浅析羊毛的毡合性

2014-01-15李娟娟许曙亮

产业用纺织品 2014年2期

丁帅李娟娟许曙亮

(1.山东省纺织科学研究院，青岛，266032;2.山东省特种纺织品加工技术重点实验室，青岛，266032)

羊毛毡是一种非织造产品，在湿热状态下，通过机械加工和化学反应使羊毛纤维联锁而成。毛毡的重要特性之一为毡合性，体现在毛毡的密度与纤维联锁的紧密程度上。毡合性越高，毛毡越密实，越有利于产业用毛毡产品的开发和应用。羊毛本身兼有柔软与强韧的特质，保暖性能好，有弹性，鳞片状纤维构造模式使羊毛具有防水功能。毛毡的毡合性对于“发扬光大”这些功能至关重要。毡合性优良可以使织物外观优美，手感丰厚柔软，保暖和隔声等效果更佳，因此产业用价值也更大［1］。

羊毛毡的材料包括多种纤维，有羊毛、再加工羊毛、回收利用羊毛以及其他天然纤维和合成纤维。羊毛毡在许多领域都有广泛的应用，羊毛毡具有优良的伸缩性能，可用于造纸吸浆带、皮革滚动带;羊毛毡具有良好的保暖性能，可制成不同规格的保温材料;羊毛毡具有高保湿性和高弹性，可制成门窗密封条;羊毛毡的耐磨性稳定，可用于制造针对不锈钢和大理石的抛光研磨材料;羊毛毡良好的过滤性能来自于它的组织结构，轮船油桶的下面大都采用羊毛毡吸油，以保持清洁;用羊毛毡包装机器零件洁白度高、防震性能好;毛毡中含有大量的空气，对提高吸声率、降低透过率起到很好的作用，是绝佳的隔声材料。

形成毛毡的关键因素是纤维结构、连接程度和湿度。毛毡形成的机理比较复杂，是纤维由于摩擦的作用不断缠绕而成的。当作用于单根纤维的力量小于整体摩擦力时，纤维不会移动，也不会形成毛毡;当作用于单根纤维的力量大于整体摩擦力时，纤维朝一个方向移动。毛毡的伸缩程度取决于这种移动现象，与作用力的大小成正比，与纤维硬度成反比。

影响毛毡的因素很多，其中纤维的原始状态、表面摩擦力、纤维直径、长度、弹性、弯曲程度和伸长率都是比较重要的影响因素;也有许多外部因素影响毛毡，例如检测毛毡的介质，洗衣机的搅拌程度和类型等。在形成毛毡的过程中，纤维可能向几个不同的方向移动，所以有多种机理同时作用。本文以澳毛和藏毛为例，阐述羊毛纤维直径、髓化、表面摩擦力和表面形态对毡合性的影响［2-4］。

1 材料和方法

试验所用的澳毛和藏毛都从市场购买，在目前的工业生产中，这两种羊毛应用最为广泛。由于羊毛原料中含有灰尘，故在试验之前需洗涤羊毛。

2 羊毛的物理特性

洗涤后的羊毛需要检测一些物理特性，例如，纤维直径、髓化、卷曲度、纤维长度、强力、伸长率、线密度和摩擦系数，并采用电子显微镜观察纤维表面形态，包括纤维鳞片数、鳞片结构、鳞片高度和鳞片长度。

3 纤维毡合性能的评估

用亚琛毛毡测试方法测试松羊毛毛毡的性能。将50 mL润湿溶液放入150 mL的不锈钢容器中，把1 g羊毛加入到溶液中，搅拌均匀。50 mL的润湿溶液是将1 g非离子制剂均匀溶解至1 L蒸馏水中制得的。制剂与液体的比例保持在1∶50，然后将密封的不锈钢容器放入高温高压染色机中。染液提前加热至45℃，机器速度设定为60 r/min。用澳毛和藏毛制成的试验小毛球先用冷水淋洗，然后放入60℃的烘箱中烘干48 h。毛球的直径用数显游标卡尺测量，并计算出密度，这是衡量毛球性能的一个重要指标。毛球的尺寸越小，毡合性越好。换言之，毛球密度越大，毡合性越好。毛球的体积可用椭圆公式计算，关联系数将通过纤维性能和毛球密度计算得出。相关数据测量结果如表1。

表1 澳毛和藏毛的物理特性

4 表面形态分析

图1是在电子显微镜相同放大倍数下观察到的澳毛和藏毛的形态。从图1中可以看出，澳毛比藏毛要细一些，而且具有顶部网状结构;藏毛的表面结构呈网状和多面体形状。

表2为在显微镜下观察的澳毛和藏毛的物理特性。从中可以看出，澳毛的鳞片数比藏毛多，但鳞片长度比藏毛小。这是因为纤维越细，鳞片埋得越深，大约只有1/3露在外面，而粗纤维的鳞片大约有2/3露在外面。藏毛的鳞片高度比澳毛大，这是因为藏毛纤维更平整，且呈多边形。

图1 澳毛和藏毛的表面形态

表2 在显微镜下观察的澳毛和藏毛的物理特性

5 羊毛球的密度

羊毛球的密度是体现毡合性特征的重要指标。毛球的密度如表3所示。从表3中可以看出，澳毛球的密度大于藏毛球，密度越大，毡合性越好，因此澳毛的毡合性相对较好。

表3 羊毛球的密度

羊毛球的密度与羊毛纤维的其他特性存在一定的关联，当羊毛纤维直径和髓增加时，羊毛球密度减小;部分或者全部的髓化现象使纤维大量抱团，从而影响了纤维球密度。羊毛球密度与摩擦系数和鳞片数成正比，这是因为纤维越细，摩擦系数越大，因而纤维的毡合性越好。澳毛的鳞片较多，因此其纤维间的缠绕也越明显，密度也越大。鳞片长度与羊毛球密度成反比［5-6］。