混紡比對(duì)蓄熱調(diào)溫/羊絨混紡紗性能的影響

焦玉玲，王建坤

（1.天津工業(yè)大學(xué)紡織學(xué)部，天津 300387；2.天津工業(yè)大學(xué)先進(jìn)紡織復(fù)合材料教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300387）

混紡比對(duì)蓄熱調(diào)溫/羊絨混紡紗性能的影響

焦玉玲1，2，王建坤1，2

（1.天津工業(yè)大學(xué)紡織學(xué)部，天津 300387；2.天津工業(yè)大學(xué)先進(jìn)紡織復(fù)合材料教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300387）

設(shè)計(jì)并采用相同的紡紗工藝紡制了5種不同混紡比例的蓄熱調(diào)溫/羊絨混紡紗，研究了不同混紡比對(duì)蓄熱調(diào)溫/羊絨混紡紗物理機(jī)械性能和調(diào)溫性能的影響.結(jié)果表明：當(dāng)蓄熱調(diào)溫纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于30%時(shí)，混紡紗具有調(diào)溫性，且隨著蓄熱調(diào)溫纖維含量的增加，調(diào)溫效果逐漸增大，混紡紗的毛羽、條干CV值逐漸下降，而強(qiáng)伸性能呈波動(dòng)性變化；當(dāng)蓄熱調(diào)溫纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于50%時(shí)，40/60蓄熱調(diào)溫/羊絨混紡紗的強(qiáng)伸性能較好；質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于50%時(shí)，混紡紗的強(qiáng)伸性能逐漸增加.

蓄熱調(diào)溫纖維；羊絨；混紡比；紗線性能

蓄熱調(diào)溫纖維是一種具有溫度調(diào)節(jié)功能的新型纖維，能夠根據(jù)外界環(huán)境溫度的變化在一定的溫度范圍內(nèi)調(diào)節(jié)紡織品內(nèi)部溫度，減緩因溫度突變給人體帶來的不適感.目前，人們更加關(guān)注的是將蓄熱調(diào)溫纖維和其他纖維混紡，從而可集合多種纖維的特性，提高產(chǎn)品的服用性能和檔次[1].羊絨纖維以其柔、輕、軟、滑、糯的優(yōu)良特性，享有“纖維寶石”、“纖維皇后”的美名，是紡織纖維原料中的上品[2].但羊絨制品主要用于冬季和較寒冷地域的保暖穿著，其產(chǎn)品明顯受季節(jié)和地域的局限[3].采用蓄熱調(diào)溫纖維與羊絨纖維混紡開發(fā)智能調(diào)溫功能性羊絨產(chǎn)品可以改善羊絨制品的穿著舒適性，拓寬羊絨制品的應(yīng)用領(lǐng)域，提高傳統(tǒng)羊絨制品的附加值.混紡比影響混紡紗的各項(xiàng)性能，是紡制混紡紗最重要的工藝參數(shù)之一[4].蓄熱調(diào)溫/羊絨混紡紗的混紡比不僅影響紗線的物理機(jī)械性能，而且影響智能調(diào)溫羊絨混紡產(chǎn)品的調(diào)溫性能和成本.因此，研究混紡比對(duì)蓄熱調(diào)溫/羊絨混紡紗性能的影響是進(jìn)一步開發(fā)智能調(diào)溫羊絨混紡產(chǎn)品的基礎(chǔ).本文設(shè)計(jì)并采用相同的紡紗工藝紡制了5種不同混紡比例的蓄熱調(diào)溫/羊絨混紡紗，研究了不同混紡比對(duì)蓄熱調(diào)溫/羊絨混紡紗物理機(jī)械性能和調(diào)溫性能的影響.

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原料選配

本文選用天津工業(yè)大學(xué)功能纖維研究所研制的粘膠基蓄熱調(diào)溫纖維和內(nèi)蒙古炎太科貿(mào)有限公司提供的羊絨纖維，其主要性能指標(biāo)見表1.

