羊駝毛纖維性能的測試研究

趙　堅(jiān)　張鵬飛　張一心　張遠(yuǎn)芳　張　引

摘要：

研究了羊駝毛纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)，并對羊駝毛的細(xì)度、長度、強(qiáng)力和伸長、摩擦性能進(jìn)行了測試分析。

關(guān)鍵詞：羊駝毛；物理性能；化學(xué)性質(zhì)

羊駝毛是我國近幾年開發(fā)應(yīng)用的一種特種動物纖維。羊駝毛保暖性、耐磨性強(qiáng)于羊毛，成為繼山羊絨之后又一種用于中高檔冬季服飾的特種動物纖維。

1羊駝毛纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)

羊駝毛纖維與綿羊毛相似，基本組成物質(zhì)都為蛋白質(zhì)。所有蛋白質(zhì)都能被酸或堿溶液水解,水解后的最終產(chǎn)物為α-氨基酸，因此，蛋白質(zhì)是由許多α-氨基酸縮聚而成的大分子。

α-氨基酸的結(jié)構(gòu)式是：

羊駝毛纖維可以分為三個組成部分[1-2]：包覆在毛干外部的鱗片層；組成毛纖維實(shí)體主要部分的皮質(zhì)層；在毛干中心，由不透明毛髓組成的髓質(zhì)層，多數(shù)細(xì)毛無髓質(zhì)層。

2羊駝毛纖維的基本物理性能

為了對羊駝毛理化性能有一個比較系統(tǒng)全面的了解，本文測試了羊駝毛纖維的基本物理性能[3-5]（包括細(xì)度、長度、卷曲、強(qiáng)力和伸長、摩擦及密度等）。試驗(yàn)用羊駝毛由山西阿爾帕卡牧業(yè)發(fā)展有限公司提供，稱其為山西羊駝毛，將其與3種進(jìn)口羊駝毛[6]—— 蘇力羊駝毛、Baby羊駝毛、4204羊駝毛及64支澳毛進(jìn)行對比分析。

2.1羊駝毛纖維細(xì)度

2.1.1羊駝毛細(xì)度及其表示方法

羊駝毛細(xì)度，隨其品種、年齡、性別、毛的生長部位和飼養(yǎng)條件的不同，有相當(dāng)大的差別。在同一只羊駝身上，毛纖維的細(xì)度也有差異。有時一根纖維的毛尖、毛干和毛根3個部分粗細(xì)也不均勻。因而羊駝毛纖維的細(xì)度、離散程度都比較大。一般毛纖維細(xì)度的表示方法有兩種：一種是直徑表示法，另一種是品質(zhì)支數(shù)表示法。顯微鏡下觀察可以看出，細(xì)羊駝毛的橫截面為圓形，髓腔較小或沒有；較粗的羊駝毛纖維橫截面呈橢圓形，髓腔較多。因此羊駝毛纖維的細(xì)度用直徑大小來表示其粗細(xì)，單位為μm。本文中羊駝毛纖維直徑利用顯微投影儀測定，放大倍數(shù)500倍，用紙楔尺測量羊駝毛的直徑，測量兩個試樣片，測量根數(shù)為500根。測試結(jié)果如表1所示。

從表1可以看出，與64支澳毛相比，山西羊駝毛的細(xì)度、離散程度都比較適中。Baby羊駝毛較細(xì)，而4204羊駝毛較粗，山西羊駝毛與蘇力羊駝毛相比，平均細(xì)度差異不大。

2.1.2細(xì)度與紡紗支數(shù)及條干均勻度的關(guān)系

由表1可以看出，羊駝毛細(xì)度較粗，特別是4204羊駝毛，一般只適合做粗紡原料；同時羊駝毛的細(xì)度離散系數(shù)較大，紡紗過程中易造成紗的條干不勻，影響成紗強(qiáng)力和織物外觀，因此加工過程中應(yīng)注意工藝參數(shù)的調(diào)整。Baby羊駝毛細(xì)度較細(xì)，離散小，可以考慮開發(fā)精紡、半精紡產(chǎn)品。

2.2羊駝毛纖維長度

羊駝毛長度的測定方法可分為自然長度和伸直長度兩種。自然長度是在自然卷曲狀態(tài)下，纖維兩端間的直線距離，又稱毛叢長度；毛纖維消除彎曲以后的長度，稱為伸直長度。采用梳片式長度儀測得的伸直長度結(jié)果如表2所示。

