兔绒理化性质与分梳工艺关系分析

高源洁，王锦辉，朱 哲，陈 悟

兔绒理化性质与分梳工艺关系分析

高源洁a, b，王锦辉a, b，朱 哲a, b，陈 悟*a, b

（武汉纺织大学 a.技术研究院，b.先进纺纱织造及清洁生产国家地方联合工程实验室，湖北 武汉 430200）

针对兔绒自身的理化性质以及在梳理过程中的兔绒纤维性质变化进行实验研究，实验依照国标《GB/T 13835兔毛纤维试验方法》和行业相关标准进行，在实验过程中使用手排长度法、索氏提取法、控制变量法等实验方法，针对同一批生产过程中的兔绒原绒、兔绒无毛绒为检测目标进行对照试验，对二者纤维细度、长度、纵向结构及含油率进行检测分析。结果表明，兔绒无毛绒比兔绒原绒纤维平均细度降低了2.84μm，纤维长度降低7.25mm，纤维长度降低幅度约为20.45%，含油率降低0.24%，兔绒无毛绒鳞片结构出现轻微损伤。该结果表明该分梳设备将原绒中的粗毛排出，在开松、梳理、除杂过程中对纤维长度造成损伤，在梳理过程中，纤维中部分液态油脂与金属针布接触时，由于金属快速导热的特性会使纤维中液态油脂降温，凝聚在金属表面，导致兔绒无毛绒含油率有所降低。实验为车间生产中的实践过程提供数据支持及原因分析，针对兔绒的梳理、纺纱工艺方面提出优化，为兔绒及其加工技术提供基础数据与资料。

兔绒；理化性质；生产工艺；分梳；扫描电子显微镜

0 引言

中国是兔毛产量大国，我国每年兔毛的生产量占世界总产量的90%以上。兔毛是天然动物纤维，是优质纺织材料之一，从兔毛中分梳得到的兔绒，其细度低于羊绒，在纺织原料中属于高级原料，与羊绒共享软黄金之美誉[1]。兔绒主要用于纺高支纱，织轻薄内衣等高品质产品，所以在梳理过程中要更加注重其品种和质量[2]。为了推动兔毛加工技术的发展，我国许多科研院校及企业针对兔毛纤维原料、纺纱、织造、后整理及综合利用等方面有所研究[3-10]，但我国兔毛的梳理工艺方面还处于起步阶段。现在市场上成熟的兔毛梳绒加工设备大都是由毛纺、棉纺分梳机改造而成[11]，本实验所使用的兔绒无毛绒是经过自主研发的兔绒梳理机分梳后得到的，而无毛绒细度、长度、强度、毛产量等指标又是产业中重要的经济性状。

本文介绍了兔绒的基本性质，并且在工厂的真实生产过程与工艺中，以同一批生产过程中的兔绒原绒、兔绒无毛绒为检测目标，对纤维细度、长度、纵向结构及含油率进行检测，并进行数据以及原理分析。

1 兔毛纤维的结构与性能

1.1 兔毛的外观形态与组织结构

兔毛主要分为绒毛和刚毛，兔毛绒毛直径为5～30μm，兔毛刚毛直径为30～100μm，大多数纤维的直径集中在13～20μm。兔毛纤维平均长度一般为25～45mm。细绒毛比强度为1.6～2.7cN/dtex，断裂伸长率为30%～45%[12]。

兔毛粗绒毛与刚毛的密度小、比强度较低，有发达的髓腔。兔毛的细绒毛无髓质细胞，其中绒毛的毛髓呈单列断续状或窄块状，刚毛的毛髓层较宽,呈多列块状。绒毛的横截面呈近圆形或不规则四边形，刚毛的横截面为腰圆形、椭圆形或哑铃形[12]。兔毛一般有卷曲，但卷曲波较浅，单位长度卷曲数较少。其中，兔绒卷曲最多，细毛次之，粗毛基本无卷曲[13]。

