超細(xì)羊毛的理化性能研究

李新玲，張?jiān)?，?偉(.， 6607；.， 0005)

羊毛是一種天然蛋白質(zhì)纖維，作為一種重要的紡織原料，羊毛具有許多優(yōu)異的性能[1]。細(xì)度是確定羊毛質(zhì)量、檔次高低的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)。羊絨雖細(xì)度較細(xì)，但是其價(jià)格昂貴，產(chǎn)量有限[2]。因此，近年來(lái)超細(xì)羊毛越來(lái)越受到青睞。其不僅細(xì)度較普通羊毛細(xì)，而且價(jià)格也比羊絨便宜[3]。而且隨著人們生活水平的提高，對(duì)時(shí)尚服裝的消費(fèi)也不斷增長(zhǎng)。以往研究表明，隨著人們收入的增長(zhǎng)，羊毛服裝的消費(fèi)量也躍上一個(gè)新臺(tái)階。這在超細(xì)羊毛服裝方面體現(xiàn)更為明顯[4]。為了在超細(xì)羊毛紡織加工技術(shù)研究及其新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中提供依據(jù)，必須對(duì)超細(xì)羊毛纖維理化性能進(jìn)行測(cè)定，因?yàn)檠蛎兗?xì)后,其纖維物理力學(xué)性能將發(fā)生一系列變化,使其具有不同于普通羊毛的獨(dú)特性能[5]。

本文主要通過(guò)測(cè)試超細(xì)羊毛纖維的各種性能，來(lái)與普通羊毛進(jìn)行比較，并預(yù)測(cè)其可紡性。包括觀察其縱橫截面形態(tài)，測(cè)其直徑、長(zhǎng)度、摩擦性能、拉伸力學(xué)性能、電學(xué)性能，以及吸濕性能、耐日光性、化學(xué)溶解和著色性能。通過(guò)比較，得出超細(xì)羊毛與普通羊毛的異同，以及在紡織中的優(yōu)缺點(diǎn)和在紡織過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題。并通過(guò)這些指標(biāo)來(lái)預(yù)測(cè)其制品的某些性能，如紗線的機(jī)械性能、毛羽，織物的手感、耐力學(xué)性能等。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 試樣

經(jīng)過(guò)初加工(除雜和堿液處理)的澳大利亞超細(xì)羊毛。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法和儀器

(1)用掃描電鏡觀察超細(xì)羊毛的縱向形態(tài)結(jié)構(gòu)；利用哈式切片器制作超細(xì)羊毛的橫截面切片，并用顯微鏡觀察其橫截面形態(tài)。

(2)利用目鏡測(cè)微尺來(lái)測(cè)量超細(xì)羊毛的直徑。

(3)用梳片式羊毛長(zhǎng)度分析儀來(lái)測(cè)超細(xì)羊毛的長(zhǎng)度，并計(jì)算各長(zhǎng)度指標(biāo)[6]。

(4)利用八籃烘箱和分析天平測(cè)超細(xì)羊毛的回潮率；用Favimat纖維測(cè)試儀來(lái)測(cè)定超細(xì)羊毛干、濕態(tài)下的單纖力學(xué)性能(強(qiáng)力、強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、斷裂功、全斷時(shí)間)。測(cè)濕態(tài)單強(qiáng)時(shí)，將超細(xì)羊毛先在水中浸泡0.5～1 min，再用Favimat纖維測(cè)試儀來(lái)測(cè)定單纖強(qiáng)力、強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、斷裂功、全斷時(shí)間。公用參數(shù)Favimat測(cè)頭：210 cN ；測(cè)試長(zhǎng)度：10 mm；測(cè)試速度：10 mm/min；預(yù)加張力：0.03 cN/dtex。

(5)用LFY-405纖維比電阻測(cè)試儀來(lái)測(cè)超細(xì)羊毛的質(zhì)量比電阻。先準(zhǔn)備重量為15 g的三組超細(xì)羊毛，將其扯松，然后分別放入比電阻測(cè)試儀中測(cè)量其質(zhì)量比電阻。

(6)先準(zhǔn)備八束超細(xì)羊毛，每束約10～15根，分別 將其放入盛有鹽酸(37%，24℃)、硫酸(75%，24℃)、氫氧化鈉(5%，煮沸)、甲酸(85%,24℃)、冰醋酸(24℃)、間甲酚(24℃)、二甲基酰胺(24℃)、二甲苯(24℃)的試管中，觀察其溶解情況[6]。