由表2可以看出，與Baby羊駝毛和4204羊駝毛相比，山西羊駝毛長度較長，與蘇力羊駝毛長度差異不太大。離散系數(shù)也比進(jìn)口羊駝毛小。與64支澳毛相比，長度較長，離散系數(shù)偏小。

2.3羊駝毛纖維卷曲

采用YG－361型卷曲彈性儀測得的羊駝毛卷曲特性指標(biāo)包括卷曲數(shù)、卷曲率、卷曲彈性恢復(fù)率及殘留卷曲率等。試驗(yàn)參數(shù)為：試樣長度25?mm，試樣根數(shù)100（經(jīng)過篩選的），輕負(fù)荷為0.0018?cN/dtex, 重負(fù)荷為0.0883?cN/dtex，作用時間20?s，恢復(fù)時間2?min。測試結(jié)果如表3所示。

在放大鏡下觀察可知，羊駝毛的卷曲形狀以常卷曲和弱卷曲為主，強(qiáng)卷曲較少。由表3可以看出，羊駝毛的卷曲數(shù)少于澳毛。特別是蘇力羊駝毛更少，卷曲率也很小，卷曲牢度差，但卷曲彈性恢復(fù)能力比64支澳毛稍差。與其他3種進(jìn)口羊駝毛相比，山西羊駝毛的卷曲數(shù)、卷曲率比Baby羊駝毛和4204羊駝毛稍差，但卷曲彈性恢復(fù)率好于進(jìn)口羊駝毛。由于羊駝毛的抱合力差，成網(wǎng)、成條較困難，在加工過程中應(yīng)加入柔軟劑和和毛油，以降低羊駝毛的剛性，增加纖維間的抱合力。羊駝毛的卷曲數(shù)及反映卷曲彈性的指標(biāo)，均比64支澳毛低，所以羊駝毛的抱合力較小，加工難度大，即羊駝毛產(chǎn)品大部分為混紡產(chǎn)品，且羊駝毛比例越高，加工難度越大。

2.4羊駝毛纖維強(qiáng)力與伸長

羊駝毛單纖維強(qiáng)力與伸長率的測定儀器為南通宏大實(shí)驗(yàn)儀器有限公司的YG001N型，試樣夾持長度為30?mm，拉伸速度30?mm/min，試驗(yàn)根數(shù)為300根。測試結(jié)果如表4。

由表4 可以看出，與64支澳毛相比，羊駝毛強(qiáng)力較高，特別是山西羊駝毛強(qiáng)力更高，其他3種進(jìn)口羊駝毛，4204羊駝毛的強(qiáng)力稍高，是64支澳毛的2倍多；在斷裂伸長率上，進(jìn)口羊駝毛稍高于64 支澳毛，Baby羊駝毛最高，但山西羊駝毛稍低于64支澳毛。羊駝毛強(qiáng)力高，在加工過程中，可采用強(qiáng)分梳作用，斷頭率低，成品耐磨性好。

2.5羊駝毛纖維摩擦性

羊駝毛表面有鱗片，鱗片的根部附著于毛干，尖端伸出毛干的表面而指向毛尖。由于鱗片指向性這一特點(diǎn)，羊駝毛沿長度方向的摩擦，因滑動方向不同，摩擦系數(shù)不同。滑動方向從毛尖到毛根，為逆鱗片摩擦；滑動方向從毛根到毛尖，為順鱗片摩擦。逆鱗片摩擦系數(shù)比順鱗片摩擦系數(shù)大。這一差異是羊駝毛縮絨的基礎(chǔ)。采用Y151型摩擦系數(shù)測定儀進(jìn)行纖維與皮輥的靜摩擦系數(shù)和動摩擦系數(shù)測試。試樣根數(shù)為50根，纖維兩端上的初張力為200?mg，

為扭力天平上的讀數(shù)，測試結(jié)果見表5。

羊駝毛纖維摩擦系數(shù)的大小與纖維鱗片結(jié)構(gòu)、數(shù)量及鱗片排列狀態(tài)等有關(guān)。由表5可以看出，與其他3種進(jìn)口羊駝毛相比，山西羊駝毛的摩擦系數(shù)、摩擦效應(yīng)都比較大，相對來說，纖維之間抱合力大，易于紡紗加工。與64支澳毛相比，摩擦效應(yīng)稍高，但動摩擦系數(shù)稍低于64支澳毛。其他3種進(jìn)口羊駝毛的摩擦系數(shù)、摩擦效應(yīng)都比64支澳毛小。

