混紡比對蓄熱調溫/羊絨混紡紗性能的影響

焦玉玲，王建坤

（1.天津工業大學紡織學部，天津 300387；2.天津工業大學先進紡織復合材料教育部重點實驗室，天津 300387）

混紡比對蓄熱調溫/羊絨混紡紗性能的影響

焦玉玲1，2，王建坤1，2

（1.天津工業大學紡織學部，天津 300387；2.天津工業大學先進紡織復合材料教育部重點實驗室，天津 300387）

設計并采用相同的紡紗工藝紡制了5種不同混紡比例的蓄熱調溫/羊絨混紡紗，研究了不同混紡比對蓄熱調溫/羊絨混紡紗物理機械性能和調溫性能的影響.結果表明：當蓄熱調溫纖維質量分數大于30%時，混紡紗具有調溫性，且隨著蓄熱調溫纖維含量的增加，調溫效果逐漸增大，混紡紗的毛羽、條干CV值逐漸下降，而強伸性能呈波動性變化；當蓄熱調溫纖維質量分數小于50%時，40/60蓄熱調溫/羊絨混紡紗的強伸性能較好；質量分數大于50%時，混紡紗的強伸性能逐漸增加.

蓄熱調溫纖維；羊絨；混紡比；紗線性能

蓄熱調溫纖維是一種具有溫度調節功能的新型纖維，能夠根據外界環境溫度的變化在一定的溫度范圍內調節紡織品內部溫度，減緩因溫度突變給人體帶來的不適感.目前，人們更加關注的是將蓄熱調溫纖維和其他纖維混紡，從而可集合多種纖維的特性，提高產品的服用性能和檔次[1].羊絨纖維以其柔、輕、軟、滑、糯的優良特性，享有“纖維寶石”、“纖維皇后”的美名，是紡織纖維原料中的上品[2].但羊絨制品主要用于冬季和較寒冷地域的保暖穿著，其產品明顯受季節和地域的局限[3].采用蓄熱調溫纖維與羊絨纖維混紡開發智能調溫功能性羊絨產品可以改善羊絨制品的穿著舒適性，拓寬羊絨制品的應用領域，提高傳統羊絨制品的附加值.混紡比影響混紡紗的各項性能，是紡制混紡紗最重要的工藝參數之一[4].蓄熱調溫/羊絨混紡紗的混紡比不僅影響紗線的物理機械性能，而且影響智能調溫羊絨混紡產品的調溫性能和成本.因此，研究混紡比對蓄熱調溫/羊絨混紡紗性能的影響是進一步開發智能調溫羊絨混紡產品的基礎.本文設計并采用相同的紡紗工藝紡制了5種不同混紡比例的蓄熱調溫/羊絨混紡紗，研究了不同混紡比對蓄熱調溫/羊絨混紡紗物理機械性能和調溫性能的影響.

1 實驗部分

1.1 原料選配

本文選用天津工業大學功能纖維研究所研制的粘膠基蓄熱調溫纖維和內蒙古炎太科貿有限公司提供的羊絨纖維，其主要性能指標見表1.

表1 蓄熱調溫纖維與羊絨纖維主要性能指標Tab.1 Main properties of thermo-regulated fiber and cashmere

當蓄熱調溫纖維的質量分數在30%以上時，其產品才具有調溫功能[5]，為保證混紡紗具有2種纖維的優良特性，在具有調溫功能的同時保留羊絨纖維的優良特性和產品風格，羊絨纖維的質量分數應不低于50%，因此本實驗設計了5種不同混紡比的蓄熱調溫/羊絨混紡紗，混紡比分別為：0/100、30/70、40/60、50/ 50、100/0，通過3種混紡紗與2種純紡紗之間的性能對比，研究蓄熱調溫纖維含量對混紡紗性能的影響，以便選擇合適的混紡比.

