混纺比对蓄热调温/羊绒混纺纱性能的影响

焦玉玲，王建坤

（1.天津工业大学纺织学部，天津 300387；2.天津工业大学先进纺织复合材料教育部重点实验室，天津 300387）

混纺比对蓄热调温/羊绒混纺纱性能的影响

焦玉玲1，2，王建坤1，2

（1.天津工业大学纺织学部，天津 300387；2.天津工业大学先进纺织复合材料教育部重点实验室，天津 300387）

设计并采用相同的纺纱工艺纺制了5种不同混纺比例的蓄热调温/羊绒混纺纱，研究了不同混纺比对蓄热调温/羊绒混纺纱物理机械性能和调温性能的影响.结果表明：当蓄热调温纤维质量分数大于30%时，混纺纱具有调温性，且随着蓄热调温纤维含量的增加，调温效果逐渐增大，混纺纱的毛羽、条干CV值逐渐下降，而强伸性能呈波动性变化；当蓄热调温纤维质量分数小于50%时，40/60蓄热调温/羊绒混纺纱的强伸性能较好；质量分数大于50%时，混纺纱的强伸性能逐渐增加.

蓄热调温纤维；羊绒；混纺比；纱线性能

蓄热调温纤维是一种具有温度调节功能的新型纤维，能够根据外界环境温度的变化在一定的温度范围内调节纺织品内部温度，减缓因温度突变给人体带来的不适感.目前，人们更加关注的是将蓄热调温纤维和其他纤维混纺，从而可集合多种纤维的特性，提高产品的服用性能和档次[1].羊绒纤维以其柔、轻、软、滑、糯的优良特性，享有“纤维宝石”、“纤维皇后”的美名，是纺织纤维原料中的上品[2].但羊绒制品主要用于冬季和较寒冷地域的保暖穿着，其产品明显受季节和地域的局限[3].采用蓄热调温纤维与羊绒纤维混纺开发智能调温功能性羊绒产品可以改善羊绒制品的穿着舒适性，拓宽羊绒制品的应用领域，提高传统羊绒制品的附加值.混纺比影响混纺纱的各项性能，是纺制混纺纱最重要的工艺参数之一[4].蓄热调温/羊绒混纺纱的混纺比不仅影响纱线的物理机械性能，而且影响智能调温羊绒混纺产品的调温性能和成本.因此，研究混纺比对蓄热调温/羊绒混纺纱性能的影响是进一步开发智能调温羊绒混纺产品的基础.本文设计并采用相同的纺纱工艺纺制了5种不同混纺比例的蓄热调温/羊绒混纺纱，研究了不同混纺比对蓄热调温/羊绒混纺纱物理机械性能和调温性能的影响.

1 实验部分

1.1 原料选配

本文选用天津工业大学功能纤维研究所研制的粘胶基蓄热调温纤维和内蒙古炎太科贸有限公司提供的羊绒纤维，其主要性能指标见表1.

表1 蓄热调温纤维与羊绒纤维主要性能指标Tab.1 Main properties of thermo-regulated fiber and cashmere

当蓄热调温纤维的质量分数在30%以上时，其产品才具有调温功能[5]，为保证混纺纱具有2种纤维的优良特性，在具有调温功能的同时保留羊绒纤维的优良特性和产品风格，羊绒纤维的质量分数应不低于50%，因此本实验设计了5种不同混纺比的蓄热调温/羊绒混纺纱，混纺比分别为：0/100、30/70、40/60、50/ 50、100/0，通过3种混纺纱与2种纯纺纱之间的性能对比，研究蓄热调温纤维含量对混纺纱性能的影响，以便选择合适的混纺比.

1.2 纺纱流程

2种纤维的长、细度差异不大，在纺纱各工序中使用棉型纤维的牵伸隔距对2种纤维都能进行较好的牵伸作用，但是羊绒纤维是天然纤维，其长度整齐度较差[6]，采用条子混合方式，不仅可以保证2种纤维的混纺比，还可以在混合前通过开松、梳理工序去除羊绒纤维中的短绒，提高纤维的整齐度.

蓄热调温纤维与羊绒纤维的质量比电阻较大，都具有一定的静电性，在生产中经常出现梳棉成条困难、棉网破洞、烂边、飘网，粗纱飘断头，并条、粗纱、细纱缠绕罗拉和胶辊等问题[7].所以纺纱前对2种纤维进行抗静电处理十分必要.

