和毛油添加對牦牛絨纖維及成紗質量的影響

吳 娟， 謝春萍， 徐伯俊， 劉新金， 蘇旭中

(生態紡織教育部重點實驗室(江南大學)， 江蘇 無錫 214122)

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和毛油添加對牦牛絨纖維及成紗質量的影響

吳 娟， 謝春萍， 徐伯俊， 劉新金， 蘇旭中

(生態紡織教育部重點實驗室(江南大學)， 江蘇 無錫 214122)

針對牦牛絨纖維長度離散性大、纖維之間不易抱合而導致成紗困難的問題，采用和毛油對牦牛絨纖維進行處理，以提高纖維的可紡性。分別對經過和毛油處理和未經過和毛油處理的相同線密度的牦牛絨纖維表面結構形態、纖維拉伸性能、表面摩擦性能、回潮率以及紗線性能等進行測試。結果表明：經過和毛油處理的牦牛絨纖維表面鱗片清晰，并且透光均勻，鱗片翹角與未經過和毛油處理的相當，強力、斷裂強度、斷裂伸長率、斷裂功均較好，動、靜摩擦因數與差微摩擦效應較小，回潮率較高；同時，經過和毛油處理的牦牛絨纖維所紡制紗線的各項性能均有所提升，尤其是紗線的條干均勻度較優，粗、細節和棉結較少。

牦牛絨； 和毛油； 形態結構； 物理性能； 紗線性能

牦牛絨纖維表面覆蓋著鱗片，纖維有卷曲，相互間有一定的摩擦及抱合力。在梳理過程中，牦牛絨自身剛性大，且要承受多次梳理開松作用和反復拉伸，才能將混料分梳成單根纖維，因此牦牛絨纖維既要克服自身的摩擦力，還要承受其他物件的摩擦力、壓縮力、張力等作用，這些作用都可能使牦牛絨纖維的鱗片、彈性等受到損傷。當張力、摩擦力過大時，纖維就有可能被拉斷[1]。為減少纖維損傷，保護纖維長度，降低纖維之間的摩擦力，通常需要在混料中加入一定量的和毛油[2]。

目前為止，楊鎖廷等主要對牦牛絨拉伸細化及其產品性能和復式紗進行了研究[3-4]，倪春峰等[5-6]主要研究了牦牛絨紡紗工藝和牦牛絨/棉混紡產品的開發，而對經過和毛油處理與未經過和毛油處理的牦牛絨纖維結構和性能的研究較少。本文通過實驗對比，以經過和毛油處理和未經和毛油處理的牦牛絨纖維為研究對象，測試分析了2種纖維的表面形態以及拉伸性能、表面摩擦性能、吸濕性能等物理性能。一方面為紡紗中的后續紡紗加工及產品開發提供一定的理論依據；另一方面為防止牦牛絨在加工時產生靜電，盡可能降低纖維摩擦因數，以提高其抱合力及紗條條干的均勻度，減少紗線毛羽和細紗斷頭率，從而達到改善紡紗生產制成率的目的。

1 實驗部分

1.1 實驗材料

實驗原料：牦牛絨原料，添加和毛油助劑(“超級寶”)的牦牛絨纖維和未加助劑的牦牛絨纖維(由張家港市中孚達紡織科技有限公司提供)。其中助劑為質量分數0.4%的和毛油，油水比為1∶4。

實驗儀器：DTM129型全聚紡細紗機；SU1510型智能化掃描電子顯微鏡(SEM)，XQ-2型纖維強伸強度儀，Y802N型烘箱及天平，Y151SM型纖維摩擦系數儀，JN-B型精密扭力天平。

1.2 和毛油的使用方法

和毛油加油方法一般采用噴霧法，即利用噴嘴加油，這樣才能保證將油均勻地灑在混料上。實驗表明，和毛油加油量在上機精紡成條一般加入量為原料總量的0.5%左右，而上機粗紡成條加入量為原料總量的3.5%左右，這樣才能保證紡紗過程的順利進行，最終達到改善紡紗質量，提高紡紗制成率的目的。

1.3 纖維基本性能測試

1)表面形態分析：利用SU1510型智能化掃描電子顯微鏡，觀察纖維的縱向形態結構。

2)纖維拉伸性能測試：采用XQ-2型纖維強伸強度儀，測試溫度為20 ℃，濕度為(65±2)%，測試速度為10 mm/min，試樣夾持距離為10 mm，測試20次，取平均值。

3)纖維摩擦性能測試：采用Y151SM型纖維摩擦系數儀和JN-B型精密扭力天平，對1根纖維實施正反懸掛放置的靜、動態摩擦力測試，反復測試2次后計算順、逆鱗片的靜、動摩擦因數的平均值。測試條件：溫度為20 ℃，濕度為(65±2)%，測試5次，取平均值。

4)纖維回潮率測試：根據GB/T 6500—2008《毛絨纖維回潮率實驗方法 烘箱法》，將試樣放在測試條件下平衡48 h后，放在烘箱籃內置于烘箱中在105 ℃下干燥。用烘箱自帶天平分別稱量試樣干燥前后的質量，取平均值。測試條件：溫度為20 ℃，濕度為(65±2)%。

