牦牛绒与骆驼绒及羊绒的物理性能对比

李 蔚， 刘新金， 徐伯俊， 魏取福

(1. 江南大学 纺织服装学院， 江苏 无锡 214122；2. 生态纺织教育部重点实验室(江南大学)， 江苏 无锡 214122)



牦牛绒与骆驼绒及羊绒的物理性能对比

李 蔚1，2， 刘新金1，2， 徐伯俊1，2， 魏取福1，2

(1. 江南大学 纺织服装学院， 江苏 无锡 214122；2. 生态纺织教育部重点实验室(江南大学)， 江苏 无锡 214122)

针对牦牛绒纱线开发难度较高的现状，以研究牦牛绒纤维的可纺性为目的，对其物理力学性能，如表面鳞片结构、长度、细度、强伸性、卷曲性及摩擦性进行了分析，并与产品开发较为成熟的骆驼绒及羊绒纤维进行对比。结果表明：虽然3种纤维表面结构形态基本相似，但牦牛绒纤维长度较短、细度较细，相比骆驼绒及羊绒其纺制高支纱的难度也较高；因具有较高的整体强度和卷曲率以及较好的摩擦效应，纯纺难度低于骆驼绒及羊绒，用其制作的面料更具身骨。

牦牛绒； 骆驼绒； 羊绒； 纤维结构； 强伸性； 卷曲性； 摩擦性

牦牛是生长在高寒地区的稀有物种，我国的牦牛主要分布在喜马拉雅山、昆仑山、阿尔金山及祁连山所环绕的青藏高原上[1]，国外牦牛则分布于蒙古、苏联和中亚等地区[2],平均年产量接近4 000 t[3]。中国牦牛按被毛颜色可分为有色牦牛和无色牦牛[4]。有色牦牛较复杂，以黑色为主，其次为黑花色和褐色，主要决定于各分布区气候环境，青藏高原黑色牦牛所占比例较大，占调查总数的80%[5]。我国的牦牛绒产量占世界总量的95%[6]，是纯净无污染的绿色纺织材料。

与羊绒相比，牦牛绒既具有相似性又具有独特性。纤维平均直径约为20 μm，平均长度为25～35 mm[7]，具有柔软滑糯的手感，弹性好，蓬松保暖，光泽柔和等特点，是毛纺行业的高档原料，用其制成的针织品、呢绒等，外形丰厚，绒毛平顺，手感滑腻柔软，光泽柔和，保暖性好，且不易毡缩、起球等，深受消费者喜爱。山羊绒的直径在14～16.5 μm之间，平均长度为21～40 mm[8-9]，其相关加工技术应用较为成熟[10]。牦牛绒作为仅次于山羊绒的特种高档纺织原料，外观形态与山羊绒非常相似。与同样细度(小于15 μm)的山羊绒相比，其鳞片密度更高，鳞片的张开角更小，鳞片更薄，因此比山羊绒的保暖性更好(一般高15%)，同时触感更柔顺光滑，刺痒感更小，可成为羊绒的有效替代品，且价格仅为羊绒的1/3[11]。由于其优异的性能以及相对低廉的价格，牦牛绒越来越受到纺织行业的重视。虽然相关产品逐渐被开发，但是数量较少，尤其是纯纺、高支牦牛绒纱线的开发仍然较为困难。

骆驼绒作为另外一种相似的动物纺织原料，直径在16.8～20 μm之间，具有卷曲数少，摩擦周数小，纤维表面光滑的特点，可用于精纺产品的开发，制作特殊手感的高档产品[12]。有文献对驼绒的脱色技术进行了系统的研究，为驼绒多色彩高档化产品的开发提供了参考[13]，但是相关研究较少。

本文对牦牛绒的物理性能进行研究，并与驼绒和羊绒进行对比，给出牦牛绒的纺纱特点，为纯纺高支牦牛绒纱线技术研发提供参考。

1 试样与仪器

实验采用的产自青海的牦牛绒、内蒙的骆驼绒及羊绒均为张家港市中孚达纺织科技有限公司提供的洗净绒。

采用SU1510型SEM扫描电镜、手扯长度测试法、CU型电子纤维细度仪、YG001N型电子单纤维强力仪、YG362B型卷曲弹性仪、Y151SM型纤维摩擦因数仪分别对纤维表面鳞片结构、长度、细度、强伸性、卷曲性和摩擦性进行测试和分析。

