和毛油添加对牦牛绒纤维及成纱质量的影响

2015-06-10谢春萍徐伯俊刘新金苏旭中

纺织学报 2015年12期

关键词：毛油鳞片纺纱

吴娟，谢春萍，徐伯俊，刘新金，苏旭中

(生态纺织教育部重点实验室(江南大学)，江苏无锡 214122)

和毛油添加对牦牛绒纤维及成纱质量的影响

吴娟，谢春萍，徐伯俊，刘新金，苏旭中

(生态纺织教育部重点实验室(江南大学)，江苏无锡 214122)

针对牦牛绒纤维长度离散性大、纤维之间不易抱合而导致成纱困难的问题，采用和毛油对牦牛绒纤维进行处理，以提高纤维的可纺性。分别对经过和毛油处理和未经过和毛油处理的相同线密度的牦牛绒纤维表面结构形态、纤维拉伸性能、表面摩擦性能、回潮率以及纱线性能等进行测试。结果表明：经过和毛油处理的牦牛绒纤维表面鳞片清晰，并且透光均匀，鳞片翘角与未经过和毛油处理的相当，强力、断裂强度、断裂伸长率、断裂功均较好，动、静摩擦因数与差微摩擦效应较小，回潮率较高；同时，经过和毛油处理的牦牛绒纤维所纺制纱线的各项性能均有所提升，尤其是纱线的条干均匀度较优，粗、细节和棉结较少。

牦牛绒；和毛油；形态结构；物理性能；纱线性能

牦牛绒纤维表面覆盖着鳞片，纤维有卷曲，相互间有一定的摩擦及抱合力。在梳理过程中，牦牛绒自身刚性大，且要承受多次梳理开松作用和反复拉伸，才能将混料分梳成单根纤维，因此牦牛绒纤维既要克服自身的摩擦力，还要承受其他物件的摩擦力、压缩力、张力等作用，这些作用都可能使牦牛绒纤维的鳞片、弹性等受到损伤。当张力、摩擦力过大时，纤维就有可能被拉断[1]。为减少纤维损伤，保护纤维长度，降低纤维之间的摩擦力，通常需要在混料中加入一定量的和毛油[2]。

目前为止，杨锁廷等主要对牦牛绒拉伸细化及其产品性能和复式纱进行了研究[3-4]，倪春峰等[5-6]主要研究了牦牛绒纺纱工艺和牦牛绒/棉混纺产品的开发，而对经过和毛油处理与未经过和毛油处理的牦牛绒纤维结构和性能的研究较少。本文通过实验对比，以经过和毛油处理和未经和毛油处理的牦牛绒纤维为研究对象，测试分析了2种纤维的表面形态以及拉伸性能、表面摩擦性能、吸湿性能等物理性能。一方面为纺纱中的后续纺纱加工及产品开发提供一定的理论依据；另一方面为防止牦牛绒在加工时产生静电，尽可能降低纤维摩擦因数，以提高其抱合力及纱条条干的均匀度，减少纱线毛羽和细纱断头率，从而达到改善纺纱生产制成率的目的。

1 实验部分

1.1 实验材料

实验原料：牦牛绒原料，添加和毛油助剂(“超级宝”)的牦牛绒纤维和未加助剂的牦牛绒纤维(由张家港市中孚达纺织科技有限公司提供)。其中助剂为质量分数0.4%的和毛油，油水比为1∶4。

实验仪器：DTM129型全聚纺细纱机；SU1510型智能化扫描电子显微镜(SEM)，XQ-2型纤维强伸强度仪，Y802N型烘箱及天平，Y151SM型纤维摩擦系数仪，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喷雾法，即利用喷嘴加油，这样才能保证将油均匀地洒在混料上。实验表明，和毛油加油量在上机精纺成条一般加入量为原料总量的0.5%左右，而上机粗纺成条加入量为原料总量的3.5%左右，这样才能保证纺纱过程的顺利进行，最终达到改善纺纱质量，提高纺纱制成率的目的。

1.3 纤维基本性能测试

1)表面形态分析：利用SU1510型智能化扫描电子显微镜，观察纤维的纵向形态结构。

2)纤维拉伸性能测试：采用XQ-2型纤维强伸强度仪，测试温度为20 ℃，湿度为(65±2)%，测试速度为10 mm/min，试样夹持距离为10 mm，测试20次，取平均值。

