徐 迪 楊建平 郁崇文

（東華大學，上海，201620）

受環境污染、資源短缺的影響，天然纖維再度備受關注［1］。其中，麻纖維躋身前列，尤其是漢麻纖維憑借其獨特的天然功能性而更受青睞。我國具有幾千年麻種植和使用的歷史［2］，近兩年伴隨大麻合法化進程的推進，在全球范圍內約有30個國家開始種植工業漢麻（即四氫漢麻酚含量低于0.3%的低毒大麻），其中中國是最大的工業漢麻生產和出口國。為充分有效利用漢麻纖維資源，開發漢麻產品具有重要意義。

漢麻在種植和生長過程中無需任何化肥和農藥，已經成為具有生態環保特色的稀有珍貴資源［3］，被世界公認為“天然纖維之王”。漢麻纖維是麻類纖維中最為細軟的一種［4］，其成品吸濕排汗［5?6］、透氣快干、散熱抑菌［7］、防霉防臭、柔軟舒適，但漢麻纖維細度離散性大、長度整齊度差、短纖維較多，又因分子取向度和結晶度較高導致纖維剛性大、彈性小［8］，纖維之間抱合力差，故可紡性差，紡制的麻紗光潔度與柔軟性欠佳。而錦綸強度高、彈性好［9］，與漢麻纖維混紡可有效改善其可紡性，提高成紗質量。為改善錦綸因靜電大而繞膠輥的問題，采用包混方式進行試紡，經多次試驗得出落麻率約為8%，故采用包混投料時需按比例適當增加漢麻纖維含量。

本研究試紡了8種紗線，分別為漢麻純紡紗、錦綸純紡紗、采用包混的漢麻/錦綸（25/75、50/50、75/25）混紡紗、采用條混的漢麻/錦綸（25/75、50/50、75/25）混紡紗，探究不同混紡比對漢麻錦綸混紡紗綜合性能的影響，為漢麻錦綸混紡紗的開發提供依據。

1 試驗

1.1 原料

經化學脫膠制取的漢麻纖維由桐鄉纖致紡織品公司提供，錦綸由恒天中纖紡化無錫有限公司提供，纖維的性能如表1所示。

1.2 紡紗要點

（1）開松。漢麻纖維的細度、長度整齊度差，超長纖維多，短絨多，雜質多，且受溫濕度影響大，故對開松要求比較高；錦綸需在開松前進行24 h給濕處理以消除靜電；經AS181A型梳棉機開松。

（2）梳理。采取“輕定量，低速度”原則，將原料鋪成較薄的纖維層后喂入DHU型梳棉機梳理成條。

（3）并條。在HAFJ1201型單眼并條機上經三道并條，羅拉中心距50 mm×48 mm，后區牽伸1.5倍。

（4）粗紗。在FA 498型四軸聯動粗紗機上生產，羅拉中心距38 mm×52 mm×53 mm；由于漢麻纖維抱合力差，故適量加大粗紗捻度，以減少意外牽伸，即捻度5捻/10 cm，粗紗定量控制在5 g/10 m左右；車速宜稍低，采用200 r/min。

（5）細紗。設計細紗號數30 tex，捻系數為試驗優選所得，采用DHU X?01型環錠紡細紗機，后區牽伸1.1倍；當漢麻纖維含量高于50%時，采用滑溜牽伸（槽寬16 mm，槽深2 mm），錠速降低至10 000 r/min；當漢麻纖維含量低于50%時，采用常規膠輥羅拉牽伸，錠速為12 000 r/min。

1.3 測試

按 照GB/T 2910.7—2009/ISO 1833-7：2006《紡織品 定量化學分析 聚酰胺纖維與某些其他纖維混合物（甲酸法）》測試紗線實際混紡比，測試儀器為燒杯、烘箱、FA 2004A?200G型電子分析天平；按照GB/T 4743—2009《紡織品 卷裝紗絞紗法線密度的測定》測試紗線線密度，測試儀器為YG086型縷紗測長機、FA 2004A?200g型電子表天平（磁阻尼式）；按照GB/T 2543.2—2001《紡織品紗線捻度的測定 第2部分：退捻加捻法》測試紗線捻度，測試儀器為Y 331N型紗線捻度機；按照GB/T 3916—1997《單根紗線斷裂強力及斷裂伸長的測定》測試紗線斷裂強度以及斷裂伸長率，測試儀器為XL?1A型紗線強伸度儀；按照GB/T 3292.1—2008《紡織品 紗線條干不勻試驗方法 第1部分：電容法》測試紗線條干均勻度，測試儀器為CT 3000型條干均勻度測試分析儀；按照FZ/T 01086—2020《紡織品 紗線毛羽測定方法 投影計數法》測試紗線毛羽，測試儀器為YG172A型紗線毛羽測試儀。

