雙宮絲綿纖維的性能檢測(cè)

陳芳艷，潘世俊，盛家鏞，石繼軍，林健榮，鐘楊生

(1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，廣州510642；2.南通鑫源科技有限公司，江蘇 南通226600；3.蘇州大學(xué)紡織與服裝工程學(xué)院，江蘇蘇州215021)

絲綿以天然蠶絲纖維為原料加工而成，具有輕柔、舒適、保暖性好的特點(diǎn)，絲綿加工的蠶絲被歷來受消費(fèi)者喜愛[1-2]。尤其是近年來，隨著人民生活水平的提高，蠶絲被生產(chǎn)得到了迅猛發(fā)展，已成為支撐中國(guó)繭絲綢行業(yè)發(fā)展的重要產(chǎn)品[3]。隨著蠶絲被的發(fā)展，獲得優(yōu)質(zhì)絲綿，提高產(chǎn)品檔次成為蠶絲被生產(chǎn)的關(guān)鍵。用來加工絲綿的原料有次下繭、蛹襯、削口繭等，采用這些原料加工的絲綿光澤度差，外觀粗糙，有筋條，夾雜很多蛹皮繭屑，蛹油味道大，纖維長(zhǎng)度短，強(qiáng)力低，壓縮回彈性差，易板結(jié)，難以滿足消費(fèi)者的需求[4]。雙宮繭是由兩條或兩條以上的蠶共同營(yíng)繭而成，所以絲圈排列紊亂，繭層特別厚[5]，雙宮繭混淆在繅絲原料中會(huì)影響生絲的質(zhì)量和產(chǎn)量，但是這些特點(diǎn)在絲綿加工中卻是有利的。為了提高雙宮繭的利用價(jià)值，拓寬應(yīng)用領(lǐng)域，獲得優(yōu)質(zhì)絲綿，本文在研究雙宮絲綿加工技術(shù)的基礎(chǔ)上，測(cè)定雙宮絲綿纖維的主要物理力學(xué)性能及纖維形態(tài)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

材料:雙宮絲綿、普通絲綿、蛹襯絲綿，三組樣本來自同一原料品種(鑫源科技有限公司)。

儀器:Instron單絲強(qiáng)伸測(cè)試儀(美國(guó)INSTRON公司)，EM-30 Plus掃描式電子顯微鏡(韓國(guó)COXEM公司)。

1.2 方 法

1.2.1 雙宮絲綿的制作工藝

工藝流程:雙宮繭→前處理→開片→絲綿脫膠精煉→清洗→脫水→柔軟后整理→干燥→手工拉扯絲綿片→絲綿被。

1.2.2 絲綿被壓縮回彈性測(cè)定

按照GB/T 24252—2009《蠶絲被》的測(cè)試方法，進(jìn)行彈性壓縮率和回復(fù)率的測(cè)試。取樣方法、樣品大小、厚度嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，測(cè)定結(jié)果以標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定做對(duì)照。每組數(shù)據(jù)重復(fù)測(cè)定5次。

1.2.3 單絲纖維強(qiáng)伸力測(cè)定

使用Instron單絲強(qiáng)伸測(cè)試儀測(cè)試，工作長(zhǎng)度10 cm，測(cè)試速度500mm/min。

1.2.4 絲纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)測(cè)試

使用EM-30 Plus掃描式電子顯微鏡測(cè)試，測(cè)試條件:恒溫20℃，相對(duì)濕度65%。

1.2.5 數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析

采用SPSS 22.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 蠶絲被的壓縮回彈性

分別測(cè)定了雙宮絲綿、普通絲綿、蛹襯絲綿三種原料加工的蠶絲被壓縮回彈性，結(jié)果見表1。

表1 蠶絲被的壓縮回彈率比較Tab.1 Comparison of compressibility and resilience of different silk floss

壓縮回彈性是影響到蠶絲被蓬松性能的重要指標(biāo)，體積蓬松又是影響蠶絲被保溫性的主要因素，蓬松性越好則儲(chǔ)存的靜止空氣越多，保暖性就越好。一般用壓縮率評(píng)價(jià)蠶絲被的蓬松性，用回復(fù)率評(píng)價(jià)蓬松狀態(tài)的耐久性。蠶絲被的壓縮回彈性越好，蠶絲被的保暖性和舒適性就越好[6]。彈性回復(fù)性不好的絲綿用久后會(huì)黏并、纏結(jié)，柔軟性和保暖性隨之降低，因此消費(fèi)者隔一段時(shí)間需翻扯、拉松絲綿，才能使絲纖維蓬松、分散，重新恢復(fù)輕柔、舒適和保暖性好的特點(diǎn)，這給使用者帶來不便。

對(duì)絲綿回復(fù)率進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)三種絲綿回復(fù)率存在顯著性差異(P＜0.05)，其中雙宮絲綿回復(fù)率96.4%，普通絲綿回復(fù)率93.2%，蛹襯絲綿回復(fù)率91.3%，以雙宮絲綿最優(yōu)，達(dá)到國(guó)家蠶絲被優(yōu)等品的標(biāo)準(zhǔn)(回復(fù)率≥95%)，其他兩種絲綿僅達(dá)到一等品回復(fù)率的標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)壓縮率進(jìn)行比較，雙宮絲綿、普通絲綿及蛹襯絲綿壓縮率依次為53.2%，51.3%，50.8%，三種絲綿壓縮率亦存在顯著差異(P＜0.05)，以雙宮絲綿最高?？梢婋p宮絲綿壓縮回彈性優(yōu)于其他兩種絲綿，使用過程中其保暖性和耐久性會(huì)更好。

