牛角瓜纖維／棉混紡紗性能研究

康玉萍

（新疆應(yīng)用職業(yè)技術(shù)學(xué)院，新疆 奎屯833200）

1 引言

牛角瓜（見(jiàn)圖1），又名斷腸草、五狗臥花，屬于蘿藦科常綠植物，在沿海沙漠、干熱河谷及鹽堿地等環(huán)境下生長(zhǎng)。我國(guó)盛產(chǎn)其中的兩種，一種為牛角瓜，分布于海南、廣東、四川和云南，另一種為白花牛角瓜，在廣東、廣西、云南有零星分布［1－3］。牛角瓜具有廣泛的藥用價(jià)值，具有消炎、抗菌、化痰和解毒等作用。

牛角瓜的果實(shí)經(jīng)脫籽后取其種子的冠毛纖維，經(jīng)處理后可具有一定的柔軟度。牛角瓜纖維屬天然植物纖維，其主要成分為纖維素，用其織成的面料不但有絲綢的滑爽質(zhì)感，又有一定的透氣性和良好的舒適性，是一種亟待開(kāi)發(fā)和利用的新型天然纖維材料。

圖1 牛角瓜

2 牛角瓜纖維和棉纖維的特征對(duì)比

2.1 牛角瓜纖維和棉纖維的外觀特征對(duì)比

牛角瓜纖維是中空的，細(xì)胞壁很薄、直徑很小、重量輕、密度小，因此絕熱保暖并具有較好的浮力，國(guó)外已將此種屬纖維用于做棉被的填充絮料及枕頭的填充料等。牛角瓜纖維、棉纖維的縱向形態(tài)對(duì)比如圖2所示。

圖2 棉纖維（a）和牛角瓜纖維（b）的縱向形態(tài)

由圖2可以看出牛角瓜纖維縱向外觀與棉纖維有明顯不同，牛角瓜纖維縱向外觀呈圓柱型，表面光滑，無(wú)轉(zhuǎn)曲［4］。棉纖維有明顯的天然轉(zhuǎn)曲。

牛角瓜纖維、棉纖維的橫截面形態(tài)如圖3所示。

圖3 牛角瓜纖維（a）和棉纖維（b）的橫截面

由圖3可知，牛角瓜纖維和棉纖維的橫截面也有顯著差異，最為明顯的是牛角瓜纖維的壁很薄，中空程度很高，因此，牛角瓜纖維用作保暖絮料具有優(yōu)勢(shì)。而棉纖維，胞壁厚而胞腔小，中空程度較牛角瓜纖維小很多。

2.2 牛角瓜纖維和棉纖維的基本參數(shù)對(duì)比

牛角瓜纖維和棉纖維的基本參數(shù)見(jiàn)表1。

由表1可知，牛角瓜纖維的壁很薄，直徑達(dá)20μm～28μm，中空的程度達(dá)80%～90%，纖維腔寬壁厚比值達(dá)26，因此牛角瓜纖維非常輕，吸濕排汗性也較好，有作為保暖絮料的優(yōu)勢(shì)，相比而言，棉纖維腔寬壁厚比值只有2～3。在長(zhǎng)度方面，牛角瓜纖維略小于棉纖維。

表1 牛角瓜纖維和棉纖維的形態(tài)特征參數(shù)

2.3 牛角瓜纖維和棉纖維的耐熱性能對(duì)比

牛角瓜纖維在250℃左右開(kāi)始降解，而棉纖維在270℃左右開(kāi)始降解，說(shuō)明棉纖維的耐熱性能優(yōu)于牛角瓜纖維［5］。

2.4 牛角瓜纖維和棉纖維的結(jié)晶度和取向度對(duì)比

牛角瓜纖維和棉纖維的結(jié)晶度和取向度見(jiàn)表2。

表2 牛角瓜纖維和棉纖維的結(jié)晶度和取向度

由表2可知，牛角瓜纖維的結(jié)晶度為34.07%，棉纖維的結(jié)晶度明顯高于牛角瓜纖維的結(jié)晶度，木質(zhì)素、半纖維素和蠟質(zhì)等無(wú)定形成分大導(dǎo)致了牛角瓜纖維結(jié)晶度較低。牛角瓜纖維的結(jié)晶度較低，有利于提高染料的上染速率和上染百分率［6］。

2.5 牛角瓜纖維和棉纖維的吸濕性對(duì)比

牛角瓜纖維和棉纖維的吸濕性見(jiàn)表3（二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)大氣條件）。

表3 牛角瓜纖維和棉纖維的吸濕性

由表3可以看出，牛角瓜纖維與棉纖維的回潮率非常接近，牛角瓜纖維比棉纖維的含水率略高一些，原因可能是兩者的組成物質(zhì)或結(jié)晶結(jié)構(gòu)的差異。

2.6 牛角瓜纖維和棉纖維的拉伸斷裂性能對(duì)比

牛角瓜纖維和棉纖維的拉伸斷裂性能對(duì)比見(jiàn)表4。

表4 牛角瓜纖維和棉纖維的拉伸斷裂性能

由表4可以看出，牛角瓜的斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率都明顯低于棉纖維，牛角瓜纖維的相對(duì)扭曲剛度較大，不利于紡紗。

