給油工藝對(duì)精細(xì)化麻纖維可紡性的影響研究

楊 樹 李佳蔚 沈金鳳 郁崇文

（東華大學(xué)，上海，201620）

麻纖維具有吸濕透氣性良好、傳熱導(dǎo)熱快、強(qiáng)度高、防蟲抗菌等特點(diǎn)［1］。經(jīng)脫膠處理后，除去了大量的果膠、木質(zhì)素和半纖維素等膠質(zhì)，獲得可用于紡紗的纖維，但同時(shí)也除去了對(duì)紡紗有利的脂肪蠟質(zhì)部分，致使脫膠后的麻纖維表面粗糙，纖維脆硬。若直接進(jìn)入梳理紡紗工序，極易造成纖維被拉斷、落麻和麻粒增加，且會(huì)使紗條毛羽、斷頭增加，條干惡化，降低成紗的品質(zhì)。因此在梳理紡紗工序前必須對(duì)其進(jìn)行給油加濕處理，以使纖維松散、柔軟，改善纖維的平滑性和集束性［2?4］。通過(guò)給油加濕工藝，可提高麻纖維的回潮率，增加纖維的強(qiáng)度、柔軟度和表面潤(rùn)滑程度，減少梳理過(guò)程中纖維因摩擦產(chǎn)生靜電而出現(xiàn)纖維間的相互排斥“發(fā)毛”，提高紗線品質(zhì)。另外，給油還能提高纖維的保濕性，這在紡紗過(guò)程中具有重要意義［5?7］。

給油過(guò)程中，油劑在纖維表面形成連續(xù)“油”膜，改變了纖維的表面性能以及可紡性。常見(jiàn)的油劑有動(dòng)物油、植物油、甘油、礦物油等。動(dòng)物油如牛油等，黏性好，但不宜長(zhǎng)時(shí)間存儲(chǔ)；植物油主要有茶油、花生油、菜籽油、棉籽油等，經(jīng)乳化后可用于麻纖維給油；甘油是無(wú)色透明、帶有甜味的黏稠液體，富有吸濕性，易溶于水和乙醇，保濕作用強(qiáng)；礦物油是從石油原油中提取而來(lái)，平滑性好，黏度穩(wěn)定，價(jià)格低廉［8］。目前，商業(yè)用油劑基本都采用礦物油。

1 試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)材料

精細(xì)化亞麻纖維細(xì)度4.12 dtex，斷裂強(qiáng)度4.82 cN/dtex，斷裂伸長(zhǎng)率2.86%；精細(xì)化漢麻纖維細(xì)度4.75 dtex，斷裂強(qiáng)度5.24 cN/dtex，斷裂伸長(zhǎng)率3.41%。兩種纖維均由新余市纖致紡織品有限公司提供。

1.2 試驗(yàn)油劑

甘油、菜籽油、非離子型滲透劑、抗靜電劑、蒸餾水以及礦物油（YX606型麻纖維紡紗油劑，由新余市宜麻紡織品有限公司提供）。甘油和菜籽油分別與抗靜電劑、乳化劑、滲透劑和水組成甘油油劑和菜籽油油劑。

1.3 試驗(yàn)儀器

Y151型纖維摩擦系數(shù)測(cè)定儀，HH?M 6型水浴鍋，LLY?06E型電子單纖維強(qiáng)力儀。

1.4 測(cè)試方法

1.4.1 油劑用量計(jì)算

利用泵式噴壺噴出霧狀油劑向鋪放好的精細(xì)化麻纖維表面進(jìn)行均勻噴灑。油劑用量是指油劑的重量與纖維的重量百分比，也稱為給油后纖維的含油率，它是給油的主要工藝參數(shù)。油劑用量C的計(jì)算見(jiàn)式（1）。