兔毛纤维中兔绒及细毛的横截面大体呈椭圆形，没有凹陷；粗毛的横截面不规则，大体呈哑铃型或长条形[14-15]。同时兔毛有很发达的髓质层，这对兔毛的物理机械性能有很大影响。兔毛绝大部分都有髓质层，其髓质层有数目不一的空腔构成，即兔毛为一种天然中空纤维。兔毛纤维中央部分的空腔，根据兔毛粗细的不同数目也不同[15]。

兔毛纤维的中空结构，使得兔毛比重较小，保暖性优异。但也造成兔毛纤维的刚性较强，不易弯曲，是兔毛单位长度弯曲较羊毛少的主要原因之一，同时在加工与服用中易被折断和掉毛。在亚微观层面，兔毛纤维的正皮质细胞和副皮质细胞呈不均匀的混杂分布，使纤维卷曲少，甚至无卷曲[16]。

1.2 兔毛的化学成分

兔毛按照其结构性能可分为兔绒、细毛、粗毛及两型毛，一般由鳞片层、皮质层与髓质层三部分构成[17]。

兔毛纤维是由碳、氢、氧、氮、硫五种元素组成，兔毛与羊毛氨基酸组成基本相同，但氨基酸的含量有较明显的差别。刚毛的横截面为腰圆形、椭圆形或哑铃形，绒毛的横截面呈近圆形或不规则四边形[16,18]。

2 实验部分

2.1 实验材料

实验材料有两种，分别是没有经过加工的兔绒原绒以及加工后的兔绒无毛绒，并且将两组样品进行对照实验。

2.2 兔绒原绒、无毛绒纤维细度测量

本实验取样依照国家标准GB/T 13835.1-2009《兔毛纤维试验方法 第1部分：取样》，将实验室样品充分混合，采用多点法取出３份10mg的试验试样，整理成平行小束，在纤维的中部切取0.2mm-0.4mm长的纤维片段作为试样。

实验依照国家标准GB/T 13835.2-2009《兔毛纤维试验方法 第2部分：平均长度和短毛率 手排法》，设备使用YG002C型纤维细度分析仪（宁波纺织仪器厂）。将纤维片段置于玻璃皿中，载玻片上滴少许封固介质，放入混合后的纤维片段后盖上载玻片。将分度为0.01mm的接物测微尺放在载物台上，在视野范围内调焦，并按序对兔绒原绒和兔绒无毛绒直径进行测量。

2.3 兔绒原绒、无毛绒手排长度测量

本实验取样依照国家标准GB/T 13835.1-2009《兔毛纤维试验方法 第1部分：取样》，将实验室样品均匀混合后平铺，随机抽取纤维150mg且均匀分为三份，取出一份留作备样，其余两份进行平行实验。

实验依照国家标准GB/T 13835.2-2009《兔毛纤维试验方法 第2部分：平均长度和短毛率 手排法》。将兔绒纤维放入手中进行整理，保持其中一端平齐状态，将纤维按由长到短的顺序整理成底线平齐状态，制作其长度分布图并进行平均长度以及短毛率的计算。

2.4 兔绒原绒、无毛绒纤维形态测试

本实验取样依照国家标准GB/T 13835.1-2009《兔毛纤维试验方法 第1部分：取样》，使用仪器为扫描电子显微镜，用于观察材料的结构，分布、均匀度情况[19]。取出适量样品，分散放于铜片上固定于样品座导电胶带，放置在蒸金室中进行抽真空、蒸金处理，取出样品放入电镜内，调节加速电压、聚光镜电流和显微镜的工作距离后进行测试[20]。

2.5 兔绒原绒、无毛绒含油率测试

纤维的含油率是重要的测试项目之一，在生产过程中也是不可缺少的工艺参数。含油率的高低直接影响其可纺性及后加工状况[21]。

本实验所使用的仪器有：恒温烘箱、分析天平、恒温水浴锅、索氏油脂提取器、抽提球形瓶、干燥器、定性滤纸；所使用的试剂为二氯甲烷(分析纯)。

实验原理为油脂溶于有机溶剂。纤维与有机溶剂混合后，油脂被溶剂萃取，将有机溶剂蒸发，称量残留油脂及试样量，即可由数据得到含油率。

实验将兔绒原绒和兔绒无毛绒烘干后各取出两份样品，每份精确称量至5.000g。将试样及滤纸筒放置到抽提器虹吸管口之下，固定索氏抽提器并加入足量二氯甲烷进行反应。在实验初期控制水速将虹吸反应回流频率保持为6次/小时，回流时间控制为4小时，以确保萃取完全。实验完成后将所得液体进行旋蒸，干燥后取下进行称量并计算纤维含油率[22]。