1.2 紡紗流程

2種纖維的長、細度差異不大，在紡紗各工序中使用棉型纖維的牽伸隔距對2種纖維都能進行較好的牽伸作用，但是羊絨纖維是天然纖維，其長度整齊度較差[6]，采用條子混合方式，不僅可以保證2種纖維的混紡比，還可以在混合前通過開松、梳理工序去除羊絨纖維中的短絨，提高纖維的整齊度.

蓄熱調溫纖維與羊絨纖維的質量比電阻較大，都具有一定的靜電性，在生產中經常出現梳棉成條困難、棉網破洞、爛邊、飄網，粗紗飄斷頭，并條、粗紗、細紗纏繞羅拉和膠輥等問題[7].所以紡紗前對2種纖維進行抗靜電處理十分必要.

對于蓄熱調溫纖維微膠囊易破裂問題，在制定紡紗各工序工藝參數的時候，要掌握“輕定量、偏大隔距、小張力、輕加壓、低速度”的原則[8]，以減少紗線使用過程中因對纖維損傷而造成微膠囊破裂，從而降低調溫效果的機率.

采用小型環錠紡紗系統，根據不同混紡比逐一進行配料、分別紡出5種不同的紗線，成紗的設計線密度為20 tex.紡紗工藝流程如下：

1.3 性能測試

（1）紗線強伸性能：采用山東萊州市電子儀器有限公司生產的YG061F型電子單紗強力儀分別測試不同混紡比的紗線強力.試樣夾持長度500 mm，拉伸速率500 mm/min，每個紗線試樣做20組.

（2）紗線毛羽指數：采用陜西長嶺紡織機電科技有限公司生產的YG172型紗線毛羽儀分別測試不同混紡比的紗線毛羽.測試速率30 m/min，紗線片段長度10 m，每個卷裝測試次數5次，預加張力9.1 cN，溫度21℃，相對濕度60%.一般認為大于3 mm的毛羽對后部加工和產品質量有影響，為有害毛羽.本研究選取3 mm的毛羽指數.

（3）紗線條干不勻率：采用天津市九星電子儀器有限公司生產的ME100型USTERR條干儀分別測試不同混紡比的紗線條干不勻率.每種紗線測試長度400 m，走紗速率200 m/min.

（4）紗線調溫性能：采用美國TA公司生產的DSC差示掃描量熱儀，測試溫度范圍為-20~-100℃，升溫降溫速率為10℃/min.

2 結果與討論

2.1 混紡比對紗線強伸性能的影響

圖1、圖2所示為混紡比對混紡紗強度和伸長的影響.

圖1 蓄熱調溫纖維含量對紗線斷裂強度的影響Fig.1 Effect of thermo-regulated fiber content on blended yarn′s strength

由圖1、圖2可知，隨蓄熱調溫纖維含量的增加，紗線的強伸性能先降低，當混比達到40/60時，紗線的強伸性能又呈現出上升的趨勢.

紗線的斷裂是一個復雜的過程，包括單根纖維的多次斷裂和纖維間的滑移等.因此紗線的強伸性能與纖維的強伸性能及纖維間的抱合力等因素密切相關[9].

由于羊絨纖維較細較長且強伸性能較好，而蓄熱調溫纖維較粗較短，容易分布在混紡紗的外層，加捻時需承受較大的張力，且蓄熱調溫纖維因微膠囊的加入纖維斷裂強度較小，因此隨著蓄熱調溫纖維的加入，混紡紗的強伸性能出現下降趨勢；但是由于羊絨纖維靜電較大，回潮率也較大，使得紗線蓬松，纖維間相互作用力減小及吸濕后強力降低，而蓄熱調溫纖維縱向為多溝槽結構且卷曲數較多，纖維間的相互作用力較大，因此當蓄熱調溫纖維質量分數達到40%后，隨著蓄熱調溫纖維含量的增加，紗線中纖維間的抱合力增加，紗線的強伸性能也呈現上升趨勢.

圖2 蓄熱調溫纖維對紗線斷裂伸長率的影響Fig.2 Effect of thermo-regulated fiber content on blended yarn′s elongation

2.2 混紡比對成紗毛羽的影響

混紡比對混紡紗中3mm的毛羽指數的影響如圖3所示.