3)纤维摩擦性能测试：采用Y151SM型纤维摩擦系数仪和JN-B型精密扭力天平，对1根纤维实施正反悬挂放置的静、动态摩擦力测试，反复测试2次后计算顺、逆鳞片的静、动摩擦因数的平均值。测试条件：温度为20 ℃，湿度为(65±2)%，测试5次，取平均值。

4)纤维回潮率测试：根据GB/T 6500—2008《毛绒纤维回潮率实验方法烘箱法》，将试样放在测试条件下平衡48 h后，放在烘箱篮内置于烘箱中在105 ℃下干燥。用烘箱自带天平分别称量试样干燥前后的质量，取平均值。测试条件：温度为20 ℃，湿度为(65±2)%。

1.4 纱线基本性能测试

1)条干均匀度：利用乌斯特条干仪测试，记录条干 CV 值和千米粗节、细节、棉结数。测试条件：温度为20 ℃，湿度为(65±2)%。

2)纱线拉伸性能：采用 YG068C型全自动单纱强力仪测试，记录纱线断裂强力和断裂伸长率。测试条件：温度为20 ℃，湿度为(65±2)%。

2 测试结果与讨论

2.1 纤维的表观形态

利用扫描电镜，对从大批牦牛绒纤维中随机挑选的若干根牦牛绒纤维纵向形态，进行拍摄，如图1所示。拍摄结果显示，经过和毛油处理的与未经和毛油处理的鳞片规律有明显区别。

图1 牦牛绒纤维表观形态(×1 500)Fig.1 Surface morphology of yak hair fiber(×1 500).(a) With oleine oil; (b) Without oleine oil

鳞片对纤维有保护作用，由图1(a)可知，经和毛油处理的牦牛绒纤维鳞片更加清晰，鳞片贴伏较好，透光较均匀，但是其鳞片翘角与未经和毛油处理的牦牛绒相比没有显著差异(鳞片翘角即为鳞片头端的棱角[7])。由图1(b)可知，未经和毛油处理的牦牛绒纤维透光不均匀，并且毛干阴影多，鳞片没有完全贴伏，鳞片相对不清晰。

2.2 纤维拉伸性能

纤维拉伸性能较差，在织造过程中易造成断头增加。利用单纤维强力仪分别测试经过和未经和毛油处理的牦牛绒纤维的拉伸性能，结果如表1所示。

表1 牦牛绒纤维的拉伸性能Tab.1 Tensile performances of yak hair fiber

由表1可知，经过和毛油处理的牦牛绒纤维的强力、断裂强度、断裂伸长率、断裂功都比未经和毛油处理的好，即经过和毛油处理的牦牛绒纤维的拉伸性能较好，在织造过程中可减少断头。这是因为和毛油可使纤维具有较好的柔软性和韧性，同时在梳理过程中可减少对纤维的损伤。

2.3 纤维摩擦性能

纤维的摩擦性能是纤维纺纱加工的重要影响因素，不仅影响纺、织加工性能，而且影响成品的手感风格，还会导致纤维的磨损和变形[8]。牦牛绒纤维与羊毛纤维相似，最外层为鳞片层，鳞片具有方向性，所以牦牛绒纤维存在差微摩擦效应，即顺鳞片摩擦的摩擦因数μ顺小于逆鳞片摩擦的摩擦因数μ逆[9]。差微摩擦效应的研究具有一定的实际意义，根据下式，通过Y151型纤维摩擦系数仪测得顺、逆鳞片的摩擦因数，计算出纤维的静、动摩擦效应δ为

经过和未经和毛油处理的牦牛绒纤维的摩擦性能测试结果如表2所示。由表可知：2种牦牛绒对比，顺鳞片摩擦的摩擦因数均比逆鳞片摩擦的摩擦因数小，这是因为鳞片的方向性[10]；但是，经过和毛油处理的牦牛绒纤维的顺、逆鳞片的静、动摩擦因数都比未经和毛油处理的相应摩擦因数小，这是因为和毛油具有降低纤维摩擦性的作用，减少了纤维之间的摩擦。由于经过和毛油处理的牦牛绒纤维鳞片贴伏，并且和毛油是一种润滑剂，在含油量适当的情况下可使纤维表面更加光滑，减轻纤维之间的相互作用，从而减少纤维之间的摩擦，顺、逆摩擦因数差别小，摩擦效应小；若含油量过大，则会导致纤维鳞片翘角增大，使得纤维的摩擦因数增加。经过和毛油处理的牦牛绒纤维的摩擦效应较未经和毛油处理的牦牛绒纤维要小，说明未经和毛油处理的牦牛绒纤维的静、动摩擦因数差距较大，从而使得未经和毛油处理的牦牛绒纤维在热、湿条件及机械外力的反复作用下，易产生毡化，故在实际加工过程中应当添加和毛油，保证成纱顺利进行。

