黃麻、洋麻纖維性能研究

胡秀東+賈瑞婷+王春紅

摘要：

為拓展黃麻、洋麻纖維在紡織領(lǐng)域的應(yīng)用，筆者對(duì)精細(xì)化處理后的黃、洋麻纖維進(jìn)行SEM分析和回潮率、力學(xué)性能、柔軟度、表面摩擦系數(shù)及比電阻等性能進(jìn)行了測試，并將黃、洋麻纖維與苧麻纖維性能進(jìn)行比較，研究其可紡性。從SEM圖可發(fā)現(xiàn)黃、洋麻纖維的表面有溝槽，而且其摩擦系數(shù)與苧麻相接近，可說明纖維之間有一定的抱合力;黃、洋麻纖維和苧麻纖維的斷裂伸長率都在4%～5%之間，而且黃麻纖維的斷裂強(qiáng)度比苧麻的高136.48%，洋麻纖維斷裂強(qiáng)度比苧麻高70.13%;雖然黃、洋麻纖維的柔軟度比苧麻低50%左右，但綜上可得：黃、洋麻纖維具有一定的可紡性，說明黃麻、洋麻纖維在紡織領(lǐng)域具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

關(guān)鍵詞：黃麻;洋麻;苧麻;性能測試;可紡性

隨著人們生活水平的提高，環(huán)境問題日益受到人們的關(guān)注，綠色環(huán)保的生活方式已漸漸成為我們這個(gè)時(shí)代的生活主題。因而，近年來，天然纖維尤其是麻類纖維以其優(yōu)良的性能又一次受到了人們的重視。

黃麻、洋麻種植與生長容易、產(chǎn)量高、來源廣泛、資源豐富，我國是世界上主要的黃麻、洋麻種植與生產(chǎn)國。黃麻、洋麻與苧麻、亞麻等麻類纖維一樣，有著優(yōu)良的吸濕、透氣性，同時(shí)，還具有較好的力學(xué)性能。目前，苧麻、亞麻類產(chǎn)品在國際市場上深受青睞，自從我國“入世”以來，我國的紡織品在國際市場上占有了更大的份額，麻類產(chǎn)品的熱銷導(dǎo)致麻類原料嚴(yán)重的緊缺[1-2]。因而，黃麻、洋麻纖維的具有很大開發(fā)潛能和廣闊的市場前景。但是，由于自身的某些特性致使黃麻、洋麻還只局限于麻袋麻繩、土工布、工業(yè)紙漿、再生麻漿等用途[3]。所以，為了讓黃麻、洋麻纖維在紡織領(lǐng)域得到更為廣泛的應(yīng)用，故本文以試驗(yàn)為基礎(chǔ)，在理論的指導(dǎo)下對(duì)黃麻、洋麻纖維的基本性能進(jìn)行探討與分析，研究其可紡性，為黃麻、洋麻能夠最大限度應(yīng)用于紡織領(lǐng)域提供一些借鑒。

1 ? ?試驗(yàn)

1.1 ?試驗(yàn)樣品

精細(xì)化處理后黃麻纖維;精細(xì)化處理后洋麻纖維;苧麻纖維。

1.2 ?試驗(yàn)設(shè)備

表1 ? ?設(shè)備型號(hào)

1.3 ?試驗(yàn)內(nèi)容及方法

（1）麻纖維表面形貌屬性

采用SEM 掃描電子顯微鏡對(duì)麻纖維的表面進(jìn)行觀察。

（2）纖維回潮率測試

參考標(biāo)準(zhǔn)GB5883—86 《苧麻回潮率、含水率試驗(yàn)方法》對(duì)黃麻、洋麻纖維進(jìn)行回潮率測定。

（3）麻纖維單纖強(qiáng)力測試

利用光學(xué)顯微鏡測試單根纖維直徑，從而得到纖維細(xì)度，然后使用Instron3369萬能強(qiáng)力機(jī)得出單纖維拉伸性能。參考標(biāo)準(zhǔn)為ASTM D3822—2007《單根紡織品纖維拉伸性能的試驗(yàn)方法》，夾持間距為10 mm，拉伸速率為1 mm/min。

