兔毛纖維的落毛機(jī)制分析

官江明，逄邵偉，邢明杰，孫志豪，陶繼昊

(1.青島市纖維紡織品監(jiān)督檢驗(yàn)研究院，山東 青島 266101； 2.青島大學(xué) 紡織服裝學(xué)院，山東 青島 266071)

兔毛纖維是人類(lèi)最早開(kāi)發(fā)和利用的蛋白質(zhì)纖維之一，是一種高檔紡織原料[1]，兔毛纖維具有許多服用方面的優(yōu)點(diǎn)：表面光滑、手感柔軟、質(zhì)輕蓬松[2-3]，同時(shí)具有優(yōu)良的保暖性和吸濕性，保暖性比羊毛高30%左右，吸濕性是羊毛的兩倍[4]。兔毛纖維在生產(chǎn)過(guò)程中減少了洗滌和添加油劑的過(guò)程，縮短生產(chǎn)工序的同時(shí)也減少了洗滌廢水的排放，利于環(huán)保，是一種綠色環(huán)保的紡織用原料[5-6]。兔毛纖維在很多方面的性能都與羊絨纖維很相近甚至更優(yōu)，在許多生產(chǎn)實(shí)踐中可用兔毛纖維代替羊絨纖維[7-8]。然而兔毛產(chǎn)品的最大缺點(diǎn)是掉毛現(xiàn)象嚴(yán)重，這成為制約兔毛產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的最大難題，目前兔毛纖維在紡織中的應(yīng)用主要是與其它纖維混紡，形成纖維之間優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)[9-10]，純紡?fù)妹a(chǎn)品較少。本文通過(guò)對(duì)兔毛纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)及物理特性進(jìn)行測(cè)試，與羊絨纖維性能進(jìn)行對(duì)比，從兔毛纖維本身分析兔毛產(chǎn)品高落毛率的原因，為兔毛產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)提供理論依據(jù)。

1 兔毛纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)

1.1 樣品及測(cè)試條件

樣品：兔毛纖維，羊絨纖維。

儀器：JSM-6390LV低真空掃描電鏡。

條件：溫度(20±2)℃，相對(duì)濕度65%±3%。

1.2 鱗片層結(jié)構(gòu)

通過(guò)JSM-6390LV低真空掃描電鏡觀察，兔毛纖維的鱗片形態(tài)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 兔毛纖維鱗片形態(tài)結(jié)構(gòu)

由圖1可以看出，兔毛纖維的鱗片呈龜裂狀重疊地附著在兔毛纖維毛干的外部，排列密度較大，大部分纖維鱗片呈長(zhǎng)斜條狀，鱗片邊緣帶有一定程度的尖角，鱗片之間沿傾斜方向相互重疊，接點(diǎn)較少，鱗片之間排列也較緊，這導(dǎo)致兔毛纖維表面比較光滑，是兔毛纖維易掉毛的原因之一。

1.3 髓質(zhì)層結(jié)構(gòu)

通過(guò)JSM-6390LV低真空掃描電鏡觀察，兔毛纖維的橫截面形態(tài)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 兔毛纖維橫截面形態(tài)結(jié)構(gòu)

兔毛纖維有發(fā)達(dá)的髓質(zhì)層，纖維內(nèi)部的髓腔結(jié)構(gòu)在顯微鏡下可以被清楚地觀察。由圖2可以看出，髓質(zhì)層的空腔形態(tài)為不規(guī)則四邊形，這種類(lèi)似方形空心鋼的形態(tài)使兔毛纖維產(chǎn)生剛直硬挺效果，而且空腔排列較為規(guī)則，在纖維軸向上空腔不貫通， 而是被間隔層物質(zhì)分隔開(kāi)來(lái)，形成的結(jié)構(gòu)類(lèi)似蜂巢組織。各空腔大小和空腔之間的間隔距離也有差異，總體來(lái)看，髓質(zhì)層所占比例大約為整根纖維40%，高比例的髓質(zhì)層使兔毛纖維具有良好的保暖性。

2 可紡性能測(cè)試及落毛機(jī)制分析

通過(guò)可紡性能測(cè)試及與羊絨纖維分析比較，對(duì)比分析細(xì)度、長(zhǎng)度、卷曲、拉伸和摩擦性能，探究兔毛落毛機(jī)理。

2.1 細(xì) 度

細(xì)度測(cè)試采用顯微投影測(cè)量法，兔毛纖維和羊絨纖維的細(xì)度測(cè)試結(jié)果如表1所示。

纖維細(xì)度是決定其可紡性的重要物理性能指標(biāo)之一，決定紗線成紗細(xì)度、成紗強(qiáng)度和成紗品質(zhì)。由表1可知，兔毛纖維和羊絨纖維的平均細(xì)度基本相近，但是兔毛纖維直徑變異系數(shù)明顯大于羊絨纖維，這導(dǎo)致兔毛纖維在梳理過(guò)程容易造成損傷，所以在生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)盡量去除粗毛以提高可紡性。