表1 蓄熱調(diào)溫纖維與羊絨纖維主要性能指標(biāo)Tab.1 Main properties of thermo-regulated fiber and cashmere

當(dāng)蓄熱調(diào)溫纖維的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在30%以上時(shí)，其產(chǎn)品才具有調(diào)溫功能[5]，為保證混紡紗具有2種纖維的優(yōu)良特性，在具有調(diào)溫功能的同時(shí)保留羊絨纖維的優(yōu)良特性和產(chǎn)品風(fēng)格，羊絨纖維的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)不低于50%，因此本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)了5種不同混紡比的蓄熱調(diào)溫/羊絨混紡紗，混紡比分別為：0/100、30/70、40/60、50/ 50、100/0，通過3種混紡紗與2種純紡紗之間的性能對(duì)比，研究蓄熱調(diào)溫纖維含量對(duì)混紡紗性能的影響，以便選擇合適的混紡比.

1.2 紡紗流程

2種纖維的長、細(xì)度差異不大，在紡紗各工序中使用棉型纖維的牽伸隔距對(duì)2種纖維都能進(jìn)行較好的牽伸作用，但是羊絨纖維是天然纖維，其長度整齊度較差[6]，采用條子混合方式，不僅可以保證2種纖維的混紡比，還可以在混合前通過開松、梳理工序去除羊絨纖維中的短絨，提高纖維的整齊度.

蓄熱調(diào)溫纖維與羊絨纖維的質(zhì)量比電阻較大，都具有一定的靜電性，在生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)梳棉成條困難、棉網(wǎng)破洞、爛邊、飄網(wǎng)，粗紗飄斷頭，并條、粗紗、細(xì)紗纏繞羅拉和膠輥等問題[7].所以紡紗前對(duì)2種纖維進(jìn)行抗靜電處理十分必要.

對(duì)于蓄熱調(diào)溫纖維微膠囊易破裂問題，在制定紡紗各工序工藝參數(shù)的時(shí)候，要掌握“輕定量、偏大隔距、小張力、輕加壓、低速度”的原則[8]，以減少紗線使用過程中因?qū)w維損傷而造成微膠囊破裂，從而降低調(diào)溫效果的機(jī)率.

采用小型環(huán)錠紡紗系統(tǒng)，根據(jù)不同混紡比逐一進(jìn)行配料、分別紡出5種不同的紗線，成紗的設(shè)計(jì)線密度為20 tex.紡紗工藝流程如下：

1.3 性能測試

（1）紗線強(qiáng)伸性能：采用山東萊州市電子儀器有限公司生產(chǎn)的YG061F型電子單紗強(qiáng)力儀分別測試不同混紡比的紗線強(qiáng)力.試樣夾持長度500 mm，拉伸速率500 mm/min，每個(gè)紗線試樣做20組.

（2）紗線毛羽指數(shù)：采用陜西長嶺紡織機(jī)電科技有限公司生產(chǎn)的YG172型紗線毛羽儀分別測試不同混紡比的紗線毛羽.測試速率30 m/min，紗線片段長度10 m，每個(gè)卷裝測試次數(shù)5次，預(yù)加張力9.1 cN，溫度21℃，相對(duì)濕度60%.一般認(rèn)為大于3 mm的毛羽對(duì)后部加工和產(chǎn)品質(zhì)量有影響，為有害毛羽.本研究選取3 mm的毛羽指數(shù).

（3）紗線條干不勻率：采用天津市九星電子儀器有限公司生產(chǎn)的ME100型USTERR條干儀分別測試不同混紡比的紗線條干不勻率.每種紗線測試長度400 m，走紗速率200 m/min.

（4）紗線調(diào)溫性能：采用美國TA公司生產(chǎn)的DSC差示掃描量熱儀，測試溫度范圍為-20~-100℃，升溫降溫速率為10℃/min.

2 結(jié)果與討論

2.1 混紡比對(duì)紗線強(qiáng)伸性能的影響

圖1、圖2所示為混紡比對(duì)混紡紗強(qiáng)度和伸長的影響.

圖1 蓄熱調(diào)溫纖維含量對(duì)紗線斷裂強(qiáng)度的影響Fig.1 Effect of thermo-regulated fiber content on blended yarn′s strength

由圖1、圖2可知，隨蓄熱調(diào)溫纖維含量的增加，紗線的強(qiáng)伸性能先降低，當(dāng)混比達(dá)到40/60時(shí)，紗線的強(qiáng)伸性能又呈現(xiàn)出上升的趨勢(shì).

