駱馬絨纖維和羊駝毛纖維細(xì)度與含髓情況的相關(guān)性分析

田玉菡，王 華

(東華大學(xué) 紡織學(xué)院，上海 201600)

根據(jù)安第斯駝科分類，安第斯駝科分為駱馬屬和小羊駝屬，羊駝屬于小羊駝屬，駱馬則屬于駱馬屬，羊駝和駱馬屬于不同的物種[1]。駱馬原毛與羊駝毛的關(guān)鍵性區(qū)別是，駱馬的被毛分為表層的剛毛和緊貼于表皮的絨毛，絨毛細(xì)度較細(xì)，手感柔軟；而羊駝毛為羊駝被毛，沒有絨毛，纖維的有髓毛更多，手感相比于駱馬絨偏硬[2]。

利用國內(nèi)已經(jīng)成熟的山羊絨梳絨工藝，對駱馬洗凈毛進(jìn)行12～16遍分梳，徹底除去沒有商業(yè)價值的剛毛，留下底層的細(xì)絨，分梳后長度45～55 mm，細(xì)度19～23 μm的纖維稱之為駱馬絨[3]。

由于國內(nèi)目前對駱馬絨的研究較少，因此生產(chǎn)企業(yè)經(jīng)常將駱馬毛與羊駝毛弄混，導(dǎo)致原毛經(jīng)銷商將羊駝毛和駱馬毛混和進(jìn)行銷售，也曾一度出現(xiàn)羊駝毛纖維品質(zhì)因批次不同而導(dǎo)致質(zhì)量波動[4]。本文將從纖維的含髓情況，包括含髓率以及含髓量隨纖維細(xì)度的變化規(guī)律入手，對駱馬絨以及羊駝毛纖維進(jìn)行對比，從而將駱馬絨以及羊駝毛區(qū)分開來，并為實際生產(chǎn)提供參考。

1 實驗部分

1.1 實驗材料

100%駱馬絨纖維，100%羊駝毛纖維(青島保稅區(qū)安科國際貿(mào)易公司)。

1.2 測試方法及主要設(shè)備

1.2.1 纖維橫縱形態(tài)觀察

本文實驗采用Y172型纖維切片器(常州德普紡織科技有限公司)和DAI-180M型光學(xué)顯微鏡(寧波永新光學(xué)股份有限公司)對駱馬絨纖維以及羊駝毛纖維的橫截面以及縱向形態(tài)進(jìn)行觀察。首先使用Y172型纖維切片器將纖維切下制成纖維樣本，然后將生物顯微鏡的放大倍率調(diào)整為目鏡10倍、物鏡40倍，微調(diào)觀察對象，最后將纖維截面拍照，觀察2種纖維截面以及縱向形態(tài)，進(jìn)行2種纖維含髓情況的定性觀察分析。

1.2.2 纖維含髓特性測試分析

首先采用Y172型纖維切片器將纖維切成一定長度并制成纖維樣本，然后用CU-4型纖維細(xì)度測試儀(精度0.000 1 μm，眾視野科技有限公司)對載玻片上的樣本纖維進(jìn)行逐根測量,對每根纖維進(jìn)行直徑測量及對應(yīng)的髓質(zhì)層直徑測量，并記錄每根纖維對應(yīng)的含髓情況(結(jié)果保留小數(shù)點后2位)，最后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析得出2種纖維含髓情況與直徑大小的關(guān)系，推測出2種纖維開始出現(xiàn)髓質(zhì)層的纖維直徑大小差異，并計算得出2種髓質(zhì)層占纖維截面的比例，從而進(jìn)行對比分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 纖維含髓情況定性分析

用顯微鏡分別觀察駱馬絨纖維以及羊駝毛纖維的橫截面、縱向形態(tài)，結(jié)果如圖1、2所示。

圖1 駱馬絨纖維(×400)

圖2 羊駝毛纖維(×400)

由圖1、2可以看出：駱馬絨纖維以及羊駝毛纖維是明顯的含髓纖維，含髓纖維與不含髓纖維的比例大致相等，并且在顯微鏡的觀察下可以看出，較粗的纖維大都含有貫通型的髓腔，其中也含有大量不連續(xù)的髓腔，而極細(xì)的纖維則不含髓腔。由此可以推測出較細(xì)的羊駝毛以及駱馬絨纖維截面呈圓形，纖維僅由表皮鱗片層和皮質(zhì)層組成。較粗的纖維呈橢圓形,由表皮鱗片層、皮質(zhì)層和髓質(zhì)層組成,且有些髓質(zhì)層的髓腔較大[5]。