表1 兔毛纖維和羊絨纖維細(xì)度測(cè)試結(jié)果

2.2 長(zhǎng) 度

長(zhǎng)度測(cè)試采用排圖法，取兔毛纖維和羊絨纖維各10份，每份50 mg進(jìn)行排圖法測(cè)試，兔毛纖維和羊絨纖維長(zhǎng)度測(cè)試結(jié)果如表2所示。

表2 兔毛纖維和羊絨纖維長(zhǎng)度測(cè)試結(jié)果

纖維的長(zhǎng)度也是影響可紡性重要的物理性能指標(biāo)之一。由表2可知，兔毛纖維和羊絨纖維平均長(zhǎng)度相差不大，且兔毛纖維長(zhǎng)度差異比羊絨纖維小，整齊度比羊絨纖維好，但是兔毛纖維短絨率較高，這使得其梳理困難，同時(shí)較多的短絨使兔毛纖維成紗易斷頭，多毛羽，強(qiáng)力低。

2.3 卷曲性能

卷曲性能通過(guò)YG362卷曲彈性儀(南通三思紡織科技有限公司)進(jìn)行測(cè)試，兔毛纖維和羊絨纖維的卷曲性能測(cè)試結(jié)果如表3所示。

表3 兔毛纖維和羊絨纖維卷曲性能測(cè)試結(jié)果

纖維的卷曲性能影響纖維間的抱合力，過(guò)多的卷曲會(huì)使纖維抱合力增大，容易產(chǎn)生靜電，損傷纖維，卷曲數(shù)少使紡紗時(shí)纖維抱合力差，成紗困難。由表3可知，兔毛纖維的卷曲數(shù)、卷曲率、卷曲回復(fù)率和卷曲彈性率均小于羊絨纖維，這是因?yàn)橥妹w維不像羊絨纖維存在雙邊結(jié)構(gòu)，而是正偏皮質(zhì)隨機(jī)分布，同時(shí)兔毛纖維中髓質(zhì)層的含量高及方形空心鋼結(jié)構(gòu)形態(tài)的空腔均會(huì)導(dǎo)致卷曲少。兔毛纖維的平均卷曲率偏低是兔毛織物掉毛的主要原因。

2.4 拉伸性能

拉伸性能通過(guò)YG003 A纖維電子強(qiáng)力儀(溫州際高檢測(cè)儀器公司)進(jìn)行測(cè)試，兔毛纖維和羊絨纖維的拉伸性能測(cè)試結(jié)果如表4所示。

表4 兔毛纖維和羊絨纖維拉伸性能測(cè)試結(jié)果

由表4可知，兔毛纖維的斷裂強(qiáng)度和羊絨纖維相比差距較大，這是因?yàn)橥妹w維的髓質(zhì)層所占比較大，低斷裂強(qiáng)度使得兔毛纖維在紡紗過(guò)程中容易損傷，不利于紡紗的進(jìn)行。

2.5 摩擦性能

摩擦性能通過(guò)Y151型纖維摩擦系數(shù)測(cè)定儀(南通三思機(jī)電科技有限公司)摩擦因數(shù)測(cè)定儀進(jìn)行測(cè)試，兔毛纖維和羊絨纖維的摩擦性能測(cè)試結(jié)果如表5所示。

表5 兔毛纖維和羊絨纖維摩擦性能測(cè)試結(jié)果

由表5可見(jiàn)，兔毛纖維的順、逆摩擦因數(shù)均小于羊絨纖維，且順、逆鱗片摩擦因數(shù)差異小，造成這種現(xiàn)象的原因是兔毛纖維表面緊密的呈斜條狀排列的鱗片層形態(tài)，且鱗片張開(kāi)角度小，導(dǎo)致兔毛纖維順、逆摩擦因數(shù)小。較小的順、逆摩擦因數(shù)使兔毛纖維在紡紗過(guò)程中抱合力較小，不利于紡紗的進(jìn)行，這也是兔毛織物掉毛的直接原因。

3 結(jié)束語(yǔ)

兔毛纖維緊密的鱗片層使得纖維表面光滑，紡紗時(shí)纖維之間抱合力差；內(nèi)部較高比例髓質(zhì)層雖然使其具有優(yōu)良的保暖性，但髓質(zhì)層空腔的方形空心鋼形態(tài)也造成了兔毛纖維的斷裂強(qiáng)力低和卷曲少的特性。這2方面的性能使得兔毛纖維的卷曲、拉伸和摩擦性能均不如羊絨纖維，也是兔毛產(chǎn)品高落毛率的主要原因，在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中應(yīng)當(dāng)從這方面著手，提高兔毛產(chǎn)品的品質(zhì)。