（4）麻纖維柔軟度測試

利用捻度計(jì)測試麻纖維的柔軟度。參考標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 12411.4—90 《黃、洋（紅）麻纖維柔軟度試驗(yàn)方法—捻度計(jì)試驗(yàn)法》，試驗(yàn)單個(gè)樣品重0.1g，束纖維長250mm，夾持距離200mm。

（5）纖維表面摩擦系數(shù)測試

利用纖維摩擦儀對(duì)麻纖維進(jìn)行摩擦系數(shù)測定。試樣為三種麻單纖，鋼棍速度選擇為30 r/min。

（6）纖維質(zhì)量比電阻測試

利用纖維比電阻儀測試?yán)w維的比電阻。參考標(biāo)準(zhǔn)為GB/T14342—1993 《合成短纖維比電阻試驗(yàn)方法》，試驗(yàn)樣品為在（20±2）℃，相對(duì)濕度在（65±2）%條件下處理4小時(shí)以上的纖維，每份15g。

2 ? ?結(jié)論與分析

2.1 ?處理后黃麻、洋麻纖維性能

SEM分析

圖1 ? ?黃麻纖維SEM照片 ? ? 圖2 ? ? 洋麻纖維SEM照片

由圖1和圖2可得，精細(xì)化處理的黃麻、洋麻纖維纖維表面有很多縱向溝槽，且較粗糙，非纖維素類雜質(zhì)較少。纖維經(jīng)精細(xì)化處理，束纖維膠質(zhì)被去除使單纖維分裂，但仍有部分膠質(zhì)使單纖維粘結(jié)，單纖維的分離和纖維表面較大的粗糙度使得工藝?yán)w維間的接觸面積和滑動(dòng)阻力增大，這些特點(diǎn)有利于成紗強(qiáng)度的提高;纖維表面雜質(zhì)少使得纖維間抱合更加緊密，有利于利用工藝?yán)w維紡紗[4]。然而由圖3可得，苧麻纖維一般以單纖狀態(tài)存在，相對(duì)較粗，表面有橫節(jié)，單纖表面光滑，并且可以看出處理后的黃、洋麻工藝?yán)w維直徑與苧麻單纖維直徑相差不大。雖然黃、洋麻纖維不能以單纖維紡紗，但與苧麻相比，相對(duì)較細(xì)的工藝束纖維以及相對(duì)較大的纖維表面粗糙度，在一定程度上有利于纖維的可紡性。同時(shí)，黃麻纖維的雜質(zhì)比洋麻纖維略少，纖維略細(xì)，所以黃麻纖維的可紡性在一定程度上優(yōu)于洋麻纖維。

圖3 ? ?苧麻纖維SEM照片

纖維回潮率分析

綜合來說，纖維吸濕有利有弊，但賦予纖維適當(dāng)吸濕利遠(yuǎn)大于弊，因?yàn)檫@可提供使用的舒適性和抗靜電性[2]。

表2 ? ?黃麻、洋麻纖維回潮率測試數(shù)據(jù)及苧麻、棉纖維公定回潮率數(shù)據(jù)

由表2可得，實(shí)測的精細(xì)化處理后的黃麻、洋麻纖維的回潮率值相對(duì)于苧麻纖維的公定回潮率要小，但是都比棉纖維的公定回潮率要大，且根據(jù)苧麻和棉纖維的吸濕性能可以判定黃麻、洋麻纖維可提供較好的舒適性和抗靜電性，從這個(gè)角度來說黃麻、洋麻具有較好的可紡性。

纖維力學(xué)性能分析

紡織纖維的基本物理機(jī)械指標(biāo)與紡織加工及紗線質(zhì)量密切相關(guān)，纖維的長度和細(xì)度、斷裂伸長、斷裂強(qiáng)度、拉伸模量等對(duì)可紡性能具有重要的影響。一般來說，長而細(xì)、斷裂伸長大、斷裂強(qiáng)度高、拉伸模量適中的纖維的紡紗性能比較好，這些有利于紡織生產(chǎn)加工過程的順利進(jìn)行，這樣的纖維紡成的紗線質(zhì)量也較好[5]。