对于蓄热调温纤维微胶囊易破裂问题，在制定纺纱各工序工艺参数的时候，要掌握“轻定量、偏大隔距、小张力、轻加压、低速度”的原则[8]，以减少纱线使用过程中因对纤维损伤而造成微胶囊破裂，从而降低调温效果的机率.

采用小型环锭纺纱系统，根据不同混纺比逐一进行配料、分别纺出5种不同的纱线，成纱的设计线密度为20 tex.纺纱工艺流程如下：

1.3 性能测试

（1）纱线强伸性能：采用山东莱州市电子仪器有限公司生产的YG061F型电子单纱强力仪分别测试不同混纺比的纱线强力.试样夹持长度500 mm，拉伸速率500 mm/min，每个纱线试样做20组.

（2）纱线毛羽指数：采用陕西长岭纺织机电科技有限公司生产的YG172型纱线毛羽仪分别测试不同混纺比的纱线毛羽.测试速率30 m/min，纱线片段长度10 m，每个卷装测试次数5次，预加张力9.1 cN，温度21℃，相对湿度60%.一般认为大于3 mm的毛羽对后部加工和产品质量有影响，为有害毛羽.本研究选取3 mm的毛羽指数.

（3）纱线条干不匀率：采用天津市九星电子仪器有限公司生产的ME100型USTERR条干仪分别测试不同混纺比的纱线条干不匀率.每种纱线测试长度400 m，走纱速率200 m/min.

（4）纱线调温性能：采用美国TA公司生产的DSC差示扫描量热仪，测试温度范围为-20~-100℃，升温降温速率为10℃/min.

2 结果与讨论

2.1 混纺比对纱线强伸性能的影响

图1、图2所示为混纺比对混纺纱强度和伸长的影响.

图1 蓄热调温纤维含量对纱线断裂强度的影响Fig.1 Effect of thermo-regulated fiber content on blended yarn′s strength

由图1、图2可知，随蓄热调温纤维含量的增加，纱线的强伸性能先降低，当混比达到40/60时，纱线的强伸性能又呈现出上升的趋势.

纱线的断裂是一个复杂的过程，包括单根纤维的多次断裂和纤维间的滑移等.因此纱线的强伸性能与纤维的强伸性能及纤维间的抱合力等因素密切相关[9].

由于羊绒纤维较细较长且强伸性能较好，而蓄热调温纤维较粗较短，容易分布在混纺纱的外层，加捻时需承受较大的张力，且蓄热调温纤维因微胶囊的加入纤维断裂强度较小，因此随着蓄热调温纤维的加入，混纺纱的强伸性能出现下降趋势；但是由于羊绒纤维静电较大，回潮率也较大，使得纱线蓬松，纤维间相互作用力减小及吸湿后强力降低，而蓄热调温纤维纵向为多沟槽结构且卷曲数较多，纤维间的相互作用力较大，因此当蓄热调温纤维质量分数达到40%后，随着蓄热调温纤维含量的增加，纱线中纤维间的抱合力增加，纱线的强伸性能也呈现上升趋势.

图2 蓄热调温纤维对纱线断裂伸长率的影响Fig.2 Effect of thermo-regulated fiber content on blended yarn′s elongation

2.2 混纺比对成纱毛羽的影响

混纺比对混纺纱中3mm的毛羽指数的影响如图3所示.

图3 蓄热调温含量对纱线3 mm毛羽指数的影响Fig.3 Effect of thermo-regulated fiber content on blended yarn′s 3 mm hairiness index

从图3中可以看出，随着蓄热调温纤维含量的增加，纱线的3 mm毛羽指数先增加后减少；3种混纺纱的毛羽指数均大于2种纯纺纱的毛羽指数；纯蓄热调温纱线的毛羽指数小于纯羊绒纱线的毛羽指数.

这是因为随着蓄热调温纤维的加入，使得混纺纱中纤维束的长度整齐度变差，较粗较短的蓄热调温纤维在环锭纺纱的加捻三角区内向混纺纱的外层转移，短纤维的头端容易露在纱线表面形成毛羽；但是由于羊绒纤维的质量比电阻较大，而纤维的静电性能与纱线毛羽有重要影响，静电大，纤维之间相互排斥，容易造成毛羽，所以当蓄热调温纤维质量分数大于30%后，纱线的毛羽指数又随着蓄热调温纤维含量的增加而逐渐降低.另外，在纺纱过程中，纱与导纱钩、钢丝圈、钢领等金属机件之间产生摩擦，也造成纱线毛羽的增加[10].

