汉麻锦纶混纺比对成纱质量的影响

徐 迪 杨建平 郁崇文

（东华大学，上海，201620）

受环境污染、资源短缺的影响，天然纤维再度备受关注［1］。其中，麻纤维跻身前列，尤其是汉麻纤维凭借其独特的天然功能性而更受青睐。我国具有几千年麻种植和使用的历史［2］，近两年伴随大麻合法化进程的推进，在全球范围内约有30个国家开始种植工业汉麻（即四氢汉麻酚含量低于0.3%的低毒大麻），其中中国是最大的工业汉麻生产和出口国。为充分有效利用汉麻纤维资源，开发汉麻产品具有重要意义。

汉麻在种植和生长过程中无需任何化肥和农药，已经成为具有生态环保特色的稀有珍贵资源［3］，被世界公认为“天然纤维之王”。汉麻纤维是麻类纤维中最为细软的一种［4］，其成品吸湿排汗［5⁃6］、透气快干、散热抑菌［7］、防霉防臭、柔软舒适，但汉麻纤维细度离散性大、长度整齐度差、短纤维较多，又因分子取向度和结晶度较高导致纤维刚性大、弹性小［8］，纤维之间抱合力差，故可纺性差，纺制的麻纱光洁度与柔软性欠佳。而锦纶强度高、弹性好［9］，与汉麻纤维混纺可有效改善其可纺性，提高成纱质量。为改善锦纶因静电大而绕胶辊的问题，采用包混方式进行试纺，经多次试验得出落麻率约为8%，故采用包混投料时需按比例适当增加汉麻纤维含量。

本研究试纺了8种纱线，分别为汉麻纯纺纱、锦纶纯纺纱、采用包混的汉麻/锦纶（25/75、50/50、75/25）混纺纱、采用条混的汉麻/锦纶（25/75、50/50、75/25）混纺纱，探究不同混纺比对汉麻锦纶混纺纱综合性能的影响，为汉麻锦纶混纺纱的开发提供依据。

1 试验

1.1 原料

经化学脱胶制取的汉麻纤维由桐乡纤致纺织品公司提供，锦纶由恒天中纤纺化无锡有限公司提供，纤维的性能如表1所示。

1.2 纺纱要点

（1）开松。汉麻纤维的细度、长度整齐度差，超长纤维多，短绒多，杂质多，且受温湿度影响大，故对开松要求比较高；锦纶需在开松前进行24 h给湿处理以消除静电；经AS181A型梳棉机开松。

（2）梳理。采取“轻定量，低速度”原则，将原料铺成较薄的纤维层后喂入DHU型梳棉机梳理成条。

（3）并条。在HAFJ1201型单眼并条机上经三道并条，罗拉中心距50 mm×48 mm，后区牵伸1.5倍。

（4）粗纱。在FA 498型四轴联动粗纱机上生产，罗拉中心距38 mm×52 mm×53 mm；由于汉麻纤维抱合力差，故适量加大粗纱捻度，以减少意外牵伸，即捻度5捻/10 cm，粗纱定量控制在5 g/10 m左右；车速宜稍低，采用200 r/min。

（5）细纱。设计细纱号数30 tex，捻系数为试验优选所得，采用DHU X⁃01型环锭纺细纱机，后区牵伸1.1倍；当汉麻纤维含量高于50%时，采用滑溜牵伸（槽宽16 mm，槽深2 mm），锭速降低至10 000 r/min；当汉麻纤维含量低于50%时，采用常规胶辊罗拉牵伸，锭速为12 000 r/min。

1.3 测试

按 照GB/T 2910.7—2009/ISO 1833-7：2006《纺织品 定量化学分析 聚酰胺纤维与某些其他纤维混合物（甲酸法）》测试纱线实际混纺比，测试仪器为烧杯、烘箱、FA 2004A⁃200G型电子分析天平；按照GB/T 4743—2009《纺织品 卷装纱绞纱法线密度的测定》测试纱线线密度，测试仪器为YG086型缕纱测长机、FA 2004A⁃200g型电子表天平（磁阻尼式）；按照GB/T 2543.2—2001《纺织品纱线捻度的测定 第2部分：退捻加捻法》测试纱线捻度，测试仪器为Y 331N型纱线捻度机；按照GB/T 3916—1997《单根纱线断裂强力及断裂伸长的测定》测试纱线断裂强度以及断裂伸长率，测试仪器为XL⁃1A型纱线强伸度仪；按照GB/T 3292.1—2008《纺织品 纱线条干不匀试验方法 第1部分：电容法》测试纱线条干均匀度，测试仪器为CT 3000型条干均匀度测试分析仪；按照FZ/T 01086—2020《纺织品 纱线毛羽测定方法 投影计数法》测试纱线毛羽，测试仪器为YG172A型纱线毛羽测试仪。