表3 ? ?黃麻、洋麻及苧麻纖維力學(xué)性能測試

一般來說，長而細(xì)的纖維的紡紗性能比較好。由表3得，黃麻、洋麻纖維直徑與苧麻纖維相差不大，所以從纖維細(xì)度方面看，黃麻、洋麻纖維與苧麻纖維相似具有較好的可紡性，且黃麻略好于洋麻。

纖維的斷裂強(qiáng)度及斷裂伸長率越高，其成紗的斷裂強(qiáng)度及斷裂伸長率也高[6]。由表3可以發(fā)現(xiàn)，黃麻、洋麻纖維的斷裂伸長率與苧麻纖維十分接近，都在4%～5%之間。同時(shí)，黃麻纖維的斷裂強(qiáng)度比苧麻的高136.48%，洋麻纖維斷裂強(qiáng)度比苧麻高70.13%。所以從斷裂伸長和斷裂強(qiáng)度的角度來看，黃麻、洋麻纖維的可紡性較好，且黃麻纖維的可紡性優(yōu)于洋麻纖維。

纖維的拉伸模量是指其抗拉伸形變的能力，纖維的拉伸模量越大，說明其抗拉伸形變的能力就越強(qiáng)[7]。由表3可知，黃麻、洋麻纖維的拉伸模量均略大于苧麻纖維。也就是說，黃麻、洋麻纖維的抗拉伸形變能力較苧麻纖為要強(qiáng)，纖維的剛度較苧麻的略大，柔軟性相對(duì)苧麻略差。從這一點(diǎn)看，黃麻、洋麻纖維的可紡性略低于苧麻纖維。

纖維柔軟度分析

在紡織加工過程中，纖維要經(jīng)過反復(fù)的梳理、牽伸、加捻、卷繞等十幾道工序的作用，最后形成紗線。所以纖維的柔軟度對(duì)紡織生產(chǎn)有著很重要的影響。纖維的柔軟度高，則纖維間抱合力和摩擦力大、紗線容易加捻且捻度穩(wěn)定，同時(shí)紗線表面光潔，毛羽少，紗線的強(qiáng)力高而均勻[5]。所以柔軟度是纖維可紡性能的一個(gè)重要指標(biāo)。

表4 ? ?三種麻纖維柔軟度測試數(shù)據(jù)

從表3測試數(shù)據(jù)可以分析得，經(jīng)精細(xì)化處理后的黃麻、洋麻纖維的斷裂捻回?cái)?shù)接近，說明處理后的黃麻、洋麻纖維的柔軟度大致相等。但黃麻、洋麻纖維的斷裂捻回?cái)?shù)比苧麻纖維低50%左右，而纖維的柔軟度對(duì)成紗性能有著重要的影響。要讓黃麻、洋麻在紡織領(lǐng)域得到更為廣泛的應(yīng)用，改善黃麻、洋麻的柔軟性是非常關(guān)鍵的。

纖維表面摩擦系數(shù)分析

纖維的摩擦性質(zhì)是指纖維與纖維或纖維與其它物質(zhì)表面接觸并發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的行為[8]，摩擦系數(shù)是紡織纖維表面特有的一個(gè)重要參數(shù)，纖維的摩擦性能不僅直接影響梳理、牽伸、卷繞等工藝，并影響紗布性質(zhì)，還影響成品的手感風(fēng)格[9]。摩擦系數(shù)過大，織造過程中單紗毛羽增多、飛花增大、從而影響織造效果;摩擦系數(shù)過小，在成紗時(shí)纖維間的抱合力較小，影響紗線強(qiáng)力。

表5 ? ?三種麻纖維摩擦系數(shù)測試數(shù)據(jù)

由上文SEM分析得，黃麻、洋麻纖維的表面相對(duì)于苧麻較粗糙。理論上講，黃麻、洋麻纖維的表面摩擦系數(shù)應(yīng)該大于苧麻纖維。但從表4數(shù)據(jù)分析得，黃麻、洋麻纖維表面摩擦系數(shù)略小于苧麻。在測試時(shí)我們發(fā)現(xiàn)，纖維與摩擦輥接觸時(shí)貼服效果較差，其主要原因是由于黃麻、洋麻的柔軟度相對(duì)于苧麻略差，纖維較硬，致使纖維與鋼輥間的接觸面相對(duì)較小，從而導(dǎo)致的摩擦系數(shù)較小，這也從側(cè)面反映了，改善黃麻、洋麻纖維的柔軟度將是一個(gè)很有研究意義的課題。

