和毛油添加對牦牛絨纖維及成紗質(zhì)量的影響

吳 娟， 謝春萍， 徐伯俊， 劉新金， 蘇旭中

(生態(tài)紡織教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(江南大學(xué))， 江蘇 無錫 214122)

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和毛油添加對牦牛絨纖維及成紗質(zhì)量的影響

吳 娟， 謝春萍， 徐伯俊， 劉新金， 蘇旭中

(生態(tài)紡織教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(江南大學(xué))， 江蘇 無錫 214122)

針對牦牛絨纖維長度離散性大、纖維之間不易抱合而導(dǎo)致成紗困難的問題，采用和毛油對牦牛絨纖維進(jìn)行處理，以提高纖維的可紡性。分別對經(jīng)過和毛油處理和未經(jīng)過和毛油處理的相同線密度的牦牛絨纖維表面結(jié)構(gòu)形態(tài)、纖維拉伸性能、表面摩擦性能、回潮率以及紗線性能等進(jìn)行測試。結(jié)果表明：經(jīng)過和毛油處理的牦牛絨纖維表面鱗片清晰，并且透光均勻，鱗片翹角與未經(jīng)過和毛油處理的相當(dāng)，強(qiáng)力、斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長率、斷裂功均較好，動(dòng)、靜摩擦因數(shù)與差微摩擦效應(yīng)較小，回潮率較高；同時(shí)，經(jīng)過和毛油處理的牦牛絨纖維所紡制紗線的各項(xiàng)性能均有所提升，尤其是紗線的條干均勻度較優(yōu)，粗、細(xì)節(jié)和棉結(jié)較少。

牦牛絨； 和毛油； 形態(tài)結(jié)構(gòu)； 物理性能； 紗線性能

牦牛絨纖維表面覆蓋著鱗片，纖維有卷曲，相互間有一定的摩擦及抱合力。在梳理過程中，牦牛絨自身剛性大，且要承受多次梳理開松作用和反復(fù)拉伸，才能將混料分梳成單根纖維，因此牦牛絨纖維既要克服自身的摩擦力，還要承受其他物件的摩擦力、壓縮力、張力等作用，這些作用都可能使牦牛絨纖維的鱗片、彈性等受到損傷。當(dāng)張力、摩擦力過大時(shí)，纖維就有可能被拉斷[1]。為減少纖維損傷，保護(hù)纖維長度，降低纖維之間的摩擦力，通常需要在混料中加入一定量的和毛油[2]。

目前為止，楊鎖廷等主要對牦牛絨拉伸細(xì)化及其產(chǎn)品性能和復(fù)式紗進(jìn)行了研究[3-4]，倪春峰等[5-6]主要研究了牦牛絨紡紗工藝和牦牛絨/棉混紡產(chǎn)品的開發(fā)，而對經(jīng)過和毛油處理與未經(jīng)過和毛油處理的牦牛絨纖維結(jié)構(gòu)和性能的研究較少。本文通過實(shí)驗(yàn)對比，以經(jīng)過和毛油處理和未經(jīng)和毛油處理的牦牛絨纖維為研究對象，測試分析了2種纖維的表面形態(tài)以及拉伸性能、表面摩擦性能、吸濕性能等物理性能。一方面為紡紗中的后續(xù)紡紗加工及產(chǎn)品開發(fā)提供一定的理論依據(jù)；另一方面為防止牦牛絨在加工時(shí)產(chǎn)生靜電，盡可能降低纖維摩擦因數(shù)，以提高其抱合力及紗條條干的均勻度，減少紗線毛羽和細(xì)紗斷頭率，從而達(dá)到改善紡紗生產(chǎn)制成率的目的。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)原料：牦牛絨原料，添加和毛油助劑(“超級寶”)的牦牛絨纖維和未加助劑的牦牛絨纖維(由張家港市中孚達(dá)紡織科技有限公司提供)。其中助劑為質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.4%的和毛油，油水比為1∶4。

實(shí)驗(yàn)儀器：DTM129型全聚紡細(xì)紗機(jī)；SU1510型智能化掃描電子顯微鏡(SEM)，XQ-2型纖維強(qiáng)伸強(qiáng)度儀，Y802N型烘箱及天平，Y151SM型纖維摩擦系數(shù)儀，JN-B型精密扭力天平。

1.2 和毛油的使用方法

和毛油加油方法一般采用噴霧法，即利用噴嘴加油，這樣才能保證將油均勻地灑在混料上。實(shí)驗(yàn)表明，和毛油加油量在上機(jī)精紡成條一般加入量為原料總量的0.5%左右，而上機(jī)粗紡成條加入量為原料總量的3.5%左右，這樣才能保證紡紗過程的順利進(jìn)行，最終達(dá)到改善紡紗質(zhì)量，提高紡紗制成率的目的。