圖3 蓄熱調溫含量對紗線3 mm毛羽指數的影響Fig.3 Effect of thermo-regulated fiber content on blended yarn′s 3 mm hairiness index

從圖3中可以看出，隨著蓄熱調溫纖維含量的增加，紗線的3 mm毛羽指數先增加后減少；3種混紡紗的毛羽指數均大于2種純紡紗的毛羽指數；純蓄熱調溫紗線的毛羽指數小于純羊絨紗線的毛羽指數.

這是因為隨著蓄熱調溫纖維的加入，使得混紡紗中纖維束的長度整齊度變差，較粗較短的蓄熱調溫纖維在環錠紡紗的加捻三角區內向混紡紗的外層轉移，短纖維的頭端容易露在紗線表面形成毛羽；但是由于羊絨纖維的質量比電阻較大，而纖維的靜電性能與紗線毛羽有重要影響，靜電大，纖維之間相互排斥，容易造成毛羽，所以當蓄熱調溫纖維質量分數大于30%后，紗線的毛羽指數又隨著蓄熱調溫纖維含量的增加而逐漸降低.另外，在紡紗過程中，紗與導紗鉤、鋼絲圈、鋼領等金屬機件之間產生摩擦，也造成紗線毛羽的增加[10].

2.3 混紡比對紗線條干CV值的影響

混紡比對紗線條干不勻率的影響如圖4所示.

圖4 蓄熱調溫纖維含量對紗線條干CV值的影響Fig.4 Effect of thermo-regulated fiber content on blended yarn′s evenness CV

由圖4可知，隨著蓄熱調溫纖維含量的增加，紗線條干不勻率總體呈下降趨勢.

原材料的狀態和紡紗工藝會影響成紗條干CV值[11].羊絨纖維長度整齊度較差，在紡紗過程中，羅拉牽伸機構對不同長度的纖維不能給予同樣有效的控制，造成了羊絨纖維中短纖維的失控和浮游纖維變速點分布不集中，輸出紗條中纖維頭端移距偏差增大，所以當羊絨纖維減少時，成紗條干會有所改善[12]；另外羊絨纖維比較光滑，成紗過程中捻度不能均勻傳遞，致使紗線容易出現粗細節，而且羊絨纖維靜電大，影響纖維間的抱合力，純羊絨紗線的短毛羽（1~2 mm毛羽）較多，容易在紗線表面形成棉結；此外，蓄熱調溫羊絨混紡紗中2種纖維的混合均勻程度也會影響紗線條干CV值，混合越均勻，紗線條干越好.

2.4 混紡比對紗線調溫性能的影響

蓄熱調溫纖維含量需達到一定程度才具有調溫效果，且蓄熱調溫纖維含量越多，其產品的調溫效果也越好.本文以40/60蓄熱調溫/羊絨混紡紗與純蓄熱調溫紗線調溫性能的對比為例，說明蓄熱調溫纖維含量對混紡紗調溫性能的影響.2種紗線的DSC測試曲線及測試指標分別見圖5、圖6和表2.

圖5 純調溫紗線DSC測試結果Fig.5 Result of thermo-regulated yarn′s DSC test

圖6 40/60蓄熱調溫/羊絨紗線DSC測試結果Fig.6 40/60 thermo-regulated fiber/cashmere blended yarn′s DSC test

表2 純蓄熱調溫纖維紗線與40/60蓄熱調溫/羊絨混紡紗DSC結果對比Tab.2 Contrast of DSC testing results of thermo-regulated yarn and 40/60 thermo-regulated fiber/cashmere blended yarn

從圖5、圖6和表2中可以看出：純蓄熱調溫纖維紗線和40/60緊密紡蓄熱調溫羊絨紗的熔融溫度和結晶溫度基本相同；40/60蓄熱調溫羊絨紗的熱焓值有比較大程度的衰減，但是調溫范圍相差不大.