紗線的斷裂是一個(gè)復(fù)雜的過程，包括單根纖維的多次斷裂和纖維間的滑移等.因此紗線的強(qiáng)伸性能與纖維的強(qiáng)伸性能及纖維間的抱合力等因素密切相關(guān)[9].

由于羊絨纖維較細(xì)較長且強(qiáng)伸性能較好，而蓄熱調(diào)溫纖維較粗較短，容易分布在混紡紗的外層，加捻時(shí)需承受較大的張力，且蓄熱調(diào)溫纖維因微膠囊的加入纖維斷裂強(qiáng)度較小，因此隨著蓄熱調(diào)溫纖維的加入，混紡紗的強(qiáng)伸性能出現(xiàn)下降趨勢(shì)；但是由于羊絨纖維靜電較大，回潮率也較大，使得紗線蓬松，纖維間相互作用力減小及吸濕后強(qiáng)力降低，而蓄熱調(diào)溫纖維縱向?yàn)槎鄿喜劢Y(jié)構(gòu)且卷曲數(shù)較多，纖維間的相互作用力較大，因此當(dāng)蓄熱調(diào)溫纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到40%后，隨著蓄熱調(diào)溫纖維含量的增加，紗線中纖維間的抱合力增加，紗線的強(qiáng)伸性能也呈現(xiàn)上升趨勢(shì).

圖2 蓄熱調(diào)溫纖維對(duì)紗線斷裂伸長率的影響Fig.2 Effect of thermo-regulated fiber content on blended yarn′s elongation

2.2 混紡比對(duì)成紗毛羽的影響

混紡比對(duì)混紡紗中3mm的毛羽指數(shù)的影響如圖3所示.

圖3 蓄熱調(diào)溫含量對(duì)紗線3 mm毛羽指數(shù)的影響Fig.3 Effect of thermo-regulated fiber content on blended yarn′s 3 mm hairiness index

從圖3中可以看出，隨著蓄熱調(diào)溫纖維含量的增加，紗線的3 mm毛羽指數(shù)先增加后減少；3種混紡紗的毛羽指數(shù)均大于2種純紡紗的毛羽指數(shù)；純蓄熱調(diào)溫紗線的毛羽指數(shù)小于純羊絨紗線的毛羽指數(shù).

這是因?yàn)殡S著蓄熱調(diào)溫纖維的加入，使得混紡紗中纖維束的長度整齊度變差，較粗較短的蓄熱調(diào)溫纖維在環(huán)錠紡紗的加捻三角區(qū)內(nèi)向混紡紗的外層轉(zhuǎn)移，短纖維的頭端容易露在紗線表面形成毛羽；但是由于羊絨纖維的質(zhì)量比電阻較大，而纖維的靜電性能與紗線毛羽有重要影響，靜電大，纖維之間相互排斥，容易造成毛羽，所以當(dāng)蓄熱調(diào)溫纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于30%后，紗線的毛羽指數(shù)又隨著蓄熱調(diào)溫纖維含量的增加而逐漸降低.另外，在紡紗過程中，紗與導(dǎo)紗鉤、鋼絲圈、鋼領(lǐng)等金屬機(jī)件之間產(chǎn)生摩擦，也造成紗線毛羽的增加[10].

2.3 混紡比對(duì)紗線條干CV值的影響

混紡比對(duì)紗線條干不勻率的影響如圖4所示.

圖4 蓄熱調(diào)溫纖維含量對(duì)紗線條干CV值的影響Fig.4 Effect of thermo-regulated fiber content on blended yarn′s evenness CV

由圖4可知，隨著蓄熱調(diào)溫纖維含量的增加，紗線條干不勻率總體呈下降趨勢(shì).

原材料的狀態(tài)和紡紗工藝會(huì)影響成紗條干CV值[11].羊絨纖維長度整齊度較差，在紡紗過程中，羅拉牽伸機(jī)構(gòu)對(duì)不同長度的纖維不能給予同樣有效的控制，造成了羊絨纖維中短纖維的失控和浮游纖維變速點(diǎn)分布不集中，輸出紗條中纖維頭端移距偏差增大，所以當(dāng)羊絨纖維減少時(shí)，成紗條干會(huì)有所改善[12]；另外羊絨纖維比較光滑，成紗過程中捻度不能均勻傳遞，致使紗線容易出現(xiàn)粗細(xì)節(jié)，而且羊絨纖維靜電大，影響纖維間的抱合力，純羊絨紗線的短毛羽（1~2 mm毛羽）較多，容易在紗線表面形成棉結(jié)；此外，蓄熱調(diào)溫羊絨混紡紗中2種纖維的混合均勻程度也會(huì)影響紗線條干CV值，混合越均勻，紗線條干越好.