1.3 纖維基本性能測試

1)表面形態(tài)分析：利用SU1510型智能化掃描電子顯微鏡，觀察纖維的縱向形態(tài)結(jié)構(gòu)。

2)纖維拉伸性能測試：采用XQ-2型纖維強(qiáng)伸強(qiáng)度儀，測試溫度為20 ℃，濕度為(65±2)%，測試速度為10 mm/min，試樣夾持距離為10 mm，測試20次，取平均值。

3)纖維摩擦性能測試：采用Y151SM型纖維摩擦系數(shù)儀和JN-B型精密扭力天平，對1根纖維實(shí)施正反懸掛放置的靜、動(dòng)態(tài)摩擦力測試，反復(fù)測試2次后計(jì)算順、逆鱗片的靜、動(dòng)摩擦因數(shù)的平均值。測試條件：溫度為20 ℃，濕度為(65±2)%，測試5次，取平均值。

4)纖維回潮率測試：根據(jù)GB/T 6500—2008《毛絨纖維回潮率實(shí)驗(yàn)方法 烘箱法》，將試樣放在測試條件下平衡48 h后，放在烘箱籃內(nèi)置于烘箱中在105 ℃下干燥。用烘箱自帶天平分別稱量試樣干燥前后的質(zhì)量，取平均值。測試條件：溫度為20 ℃，濕度為(65±2)%。

1.4 紗線基本性能測試

1)條干均勻度：利用烏斯特條干儀測試，記錄條干 CV 值和千米粗節(jié)、細(xì)節(jié)、棉結(jié)數(shù)。測試條件：溫度為20 ℃，濕度為(65±2)%。

2)紗線拉伸性能：采用 YG068C型全自動(dòng)單紗強(qiáng)力儀測試，記錄紗線斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長率。測試條件：溫度為20 ℃，濕度為(65±2)%。

2 測試結(jié)果與討論

2.1 纖維的表觀形態(tài)

利用掃描電鏡，對從大批牦牛絨纖維中隨機(jī)挑選的若干根牦牛絨纖維縱向形態(tài)，進(jìn)行拍攝，如圖1所示。拍攝結(jié)果顯示，經(jīng)過和毛油處理的與未經(jīng)和毛油處理的鱗片規(guī)律有明顯區(qū)別。

圖1 牦牛絨纖維表觀形態(tài)(×1 500)Fig.1 Surface morphology of yak hair fiber(×1 500).(a) With oleine oil; (b) Without oleine oil

鱗片對纖維有保護(hù)作用，由圖1(a)可知，經(jīng)和毛油處理的牦牛絨纖維鱗片更加清晰，鱗片貼伏較好，透光較均勻，但是其鱗片翹角與未經(jīng)和毛油處理的牦牛絨相比沒有顯著差異(鱗片翹角即為鱗片頭端的棱角[7])。由圖1(b)可知，未經(jīng)和毛油處理的牦牛絨纖維透光不均勻，并且毛干陰影多，鱗片沒有完全貼伏，鱗片相對不清晰。

2.2 纖維拉伸性能

纖維拉伸性能較差，在織造過程中易造成斷頭增加。利用單纖維強(qiáng)力儀分別測試經(jīng)過和未經(jīng)和毛油處理的牦牛絨纖維的拉伸性能，結(jié)果如表1所示。

表1 牦牛絨纖維的拉伸性能Tab.1 Tensile performances of yak hair fiber

由表1可知，經(jīng)過和毛油處理的牦牛絨纖維的強(qiáng)力、斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長率、斷裂功都比未經(jīng)和毛油處理的好，即經(jīng)過和毛油處理的牦牛絨纖維的拉伸性能較好，在織造過程中可減少斷頭。這是因?yàn)楹兔涂墒估w維具有較好的柔軟性和韌性，同時(shí)在梳理過程中可減少對纖維的損傷。

2.3 纖維摩擦性能

纖維的摩擦性能是纖維紡紗加工的重要影響因素，不僅影響紡、織加工性能，而且影響成品的手感風(fēng)格，還會(huì)導(dǎo)致纖維的磨損和變形[8]。牦牛絨纖維與羊毛纖維相似，最外層為鱗片層，鱗片具有方向性，所以牦牛絨纖維存在差微摩擦效應(yīng)，即順鱗片摩擦的摩擦因數(shù)μ順小于逆鱗片摩擦的摩擦因數(shù)μ逆[9]。差微摩擦效應(yīng)的研究具有一定的實(shí)際意義，根據(jù)下式，通過Y151型纖維摩擦系數(shù)儀測得順、逆鱗片的摩擦因數(shù)，計(jì)算出纖維的靜、動(dòng)摩擦效應(yīng)δ為