2.6羊駝毛纖維密度

羊駝毛的橫截面近似圓形。采用密度梯度法測量，測試結(jié)果如表6 所示。

由表6可以看出，羊駝毛的密度比羊毛的小，即相同重量的纖維，羊駝毛的比表面積要比羊毛的大。山西羊駝毛的密度與進(jìn)口羊駝毛密度差異不大。

3羊駝毛纖維主要化學(xué)性質(zhì)

羊駝毛纖維在未受到損傷時有較強(qiáng)的化學(xué)穩(wěn)定性，在鱗片受到損傷后，化學(xué)穩(wěn)定性將下降。羊駝毛對有機(jī)溶劑的化學(xué)穩(wěn)定性很好。甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、乙醚、苯、甲苯等對纖維不起作用，不僅不會溶解甚至不會溶脹，但這些有機(jī)溶劑可以溶去纖維表面的蠟質(zhì)。羊駝毛對有機(jī)酸有很好的抵抗能力，即使在熱的有機(jī)酸的較長時間作用下也極少損傷，對無機(jī)酸的抵抗能力也很強(qiáng)，只有熱濃酸作用下略有損傷。羊駝毛對堿的抵抗能力不太強(qiáng)，當(dāng)纖維鱗片完整時，弱或濃度不高的強(qiáng)堿對纖維的損傷很輕微，但熱、濃強(qiáng)堿將顯著損傷羊駝毛。羊駝毛纖維的鱗片一般具有很強(qiáng)的抵抗化學(xué)試劑的能力，但在一定的綜合化學(xué)處理中也可能受到破壞。

4結(jié)論

（1）羊駝毛表面的鱗片緊貼伏于毛干上，鱗片邊緣比羊毛光滑，突出程度不如羊毛。

（2）羊駝毛由于品種的不同，細(xì)度差異很大。Baby羊駝毛較細(xì)，而4204羊駝毛較粗，山西羊駝毛與蘇力羊駝毛相比，平均細(xì)度差異不大。羊駝毛長度較長，細(xì)度較粗，一般只適合做粗紡原料。

（3）羊駝毛的卷曲形狀以常卷曲和弱卷曲為主，強(qiáng)卷曲較少。羊駝毛的卷曲數(shù)少于澳毛，特別是蘇力羊駝毛更少，卷曲率也很小，卷曲牢度差，但卷曲彈性恢復(fù)能力比64支澳毛稍差。與其他3種進(jìn)口羊駝毛相比，山西羊駝毛的卷曲數(shù)、卷曲率比Baby羊駝毛和4204羊駝毛稍差，但卷曲彈性恢復(fù)率好于進(jìn)口羊駝毛。

（4）山西羊駝毛強(qiáng)力較高，但斷裂伸長率低于其他3種羊駝毛。羊駝毛強(qiáng)力高，在加工過程中，可采用強(qiáng)分梳作用。

（5）山西羊駝毛的摩擦系數(shù)、摩擦效應(yīng)都比較大。其密度比羊毛的小，即相同重量的纖維，羊駝毛的比表面積要比羊毛的大。山西羊駝毛的密度與進(jìn)口羊駝毛密度差異不大。

（作者單位：趙堅(jiān)、張鵬飛、張遠(yuǎn)芳，陜西出入境檢驗(yàn)檢疫局；張一心，西安工程大學(xué)；張引，淄博市纖維紡織產(chǎn)品監(jiān)督檢驗(yàn)所）

參考文獻(xiàn)：

[1]范瑞文.羊駝毛鱗片超微結(jié)構(gòu)的研究[J].上海畜牧獸醫(yī)通訊,2004（4）：14.

[2]陳雪龍，張偉，金煜.小羊駝被毛的物理性能[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2001（11）：46-47.

[3]姚穆，周錦芳，黃淑珍,等.紡織材料學(xué)[M].北京:中國紡織出版社，1996.

[4]趙書經(jīng).紡織材料學(xué)實(shí)驗(yàn)教程[M].北京: 中國紡織出版社，1989.

[5]薛少林.紡紗學(xué)[M].西安:西北工業(yè)大學(xué)出版社，2002.

[6]王金泉,曲麗君.羊駝毛（阿爾帕卡毛）物理機(jī)械性能測試與分析[J].毛紡科技，2002（4）：43-45.