3 实验结果与分析

3.1 兔绒原绒、无毛绒纤维细度测量

本实验兔绒原绒、兔绒无毛绒各取两组试样进行实验，数据采用以下公式计算：

兔绒原绒、无毛绒纤维细度测量结果如表1。由表1可知，兔绒原绒的平均直径为17.86μm，兔绒无毛绒的平均直径为15.02μm，二者相比，原绒平均直径大于无毛绒平均直径，直径差距为2.84μm。由变异系数及标准差可得原绒及无毛绒允许误差率分别为2.28%，2.24%，数据较为稳定。

表1 兔绒原绒、无毛绒纤维细度测量结果

纤维细度改变主要是在兔绒梳理过程中，兔绒原绒中包含兔绒以及部分兔毛，梳毛机对兔绒原绒进行充分梳理及除杂时，将兔绒原绒中夹杂的兔毛刚毛进行剔除，而兔绒纤维的细度小于兔毛，故进行梳理过后的无毛绒平均细度明显下降。

3.2 兔绒原绒、无毛绒手排长度测量

表2为兔绒原绒、无毛绒长度测试结果，其中兔绒原绒的平均长度为35.46mm，兔绒无毛绒的平均长度为28.21mm。由实验结果可得，兔绒原绒长度大于兔绒无毛绒长度，长度差为7.25mm，经过梳理后，纤维长度降低幅度约为20.45%，由此可以证明在加工过程中纤维长度有所损伤。

表2 兔绒原绒、无毛绒长度测试结果

在开松、梳理、除杂过程中，分梳机将兔绒原绒中粗毛进行分离排出，兔绒纤维会在设备部件中穿插梳理[23]，纤维经受反复开松打击，承受着摩擦力、冲击力、弯曲力和拉伸力等作用力，此过程会造成纤维损伤。梳理后损伤的主要形式是纤维长度降低，短绒率增加[24]。

3.3 兔绒原绒、无毛绒纤维形态测试

通过扫描电子显微镜观察，兔绒原绒表面结构特征如图1所示，兔绒表面鳞片排列均匀紧密，鳞片纵向间距、张角较小且具有方向性。兔绒原绒鳞片保持较为完整，鳞片层结构层次清晰规整，表面覆盖少量杂质及油脂。

图1 兔绒原绒扫描电镜图

兔绒无毛绒表面结构特如图2，与兔绒原绒相比，无毛绒表面较为粗糙，出现龟裂、躯干受损等损伤痕迹，鳞片边界规整度降低，无毛绒表面杂质及油脂含量减少。

图2 兔绒无毛绒扫描电镜图

鳞片层位于纤维最外层，可以抵抗外界腐蚀，保护毛干，对于兔绒的光泽、手感、吸湿和缩绒性也有一定的影响。在开松、梳理过程中会对鳞片表面造成一定损伤。通过本次电镜拍摄来看，兔绒无毛绒鳞片表面有轻微磨损，对于后期生产与使用不会造成明显负面影响。

3.4 兔绒原绒、无毛绒含油率测试

兔绒含油率采用以下公式进行计算：

式中：c为含油率（%）；mN为带残脂的球瓶质量减去原有空瓶质量（g）；mP为抽提后对照球瓶质量减去原空瓶质量（g）；mQ为试样的质量（g）[21]。

由表3可知，原绒1组含油率为1.50%，原绒2组的含油率为2.09%，原绒组平均含油率为1.80%，无毛绒1组含油率为1.70%，无毛绒2组含油率为1.21%，无毛绒组的平均含油率为1.46%。由数据可知，兔绒原绒含油率高于无毛绒0.24%。