(7)先分別準(zhǔn)備三束超細(xì)羊毛纖維和三束普通羊毛纖維，每束約10～15根，再將其分別放入盛有碘-碘化鉀液的試管中染色，讓其分別染色30 s、2 min、10 min。然后將其取出，水洗，再進(jìn)行顏色的對(duì)比。

2 結(jié)果與討論

2.1 縱橫截面形態(tài)

超細(xì)羊毛在顯微鏡下的縱橫截面形態(tài)如圖 1、圖2所示。其橫截面為圓形或近圓形，與普通羊毛無(wú)很大差別?？v向有天然卷曲，表面有鱗片。 圖3為超細(xì)羊毛的掃描電鏡照片。從圖3中我們發(fā)現(xiàn)超細(xì)羊毛的鱗片多呈環(huán)狀或龜裂狀，且排列緊密，附著程度大。鱗片間距較大，大部分纖維的鱗片端變鈍，表面變得平滑，加之截面近似圓形，所以纖維具有柔和的絲般光澤[1]。由于鱗片的存在，使其制品貼身穿著會(huì)同普通羊毛一樣有刺癢感，使得護(hù)理困難。經(jīng)堿處理后，會(huì)使縮絨性、刺癢感減小。

圖1 超細(xì)羊毛的縱向照片(顯微鏡)

圖2 超細(xì)羊毛的橫截面照片(顯微鏡)

圖3 超細(xì)羊毛掃描電鏡照片

2.2 直徑和長(zhǎng)度

通過(guò)實(shí)驗(yàn)共測(cè)得超細(xì)羊毛的40個(gè)直徑。利用游程檢驗(yàn)，得此直徑樣本中個(gè)體具備獨(dú)立性。利用Grubbs檢驗(yàn)剔除異常值后，計(jì)算得：

平均直徑:17.03846 μm；

直徑均方差:4.163808；

直徑變異系數(shù):24.43774% 。

超細(xì)羊毛的比表面積較大，可接觸點(diǎn)較微小，連續(xù)介質(zhì)的可及性增大，從而使得單根超細(xì)羊毛纖維更易于吸放濕和吸附染料，易于被加熱和冷卻。但是由于單向機(jī)械接觸點(diǎn)的變小和變少，接觸變得更少與柔性。超細(xì)羊毛細(xì)度較細(xì)，會(huì)形成更多的光散射和內(nèi)部的多次折、反射，使纖維呈現(xiàn)乳白化[7]。

利用梳片式羊毛長(zhǎng)度分析儀測(cè)量所得數(shù)據(jù)計(jì)算得：

重量加權(quán)平均長(zhǎng)度:6.65 mm；

加權(quán)主體長(zhǎng)度:7.03 mm ；

長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)差:2.709434637 ；

長(zhǎng)度變異系數(shù): 40.7433789 %。

由此可得超細(xì)羊毛的細(xì)度較細(xì)，因此由其紡成的紗線截面中的纖維根數(shù)就較多，各羊毛纖維間的相互接觸增大，纖維之間的抱合力變強(qiáng)。拉斷紗線時(shí)，纖維不易滑脫，成紗強(qiáng)度相對(duì)提高。紗條的理論不勻率變低，紗線條干也會(huì)相對(duì)均勻些。所以，超細(xì)羊毛的可紡性就細(xì)度方面而言有所提高。但是因其細(xì)度細(xì)，較普通羊毛來(lái)說(shuō)，其抗彎、抗扭剛度變小，易彎曲、纏繞和混亂排列，會(huì)使毛紗的結(jié)構(gòu)膨松，有序性下降。

超細(xì)羊毛的細(xì)度細(xì)，其毛織物手感柔軟，織物表面光澤柔和，且在透氣、透濕、防風(fēng)、防水方面的性能也會(huì)有所提高。

超細(xì)羊毛長(zhǎng)度離散度較大，紗強(qiáng)增大的空間有限，同時(shí)紗線的表面毛羽會(huì)增多，毛感將會(huì)增強(qiáng)。其細(xì)度較細(xì)，長(zhǎng)度離散度較大，易產(chǎn)生扭結(jié)和糾纏，因此在開(kāi)松、梳理時(shí)纖維受力作用不宜十分劇烈[8]。

2.3 回潮率和干濕態(tài)下的力學(xué)性能比較

由于實(shí)驗(yàn)條件的限制，測(cè)試的是在同一溫濕度下超細(xì)羊毛和普通羊毛的實(shí)際回潮率，因此也具有可比性。通過(guò)試驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)在溫度23.5℃，濕度51%的條件下超細(xì)羊毛的平均回潮率為9.1101%，而普通羊毛的平均回潮率為8.7849%，很明顯超細(xì)羊毛的吸濕能力比普通羊毛要好。因此，超細(xì)羊毛織物的穿著舒適性比普通羊毛的要好。

