漢麻錦綸混紡比對(duì)成紗質(zhì)量的影響

徐 迪 楊建平 郁崇文

（東華大學(xué)，上海，201620）

受環(huán)境污染、資源短缺的影響，天然纖維再度備受關(guān)注［1］。其中，麻纖維躋身前列，尤其是漢麻纖維憑借其獨(dú)特的天然功能性而更受青睞。我國(guó)具有幾千年麻種植和使用的歷史［2］，近兩年伴隨大麻合法化進(jìn)程的推進(jìn)，在全球范圍內(nèi)約有30個(gè)國(guó)家開始種植工業(yè)漢麻（即四氫漢麻酚含量低于0.3%的低毒大麻），其中中國(guó)是最大的工業(yè)漢麻生產(chǎn)和出口國(guó)。為充分有效利用漢麻纖維資源，開發(fā)漢麻產(chǎn)品具有重要意義。

漢麻在種植和生長(zhǎng)過程中無需任何化肥和農(nóng)藥，已經(jīng)成為具有生態(tài)環(huán)保特色的稀有珍貴資源［3］，被世界公認(rèn)為“天然纖維之王”。漢麻纖維是麻類纖維中最為細(xì)軟的一種［4］，其成品吸濕排汗［5?6］、透氣快干、散熱抑菌［7］、防霉防臭、柔軟舒適，但漢麻纖維細(xì)度離散性大、長(zhǎng)度整齊度差、短纖維較多，又因分子取向度和結(jié)晶度較高導(dǎo)致纖維剛性大、彈性小［8］，纖維之間抱合力差，故可紡性差，紡制的麻紗光潔度與柔軟性欠佳。而錦綸強(qiáng)度高、彈性好［9］，與漢麻纖維混紡可有效改善其可紡性，提高成紗質(zhì)量。為改善錦綸因靜電大而繞膠輥的問題，采用包混方式進(jìn)行試紡，經(jīng)多次試驗(yàn)得出落麻率約為8%，故采用包混投料時(shí)需按比例適當(dāng)增加漢麻纖維含量。

本研究試紡了8種紗線，分別為漢麻純紡紗、錦綸純紡紗、采用包混的漢麻/錦綸（25/75、50/50、75/25）混紡紗、采用條混的漢麻/錦綸（25/75、50/50、75/25）混紡紗，探究不同混紡比對(duì)漢麻錦綸混紡紗綜合性能的影響，為漢麻錦綸混紡紗的開發(fā)提供依據(jù)。

1 試驗(yàn)

1.1 原料

經(jīng)化學(xué)脫膠制取的漢麻纖維由桐鄉(xiāng)纖致紡織品公司提供，錦綸由恒天中纖紡化無錫有限公司提供，纖維的性能如表1所示。

1.2 紡紗要點(diǎn)

（1）開松。漢麻纖維的細(xì)度、長(zhǎng)度整齊度差，超長(zhǎng)纖維多，短絨多，雜質(zhì)多，且受溫濕度影響大，故對(duì)開松要求比較高；錦綸需在開松前進(jìn)行24 h給濕處理以消除靜電；經(jīng)AS181A型梳棉機(jī)開松。

（2）梳理。采取“輕定量，低速度”原則，將原料鋪成較薄的纖維層后喂入DHU型梳棉機(jī)梳理成條。

（3）并條。在HAFJ1201型單眼并條機(jī)上經(jīng)三道并條，羅拉中心距50 mm×48 mm，后區(qū)牽伸1.5倍。

（4）粗紗。在FA 498型四軸聯(lián)動(dòng)粗紗機(jī)上生產(chǎn)，羅拉中心距38 mm×52 mm×53 mm；由于漢麻纖維抱合力差，故適量加大粗紗捻度，以減少意外牽伸，即捻度5捻/10 cm，粗紗定量控制在5 g/10 m左右；車速宜稍低，采用200 r/min。

（5）細(xì)紗。設(shè)計(jì)細(xì)紗號(hào)數(shù)30 tex，捻系數(shù)為試驗(yàn)優(yōu)選所得，采用DHU X?01型環(huán)錠紡細(xì)紗機(jī)，后區(qū)牽伸1.1倍；當(dāng)漢麻纖維含量高于50%時(shí)，采用滑溜牽伸（槽寬16 mm，槽深2 mm），錠速降低至10 000 r/min；當(dāng)漢麻纖維含量低于50%時(shí)，采用常規(guī)膠輥羅拉牽伸，錠速為12 000 r/min。