3 結論

混紡比對蓄熱調溫羊絨混紡紗的性能影響較為顯著.隨著蓄熱調溫纖維含量的增加，混紡紗線的強伸性能先降低后增加；3 mm毛羽指數先增加后降低；條干不勻率顯著降低；與純蓄熱調溫紗線相比，40/60蓄熱調溫羊絨紗的熱焓值有比較大程度的衰減，但是調溫范圍相差不大.

綜合考慮混紡紗的各項性能以及紗線用途時，建議采用混紡比為40/60的蓄熱調溫羊絨混紡紗，使紗線既保留部分羊絨纖維的優良特性，又具有調溫功能，其應用前景廣闊.

[1] 高營，朱建效，陳慰來，等.蓄熱調溫混紡纖維徑向分布規律及影響因素[J].針織工業，2010，38（11）：7-8.

[2] 沈曉芳，劉世虹，苗曉光.智能調溫功能性羊絨產品的研發[J].針織工業，2011，39（12）：6-9.

[3]張梅，李博.CoolMax/Amicor/羊絨功能性夏季羊絨紗線的研發[J].上海紡織科技，2008，36（10）：35-36.

[4]趙小平，王建坤，茆張林.混紡比對甲殼素/棉混紡紗性能的影響[J].天津工業大學學報，2010，29（2）：30-33.

[5] 董家瑞，洪宏.outlast溫度調節纖維 [J].上海毛麻科技，2006，21（1）：15-16.

[6] 張梅.半精紡outlast纖維羊絨混紡紗的研制開發[J].上海紡織科技，2006，34（11）：93-94.

[7] 王素玲，陳理.Outlast空調纖維性能及紡織技術要點[J].河南紡織高等專科學校學報，2009，19（2）：10-11.

[8] 趙連英，章水龍，吳世華.Outlast空調纖維性能及紗線開發相關技術問題探討[J].現代紡織技術，2008，24（6）：24-27.

[9] 王妹娣，王建坤，汪海旸，等.混紡比對棉海藻纖維混紡紗性能的影響[J].棉紡織技術，2011，30（12）：28-30.

[10]吳金根.紡紗中毛羽產生的原因與預防的措施[J].毛紡科技，2005，33（1）：38-40.

[11]張瑾.細紗牽伸對成紗條干均勻度的影響 [J].棉紡織技術，2003，31（4）：40-42.

[12]單麗娟，李亞濱.聚乳酸棉混紡紗混紡比對成紗性能的影響[J].棉紡織技術，2010，38（1）：33-35.

Effect of blending ratio on properties of thermo-regulated fiber/cashmere blended yarn

JIAO Yu-ling1，2，WANG Jian-kun1，2
（1.School of Textiles，Tianjin Polytechnic University，Tianjin 300387，China；2.Key Laboratory of Advanced Textile Composites of Ministry of Education，Tianjin Polytechnic University，Tianjin 300387，China）

The thermo-regulated fiber/cashmere blended yarn is prepared in the same spinning technology with five different blending ratios,and the effects of different blending ratios on physical and thermo-regulated fiberproperties of thermo-regulated fiber/cashmere blended yarn are studied.The results show that,when the thermo-regulated fiber content is above 30%,the blended yarn has thermo-regulating property,with increasing thermo-regulated fiber content,the thermo-regulating effect increases,the yarn evenness CV and the hairiness decreases gradually,the tensile property changes in waves；when the thermo-regulated fiber content is below 50%,40/60 thermo-regulated fiber/cashmere blended yarn′s tensile property is better；when the thermo-regulated fiber content is above 50%,the tensile property increases significantly.

thermo-regulated fiber；cashmere；blending ratio；yarn property

TS102.528

：A

：1671-024X（2013）01-0022-04

2012-09-21

焦玉玲（1987—），女，碩士研究生.

王建坤（1961—），女，教授，碩士生導師.E-mail：jiankunwang@tjpu.edu.cn