2.2 單絲纖維強(qiáng)伸力及纖度

分別從雙宮絲綿、普通絲綿、蛹襯絲綿三種原料中抽取30根蠶絲纖維，測(cè)定單絲強(qiáng)伸力及平均纖度，結(jié)果見表2和表3。

表2 單絲纖維強(qiáng)伸力的比較Tab.2 Comparison of breaking strength and elongation of single fiber

表3 單絲平均纖度的比較Tab.3 Comparison of average size of single fiber

由于單絲強(qiáng)伸力測(cè)定難度大，需要測(cè)定的樣品重復(fù)多，絲綿的強(qiáng)伸力不容易測(cè)定，因此國(guó)家蠶絲被標(biāo)準(zhǔn)在評(píng)定蠶絲被質(zhì)量時(shí)無強(qiáng)伸力這項(xiàng)指標(biāo)，但是纖維的強(qiáng)伸力直接影響著蠶絲被的加工性能和使用耐久性。由于絲綿片中纖維分布不均勻，粗細(xì)差異大，為了減少誤差，從各個(gè)部位隨機(jī)抽取了30根纖維來進(jìn)行測(cè)定。對(duì)三種絲綿伸長(zhǎng)率和強(qiáng)力進(jìn)行比較，其中雙宮絲綿斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)兩項(xiàng)指標(biāo)都最高，其次是普通絲綿，最后是蛹襯絲綿。雙宮絲綿與蛹襯絲綿斷裂強(qiáng)力和斷裂伸力率均存在顯著差異(P ＜0.05)。

對(duì)平均纖度(表3)進(jìn)行比較，雙宮絲綿單絲纖維最粗，普通絲綿次之，蛹襯絲綿最細(xì)。通常纖度粗的蠶絲其抗彎剛度和抗彎彈性模量更高[7-8]，抗彎剛度和抗彎彈性模量越高越有利于提高絲綿彈性回復(fù)率，保持絲綿蓬松性和保暖性。

無論是強(qiáng)伸力還是纖維粗細(xì)程度，雙宮絲綿都優(yōu)于其他兩種絲綿。

2.3 絲綿形態(tài)特征

采用掃描式電子顯微鏡觀察三種絲綿的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，見圖1。

圖1 絲綿形態(tài)結(jié)構(gòu)(×200)Fig.1 Morphological structure of silk floss(×200)

由圖1可見，雙宮絲綿纖維粗且長(zhǎng)，縱橫交錯(cuò)的網(wǎng)絡(luò)多；普通絲綿纖維略細(xì)，網(wǎng)絡(luò)略少些；蛹襯絲綿絲條上的颣節(jié)多、纖維細(xì)，縱橫交錯(cuò)網(wǎng)絡(luò)少。上述差異受原料影響較大，雙宮繭由兩條蠶吐絲而成，兩條絲會(huì)相互糾纏在一起，因此縱橫交錯(cuò)多。蠶絲被的蓬松性除了與蠶絲纖維的剛性有關(guān)外，還與蠶絲在被胎中的分布狀態(tài)相關(guān)，蠶絲的分布呈交叉網(wǎng)狀，則蓬松性越好[9]。絲綿中纖維呈網(wǎng)狀交錯(cuò)多，制成的被胎才能經(jīng)久耐用，不易出現(xiàn)空洞和板結(jié)現(xiàn)象。

絲綿中蠶絲纖維長(zhǎng)度也是影響蠶絲被品質(zhì)和使用性能的重要因素，長(zhǎng)絲制成的被胎中絲成良好的網(wǎng)狀分布，使用中不易移位堆積，能較好地保持被胎的均勻性和蓬松性[9]。從電鏡照片中可以粗略觀察到雙宮絲綿單絲纖維較長(zhǎng)，而蛹襯絲綿單絲較短。

根據(jù)上述測(cè)定結(jié)果，綜合分析雙宮絲綿彈性回復(fù)性高于普通絲綿和蛹襯絲綿的原因:1)雙宮繭由兩條蠶吐絲結(jié)繭而成，兩條蠶吐的絲相互糾纏在一起，絲縷排列紊亂，因此繭絲的卷曲就多，繭絲卷曲越多，越有利于提高蓬松性[10]。2)雙宮繭絲纖維直徑較粗，根據(jù)文獻(xiàn)[7-8]，粗纖維蠶絲的抗彎剛度和抗彎彈性模量更高，這有利于提高絲綿彈性回復(fù)性。3)雙宮絲綿縱橫交錯(cuò)的網(wǎng)絡(luò)多，因此絲條之間不容易相互重疊嵌套，蓬松性高。

3 結(jié) 論

雙宮絲綿彈性回復(fù)性好，纖度粗、強(qiáng)伸力高，纖維間縱橫交錯(cuò)的網(wǎng)絡(luò)多。各指標(biāo)顯著優(yōu)于普通絲綿和蛹襯絲綿，其彈性回復(fù)性達(dá)到國(guó)家蠶絲被優(yōu)等品標(biāo)準(zhǔn)?？梢姡庸じ叩燃?jí)絲綿，工藝技術(shù)固然重要，但原料繭本身的品質(zhì)對(duì)提高絲綿質(zhì)量也很重要。雙宮繭不適合于繅制常規(guī)生絲，但利用其特性可加工優(yōu)質(zhì)絲綿。

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