紡織纖維吸濕后，一般力學(xué)性能也會(huì)有所改變。通過(guò)試驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)，超細(xì)羊毛吸濕后，平均強(qiáng)度下降，但平均伸長(zhǎng)率變大，其中強(qiáng)度下降了3.928%，但伸長(zhǎng)率卻增加了18.6793%。平均斷裂時(shí)間變大，平均斷裂功也增大了14.2857%。這說(shuō)明超細(xì)羊毛吸濕后，其紡織制品的耐外界作用力的能力會(huì)有所提高。所以在紡紗過(guò)程中可適當(dāng)提高空氣濕度，一方面超細(xì)羊毛的強(qiáng)度變化不大，且更耐外力作用，另一方面又可防止靜電現(xiàn)象的產(chǎn)生。

2.4 質(zhì)量比電阻

通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得超細(xì)羊毛的平均質(zhì)量比電阻為5.925 ×1011Ω·g/cm2。纖維比電阻是預(yù)測(cè)纖維可紡性能的重要指標(biāo)之一。由于摩擦?xí)a(chǎn)生靜電，為了使纖維能順利紡紗，纖維的質(zhì)量比電阻一般應(yīng)控制在109Ω·g/cm2以內(nèi)。由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)我們得出超細(xì)羊毛的質(zhì)量比電阻值比109Ω·g/cm2大出兩個(gè)數(shù)量級(jí)。而且由于超細(xì)羊毛的表面鱗片在紡織過(guò)程中很容易產(chǎn)生靜電，而其質(zhì)量比電阻又大，使得產(chǎn)生的靜電不易消除。纖維之間由于所帶電荷相同而相互排斥，纖維與機(jī)件之間由于所帶電荷相反而相互吸引，會(huì)造成條子發(fā)毛，紗線毛羽增多，使卷裝成形不良，纖維粘纏機(jī)件、紗線斷頭增多等[8]。所以在紡紗過(guò)程中必須采取措施來(lái)防靜電，如使氣體放電、利用空氣電離、加除靜電劑、提高空氣的濕度等。

2.5 溶解性能

實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1，由表1可知：超細(xì)羊毛與普通羊毛的溶解性能基本一樣，都耐酸不耐堿，不溶于一般的有機(jī)溶劑。

2.6 著色實(shí)驗(yàn)

如圖4～圖6所示為超細(xì)羊毛與普通羊毛經(jīng)著色后的結(jié)果。圖4是超細(xì)羊毛與普通羊毛著色30 s后的顏色對(duì)比，圖5是超細(xì)羊毛與普通羊毛著色2 min后的顏色對(duì)比，圖6是超細(xì)羊毛與普通羊毛著色10 min后的顏色對(duì)比，我們可以發(fā)現(xiàn)隨著染色時(shí)間的延長(zhǎng)，超細(xì)羊毛與普通羊毛的顏色都加深，但是超細(xì)羊毛的顏色比普通羊毛的要深。推斷是因?yàn)槌?xì)羊毛在鱗片、細(xì)度等方面與普通羊毛存在差異，使得超細(xì)羊毛的著色率較普通羊毛的要高。

表1 超細(xì)羊毛在各試劑中的溶解情況

圖4 30 s的著色效果

圖5 2 min的著色效果

圖6 10 min的著色效果

3 結(jié)論

3.1超細(xì)羊毛與普通羊毛相比縱橫截面形態(tài)相近，但鱗片形狀有差異。

3.2超細(xì)羊毛的細(xì)度較細(xì)，長(zhǎng)度較長(zhǎng)，拉伸力學(xué)性能較好，因此推斷其具有良好的可紡性。但質(zhì)量比電阻較大，加工過(guò)程中靜電現(xiàn)象會(huì)比較嚴(yán)重，應(yīng)注意消除靜電。

3.3超細(xì)羊毛的吸濕能力比普通羊毛的要好。且濕態(tài)力學(xué)性能較好，因此可通過(guò)加濕來(lái)改善加工過(guò)程中的靜電現(xiàn)象[9]。

3.4通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)超細(xì)羊毛的溶解性能與普通羊毛的基本一樣。但比較二者的著色反映的效果，發(fā)現(xiàn)染色后超細(xì)羊毛的顏色比普通羊毛的要深，其著色率比普通羊毛的要高。

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