2.3 混纺比对纱线条干CV值的影响

混纺比对纱线条干不匀率的影响如图4所示.

图4 蓄热调温纤维含量对纱线条干CV值的影响Fig.4 Effect of thermo-regulated fiber content on blended yarn′s evenness CV

由图4可知，随着蓄热调温纤维含量的增加，纱线条干不匀率总体呈下降趋势.

原材料的状态和纺纱工艺会影响成纱条干CV值[11].羊绒纤维长度整齐度较差，在纺纱过程中，罗拉牵伸机构对不同长度的纤维不能给予同样有效的控制，造成了羊绒纤维中短纤维的失控和浮游纤维变速点分布不集中，输出纱条中纤维头端移距偏差增大，所以当羊绒纤维减少时，成纱条干会有所改善[12]；另外羊绒纤维比较光滑，成纱过程中捻度不能均匀传递，致使纱线容易出现粗细节，而且羊绒纤维静电大，影响纤维间的抱合力，纯羊绒纱线的短毛羽（1~2 mm毛羽）较多，容易在纱线表面形成棉结；此外，蓄热调温羊绒混纺纱中2种纤维的混合均匀程度也会影响纱线条干CV值，混合越均匀，纱线条干越好.

2.4 混纺比对纱线调温性能的影响

蓄热调温纤维含量需达到一定程度才具有调温效果，且蓄热调温纤维含量越多，其产品的调温效果也越好.本文以40/60蓄热调温/羊绒混纺纱与纯蓄热调温纱线调温性能的对比为例，说明蓄热调温纤维含量对混纺纱调温性能的影响.2种纱线的DSC测试曲线及测试指标分别见图5、图6和表2.

图5 纯调温纱线DSC测试结果Fig.5 Result of thermo-regulated yarn′s DSC test

图6 40/60蓄热调温/羊绒纱线DSC测试结果Fig.6 40/60 thermo-regulated fiber/cashmere blended yarn′s DSC test

表2 纯蓄热调温纤维纱线与40/60蓄热调温/羊绒混纺纱DSC结果对比Tab.2 Contrast of DSC testing results of thermo-regulated yarn and 40/60 thermo-regulated fiber/cashmere blended yarn

从图5、图6和表2中可以看出：纯蓄热调温纤维纱线和40/60紧密纺蓄热调温羊绒纱的熔融温度和结晶温度基本相同；40/60蓄热调温羊绒纱的热焓值有比较大程度的衰减，但是调温范围相差不大.

3 结论

混纺比对蓄热调温羊绒混纺纱的性能影响较为显著.随着蓄热调温纤维含量的增加，混纺纱线的强伸性能先降低后增加；3 mm毛羽指数先增加后降低；条干不匀率显著降低；与纯蓄热调温纱线相比，40/60蓄热调温羊绒纱的热焓值有比较大程度的衰减，但是调温范围相差不大.

综合考虑混纺纱的各项性能以及纱线用途时，建议采用混纺比为40/60的蓄热调温羊绒混纺纱，使纱线既保留部分羊绒纤维的优良特性，又具有调温功能，其应用前景广阔.

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Effect of blending ratio on properties of thermo-regulated fiber/cashmere blended yarn

JIAO Yu-ling1，2，WANG Jian-kun1，2
（1.School of Textiles，Tianjin Polytechnic University，Tianjin 300387，China；2.Key Laboratory of Advanced Textile Composites of Ministry of Education，Tianjin Polytechnic University，Tianjin 300387，China）

The thermo-regulated fiber/cashmere blended yarn is prepared in the same spinning technology with five different blending ratios,and the effects of different blending ratios on physical and thermo-regulated fiberproperties of thermo-regulated fiber/cashmere blended yarn are studied.The results show that,when the thermo-regulated fiber content is above 30%,the blended yarn has thermo-regulating property,with increasing thermo-regulated fiber content,the thermo-regulating effect increases,the yarn evenness CV and the hairiness decreases gradually,the tensile property changes in waves；when the thermo-regulated fiber content is below 50%,40/60 thermo-regulated fiber/cashmere blended yarn′s tensile property is better；when the thermo-regulated fiber content is above 50%,the tensile property increases significantly.

thermo-regulated fiber；cashmere；blending ratio；yarn property

TS102.528

：A

：1671-024X（2013）01-0022-04

2012-09-21

焦玉玲（1987—），女，硕士研究生.

王建坤（1961—），女，教授，硕士生导师.E-mail：jiankunwang@tjpu.edu.cn