由羊駝毛纖維以及駱馬絨纖維的截面形態(tài)和縱向形態(tài)對比可以看出:2種纖維截面形態(tài)類似，都呈現(xiàn)圓形或者橢圓形，縱向形態(tài)都呈現(xiàn)出貫通型髓腔、不連續(xù)髓質(zhì)層以及不含髓質(zhì)層3種形態(tài)。通過直觀的觀察2種纖維截面的含髓情況可知：含髓纖維數(shù)量明顯少于不含髓纖維，但是考慮到不連續(xù)髓質(zhì)層的存在，此結(jié)論后續(xù)將進(jìn)一步驗證。

因為皮質(zhì)層是決定毛纖維的彈性和強力的主要因素之一，髓腔的體積越大和連續(xù)程度越好，就越會縮減皮質(zhì)層的體積，從而削弱纖維的強力和彈性[6]。同時，髓質(zhì)層脆硬，也會使得纖維的柔軟度變差，在一定程度也影響了纖維產(chǎn)品的服用舒適程度，因此含髓量小的纖維在彈性和強力，包括染色性方面都是較為優(yōu)異的[7-8]，這或許能解釋在實際生產(chǎn)中駱馬絨織物比羊駝毛織物染色性能好，上染百分率高的現(xiàn)象。

2.2 纖維直徑分布與纖維含髓概率

表1、2為駱馬絨纖維和羊駝毛纖維直徑與含髓情況原始測試數(shù)據(jù)整理,表3、4為羊駝毛纖維與駱馬絨纖維的直徑與含髓情況統(tǒng)計表，測量總根數(shù)均為160根。

由表1～4可以得出：羊駝毛纖維開始出現(xiàn)髓質(zhì)層的纖維直徑約17 μm,含髓纖維有88根,約占55%；駱馬絨纖維開始出現(xiàn)髓質(zhì)層的纖維直徑約15 μm,含髓纖維有88根,約占55%，駱馬絨纖維的含髓率與羊駝毛纖維相近。當(dāng)羊駝毛纖維直徑大于22 μm時出現(xiàn)髓質(zhì)的概率大于50%，當(dāng)駱馬絨纖維直徑大于20 μm時出現(xiàn)髓質(zhì)的概率大于50%。當(dāng)羊駝毛纖維直徑大于26 μm時,纖維一定含有髓質(zhì)層；而當(dāng)駱馬絨纖維直徑大于27 μm時,纖維則一定含有髓質(zhì)層。從以上分析可以得到：駱馬絨纖維開始出現(xiàn)髓質(zhì)層的纖維直徑要比羊駝毛纖維要小。但是,纖維整體并不粗,羊駝毛纖維平均直徑只有23.2 μm,最大直徑為63.31 μm,最小直徑11.60 μm,駱馬絨纖維平均直徑只有21.96 μm，最大直徑為48.11 μm，最小直徑為10.94 μm，對比得出羊駝毛纖維平均直徑比駱馬絨纖維大，且極細(xì)纖維的數(shù)量駱馬絨纖維數(shù)量多，這也使得駱馬絨織品手感較羊駝毛織品手感好。

表1 羊駝毛纖維直徑分布及纖維含髓概率

表2 駱馬絨纖維直徑分布及纖維含髓概率

表3 羊駝毛纖維與駱馬絨纖維的徑向直徑數(shù)據(jù)統(tǒng)計

表4 羊駝毛纖維與駱馬絨纖維的髓質(zhì)層數(shù)據(jù)統(tǒng)計

2.3 纖維直徑大于一定數(shù)值時的含髓概率

進(jìn)一步統(tǒng)計駱馬絨纖維以及羊駝毛纖維直徑大于一定數(shù)值時的含髓率變化情況，結(jié)果如表5、6所示。

表5 羊駝毛纖維直徑大于一定數(shù)值時的含髓概率

表6 駱馬絨纖維直徑大于一定數(shù)值時的含髓概率

圖3為駱馬絨纖維和羊駝毛纖維直徑與含髓率的相關(guān)性分析。

圖3 駱馬絨纖維和羊駝毛纖維直徑超過一定數(shù)值的含髓率

由表5、6可以得知：當(dāng)羊駝毛纖維直徑大于21 μm時,含髓纖維出現(xiàn)的概率大于80%,當(dāng)纖維直徑大于24 μm以后,含髓纖維出現(xiàn)的概率在90%以上；同羊駝毛纖維一樣，駱馬絨纖維直徑大于21 μm時,含髓纖維出現(xiàn)的概率大于80%,當(dāng)纖維直徑大于24 μm時,含髓纖維出現(xiàn)的概率在90%以上。

由圖3可得出：羊駝毛纖維與駱馬絨纖維直徑與出現(xiàn)髓質(zhì)層的概率均成正相關(guān)關(guān)系,即纖維直徑越大，出現(xiàn)髓質(zhì)層的概率就越高，當(dāng)羊駝毛纖維直徑大于26 μm時，纖維含髓的概率為100%；當(dāng)駱馬絨纖維直徑大于27 μm時，纖維含髓的概率為100%，即全為含髓纖維。