表2 牦牛绒纤维的摩擦性能Tab.2 Friction performances of yak hair fiber

2.4 纤维吸湿性能

经过和毛油处理与未经过和毛油处理的牦牛绒纤维的回潮率分别为16.65%和14.36%。经过和毛油处理的牦牛绒纤维的回潮率较未经和毛油处理的牦牛绒纤维的大，这是因为和毛油中具有一定的水分，纤维表面吸附的水分子越多，吸湿能力越强，回潮率也就越大。回潮率越大，可减少因摩擦而产生的静电现象，提高了纺纱效率。经过和毛油处理的牦牛绒纤维的强度随着回潮率的增加而增加，这是因为和毛油的添加使更多的水分子进入纤维，改变了纤维分子间的结合状态，水分子对大分子间结合力的减弱不显著，并且可将一些大分子链上的缠结打开，受力的大分子链增多，纤维强度增加。

3 纺纱测试结果

纱线性能对纺纱生产中纤维原料的选择具有指导意义，牦牛绒纤维纺高支纱是目前一项技术难点，主要原因是：1)纤维较细，强度不高；2)纤维刚度高，蓬松，不易抱合。经过和毛油处理的牦牛绒纤维可增加纤维的强度以及抱合力，并且采用江南大学自主研发的DTM129型全聚纺细纱机，本文实验纺制20.83 tex的赛络纺牦牛绒纱线，纺纱工艺：粗纱定量4 g/m，捻度为65.59 捻/10 cm，钢领PG1- 42，钢丝圈5/0，隔距块2.8带压力棒，总牵伸倍数38.41，锭速9 000 r/min，20.83 tex。其中未经和毛油处理的原料回潮率为15.21%，经过和毛油处理的原料回潮率为18.94%，加油量为0.4%，油水比为1∶5。2种纱线各项性能测试结果如表3所示。

表3 牦牛绒纱线条干和拉伸性能Tab.3 Evenness and Tensile performances of yak hair yarn

注：CVb为管纱间条干变异系数。

由表3可知，在相同工艺条件下，经过和毛油处理的牦牛绒纱线各项性能都比未经和毛油处理的牦牛绒纱线要好，尤其是纱线条干显著改善，粗、细节和棉结显著减少，强力、伸长以及伸长率都比未经和毛油处理的牦牛绒纱线高。这是因为和毛油的添加可在梳理过程中减少纤维的损伤，增加纤维长度、整齐度和条干均匀度，保证纺纱的顺利进行，提高纺纱质量和效率。而未经和毛油处理的纤维，长度整齐度较差，短纤维在牵伸机构中很难被控制，易形成浮游纤维，造成粗、细节增多，CV值增大。纤维长度整齐度越好，纱线强力也会有所提高。同时，和毛油可降低纤维的刚度，减少纤维在受力时被拉断，并且使纤维的抱合力增加，尤其是本文实验使用的和毛油，可使牦牛绒纤维的抱合力增加25%左右，纺纱强力就会越高。

4 结论

本文以未经和毛油处理与经过和毛油处理的本色牦牛绒纤维为研究对象，测试了2种纤维的物理性能以及成纱质量，测试结果显示，经过和毛油处理的牦牛绒纤维具有以下特点：鳞片透光均匀，并比普通牦牛绒纤维贴伏好，拉伸性能好；动、静摩擦因数以及顺、逆鳞片间的摩擦因数差值较小。此外，纤维回潮率高，吸湿能力较好，成纱条干均匀度较好，粗、细节和棉结较少，且强力、断裂伸长以及断裂伸长率较高。研究结果表明，经过和毛油处理的牦牛绒纤维不易发生缩绒现象，有较好的耐疲劳性，顺、逆摩擦因数差别小，摩擦效应小，可减少毡化现象和断头，从而提高成纱质量。

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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