式中：W1為給油乳化后纖維所需要的回潮率（%），W2為給油乳化前纖維的回潮率（%）。

1.4.2 動(dòng)靜摩擦因數(shù)測(cè)試

測(cè)纖維與纖維間動(dòng)靜摩擦因數(shù)時(shí)，用所要測(cè)試的麻纖維包制5個(gè)纖維輥，每個(gè)纖維輥上測(cè)試6根麻單纖維，每根單纖維重復(fù)測(cè)定2次~3次，記錄其平均值，共測(cè)定30個(gè)數(shù)據(jù)；測(cè)纖維與金屬的動(dòng)靜摩擦因數(shù)時(shí)直接使用金屬輥，每個(gè)金屬輥上用同樣方法測(cè)試30根麻單纖維，分別記錄，并求出扭力天平讀數(shù)的平均值m，按式（2）計(jì)算動(dòng)靜摩擦因數(shù)值μ。其中，f0為固定值100。

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 油劑用量對(duì)麻纖維摩擦因數(shù)的影響

油劑用量對(duì)纖維的可紡性和成紗質(zhì)量有顯著的影響。根據(jù)油劑的性能，給油時(shí)油劑的用量一般在1%~2%左右為宜。本試驗(yàn)選取0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%、4.0%的油劑用量，研究油劑用量對(duì)麻纖維與纖維間摩擦因數(shù)的影響，如圖1所示。

圖1 油劑用量對(duì)纖維與纖維間摩擦因數(shù)的影響

由圖1可以看出，甘油油劑用量在0.5%~1.5%之間時(shí)，纖維與纖維間的動(dòng)靜摩擦因數(shù)隨著甘油用量的增加而逐漸減??；甘油油劑用量為1.5%時(shí)，纖維與纖維間的動(dòng)靜摩擦因數(shù)最小。菜籽油和礦物油油劑用量為1.0%時(shí)，纖維與纖維間的動(dòng)靜摩擦因數(shù)達(dá)到最低點(diǎn)；菜籽油和礦物油油劑用量高于1.0%以后，隨著油劑用量進(jìn)一步增加，纖維與纖維間的動(dòng)靜摩擦因數(shù)增大，且最終趨于平緩。這是因?yàn)榻o油工藝可以用油劑將凹凸不平的纖維表面覆蓋，使纖維表面粗糙度降低，變得光滑，從而降低摩擦因數(shù)。但當(dāng)油劑用量高于一定范圍后，纖維與纖維間的動(dòng)靜摩擦因數(shù)反而有增加的趨勢(shì)，原因是油劑用量已經(jīng)達(dá)到飽和，纖維凹凸部分被油劑填平，再提升油劑用量，將導(dǎo)致油劑在纖維表面不均勻分布，產(chǎn)生堆砌現(xiàn)象，使纖維表面光滑性降低，造成了摩擦因數(shù)的增大。

油劑用量對(duì)麻纖維與金屬間動(dòng)靜摩擦因數(shù)的影響如圖2所示。

由圖2可以看出，甘油油劑用量為1.5%、菜籽油油劑和礦物油油劑用量為1.0%時(shí)，纖維與金屬間的動(dòng)靜摩擦因數(shù)達(dá)到最低點(diǎn)。甘油油劑用量在0.5%~1.5%、菜籽油油劑和礦物油油劑用量在0.5%~1.0%時(shí)，麻纖維與金屬間的動(dòng)靜摩擦因數(shù)隨著油劑用量的增加而減??；甘油油劑用量高于1.5%、菜籽油油劑用量高于1.0%時(shí)，隨著油劑用量進(jìn)一步增加，麻纖維與金屬間的動(dòng)靜摩擦因數(shù)增大，且最終趨于平緩。其曲線變化趨勢(shì)與圖1基本一致。

2.2 不同油劑對(duì)麻纖維摩擦因數(shù)的影響

使用上述不同油劑對(duì)精細(xì)化亞麻纖維和漢麻纖維進(jìn)行噴灑，經(jīng)24 h養(yǎng)生后測(cè)試兩種麻纖維與纖維間動(dòng)靜摩擦因數(shù)以及纖維與金屬間動(dòng)靜摩擦因數(shù)，對(duì)照組僅噴水。測(cè)試結(jié)果如表1和表2所示。