1.4 紗線基本性能測試

1)條干均勻度：利用烏斯特條干儀測試，記錄條干 CV 值和千米粗節、細節、棉結數。測試條件：溫度為20 ℃，濕度為(65±2)%。

2)紗線拉伸性能：采用 YG068C型全自動單紗強力儀測試，記錄紗線斷裂強力和斷裂伸長率。測試條件：溫度為20 ℃，濕度為(65±2)%。

2 測試結果與討論

2.1 纖維的表觀形態

利用掃描電鏡，對從大批牦牛絨纖維中隨機挑選的若干根牦牛絨纖維縱向形態，進行拍攝，如圖1所示。拍攝結果顯示，經過和毛油處理的與未經和毛油處理的鱗片規律有明顯區別。

圖1 牦牛絨纖維表觀形態(×1 500)Fig.1 Surface morphology of yak hair fiber(×1 500).(a) With oleine oil; (b) Without oleine oil

鱗片對纖維有保護作用，由圖1(a)可知，經和毛油處理的牦牛絨纖維鱗片更加清晰，鱗片貼伏較好，透光較均勻，但是其鱗片翹角與未經和毛油處理的牦牛絨相比沒有顯著差異(鱗片翹角即為鱗片頭端的棱角[7])。由圖1(b)可知，未經和毛油處理的牦牛絨纖維透光不均勻，并且毛干陰影多，鱗片沒有完全貼伏，鱗片相對不清晰。

2.2 纖維拉伸性能

纖維拉伸性能較差，在織造過程中易造成斷頭增加。利用單纖維強力儀分別測試經過和未經和毛油處理的牦牛絨纖維的拉伸性能，結果如表1所示。

表1 牦牛絨纖維的拉伸性能Tab.1 Tensile performances of yak hair fiber

由表1可知，經過和毛油處理的牦牛絨纖維的強力、斷裂強度、斷裂伸長率、斷裂功都比未經和毛油處理的好，即經過和毛油處理的牦牛絨纖維的拉伸性能較好，在織造過程中可減少斷頭。這是因為和毛油可使纖維具有較好的柔軟性和韌性，同時在梳理過程中可減少對纖維的損傷。

2.3 纖維摩擦性能

纖維的摩擦性能是纖維紡紗加工的重要影響因素，不僅影響紡、織加工性能，而且影響成品的手感風格，還會導致纖維的磨損和變形[8]。牦牛絨纖維與羊毛纖維相似，最外層為鱗片層，鱗片具有方向性，所以牦牛絨纖維存在差微摩擦效應，即順鱗片摩擦的摩擦因數μ順小于逆鱗片摩擦的摩擦因數μ逆[9]。差微摩擦效應的研究具有一定的實際意義，根據下式，通過Y151型纖維摩擦系數儀測得順、逆鱗片的摩擦因數，計算出纖維的靜、動摩擦效應δ為

經過和未經和毛油處理的牦牛絨纖維的摩擦性能測試結果如表2所示。由表可知：2種牦牛絨對比，順鱗片摩擦的摩擦因數均比逆鱗片摩擦的摩擦因數小，這是因為鱗片的方向性[10]；但是，經過和毛油處理的牦牛絨纖維的順、逆鱗片的靜、動摩擦因數都比未經和毛油處理的相應摩擦因數小，這是因為和毛油具有降低纖維摩擦性的作用，減少了纖維之間的摩擦。由于經過和毛油處理的牦牛絨纖維鱗片貼伏，并且和毛油是一種潤滑劑，在含油量適當的情況下可使纖維表面更加光滑，減輕纖維之間的相互作用，從而減少纖維之間的摩擦，順、逆摩擦因數差別小，摩擦效應小；若含油量過大，則會導致纖維鱗片翹角增大，使得纖維的摩擦因數增加。經過和毛油處理的牦牛絨纖維的摩擦效應較未經和毛油處理的牦牛絨纖維要小，說明未經和毛油處理的牦牛絨纖維的靜、動摩擦因數差距較大，從而使得未經和毛油處理的牦牛絨纖維在熱、濕條件及機械外力的反復作用下，易產生氈化，故在實際加工過程中應當添加和毛油，保證成紗順利進行。

表2 牦牛絨纖維的摩擦性能Tab.2 Friction performances of yak hair fiber

2.4 纖維吸濕性能

經過和毛油處理與未經過和毛油處理的牦牛絨纖維的回潮率分別為16.65%和14.36%。經過和毛油處理的牦牛絨纖維的回潮率較未經和毛油處理的牦牛絨纖維的大，這是因為和毛油中具有一定的水分，纖維表面吸附的水分子越多，吸濕能力越強，回潮率也就越大。回潮率越大，可減少因摩擦而產生的靜電現象，提高了紡紗效率。經過和毛油處理的牦牛絨纖維的強度隨著回潮率的增加而增加，這是因為和毛油的添加使更多的水分子進入纖維，改變了纖維分子間的結合狀態，水分子對大分子間結合力的減弱不顯著，并且可將一些大分子鏈上的纏結打開，受力的大分子鏈增多，纖維強度增加。