經(jīng)過和未經(jīng)和毛油處理的牦牛絨纖維的摩擦性能測試結(jié)果如表2所示。由表可知：2種牦牛絨對比，順鱗片摩擦的摩擦因數(shù)均比逆鱗片摩擦的摩擦因數(shù)小，這是因?yàn)轺[片的方向性[10]；但是，經(jīng)過和毛油處理的牦牛絨纖維的順、逆鱗片的靜、動(dòng)摩擦因數(shù)都比未經(jīng)和毛油處理的相應(yīng)摩擦因數(shù)小，這是因?yàn)楹兔途哂薪档屠w維摩擦性的作用，減少了纖維之間的摩擦。由于經(jīng)過和毛油處理的牦牛絨纖維鱗片貼伏，并且和毛油是一種潤滑劑，在含油量適當(dāng)?shù)那闆r下可使纖維表面更加光滑，減輕纖維之間的相互作用，從而減少纖維之間的摩擦，順、逆摩擦因數(shù)差別小，摩擦效應(yīng)??；若含油量過大，則會(huì)導(dǎo)致纖維鱗片翹角增大，使得纖維的摩擦因數(shù)增加。經(jīng)過和毛油處理的牦牛絨纖維的摩擦效應(yīng)較未經(jīng)和毛油處理的牦牛絨纖維要小，說明未經(jīng)和毛油處理的牦牛絨纖維的靜、動(dòng)摩擦因數(shù)差距較大，從而使得未經(jīng)和毛油處理的牦牛絨纖維在熱、濕條件及機(jī)械外力的反復(fù)作用下，易產(chǎn)生氈化，故在實(shí)際加工過程中應(yīng)當(dāng)添加和毛油，保證成紗順利進(jìn)行。

表2 牦牛絨纖維的摩擦性能Tab.2 Friction performances of yak hair fiber

2.4 纖維吸濕性能

經(jīng)過和毛油處理與未經(jīng)過和毛油處理的牦牛絨纖維的回潮率分別為16.65%和14.36%。經(jīng)過和毛油處理的牦牛絨纖維的回潮率較未經(jīng)和毛油處理的牦牛絨纖維的大，這是因?yàn)楹兔椭芯哂幸欢ǖ乃郑w維表面吸附的水分子越多，吸濕能力越強(qiáng)，回潮率也就越大?；爻甭试酱螅蓽p少因摩擦而產(chǎn)生的靜電現(xiàn)象，提高了紡紗效率。經(jīng)過和毛油處理的牦牛絨纖維的強(qiáng)度隨著回潮率的增加而增加，這是因?yàn)楹兔偷奶砑邮垢嗟乃肿舆M(jìn)入纖維，改變了纖維分子間的結(jié)合狀態(tài)，水分子對大分子間結(jié)合力的減弱不顯著，并且可將一些大分子鏈上的纏結(jié)打開，受力的大分子鏈增多，纖維強(qiáng)度增加。

3 紡紗測試結(jié)果

紗線性能對紡紗生產(chǎn)中纖維原料的選擇具有指導(dǎo)意義，牦牛絨纖維紡高支紗是目前一項(xiàng)技術(shù)難點(diǎn)，主要原因是：1)纖維較細(xì)，強(qiáng)度不高；2)纖維剛度高，蓬松，不易抱合。經(jīng)過和毛油處理的牦牛絨纖維可增加纖維的強(qiáng)度以及抱合力，并且采用江南大學(xué)自主研發(fā)的DTM129型全聚紡細(xì)紗機(jī)，本文實(shí)驗(yàn)紡制20.83 tex的賽絡(luò)紡牦牛絨紗線，紡紗工藝：粗紗定量4 g/m，捻度為65.59 捻/10 cm，鋼領(lǐng)PG1- 42，鋼絲圈5/0，隔距塊2.8帶壓力棒，總牽伸倍數(shù)38.41，錠速9 000 r/min，20.83 tex。其中未經(jīng)和毛油處理的原料回潮率為15.21%，經(jīng)過和毛油處理的原料回潮率為18.94%，加油量為0.4%，油水比為1∶5。2種紗線各項(xiàng)性能測試結(jié)果如表3所示。