2.4 混紡比對(duì)紗線調(diào)溫性能的影響

蓄熱調(diào)溫纖維含量需達(dá)到一定程度才具有調(diào)溫效果，且蓄熱調(diào)溫纖維含量越多，其產(chǎn)品的調(diào)溫效果也越好.本文以40/60蓄熱調(diào)溫/羊絨混紡紗與純蓄熱調(diào)溫紗線調(diào)溫性能的對(duì)比為例，說明蓄熱調(diào)溫纖維含量對(duì)混紡紗調(diào)溫性能的影響.2種紗線的DSC測試曲線及測試指標(biāo)分別見圖5、圖6和表2.

圖5 純調(diào)溫紗線DSC測試結(jié)果Fig.5 Result of thermo-regulated yarn′s DSC test

圖6 40/60蓄熱調(diào)溫/羊絨紗線DSC測試結(jié)果Fig.6 40/60 thermo-regulated fiber/cashmere blended yarn′s DSC test

表2 純蓄熱調(diào)溫纖維紗線與40/60蓄熱調(diào)溫/羊絨混紡紗DSC結(jié)果對(duì)比Tab.2 Contrast of DSC testing results of thermo-regulated yarn and 40/60 thermo-regulated fiber/cashmere blended yarn

從圖5、圖6和表2中可以看出：純蓄熱調(diào)溫纖維紗線和40/60緊密紡蓄熱調(diào)溫羊絨紗的熔融溫度和結(jié)晶溫度基本相同；40/60蓄熱調(diào)溫羊絨紗的熱焓值有比較大程度的衰減，但是調(diào)溫范圍相差不大.

3 結(jié)論

混紡比對(duì)蓄熱調(diào)溫羊絨混紡紗的性能影響較為顯著.隨著蓄熱調(diào)溫纖維含量的增加，混紡紗線的強(qiáng)伸性能先降低后增加；3 mm毛羽指數(shù)先增加后降低；條干不勻率顯著降低；與純蓄熱調(diào)溫紗線相比，40/60蓄熱調(diào)溫羊絨紗的熱焓值有比較大程度的衰減，但是調(diào)溫范圍相差不大.

綜合考慮混紡紗的各項(xiàng)性能以及紗線用途時(shí)，建議采用混紡比為40/60的蓄熱調(diào)溫羊絨混紡紗，使紗線既保留部分羊絨纖維的優(yōu)良特性，又具有調(diào)溫功能，其應(yīng)用前景廣闊.

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Effect of blending ratio on properties of thermo-regulated fiber/cashmere blended yarn

JIAO Yu-ling1，2，WANG Jian-kun1，2
（1.School of Textiles，Tianjin Polytechnic University，Tianjin 300387，China；2.Key Laboratory of Advanced Textile Composites of Ministry of Education，Tianjin Polytechnic University，Tianjin 300387，China）

The thermo-regulated fiber/cashmere blended yarn is prepared in the same spinning technology with five different blending ratios,and the effects of different blending ratios on physical and thermo-regulated fiberproperties of thermo-regulated fiber/cashmere blended yarn are studied.The results show that,when the thermo-regulated fiber content is above 30%,the blended yarn has thermo-regulating property,with increasing thermo-regulated fiber content,the thermo-regulating effect increases,the yarn evenness CV and the hairiness decreases gradually,the tensile property changes in waves；when the thermo-regulated fiber content is below 50%,40/60 thermo-regulated fiber/cashmere blended yarn′s tensile property is better；when the thermo-regulated fiber content is above 50%,the tensile property increases significantly.

thermo-regulated fiber；cashmere；blending ratio；yarn property

TS102.528

：A

：1671-024X（2013）01-0022-04

2012-09-21

焦玉玲（1987—），女，碩士研究生.

王建坤（1961—），女，教授，碩士生導(dǎo)師.E-mail：jiankunwang@tjpu.edu.cn