兔毛是天然动物纤维，是优质纺织材料之一，在加工过程中不需要洗涤。分梳过程中，会除去粗毛、杂质的同时，也会带走部分油脂，纤维中部分液态油脂与金属针布接触时，由于金属快速导热的特性会使纤维中液态油脂降温，凝聚在金属表面，故造成兔绒梳理后含油率下降的情况。

4 结语

本文针对兔绒自身的理化性质以及在梳理过程中的兔绒纤维性质变化进行实验研究，实验依照国标和行业相关标准进行，在实验过程中使用手排长度法、索氏提取法、控制变量法等实验方法，针对同一批生产过程中的兔绒原绒、兔绒无毛绒为检测目标进行对照试验，对二者纤维细度、长度、纵向结构及含油率进行检测分析。结果表明，兔绒无毛绒比兔绒原绒纤维平均细度降低了2.84μm，纤维长度降低7.25mm，纤维长度降低幅度约为20.45%，含油率降低0.24%，兔绒无毛绒鳞片结构出现轻微损伤。该结果表明该分梳设备将原绒中的粗毛排出，在开松、梳理、除杂过程中对纤维长度造成损伤，在梳理过程之中，纤维中部分液态油脂与金属针布接触时，由于金属快速导热的特性会使纤维中液态油脂降温，凝聚在金属表面，导致兔绒无毛绒含油率有所降低。

在生产工艺方面，兔绒原料状态光滑且蓬松度高，不必要洗毛，在兔绒的喂毛方面，需根据使用分梳设备的种类不同，设定合适的喂入量。由于兔绒的特殊性，在设备结构方面，针布配备方面，工艺设定方面，在环境的温湿度控制方面都存在特殊要求。兔绒与羊绒纤维相比，纤维断裂强力低，轻柔易拉伤，所以在梳理过程中应减少梳理环节，合理调整各辊隔距，隔距宜大不宜小[3]。兔绒与羊绒纤维对比，摩擦系数小，比电阻大，放湿快。为了克服兔绒抱合力小、静电大的问题，纺纱工艺方面可以通过加和毛油、静电消除剂、闷毛、混纺等措施提高纤维的纺纱性能。

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Detection and Analysis of Physicochemical Properties of Rabbit Cashmere

GAO Yuan-jiea, b, WANG Jin-huia, b, ZHU Zhea,b, CHEN Wua,b

（a. Technical Research Institute, b. National Local Joint Engineering Laboratory for Advanced Textile Processing and Clean Production, Wuhan Textile University, Wuhan Hubei 430200, China）

Experimental research is carried out on the physical and chemical properties of rabbit hair itself and the changes in the properties of rabbit hair fibers during the carding process. Method: Soxhlet extraction method, control variable method and other experimental methods, the control test was carried out for the raw rabbit cashmere and rabbit cashmere wool in the same production process as the detection target, and the fiber fineness, length, longitudinal structure and Oil content was tested and analyzed. The results showed that the average fiber fineness of rabbit hairless wool was reduced by 2.84 μm, the fiber length was reduced by 7.25 mm, the fiber length was reduced by about 20.45%, and the oil content was reduced by 0.24% compared with the rabbit wool raw wool. Minor damage occurred. The results show that the carding device discharges the coarse hair in the raw wool, and damages the fiber length during the process of opening, carding and impurity removal. During the carding process, when part of the liquid grease in the fiber contacts the metal card clothing, due to the fact that rapid thermal conductivity of metal will cool the liquid oil in the fiber and condense on the metal surface, resulting in a decrease in the oil content of the rabbit fleece. The experiment provides data support and reason analysis for the practical process in the workshop production, proposes optimization for the carding and spinning process of rabbit fleece, and provides basic data and information for rabbit fleece and its processing technology.

dehair angora；physical and chemical indicators；production process；carding；SEM

通讯作者：陈悟（1968-），男，教授，博士，研究方向：特种动物纤维分梳设备.

TS 107.1

A

2095－414X(2022)04－0003－05