表3 牦牛絨紗線條干和拉伸性能Tab.3 Evenness and Tensile performances of yak hair yarn

注：CVb為管紗間條干變異系數(shù)。

由表3可知，在相同工藝條件下，經(jīng)過和毛油處理的牦牛絨紗線各項(xiàng)性能都比未經(jīng)和毛油處理的牦牛絨紗線要好，尤其是紗線條干顯著改善，粗、細(xì)節(jié)和棉結(jié)顯著減少，強(qiáng)力、伸長以及伸長率都比未經(jīng)和毛油處理的牦牛絨紗線高。這是因?yàn)楹兔偷奶砑涌稍谑崂磉^程中減少纖維的損傷，增加纖維長度、整齊度和條干均勻度，保證紡紗的順利進(jìn)行，提高紡紗質(zhì)量和效率。而未經(jīng)和毛油處理的纖維，長度整齊度較差，短纖維在牽伸機(jī)構(gòu)中很難被控制，易形成浮游纖維，造成粗、細(xì)節(jié)增多，CV值增大。纖維長度整齊度越好，紗線強(qiáng)力也會(huì)有所提高。同時(shí)，和毛油可降低纖維的剛度，減少纖維在受力時(shí)被拉斷，并且使纖維的抱合力增加，尤其是本文實(shí)驗(yàn)使用的和毛油，可使牦牛絨纖維的抱合力增加25%左右，紡紗強(qiáng)力就會(huì)越高。

4 結(jié) 論

本文以未經(jīng)和毛油處理與經(jīng)過和毛油處理的本色牦牛絨纖維為研究對象，測試了2種纖維的物理性能以及成紗質(zhì)量，測試結(jié)果顯示，經(jīng)過和毛油處理的牦牛絨纖維具有以下特點(diǎn)：鱗片透光均勻，并比普通牦牛絨纖維貼伏好，拉伸性能好；動(dòng)、靜摩擦因數(shù)以及順、逆鱗片間的摩擦因數(shù)差值較小。此外，纖維回潮率高，吸濕能力較好，成紗條干均勻度較好，粗、細(xì)節(jié)和棉結(jié)較少，且強(qiáng)力、斷裂伸長以及斷裂伸長率較高。研究結(jié)果表明，經(jīng)過和毛油處理的牦牛絨纖維不易發(fā)生縮絨現(xiàn)象，有較好的耐疲勞性，順、逆摩擦因數(shù)差別小，摩擦效應(yīng)小，可減少氈化現(xiàn)象和斷頭，從而提高成紗質(zhì)量。

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Influence of oleine oil on yak hair fiber and yarn quality

WU Juan, XIE Chunping, XU Bojun, LIU Xinjin, SU Xuzhong
(KeyLaboratoryofEco-Textiles(JiangnanUniversity),MinistryofEducation,Wuxi,Jiangsu214122,China)

As the lengths of yak fibers are widely dispersed and cohesive forces among yak fibers are small, it will be hard for yarn spinning. In order to solve the problem, wool lubricant was used to improve the spinnability of yak fiber. For this purpose, yak fibers treated by oleine oil were compared with yak fibers which have not been treated. By choosing the fibers with the same linear density, the surface morphological structures, tensile performances, surface friction performances, moisture regains and yarn performances have been tested. The results show that yak hairs treated by oleine oil have clear scales, uniform transmission and similar scale angles when compared with yak hairs without oleine oil. And the strength, breaking tenacity, breaking elongation and repute work of yak hair with oleine oil are better. The yak hairs with oleine oil have smaller dynamic and static friction factor and smaller differential friction effect. At the same time, it can conclude that the oleine oil can improve the performances of the yak yarn, especially its evenness, and less thick, thin and neps.

yak hair; oleine oil; morphological structure; physical performance; yarn performance

第16屆陳維稷優(yōu)秀論文獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)?wù)撐拿麊?/p>

注：排名按第一作者姓氏漢語拼音的字母順序排列。

10.13475/j.fzxb.20141204505

2014-12-24

2015-07-08

紡織服裝產(chǎn)業(yè)河南省協(xié)同創(chuàng)新項(xiàng)目(hnfz14002)；江蘇省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(BK2012254)；江蘇省產(chǎn)學(xué)研項(xiàng)目(BY2014023-13，BY2015019-10)；廣東省產(chǎn)學(xué)研項(xiàng)目(2013B090600038)

吳娟 (1990—)，女，碩士生。研究方向?yàn)榧徏喰录夹g(shù)。謝春萍，通信作者，E-mail：wxxchp@vip.163.com。

TS 102.3

A