2.4 纖維直徑與含髓量的測定

進(jìn)一步從纖維的直徑、髓質(zhì)層的直徑、含髓量的關(guān)系角度來分析詳細(xì)實驗結(jié)果,假設(shè)纖維為圓形截面,定義含髓量為含髓層體積占纖維總體積的百分比：

式中：d為髓腔直徑，μm；D為纖維直徑，μm。

隨機測得50根含髓纖維的直徑以及髓腔直徑，經(jīng)過計算，繪制出纖維直徑與含髓直徑比隨纖維的變化關(guān)系圖以及含髓量隨纖維直徑變化關(guān)系圖，結(jié)果如圖4、5所示，若含髓絕大多數(shù)髓質(zhì)層直徑都在纖維直徑的50%以下,有利于纖維保持比較高的強力。

圖4 羊駝毛纖維隨直徑變化的含髓直徑比以及含髓量

圖5 駱馬絨纖維隨直徑變化的含髓直徑比以及含髓量

由圖4、5可以得出：纖維的含髓直徑比和含髓量與纖維直徑都沒有明顯的相關(guān)性。1987年Hunter發(fā)布的關(guān)于馬海毛染色性能的相關(guān)研究中指出,平均含髓纖維直徑與纖維直徑的比值為50%時,特別是對于未染色的纖維來說，這是非常寶貴且具有參考價值的數(shù)值，并且當(dāng)纖維的含髓量超過60%時,纖維的上染百分率就會變得很低[9-10]。而由圖4、5可以看出，羊駝毛纖維和駱馬絨纖維平均含髓纖維直徑與纖維直徑的比值明顯都小于50%，羊駝毛纖維平均含髓纖維直徑與纖維直徑的比值為35.9%，駱馬絨纖維平均含髓纖維直徑與纖維直徑的比值為32.9%，說明2種纖維仍然具有較高的強力。羊駝毛纖維和駱馬絨纖維平均含髓量明顯小于60%，羊駝毛纖維平均含髓量為13.2%，駱馬絨纖維平均含髓量為11.1%，說明2種纖維的染色性能仍較為優(yōu)良，纖維上染百分率較高，由于駱馬絨纖維平均含髓量要比羊駝毛纖維低，故駱馬絨纖維的上染百分率較羊駝毛纖維高，這與實際生產(chǎn)的情況相符。

3 結(jié) 論

駱馬絨纖維和羊駝毛纖維在纖維含髓情況上有一定的相似性以及區(qū)別，基本都符合動物毛纖維的基本性能特征。經(jīng)對2種纖維含髓情況與直徑的關(guān)系進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)2種纖維的差別，從而對2種纖維進(jìn)行區(qū)分。相似處在于駱馬絨纖維和羊駝毛纖維的含髓率與直徑均呈正相關(guān)，直徑越大，含髓率越高；但是2種纖維的含髓量與纖維直徑均沒有明顯的相關(guān)關(guān)系，差別之處在于羊駝毛纖維的平均含髓量要比駱馬絨纖維大。具體實驗結(jié)論如下：

①駱馬絨纖維、羊駝毛纖維整體都比較細(xì), 羊駝毛纖維平均直徑要比駱馬絨纖維大，羊駝毛纖維平均直徑為23.2 μm，直徑CV值為27.2%；駱馬絨纖維平均直徑為21.96 μm，直徑CV值為24.2%。

②駱馬絨纖維和羊駝毛纖維的含髓率均隨直徑的增大而增大，駱馬絨纖維出現(xiàn)髓質(zhì)層的最小纖維直徑為15 μm, 羊駝毛纖維出現(xiàn)髓質(zhì)層的最小纖維直徑為17 μm，但是在該直徑下2種纖維含髓的概率并不大,約在20%左右。當(dāng)駱馬絨纖維直徑大于20 μm以后, 駱馬絨纖維直徑大于21 μm以后，含髓纖維出現(xiàn)的概率大于50%；當(dāng)駱馬絨纖維直徑大于27 μm, 羊駝毛纖維直徑大于26 μm，含髓纖維出現(xiàn)的概率為100%，及全部為含髓纖維。

③駱馬絨纖維和羊駝毛纖維的含髓量和直徑大小之間沒有明顯的相關(guān)關(guān)系，但是髓質(zhì)層直徑都小于纖維直徑的50%,駱馬絨平均髓質(zhì)層與纖維直徑占比為32.9%，羊駝毛纖維為35.9%；含髓量面積均不超過纖維截面的60%,羊駝毛纖維平均含髓量為13.2%，駱馬絨纖維平均含髓量為11.1%，因此含髓纖維仍然具有比較高的強力以及較好的上染百分率，并且駱馬絨纖維的上染百分率較羊駝毛纖維高。