牛角瓜纤维／棉混纺纱性能研究

康玉萍

（新疆应用职业技术学院，新疆 奎屯833200）

1 引言

牛角瓜（见图1），又名断肠草、五狗卧花，属于萝藦科常绿植物，在沿海沙漠、干热河谷及盐碱地等环境下生长。我国盛产其中的两种，一种为牛角瓜，分布于海南、广东、四川和云南，另一种为白花牛角瓜，在广东、广西、云南有零星分布［1－3］。牛角瓜具有广泛的药用价值，具有消炎、抗菌、化痰和解毒等作用。

牛角瓜的果实经脱籽后取其种子的冠毛纤维，经处理后可具有一定的柔软度。牛角瓜纤维属天然植物纤维，其主要成分为纤维素，用其织成的面料不但有丝绸的滑爽质感，又有一定的透气性和良好的舒适性，是一种亟待开发和利用的新型天然纤维材料。

图1 牛角瓜

2 牛角瓜纤维和棉纤维的特征对比

2.1 牛角瓜纤维和棉纤维的外观特征对比

牛角瓜纤维是中空的，细胞壁很薄、直径很小、重量轻、密度小，因此绝热保暖并具有较好的浮力，国外已将此种属纤维用于做棉被的填充絮料及枕头的填充料等。牛角瓜纤维、棉纤维的纵向形态对比如图2所示。

图2 棉纤维（a）和牛角瓜纤维（b）的纵向形态

由图2可以看出牛角瓜纤维纵向外观与棉纤维有明显不同，牛角瓜纤维纵向外观呈圆柱型，表面光滑，无转曲［4］。棉纤维有明显的天然转曲。

牛角瓜纤维、棉纤维的横截面形态如图3所示。

图3 牛角瓜纤维（a）和棉纤维（b）的横截面

由图3可知，牛角瓜纤维和棉纤维的横截面也有显著差异，最为明显的是牛角瓜纤维的壁很薄，中空程度很高，因此，牛角瓜纤维用作保暖絮料具有优势。而棉纤维，胞壁厚而胞腔小，中空程度较牛角瓜纤维小很多。

2.2 牛角瓜纤维和棉纤维的基本参数对比

牛角瓜纤维和棉纤维的基本参数见表1。

由表1可知，牛角瓜纤维的壁很薄，直径达20μm～28μm，中空的程度达80%～90%，纤维腔宽壁厚比值达26，因此牛角瓜纤维非常轻，吸湿排汗性也较好，有作为保暖絮料的优势，相比而言，棉纤维腔宽壁厚比值只有2～3。在长度方面，牛角瓜纤维略小于棉纤维。

表1 牛角瓜纤维和棉纤维的形态特征参数

2.3 牛角瓜纤维和棉纤维的耐热性能对比

牛角瓜纤维在250℃左右开始降解，而棉纤维在270℃左右开始降解，说明棉纤维的耐热性能优于牛角瓜纤维［5］。

2.4 牛角瓜纤维和棉纤维的结晶度和取向度对比

牛角瓜纤维和棉纤维的结晶度和取向度见表2。

表2 牛角瓜纤维和棉纤维的结晶度和取向度

由表2可知，牛角瓜纤维的结晶度为34.07%，棉纤维的结晶度明显高于牛角瓜纤维的结晶度，木质素、半纤维素和蜡质等无定形成分大导致了牛角瓜纤维结晶度较低。牛角瓜纤维的结晶度较低，有利于提高染料的上染速率和上染百分率［6］。