2 結果與分析

6種紗線實測混紡比結果如表2所示，質量指標測試結果如表3所示。其中A代表錦綸純紡紗，B代表包混漢麻/錦綸25/75混紡紗，C代表包混漢麻/錦綸50/50混紡紗，D代表包混漢麻/錦綸75/25混紡紗，E代表條混漢麻/錦綸25/75混紡紗，F代表條混漢麻/錦綸50/50混紡紗，G代表條混漢麻/錦綸75/25混紡紗，H代表漢麻純紡紗。

由表2可知，包混實際比例可根據落麻率8%進行大致折算，即包混漢麻/錦綸25/75與條混漢麻/錦綸25/75、包混漢麻/錦綸50/50與條混漢麻/錦綸50/50、包混漢麻/錦綸75/25與條混漢麻/錦綸75/25，各組的最終混紡比例很接近，具有可比性，對比分析如下。

表2 漢麻錦綸混紡紗中各纖維最終含量

表3 各組紗線主要質量指標測試結果

2.1 混紡比對斷裂強度的影響

設置強力儀試驗隔距500 mm，拉伸速度500 mm/min，預加張力15 cN，測試數量50根，斷裂強度取平均值。混紡紗斷裂強度與混紡比的關系如圖1所示。

圖1 混紡紗斷裂強度與混紡比的關系

由圖1可得，隨著混紡紗中錦綸含量的增加，混紡紗斷裂強度呈先減小后增大的趨勢。當錦綸含量為25%時，混紡紗斷裂強度低于漢麻純紡紗強度，這是由于伸長小的漢麻纖維斷裂的瞬間，伸長大的錦綸所承受的力小于漢麻纖維的斷裂強度，則混紡紗強度出現下凹點［10］。

通過雙組分纖維混紡紗的強伸性能理論計算，得出強度最小時的臨界混紡比bc=36.00%，理論計算公式［11］見式（1）。式中：S1為第一斷裂點的強度，S2為第二斷裂點的強度，a、b為混紡紗中組分A（漢麻）、B（錦綸）的比例，SA為組分A純紡紗的斷裂強度，SB為組分B純紡紗的斷裂強度，SB'為組分A斷裂時組分B的斷裂強度。實際斷裂強度與預測斷裂強度對比顯示：混紡紗實際斷裂強度要高于理論值，這是因為漢麻纖維表面有很多縱線條和龜裂條痕，粗糙的表面增大了纖維間的摩擦因數，使得漢麻纖維與錦綸之間的交互作用明顯加強［12］，故混紡紗實際斷裂強度較理論模型有明顯提高，但規律一致。

由表3可以看出，當漢麻纖維含量不超過50%時，混紡紗強力CV較小，皆在10%以下；而當漢麻纖維含量為75%時，包混和條混時混紡紗的強力CV分別達到了16.60%、20.60%，此時混紡紗強力均勻性較差。包混與條混下同一混紡比混紡紗的斷裂強度趨勢基本一致，無明顯差異。

2.2 混紡比對斷裂伸長率的影響

測試紗線斷裂強度的同時讀取斷裂伸長率值，伸長率取平均值，混紡紗斷裂伸長率與混紡比的關系如圖2所示。

圖2 混紡紗斷裂伸長率與混紡比的關系

由圖2可得，隨著混紡紗中錦綸含量的增加，混紡紗的斷裂伸長率總體呈上升趨勢，錦綸含量為75%時的混紡紗斷裂伸長率可接近錦綸純紡紗的斷裂伸長率。當錦綸含量低于25%時，混紡紗的斷裂伸長率相對穩定，趨勢平緩，較漢麻純紡紗并沒有明顯提升，此時混紡紗的斷裂伸長率主要由漢麻纖維的斷裂伸長率決定；當錦綸含量高于25%時，斷裂伸長率急速上升，增長率約為500%，這是由于拉伸混紡紗時，漢麻纖維受力先斷裂，錦綸受拉伸力而繼續伸長，此時混紡紗斷裂伸長的主導因素由漢麻纖維逐漸向錦綸過渡，而錦綸的斷裂伸長率是漢麻纖維的14倍左右。