3 紡紗測試結果

紗線性能對紡紗生產中纖維原料的選擇具有指導意義，牦牛絨纖維紡高支紗是目前一項技術難點，主要原因是：1)纖維較細，強度不高；2)纖維剛度高，蓬松，不易抱合。經過和毛油處理的牦牛絨纖維可增加纖維的強度以及抱合力，并且采用江南大學自主研發的DTM129型全聚紡細紗機，本文實驗紡制20.83 tex的賽絡紡牦牛絨紗線，紡紗工藝：粗紗定量4 g/m，捻度為65.59 捻/10 cm，鋼領PG1- 42，鋼絲圈5/0，隔距塊2.8帶壓力棒，總牽伸倍數38.41，錠速9 000 r/min，20.83 tex。其中未經和毛油處理的原料回潮率為15.21%，經過和毛油處理的原料回潮率為18.94%，加油量為0.4%，油水比為1∶5。2種紗線各項性能測試結果如表3所示。

表3 牦牛絨紗線條干和拉伸性能Tab.3 Evenness and Tensile performances of yak hair yarn

注：CVb為管紗間條干變異系數。

由表3可知，在相同工藝條件下，經過和毛油處理的牦牛絨紗線各項性能都比未經和毛油處理的牦牛絨紗線要好，尤其是紗線條干顯著改善，粗、細節和棉結顯著減少，強力、伸長以及伸長率都比未經和毛油處理的牦牛絨紗線高。這是因為和毛油的添加可在梳理過程中減少纖維的損傷，增加纖維長度、整齊度和條干均勻度，保證紡紗的順利進行，提高紡紗質量和效率。而未經和毛油處理的纖維，長度整齊度較差，短纖維在牽伸機構中很難被控制，易形成浮游纖維，造成粗、細節增多，CV值增大。纖維長度整齊度越好，紗線強力也會有所提高。同時，和毛油可降低纖維的剛度，減少纖維在受力時被拉斷，并且使纖維的抱合力增加，尤其是本文實驗使用的和毛油，可使牦牛絨纖維的抱合力增加25%左右，紡紗強力就會越高。

4 結 論

本文以未經和毛油處理與經過和毛油處理的本色牦牛絨纖維為研究對象，測試了2種纖維的物理性能以及成紗質量，測試結果顯示，經過和毛油處理的牦牛絨纖維具有以下特點：鱗片透光均勻，并比普通牦牛絨纖維貼伏好，拉伸性能好；動、靜摩擦因數以及順、逆鱗片間的摩擦因數差值較小。此外，纖維回潮率高，吸濕能力較好，成紗條干均勻度較好，粗、細節和棉結較少，且強力、斷裂伸長以及斷裂伸長率較高。研究結果表明，經過和毛油處理的牦牛絨纖維不易發生縮絨現象，有較好的耐疲勞性，順、逆摩擦因數差別小，摩擦效應小，可減少氈化現象和斷頭，從而提高成紗質量。

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Influence of oleine oil on yak hair fiber and yarn quality

WU Juan, XIE Chunping, XU Bojun, LIU Xinjin, SU Xuzhong
(KeyLaboratoryofEco-Textiles(JiangnanUniversity),MinistryofEducation,Wuxi,Jiangsu214122,China)

As the lengths of yak fibers are widely dispersed and cohesive forces among yak fibers are small, it will be hard for yarn spinning. In order to solve the problem, wool lubricant was used to improve the spinnability of yak fiber. For this purpose, yak fibers treated by oleine oil were compared with yak fibers which have not been treated. By choosing the fibers with the same linear density, the surface morphological structures, tensile performances, surface friction performances, moisture regains and yarn performances have been tested. The results show that yak hairs treated by oleine oil have clear scales, uniform transmission and similar scale angles when compared with yak hairs without oleine oil. And the strength, breaking tenacity, breaking elongation and repute work of yak hair with oleine oil are better. The yak hairs with oleine oil have smaller dynamic and static friction factor and smaller differential friction effect. At the same time, it can conclude that the oleine oil can improve the performances of the yak yarn, especially its evenness, and less thick, thin and neps.

yak hair; oleine oil; morphological structure; physical performance; yarn performance

第16屆陳維稷優秀論文獎獲獎論文名單

注：排名按第一作者姓氏漢語拼音的字母順序排列。

10.13475/j.fzxb.20141204505

2014-12-24

2015-07-08

紡織服裝產業河南省協同創新項目(hnfz14002)；江蘇省自然科學基金項目(BK2012254)；江蘇省產學研項目(BY2014023-13，BY2015019-10)；廣東省產學研項目(2013B090600038)

吳娟 (1990—)，女，碩士生。研究方向為紡紗新技術。謝春萍，通信作者，E-mail：wxxchp@vip.163.com。

TS 102.3

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