圖2 油劑用量對(duì)麻纖維與金屬間摩擦因數(shù)的影響

表1 油劑對(duì)亞麻纖維摩擦因數(shù)的影響

表2 油劑對(duì)漢麻纖維摩擦因數(shù)的影響

從表1和表2可以看出，噴灑油劑的兩種麻纖維與纖維間動(dòng)靜摩擦因數(shù)以及纖維與金屬間動(dòng)摩擦因數(shù)均低于噴水工藝，原因是給油工藝在纖維表面形成的油劑薄膜改變了纖維表面性能，使纖維表面粗糙度降低，變得光滑，從而降低摩擦因數(shù)。纖維與纖維間動(dòng)摩擦因數(shù)越小，說(shuō)明纖維間平滑性越好，纖維與纖維間的牽伸較順利，纖維越易分離；纖維與金屬間動(dòng)摩擦因數(shù)越小，說(shuō)明纖維越易梳理，梳理時(shí)對(duì)針齒的損傷也會(huì)有所緩解。礦物油給油樣品的纖維與纖維間動(dòng)靜摩擦因數(shù)之差最大，麻纖維間的抱合力最強(qiáng)，可以有效降低紡紗生產(chǎn)中羅拉的纏繞和由此引起的麻條重量不勻；同時(shí)礦物油給油樣品的纖維動(dòng)靜摩擦因數(shù)均最小，在梳理中能降低與金屬間的摩擦，有利于梳理的正常進(jìn)行；菜籽油給油樣品的給油效果次之；甘油樣品的纖維與纖維間動(dòng)靜摩擦因數(shù)之差最小，纖維與金屬間的動(dòng)靜摩擦因數(shù)之差最大，說(shuō)明其潤(rùn)滑性相對(duì)菜籽油和礦物油較差，不利于梳理和減少纖維損傷。

2.3 油劑對(duì)麻纖維保濕性的影響

分別取4份重量為10 g的精細(xì)化亞麻纖維和漢麻纖維，根據(jù)紡紗所需的麻纖維回潮率，利用前文式（1）計(jì)算得出油劑用量后，分別噴灑水、甘油油劑、菜籽油油劑和礦物油油劑后養(yǎng)生24 h，并放在同一條件下進(jìn)行放濕，測(cè)試上述3種試樣的回潮率隨時(shí)間的變化趨勢(shì)，如圖3所示。

圖3 不同給油工藝下纖維回潮率隨時(shí)間的變化關(guān)系

由圖3可以看出，在放濕過(guò)程中，甘油、菜籽油和礦物油給油樣品的回潮率下降速度要緩于僅噴水的樣品，說(shuō)明給油工藝具有良好的保濕效果；且礦物油給油樣品的回潮率下降最為緩慢，菜籽油油劑下降最快，說(shuō)明礦物油油劑保濕性最好。

3 結(jié)論

對(duì)麻纖維給油過(guò)程中，油劑在纖維表面形成連續(xù)油膜，提高了纖維的保濕性和平滑性，改變了纖維的表面性能以及可紡性。當(dāng)甘油油劑用量為1.5%、菜籽油和礦物油油劑用量為1.0%時(shí)，油劑將凹凸不平的纖維表面覆蓋，使纖維表面粗糙度降低，變得光滑，各自給油樣品纖維與纖維間的動(dòng)靜摩擦因數(shù)、纖維與金屬間的動(dòng)靜摩擦因數(shù)最小。礦物油油劑給油后，纖維與纖維間的動(dòng)靜摩擦因數(shù)、纖維與金屬間的動(dòng)靜摩擦因數(shù)較小，纖維容易分離，易于梳理；纖維與纖維間動(dòng)靜摩擦因數(shù)之差最大，麻纖維抱合力強(qiáng)，可以有效降低紡紗工序中羅拉的纏繞和由此引起的麻條重量不勻等問(wèn)題；且在放濕過(guò)程中，回潮率的下降速度比較緩和，保濕效果較好。