2 结果与分析

6种纱线实测混纺比结果如表2所示，质量指标测试结果如表3所示。其中A代表锦纶纯纺纱，B代表包混汉麻/锦纶25/75混纺纱，C代表包混汉麻/锦纶50/50混纺纱，D代表包混汉麻/锦纶75/25混纺纱，E代表条混汉麻/锦纶25/75混纺纱，F代表条混汉麻/锦纶50/50混纺纱，G代表条混汉麻/锦纶75/25混纺纱，H代表汉麻纯纺纱。

由表2可知，包混实际比例可根据落麻率8%进行大致折算，即包混汉麻/锦纶25/75与条混汉麻/锦纶25/75、包混汉麻/锦纶50/50与条混汉麻/锦纶50/50、包混汉麻/锦纶75/25与条混汉麻/锦纶75/25，各组的最终混纺比例很接近，具有可比性，对比分析如下。

表2 汉麻锦纶混纺纱中各纤维最终含量

表3 各组纱线主要质量指标测试结果

2.1 混纺比对断裂强度的影响

设置强力仪试验隔距500 mm，拉伸速度500 mm/min，预加张力15 cN，测试数量50根，断裂强度取平均值。混纺纱断裂强度与混纺比的关系如图1所示。

图1 混纺纱断裂强度与混纺比的关系

由图1可得，随着混纺纱中锦纶含量的增加，混纺纱断裂强度呈先减小后增大的趋势。当锦纶含量为25%时，混纺纱断裂强度低于汉麻纯纺纱强度，这是由于伸长小的汉麻纤维断裂的瞬间，伸长大的锦纶所承受的力小于汉麻纤维的断裂强度，则混纺纱强度出现下凹点［10］。

通过双组分纤维混纺纱的强伸性能理论计算，得出强度最小时的临界混纺比bc=36.00%，理论计算公式［11］见式（1）。式中：S1为第一断裂点的强度，S2为第二断裂点的强度，a、b为混纺纱中组分A（汉麻）、B（锦纶）的比例，SA为组分A纯纺纱的断裂强度，SB为组分B纯纺纱的断裂强度，SB'为组分A断裂时组分B的断裂强度。实际断裂强度与预测断裂强度对比显示：混纺纱实际断裂强度要高于理论值，这是因为汉麻纤维表面有很多纵线条和龟裂条痕，粗糙的表面增大了纤维间的摩擦因数，使得汉麻纤维与锦纶之间的交互作用明显加强［12］，故混纺纱实际断裂强度较理论模型有明显提高，但规律一致。

由表3可以看出，当汉麻纤维含量不超过50%时，混纺纱强力CV较小，皆在10%以下；而当汉麻纤维含量为75%时，包混和条混时混纺纱的强力CV分别达到了16.60%、20.60%，此时混纺纱强力均匀性较差。包混与条混下同一混纺比混纺纱的断裂强度趋势基本一致，无明显差异。

2.2 混纺比对断裂伸长率的影响

测试纱线断裂强度的同时读取断裂伸长率值，伸长率取平均值，混纺纱断裂伸长率与混纺比的关系如图2所示。

图2 混纺纱断裂伸长率与混纺比的关系

由图2可得，随着混纺纱中锦纶含量的增加，混纺纱的断裂伸长率总体呈上升趋势，锦纶含量为75%时的混纺纱断裂伸长率可接近锦纶纯纺纱的断裂伸长率。当锦纶含量低于25%时，混纺纱的断裂伸长率相对稳定，趋势平缓，较汉麻纯纺纱并没有明显提升，此时混纺纱的断裂伸长率主要由汉麻纤维的断裂伸长率决定；当锦纶含量高于25%时，断裂伸长率急速上升，增长率约为500%，这是由于拉伸混纺纱时，汉麻纤维受力先断裂，锦纶受拉伸力而继续伸长，此时混纺纱断裂伸长的主导因素由汉麻纤维逐渐向锦纶过渡，而锦纶的断裂伸长率是汉麻纤维的14倍左右。