纖維質(zhì)量比電阻分析

纖維的比電阻對(duì)其加工性能有很大影響。當(dāng)纖維比電阻大于一定數(shù)值時(shí)，纖維在加工過程中將產(chǎn)生明顯的靜電效應(yīng)，致使纖維易纏結(jié)羅拉、膠輥等，影響纖維的可紡性[10]。

表6 ? ?三種麻纖維質(zhì)量比電阻測試數(shù)據(jù)

由表6數(shù)據(jù)可以得出，黃麻、洋麻纖維的質(zhì)量比電阻均小于苧麻纖維，其中，洋麻與苧麻的質(zhì)量比電阻相差一個(gè)數(shù)量級(jí)。在標(biāo)準(zhǔn)情況下，紡苧麻時(shí)一般不會(huì)產(chǎn)生靜電現(xiàn)象。所以，可以判定黃麻、洋麻纖維在紡紗時(shí)一般不會(huì)產(chǎn)生靜電現(xiàn)象影響紡紗加工的。在實(shí)際操作中我們也證實(shí)了這一點(diǎn)。從這個(gè)角度來說，黃麻、洋麻纖維具有較好的可紡性。

3 ? ?結(jié)論

（1）精細(xì)化處理后黃麻、洋麻纖維的細(xì)度與苧麻纖維接近，表面有溝槽、相對(duì)較粗糙。纖維的斷裂伸長率與苧麻纖維的接近，斷裂強(qiáng)度比苧麻的大很多，說明黃麻、洋麻纖維具有較好的可紡性。

（2）精細(xì)化處理后黃麻、洋麻纖維的斷裂捻回?cái)?shù)較之苧麻的相對(duì)較小，拉伸模量略高于苧麻纖維，說明要讓黃麻、洋麻在紡織領(lǐng)域得到更為廣泛的應(yīng)用，改善黃麻、洋麻纖維的柔軟性是非常關(guān)鍵的。

（3）精細(xì)化處理后黃麻、洋麻纖維的質(zhì)量比電阻均小于苧麻纖維，纖維的實(shí)際回潮率在棉與苧麻纖維的公定回潮率之間，說明黃麻、洋麻纖維可提供較好的舒適性和抗靜電性，具有較好的可紡性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 史春霞，白洋，郁崇文.黃、紅麻資源的優(yōu)化與開發(fā)利用[J].中國麻作，2001，23（1）：40-43.

[2] 于偉東.紡織材料學(xué)[M].北京：中國紡織出版社，2006.

[3] 唐曉寧，郭肖青，孫凱凱.黃麻纖維性能及其改性處理[J].現(xiàn)代紡織技術(shù)，2013，（4）：54-59.

[4] 何順輝，王春紅，吳美雅.洋麻纖維精細(xì)化處理及性能測試[J].天津工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，32 （6）：28-41.

[5] 郭嫣，武海良，孫小寅.蕁麻纖維可紡性能的分析研究[J].西安工程科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2006，20（2）：140-142.

[6] 程瑋燕.原棉性能對(duì)成紗質(zhì)量影響的試驗(yàn)分析[J].棉紡織技術(shù)，2005，33（3）：29-32.

[7] 童元建，禹凡，王宇，等.碳纖維拉伸模量準(zhǔn)確測試研究[J].高科技纖維與應(yīng)用，2014，39（3）：21-24.

[8] 于偉東，儲(chǔ)才元.紡織物理[M]. 上海：東華大學(xué)出版社，2002.

[9] 陳小燕，趙漢生.竹原纖維表面摩擦性能的測試分析[M].武漢科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，20（6）：1-4.

[10] 張玉彩，劉濤，王志紅.滌綸短纖維比電阻的影響因素探討[J].化纖與紡織技術(shù)，2005，（1）： ? 4-6.

（作者單位：天津工業(yè)大學(xué)）