2 表面鳞片结构分析

对3种动物纤维表面结构进行分析，采用SU1510型SEM扫描电镜，在放大倍数为2 000的情况下观察3种驼绒：公骆驼绒、母骆驼绒和白骆驼绒；3种羊绒：紫羊绒、白羊绒和青羊绒；3种牦牛绒、紫牛绒、黑牛绒和脱色牛绒的表面结构形态，结果如图1所示。不同纤维的鳞片高度在相应的电镜照片中已作标记，分别对100根纤维的鳞片高度进行拍摄，平均每根纤维拍摄1次，文中选取其中1根作为代表。由图1可知：3种动物纤维表面均具有丰富的鳞片结构，可有效保护纤维内部结构，且3种纤维表面结构形态基本相似，但鳞片在纤维表面的排列有所不同。与驼绒和羊绒纤维相比，总体而言牦牛绒纤维表面鳞片分布密度更大，排列更加紧密。白羊绒表面相邻鳞片间距在8～9 μm之间，青羊绒和紫羊绒在16～18 μm之间，白驼绒在11～12 μm之间，公驼绒和母驼绒在15～17 μm之间，而黑牦牛绒为17 μm左右，紫牦牛绒和脱色牛绒在11～13 μm之间。

3 物理性能分析

3.1 纤维长度

毛绒纤维长度是评定纤维等级的重要指标，纤维长度决定了加工工艺及参数的选择，直接影响纱线的细度和织物的品质，长度越长，则可纺品质较高、纱支较细、强度较高的纱线。本文首先对3种动物纤维的长度进行测试，测试过程中采用手扯长度测试法。首先取试样，用手轻轻地整理，去掉较粗、较长的纤维，双手平分拨取纤维，反复整理，使之成为一端平齐，自然平直且纤维宽度约为20 mm的小绒束；其次将小绒束置于绒板上，用钢板尺量取纤维的主体长度，精度为0.5 mm。测试结果如表1所示。由表可知，3种纤维的长度分布明显不同，其中驼绒整体长度最长，约为45 mm，羊绒其次，长度范围在37～46 mm之间，牦牛绒纤维最短，长度约为35 mm。表中1～5号羊绒试样长度差异较大，可能是因天然动物纤维的长度整齐度差异大。

3.2 纤维细度

毛绒纤维的细度是确定毛绒品质和使用价值最重要的物理指标之一，它不仅决定了可纺毛纱的线密度、强度，还决定了织物的品质、厚度，即在相同长度下，纤维越细其成纱越均匀，所纺的纱线纱支高，则相应织物的各种特性也越好。基于此，本文采用 CU型电子纤维细度仪对3种不同动物绒毛纤维进行细度测试，测试结果如表2所示。由表可知：羊绒整体细度最细，细度范围在14～17 μm之间(中国山羊绒平均细度在13～17 μm之间，羊绒质地细而均匀)，骆驼绒和牦牛绒细度大体接近，20 μm左右，因此羊绒较另2种纤维更易纺高支纱，但成本最高。

品种试样编号12345平均值公骆驼绒44.041.542.544.041.042.6母骆驼绒43.546.042.549.047.545.7白骆驼绒39.545.546.046.545.044.5紫羊绒43.036.038.033.536.537.4白羊绒39.542.554.046.052.046.8青羊绒46.545.044.539.543.043.7紫牦牛绒36.534.536.033.039.035.8黑牦牛绒38.033.032.039.534.535.4脱色牦牛绒39.036.535.033.534.035.6

表2 驼绒、羊绒和牦牛绒纤维细度Tab.2 Fineness of camel hair, cashmere and yakwool

3.3 强伸性

纤维强度低，会影响纤维的纺纱工艺配置以及生产过程中产品的制成率，从而影响织物品质。本文采用YG001N型电子单纤维强力仪对3种动物纤维的强伸性进行测试，结果如表3所示。测试时夹持距离为10 mm，拉伸速度为10 mm/min。由表可知：牦牛绒的强度要高于驼绒和羊绒，用其制作的面料不易掉毛，更有身骨；对于纤维伸长率，羊绒纤维的伸长率要偏小一些，因此在对羊绒制品进行拉伸时，织物的变形会较另2种纤维稍小。

表3 驼绒、羊绒和牦牛绒的强伸性Tab.3 Strength of camel hair, cashmere and yakwool

3.4 卷曲性

纤维的卷曲会使纤维间的相互缠结增加，有利于纤维加工中的成网、成条性。卷曲少的纤维抱合力差，成网、成条较困难，落毛率大，制成率较低，但卷曲过多，会导致纤维在加工过程中发生纠缠和毡化，不易牵伸。纤维的卷曲频率愈高，纤维的缠结概率越大，纤维卷曲度越大，缠结点间的变形越大，在纤维网、条结构稳定的同时，可变性愈大。采用YG362B型卷曲弹性仪对3种动物纤维的卷曲性进行测试，研究长度在25 mm内的卷曲个数，并计算其卷曲率J(纤维单位伸直长度内，卷曲伸直的长度所占的百分比)、卷曲回复率Jw(纤维经加载卸载后，卷曲的残留长度对卷曲伸直长度的百分比，是反映卷曲牢度的指标)、以及卷曲弹性回复率Jd(纤维经加载卸载后，卷曲的残留长度对卷曲伸直长度的百分比)。测试结果如表4所示。