3 牛角瓜纖維／棉混紡紗性能測(cè)試分析

3.1 試驗(yàn)材料

牛角瓜纖維／棉混紡紗樣由湖南某紡紗企業(yè)提供；純棉紗樣由新疆某紡紗企業(yè)提供。紗線具體參數(shù)見(jiàn)表5。

表5 牛角瓜／棉混紡紗與純棉紗參數(shù)

3.2 A紗與B紗線密度測(cè)試分析

A紗與B紗線密度見(jiàn)表6。

牛角瓜纖維／棉混紡紗和純棉紗設(shè)計(jì)線密度均為18.22tex，實(shí)測(cè)牛角瓜纖維／棉混紡紗的線密度為18.89tex，而同樣條件下測(cè)得純棉紗的線密度為18.21tex。牛角瓜纖維／棉混紡的實(shí)際特?cái)?shù)比設(shè)計(jì)值偏大，造成這種結(jié)果的原因可能是生產(chǎn)過(guò)程中定量控制出現(xiàn)了問(wèn)題，也可能是紡織工藝不是最優(yōu)，而純棉紗的實(shí)際特?cái)?shù)比設(shè)計(jì)值偏小，可能是由于紡紗過(guò)程中落棉較多。從百米重量偏差來(lái)看，兩種紗線都是實(shí)際紡出的紗線比設(shè)計(jì)要求的紗線要細(xì)，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB／T 398—2008評(píng)定，兩種紗線皆屬于三等。

表6 A紗與B紗線密度

3.3 A紗與B紗捻度的測(cè)試分析

A紗與B紗捻度如表7所示。

表7 A紗與B紗捻度測(cè)試結(jié)果

從表7可以看出，牛角瓜纖維／棉混紡紗的捻度和捻系數(shù)都比純棉紗略大，捻度變異系數(shù)比純棉紗較小。牛角瓜纖維／棉混紡紗采用強(qiáng)捻，可能是為了提高混紡紗的強(qiáng)力，或滿足織物風(fēng)格要求。牛角瓜纖維／棉混紡紗的捻度不勻率比純棉紗好，可能是因?yàn)榧兠藜喸嚇觼?lái)自于新建企業(yè)的試紡紗，生產(chǎn)還不穩(wěn)定。

3.4 A紗混紡比的測(cè)試與分析

A紗混紡比的測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表8。

從表8可以看出，牛角瓜纖維／棉混紡紗的實(shí)際根數(shù)混紡比為66／34，與設(shè)計(jì)混紡比70／30存在較大差異，可能是由于牛角瓜纖維的線密度較小，纖維抱合力差，又比較脆弱，在紡紗過(guò)程中損失較多。

表8 混紡紗根數(shù)混紡比測(cè)試結(jié)果

3.5 A紗與B紗條干與毛羽的測(cè)試分析

A紗與B紗條干與毛羽的測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表9。

表9 A紗與B紗條干與毛羽的測(cè)試結(jié)果

從表9可以看出，牛角瓜纖維／棉混紡紗的條干變異系數(shù)、毛羽指數(shù)、細(xì)節(jié)、粗節(jié)和棉結(jié)都大于純棉紗，主要原因是牛角瓜纖維表面光滑，無(wú)天然轉(zhuǎn)曲或天然卷曲，纖維間抱合力很差，質(zhì)量又輕，纖維在細(xì)紗機(jī)加捻三角區(qū)極易擴(kuò)散，造成纖維散失和形成毛羽；牛角瓜纖維脆弱易碎，經(jīng)開(kāi)清、梳理作用后短纖維含量增加，易增加細(xì)紗斷頭和形成成紗棉結(jié)。

3.6 A紗與B紗干態(tài)及濕態(tài)的強(qiáng)力測(cè)試分析

A紗與B紗在干態(tài)及濕態(tài)下的強(qiáng)力測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表10。

表10 A紗與B紗在干態(tài)及濕態(tài)下的強(qiáng)力測(cè)試結(jié)果

由表10可以看出，無(wú)論是干態(tài)下還是濕態(tài)下，牛角瓜纖維／棉混紡紗的強(qiáng)力都遠(yuǎn)小于純棉紗，這是由于牛角瓜纖維的強(qiáng)力較低，脆性很大，而長(zhǎng)度又略小于棉纖維所致。牛角瓜纖維／棉混紡紗的強(qiáng)力和強(qiáng)力不勻率都處于較低水平，而要提高成紗強(qiáng)力，一方面要從原料種植上優(yōu)化纖維品質(zhì)，或者對(duì)纖維進(jìn)行表面改性，提高纖維表面摩擦系數(shù)和纖維韌性；另一方面要加強(qiáng)紡紗工藝研究，或優(yōu)化紡紗形式。

4 結(jié)論

隨著人們環(huán)保觀念的增強(qiáng)和對(duì)生活品質(zhì)追求的提高，天然纖維越來(lái)越受到紡織行業(yè)的青睞，但目前天然紡織原料種類較少且產(chǎn)量增長(zhǎng)較慢，難以滿足日益增長(zhǎng)的消費(fèi)需求，牛角瓜纖維作為一種新型天然植物纖維，其性能優(yōu)良，有一定的市場(chǎng)潛力，是現(xiàn)有天然纖維的有效補(bǔ)充。