和涤 纶等化纤面料做搭配，毫不遮掩的展示自己的金属性能。在2 0 0 4 - - 2 0 0 5 年的巴黎面料展上， 出现了一种外观新颖，光泽含蓄的金属丝薄呢。它为羊毛织物带来了新的手感和自然时髦 的褶皱，一改过去紧、厚、重的风格，变得轻薄而活络；羊毛的松软和弹性同时中和了金 属丝的金属硬度和亮度，让它开始适用于穿着。这种尝试让金属丝很快风靡开来，成为了 时尚面料的新宠。在2 0 0 5 年秋冬到2 0 0 6 年春夏的各类面料展览上，含有金属丝成分的面料 正在大为流行。无论是在欧洲面料区，日本、韩国面料区或者国内面料区都可以找到它的 身影，金属丝面料几乎毫无质疑的成为这两季面料展上最抢眼的明星。新的金属丝面料时 尚而不夸张星星点点的光泽，天然毫不做作的褶皱，若隐若现的金属张力，给人以独 特的视觉外观【17 1 。这是金属丝具有的一种天然优势外观，也让金属丝比其它材料更快 更广的流行起来。 今天的金属丝开始广泛地同各种纤维进行尝试，并呈现出多种面貌。它被用在棉织物、 针织面料及纱线上，被制造得更加柔软而在手抚过面料的时候丝毫没有刺痒感；它变得更 有韧性而不会像最初出现的时候那样，在洗时容易折断而扎手。 虽然国内外都有很多关于金属丝纤维性能的研究及报道，但是还不够全面，特别是随 着科学技术的不断进步，使得现在的金属丝更细、更柔软，手感也更好，因此有必要对现 7 浙江理工大学硕士学位论文 今金属丝织物做一个更全面更具体的研究。而金属丝提花服装面料作为一类很有特色的新 品种，有别于常规服装面料，表现出独特的色彩、风格效应和保护功能，虽然金属丝在多 臂织机的面料中有所应用，但是对于金属丝在提花服装面料的应用还不是很多，特别是对 该织物的生产技术和产品设计过程，以及面料的规格、面料的服用性能、面料的防护功能 之间的相互关系，即在金属丝提花服装面料技术方面的研究国内未有详细报道，研究尚处 于起步阶段。 金属长丝价格实惠，一般不锈钢金属丝因规格粗细不同价格在2 0 , - - 2 5 万左右一吨， 彩色金属丝价格稍微高点，一般在5 0 万左右一吨。彩色金属丝颜色比较丰富，有金色、 银色、酒红色等，使得金属丝提花面料在颜色上能有更丰富地体现，再结合花形，以及独 特的手感、记忆性和褶皱效果，能使该面料充分体现出流行的特质。加上该面料具有永久 抗静电性的功能，这在一般民用服装上将有很广阔的发展前景。并且该金属长丝织物比金 属丝混纺织物生产上更简单方便，抗静电性及服用性也更好，对企业来说可以创造更好的 效益。 1 4 本文主要研究内容 本课题主要采用正交试验方法来设计和分析实验结果，分三个因素： 因素a - 金属丝细度。水平有三个，分别包括0 0 3 5i l l r f l ，西0 0 4 0m n l ，0 0 0 5 0m n l 。 因素b ：是否与棉纱加捻。水平有两个，用l 代表金属裸丝，用j 代表加捻丝。 因素c ：甲乙纬纱排列比。水平有三个，分别包括l ：l ，2 ：1 ，3 ：1 。 采用b ( 3 4 ) 正交表分析了各因素水平与织物抗静电性能及服用性能的关系，最后得 出最优组合，选取最佳工艺参数，合理配置经纬原料，再利用纹织c a d ，设计了夏季及冬 季两款金属丝提花服装面料，不断丰富纺织品品种，满足人们对纺织品日益增长的个性化 需求，并为以后的规模生产、市场推广做好技术准备。 本课题的创新点有以下几个方面： ( 1 ) 随着科技的不断进步，使得现在的金属丝物理性能更佳，它被制造得更加柔软 且在手抚过其面料的时候丝毫没有刺痒感，它变得更有韧性而不会像最初出现的时候那 样，在洗时容易折断而扎手。因此有必要对现今的金属丝织物做一个比较全面系统的研究。 ( 2 ) 本课题利用正交试验设计方法，测试了织物的抗静电性能及服用性能，并且具 体分析了金属丝织物结构参数与织物抗静电性能及服用性能( 织物的折皱弹性、刚柔性、 悬垂性及透气性等) 的关系，用正交分析方法得出最优组合方案，为企业生产提供了详细 8 浙江理工大学硕士学位论文 的理论参考依据。 ( 3 ) 常见的金属丝面料多在多臂织机上应用，这就使得面料的图案、色彩不够丰富， 而应用提花织造开发金属丝提花服装面料将使面料更时尚，更能吸引消费者的眼球。 9 浙江理工大学硕士学位论文 第2 章试样方案的建立 不锈钢金属丝微细化产品是近2 0 年发展起来的新型工业材料和高新技术、高附加值 产品。它既具有化纤、合成纤维及其制品的柔软性，又具有金属本身优良的导热、导电、 耐蚀、耐高温等特性。其不锈钢金属微丝面料所特有的褶皱效果，光彩闪烁，亮丽时尚， 以及它的永久抗静电性使之在最近几季的纱线流行趋势中占据了越来越重的位置【8 1 。 