由表4可知：驼绒单位长度内的卷曲数最多，每25 mm大概有7个卷曲，羊绒和牦牛绒基本接近，每25 mm约有6个卷曲；就卷曲率而言，羊绒最小，驼绒次之，牦牛绒最大。总体而言，3种纤维的卷曲性虽有差别，但差别不大，在纺纱加工过程中，羊绒的抱合性稍差一些。

表4 驼绒、羊绒和牦牛绒的卷曲性Tab.4 Crimpness of camel hair, cashmere and yakwool

3.5 摩擦性

采用Y151SM型纤维摩擦因数仪对3种动物纤维的静、动摩擦因数进行测试，摩擦辊转动速度为12 r/min，测试结果如表5所示。并通过下式计算摩擦效应，用以评价纤维的摩擦性能。

式中：F为摩擦效应；ur为逆鳞片摩擦因数；uf为顺鳞片摩擦因数。

表5 驼绒、羊绒和牦牛绒的摩擦性Tab.5 Friction of camel hair, cashmere and yakwool

摩擦因数是毛绒纤维的重要性能指标之一，其大小与纤维鳞片结构、数量及鳞片排列状态等有关。纤维摩擦因数小，手感比较柔软，但纤维间的抱合力较差；顺、逆鳞片摩擦因数差异越大，则摩擦效应越大，缩绒性能越好，可使织物获得丰满的手感，但是缩绒性大也会使得织物的尺寸稳定性较差。由表5可知：牦牛绒的摩擦效应值最大，羊绒次之，骆驼绒的最小，摩擦因数也偏小，其纤维光泽柔和，手感柔软，因此，羊绒和骆驼绒较牦牛绒易卷缩，纯纺难度稍高；也因为其缩绒性大，所制成的织物具有丰满、蓬松的手感。

4 结 论

本文对牦牛绒的表面鳞片结构、长度、细度、强伸性、卷曲性、摩擦性进行研究，并与驼绒和羊绒进行对比分析。结果表明：3种动物纤维表面均具有丰富的鳞片结构，且3种纤维表面结构形态基本相似，但鳞片在纤维表面的排列有所不同。与驼绒和羊绒相比，牦牛绒表面鳞片分布密度更大，排列更加紧密；骆驼绒整体长度最长，羊绒其次，牦牛绒最短；羊绒整体细度最细，骆驼绒和牦牛绒细度相当，因此羊绒较易纺高支纱，但成本最高；牦牛绒的整体强度要高于骆驼绒和羊绒，故其制作的面料更有身骨；骆驼绒单位长度内的卷曲数最多，羊绒和牦牛绒相近，羊绒卷曲率最小，骆驼绒次之，牦牛绒最大，在纺纱加工过程中，羊绒的抱合性稍差一些；牦牛绒的摩擦效应值最大，羊绒次之，骆驼绒最小，羊绒纤维和骆驼绒较牦牛绒易卷缩，纯纺难度稍高，但也因为其缩绒性好，用其制成的织物具有丰满、蓬松的手感。

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Comparisons among physical properties of yakwool,camel hair and cashmere

LI Wei1,2, LIU Xinjin1,2, XU Bojun1,2, WEI Qufu1,2

(1.CollegeofTextileandClothing,JiangnanUniversity,Wuxi,Jiangsu214122,China;2.KeyLaboratoryofEco-Textiles(JiangnanUniversity),MinistryofEducation,Wuxi,Jiangsu214122,China)

In view of the difficulties in yarn processing of yakwool and in order to study its spinnability, the physical and mechanical properties of yakwool, such as the surface scale structure, length, fineness, strength, crimpness and friction, were analyzed and compared with those of camel hair and cashmere products in mature development. It was pointed out that although the surface morphologies of the three kinds of fibers were similar, the difficulty in the production of high count yakwool yarns was higher because of its shorter fiber length and fine fineness. However, the yakwool also acquired the highest strength, crimp rate and friction effect among the three. Therefore, the difficulty in the production of pure yakwool yarns was lower than the other two. Furthermore, the fabrics made from yakwool would is stiffer than camel hair and cashmere.

yakwool; camel hair; cashmere; fiber structure; strength elongation property; crimpness; friction

10.13475/j.fzxb.20140605905

2014-06-24

2015-04-14

国家自然科学基金项目(11102072)；江苏省自然科学基金项目(BK2012254)；江苏省产学研项目(BY2012065，BY2014023-13，BY2012051，BY2013015-24)；江苏省科技成果转化项目(BA2014080)；纺织服装产业河南省协同创新项目(hnfz14002)

李蔚(1985—)，女，博士生。主要研究方向为动植物蛋白质纤维的生物制品及其在纺织中的应用。魏取福，通信作者，E-mail：qfwei@jiangnan.edu.cn。

TS 102.3； TS 134.1

A