對比紡紗工藝理論中對雙組分混紡紗斷裂伸長率的理論預測，混紡紗實測斷裂伸長率也高于理論，同樣是由于理論模型忽略了一些波動性因素，其中就包括了纖維之間的滑移以及交互作用，纖維斷裂后仍能對紗的強伸性能作出一定的貢獻。因此，混紡紗的實際斷裂伸長率比理論斷裂伸長率略大。混紡紗斷裂伸長率的理論表達式［13］見式（2），式中εA、εB為組分A、B純紡紗的斷裂伸長率。

包混紗的斷裂伸長率與條混紗無太大差異。觀察混紡比與斷裂強度、斷裂伸長率的關系圖，可以看出：斷裂強度、斷裂伸長率皆在錦綸含量25%時處于較低水平，即混紡比對斷裂強度與斷裂伸長率的影響具有同時性［14］，呈低強低伸狀態。

2.3 混紡比對成紗條干的影響

設置條干儀退繞速度400 m/min（當漢麻含量超過50%時速度減半），測試長度400 m，測試次數2次，取平均值，得出成紗條干與混紡比的關系如圖3所示。

圖3 成紗條干與混紡比的關系

由圖3和表3可以看出，隨錦綸含量的增加，成紗條干總體好轉，且在錦綸含量達到50%時紗疵明顯得到改善，條干均勻度提高。這是由于漢麻纖維粗硬，初始模量高，當混紡紗中漢麻纖維含量高時降低了羅拉的有效握持力，牽伸時浮游纖維增多［15］，纖維間抱合力減弱，不能形成穩定的摩擦力界，使變速點不穩定［16］，纖維頭端變速位置分散，移距偏差值大，條干不勻增加，且紡紗過程中會因殘留膠質而糾纏成結，導致細紗時牽伸不開而形成粗節，成紗條干惡化。

包混紗的條干CV值及常發性紗疵總體低于條混紗，當錦綸含量為75%時，包混紗除了粗節、棉結數量高于純錦綸紗之外，條干CV值與細節個數均低于純錦綸紗，條干CV值為21.85%，細節僅有280個/km，可見漢麻/錦綸25/75包混紗的條干均勻性可與純錦綸紗媲美，包混更有利于漢麻紗條干均勻度的改善。

2.4 混紡比對成紗毛羽的影響

設置毛羽儀測試速度30 m/min，檢測3 mm毛羽（有害毛羽）數量，測試紗長為10 m，試驗次數為10次，毛羽數取平均值。成紗毛羽與混紡比的關系如圖4所示。

圖4 成紗毛羽與混紡比的關系

由圖4可得，成紗毛羽隨著漢麻錦綸混紡紗中錦綸含量的增加而明顯減少，呈先減小后增大的趨勢，且錦綸含量為75%時3 mm毛羽最少，成紗外觀性能較好。由于漢麻纖維初始模量較大［17］，無卷曲，抗扭剛度較大，抱合力弱，加捻成紗時纖維頭端不易扭進紗體，所以形成毛羽的可能性大；而錦綸細且柔軟，抗扭剛度小，在加捻過程中易于扭進紗體［18］，產生毛羽幾率小，因此混入錦綸會明顯彌補缺陷，改善混紡紗的毛羽。

對比表3中包混紗和條混紗的毛羽數據可以看出，僅在錦綸含量較低時出現了差異，且此時包混紗的毛羽相對較少，這可能是因為包混相對于條混更能讓兩種纖維混和均勻，漢麻短絨能被較好地包覆，錦綸量少時產生的靜電也更易消除，使得成紗毛羽較條混時有所降低。

3 結語

漢麻錦綸混紡紗的綜合性能隨錦綸含量增加而提高，其中拉伸性能在錦綸含量為25%左右時相對較差，紡紗生產中應避免該區間的混紡比例；條干均勻度和毛羽均隨錦綸含量增加而有所改善。其中，漢麻/錦綸25/75混紡紗的綜合性能相對最優，具有強度高、延伸性好、條干均勻、毛羽少的優良性能。總的來說，漢麻錦綸混紡紗通過包混的成紗質量比條混略高，尤其體現在條干與毛羽指標方面，其他指標無明顯差異；且包混可減少生產流程，降低成本，還能在某種程度上改善錦綸的可紡性。