对比纺纱工艺理论中对双组分混纺纱断裂伸长率的理论预测，混纺纱实测断裂伸长率也高于理论，同样是由于理论模型忽略了一些波动性因素，其中就包括了纤维之间的滑移以及交互作用，纤维断裂后仍能对纱的强伸性能作出一定的贡献。因此，混纺纱的实际断裂伸长率比理论断裂伸长率略大。混纺纱断裂伸长率的理论表达式［13］见式（2），式中εA、εB为组分A、B纯纺纱的断裂伸长率。

包混纱的断裂伸长率与条混纱无太大差异。观察混纺比与断裂强度、断裂伸长率的关系图，可以看出：断裂强度、断裂伸长率皆在锦纶含量25%时处于较低水平，即混纺比对断裂强度与断裂伸长率的影响具有同时性［14］，呈低强低伸状态。

2.3 混纺比对成纱条干的影响

设置条干仪退绕速度400 m/min（当汉麻含量超过50%时速度减半），测试长度400 m，测试次数2次，取平均值，得出成纱条干与混纺比的关系如图3所示。

图3 成纱条干与混纺比的关系

由图3和表3可以看出，随锦纶含量的增加，成纱条干总体好转，且在锦纶含量达到50%时纱疵明显得到改善，条干均匀度提高。这是由于汉麻纤维粗硬，初始模量高，当混纺纱中汉麻纤维含量高时降低了罗拉的有效握持力，牵伸时浮游纤维增多［15］，纤维间抱合力减弱，不能形成稳定的摩擦力界，使变速点不稳定［16］，纤维头端变速位置分散，移距偏差值大，条干不匀增加，且纺纱过程中会因残留胶质而纠缠成结，导致细纱时牵伸不开而形成粗节，成纱条干恶化。

包混纱的条干CV值及常发性纱疵总体低于条混纱，当锦纶含量为75%时，包混纱除了粗节、棉结数量高于纯锦纶纱之外，条干CV值与细节个数均低于纯锦纶纱，条干CV值为21.85%，细节仅有280个/km，可见汉麻/锦纶25/75包混纱的条干均匀性可与纯锦纶纱媲美，包混更有利于汉麻纱条干均匀度的改善。

2.4 混纺比对成纱毛羽的影响

设置毛羽仪测试速度30 m/min，检测3 mm毛羽（有害毛羽）数量，测试纱长为10 m，试验次数为10次，毛羽数取平均值。成纱毛羽与混纺比的关系如图4所示。

图4 成纱毛羽与混纺比的关系

由图4可得，成纱毛羽随着汉麻锦纶混纺纱中锦纶含量的增加而明显减少，呈先减小后增大的趋势，且锦纶含量为75%时3 mm毛羽最少，成纱外观性能较好。由于汉麻纤维初始模量较大［17］，无卷曲，抗扭刚度较大，抱合力弱，加捻成纱时纤维头端不易扭进纱体，所以形成毛羽的可能性大；而锦纶细且柔软，抗扭刚度小，在加捻过程中易于扭进纱体［18］，产生毛羽几率小，因此混入锦纶会明显弥补缺陷，改善混纺纱的毛羽。

对比表3中包混纱和条混纱的毛羽数据可以看出，仅在锦纶含量较低时出现了差异，且此时包混纱的毛羽相对较少，这可能是因为包混相对于条混更能让两种纤维混和均匀，汉麻短绒能被较好地包覆，锦纶量少时产生的静电也更易消除，使得成纱毛羽较条混时有所降低。

3 结语

汉麻锦纶混纺纱的综合性能随锦纶含量增加而提高，其中拉伸性能在锦纶含量为25%左右时相对较差，纺纱生产中应避免该区间的混纺比例；条干均匀度和毛羽均随锦纶含量增加而有所改善。其中，汉麻/锦纶25/75混纺纱的综合性能相对最优，具有强度高、延伸性好、条干均匀、毛羽少的优良性能。总的来说，汉麻锦纶混纺纱通过包混的成纱质量比条混略高，尤其体现在条干与毛羽指标方面，其他指标无明显差异；且包混可减少生产流程，降低成本，还能在某种程度上改善锦纶的可纺性。