2.5 牛角瓜纤维和棉纤维的吸湿性对比

牛角瓜纤维和棉纤维的吸湿性见表3（二级标准大气条件）。

表3 牛角瓜纤维和棉纤维的吸湿性

由表3可以看出，牛角瓜纤维与棉纤维的回潮率非常接近，牛角瓜纤维比棉纤维的含水率略高一些，原因可能是两者的组成物质或结晶结构的差异。

2.6 牛角瓜纤维和棉纤维的拉伸断裂性能对比

牛角瓜纤维和棉纤维的拉伸断裂性能对比见表4。

表4 牛角瓜纤维和棉纤维的拉伸断裂性能

由表4可以看出，牛角瓜的断裂强度和断裂伸长率都明显低于棉纤维，牛角瓜纤维的相对扭曲刚度较大，不利于纺纱。

3 牛角瓜纤维／棉混纺纱性能测试分析

3.1 试验材料

牛角瓜纤维／棉混纺纱样由湖南某纺纱企业提供；纯棉纱样由新疆某纺纱企业提供。纱线具体参数见表5。

表5 牛角瓜／棉混纺纱与纯棉纱参数

3.2 A纱与B纱线密度测试分析

A纱与B纱线密度见表6。

牛角瓜纤维／棉混纺纱和纯棉纱设计线密度均为18.22tex，实测牛角瓜纤维／棉混纺纱的线密度为18.89tex，而同样条件下测得纯棉纱的线密度为18.21tex。牛角瓜纤维／棉混纺的实际特数比设计值偏大，造成这种结果的原因可能是生产过程中定量控制出现了问题，也可能是纺织工艺不是最优，而纯棉纱的实际特数比设计值偏小，可能是由于纺纱过程中落棉较多。从百米重量偏差来看，两种纱线都是实际纺出的纱线比设计要求的纱线要细，按照国家标准GB／T 398—2008评定，两种纱线皆属于三等。

表6 A纱与B纱线密度

3.3 A纱与B纱捻度的测试分析

A纱与B纱捻度如表7所示。

表7 A纱与B纱捻度测试结果

从表7可以看出，牛角瓜纤维／棉混纺纱的捻度和捻系数都比纯棉纱略大，捻度变异系数比纯棉纱较小。牛角瓜纤维／棉混纺纱采用强捻，可能是为了提高混纺纱的强力，或满足织物风格要求。牛角瓜纤维／棉混纺纱的捻度不匀率比纯棉纱好，可能是因为纯棉纱试样来自于新建企业的试纺纱，生产还不稳定。

3.4 A纱混纺比的测试与分析

A纱混纺比的测试结果见表8。

从表8可以看出，牛角瓜纤维／棉混纺纱的实际根数混纺比为66／34，与设计混纺比70／30存在较大差异，可能是由于牛角瓜纤维的线密度较小，纤维抱合力差，又比较脆弱，在纺纱过程中损失较多。

表8 混纺纱根数混纺比测试结果

3.5 A纱与B纱条干与毛羽的测试分析

A纱与B纱条干与毛羽的测试结果见表9。

表9 A纱与B纱条干与毛羽的测试结果

从表9可以看出，牛角瓜纤维／棉混纺纱的条干变异系数、毛羽指数、细节、粗节和棉结都大于纯棉纱，主要原因是牛角瓜纤维表面光滑，无天然转曲或天然卷曲，纤维间抱合力很差，质量又轻，纤维在细纱机加捻三角区极易扩散，造成纤维散失和形成毛羽；牛角瓜纤维脆弱易碎，经开清、梳理作用后短纤维含量增加，易增加细纱断头和形成成纱棉结。

3.6 A纱与B纱干态及湿态的强力测试分析

A纱与B纱在干态及湿态下的强力测试结果见表10。

表10 A纱与B纱在干态及湿态下的强力测试结果

由表10可以看出，无论是干态下还是湿态下，牛角瓜纤维／棉混纺纱的强力都远小于纯棉纱，这是由于牛角瓜纤维的强力较低，脆性很大，而长度又略小于棉纤维所致。牛角瓜纤维／棉混纺纱的强力和强力不匀率都处于较低水平，而要提高成纱强力，一方面要从原料种植上优化纤维品质，或者对纤维进行表面改性，提高纤维表面摩擦系数和纤维韧性；另一方面要加强纺纱工艺研究，或优化纺纱形式。

4 结论

随着人们环保观念的增强和对生活品质追求的提高，天然纤维越来越受到纺织行业的青睐，但目前天然纺织原料种类较少且产量增长较慢，难以满足日益增长的消费需求，牛角瓜纤维作为一种新型天然植物纤维，其性能优良，有一定的市场潜力，是现有天然纤维的有效补充。