国内外已有很多将金属丝短纤与其他纤维混纺织成各种织物的相关报道【1 8 2 1 1 ，而将金 属长丝与其它纱线加捻后作为纬纱或者单独作为纬纱原料是一种新的尝试，它比金属丝混 纺纱拉拔次数少且无牵切，无因不锈钢而出现的混纺抱合性差 2 2 。2 4 】等问题，在织造工艺上 更方便于控制。 金属丝纤维的硬度比一般普通纱线的硬度大很多，弹性模量较高，使用金属长丝织造 的面料，其抗静电性能及服用性能如何本文将做具体的讨论。本文试样织物选用两组纬纱， 甲纬用棉纱，乙纬分别用六种原料：三种规格的金属丝，及每种金属丝分别与棉加捻后得 到的三种纱线，甲乙纬纱排列比分别选1 ：1 ，2 ：l ，3 ：l ，采用正交实验方法设计试验 方案。 另外，织物中金属丝纤维加捻与否、金属长丝细度不同及甲乙纬纱排列比不同，其织 物各性能间有何区别与联系将是本文研究的重点。 2 1 试样原料选择 2 1 1 金属丝规格的确定 不锈钢金属丝一般是指3 0 4 、3 0 4l 或3 1 6 、3 1 6l 不锈钢为基材，直径( 0 1 0 0 0 1 6 ) n l i 1 的软态工业生产用材料【3 1 ，为了比较不同粗细金属丝织物的性能差别，现选取纺织中 采用较多3 1 6l 的三种规格不锈钢金属丝，其具体规格参数见表2 1 。 表2 1 不锈钢金属微丝规格 1 0 浙江理工大学硕士学位论文 2 1 2 金属丝织物经纬原料的选择 因金属丝纤维弹性模量较高，经线宜选用较柔软的锦纶丝，锦纶丝弹性好，强度高【2 5 1 ， 并且比较柔软，用途广泛，价格也合理。纬纱用两种原料，甲纬用单股棉纱，乙纬含金属 纤维。织物经纬原料具体规格如下： 经线：8 3 3t e x ( 7 5d ) ，6t c ms 捻锦纶丝 甲纬：1 4 7 6 t e x ( 4 0s 1 ) 棉纱 乙纬分别采用六种规格：三种细度的金属丝，及每种金属丝分别与棉纱加捻后得到的 三种加捻丝。 第一种( 代号：l 1 ) ：7 6 8t e x ( 0 0 3 5m m ) 金属丝 第二种( 代号：l 2 ) ：1 0 0 3t e x ( o 0 4 0m m ) 金属丝 第三种( 代号：l 3 ) ：1 5 6 7t e x ( 西0 0 5 0m m ) 金属丝 第四种( 代号：j 1 ) ：7 6 8t e x ( 0 0 3 5m m ) 金属丝+ 1 4 7 6t e x ( 4 0s 1 ) 棉纱 第五种( 代号：j 2 ) ：1 0 0 3t e x ( 0 0 4 0m m ) 金属丝+ 1 4 7 6t e x ( 4 0s 1 ) 棉纱 第六种( 代号：j 3 ) ：1 5 6 7t e x ( 0 0 0 5 0m m ) 金属丝+ 1 4 7 6t e x ( 4 0s 1 ) 棉纱 以上l 1 - ，l 3 为金属裸丝，j 1 j 3 为金属丝与棉的加捻丝，捻度均为4t c m ，s 捻。 2 2 采用正交实验方法建立试验方案 对于单因素或两因素试验，因其因素少，试验的设计、实施与分析都比较简单。但在 实际工作中，常常需要同时考察3 个或3 个以上的试验因素，若进行全面试验，则试验的 规模将很大，往往因试验条件的限制而难于实施。正交试验设计就是安排多因素试验、寻 求最优水平组合的一种高效率试验设计方法【2 砚8 1 。正交试验设计是利用正交表来安排与分 析多因素试验的一种设计方法。它是由试验因素的全部水平组合中，挑选部分有代表性的 水平组合进行试验的，通过对这部分试验结果的分析了解全面试验的情况，找出最优的水 平组合。正交试验设计的基本特点是：用部分试验来代替全面试验，通过对部分试验结果 的分析，了解全面试验的情况。下面采用正交试验设计方法对本课题实验进行设计。 本课题实验部分主要测试金属丝长丝织物的性能特点，故织物试样可选最简单的平纹 组织织造。 本文金属丝织物主要是将金属长丝嵌织到织物纬线中，故可选多个纬纱排列比来比较 织物的各项性能差异，经过试织多个样品得出，甲乙纬纱排列比分别选l ：1 ，2 ：1 ，3 ：l 浙江理工大学硕士学位论文 时织物的风格、手感有很大差异，并且当样品经密6 8 根c m ，纬密3 0 根c m 时织物风格、 手感相对较好。 经初步分析，试验样品可以分三个因素： 因素a ：金属丝细度。水平有三个，分别包括o 0 3 51 t l l t l ，0 0 0 4 0m i l l ， r c r a ，所以各因素对试验指标影响的主_ 次顺序 是b _ c _ a 。即金属丝加捻与否影响最大，其次是甲乙纬纱排列比，而金属丝细度的影响 较小。 以各因素水