1.3 測(cè)試

按 照GB/T 2910.7—2009/ISO 1833-7：2006《紡織品 定量化學(xué)分析 聚酰胺纖維與某些其他纖維混合物（甲酸法）》測(cè)試紗線實(shí)際混紡比，測(cè)試儀器為燒杯、烘箱、FA 2004A?200G型電子分析天平；按照GB/T 4743—2009《紡織品 卷裝紗絞紗法線密度的測(cè)定》測(cè)試紗線線密度，測(cè)試儀器為YG086型縷紗測(cè)長(zhǎng)機(jī)、FA 2004A?200g型電子表天平（磁阻尼式）；按照GB/T 2543.2—2001《紡織品紗線捻度的測(cè)定 第2部分：退捻加捻法》測(cè)試紗線捻度，測(cè)試儀器為Y 331N型紗線捻度機(jī)；按照GB/T 3916—1997《單根紗線斷裂強(qiáng)力及斷裂伸長(zhǎng)的測(cè)定》測(cè)試紗線斷裂強(qiáng)度以及斷裂伸長(zhǎng)率，測(cè)試儀器為XL?1A型紗線強(qiáng)伸度儀；按照GB/T 3292.1—2008《紡織品 紗線條干不勻試驗(yàn)方法 第1部分：電容法》測(cè)試紗線條干均勻度，測(cè)試儀器為CT 3000型條干均勻度測(cè)試分析儀；按照FZ/T 01086—2020《紡織品 紗線毛羽測(cè)定方法 投影計(jì)數(shù)法》測(cè)試紗線毛羽，測(cè)試儀器為YG172A型紗線毛羽測(cè)試儀。

2 結(jié)果與分析

6種紗線實(shí)測(cè)混紡比結(jié)果如表2所示，質(zhì)量指標(biāo)測(cè)試結(jié)果如表3所示。其中A代表錦綸純紡紗，B代表包混漢麻/錦綸25/75混紡紗，C代表包混漢麻/錦綸50/50混紡紗，D代表包混漢麻/錦綸75/25混紡紗，E代表?xiàng)l混漢麻/錦綸25/75混紡紗，F(xiàn)代表?xiàng)l混漢麻/錦綸50/50混紡紗，G代表?xiàng)l混漢麻/錦綸75/25混紡紗，H代表漢麻純紡紗。

由表2可知，包混實(shí)際比例可根據(jù)落麻率8%進(jìn)行大致折算，即包混漢麻/錦綸25/75與條混漢麻/錦綸25/75、包混漢麻/錦綸50/50與條混漢麻/錦綸50/50、包混漢麻/錦綸75/25與條混漢麻/錦綸75/25，各組的最終混紡比例很接近，具有可比性，對(duì)比分析如下。

表2 漢麻錦綸混紡紗中各纖維最終含量

表3 各組紗線主要質(zhì)量指標(biāo)測(cè)試結(jié)果

2.1 混紡比對(duì)斷裂強(qiáng)度的影響

設(shè)置強(qiáng)力儀試驗(yàn)隔距500 mm，拉伸速度500 mm/min，預(yù)加張力15 cN，測(cè)試數(shù)量50根，斷裂強(qiáng)度取平均值?；旒徏啍嗔褟?qiáng)度與混紡比的關(guān)系如圖1所示。

圖1 混紡紗斷裂強(qiáng)度與混紡比的關(guān)系

由圖1可得，隨著混紡紗中錦綸含量的增加，混紡紗斷裂強(qiáng)度呈先減小后增大的趨勢(shì)。當(dāng)錦綸含量為25%時(shí)，混紡紗斷裂強(qiáng)度低于漢麻純紡紗強(qiáng)度，這是由于伸長(zhǎng)小的漢麻纖維斷裂的瞬間，伸長(zhǎng)大的錦綸所承受的力小于漢麻纖維的斷裂強(qiáng)度，則混紡紗強(qiáng)度出現(xiàn)下凹點(diǎn)［10］。

通過雙組分纖維混紡紗的強(qiáng)伸性能理論計(jì)算，得出強(qiáng)度最小時(shí)的臨界混紡比bc=36.00%，理論計(jì)算公式［11］見式（1）。式中：S1為第一斷裂點(diǎn)的強(qiáng)度，S2為第二斷裂點(diǎn)的強(qiáng)度，a、b為混紡紗中組分A（漢麻）、B（錦綸）的比例，SA為組分A純紡紗的斷裂強(qiáng)度，SB為組分B純紡紗的斷裂強(qiáng)度，SB'為組分A斷裂時(shí)組分B的斷裂強(qiáng)度。實(shí)際斷裂強(qiáng)度與預(yù)測(cè)斷裂強(qiáng)度對(duì)比顯示：混紡紗實(shí)際斷裂強(qiáng)度要高于理論值，這是因?yàn)闈h麻纖維表面有很多縱線條和龜裂條痕，粗糙的表面增大了纖維間的摩擦因數(shù)，使得漢麻纖維與錦綸之間的交互作用明顯加強(qiáng)［12］，故混紡紗實(shí)際斷裂強(qiáng)度較理論模型有明顯提高，但規(guī)律一致。

由表3可以看出，當(dāng)漢麻纖維含量不超過50%時(shí)，混紡紗強(qiáng)力CV較小，皆在10%以下；而當(dāng)漢麻纖維含量為75%時(shí)，包混和條混時(shí)混紡紗的強(qiáng)力CV分別達(dá)到了16.60%、20.60%，此時(shí)混紡紗強(qiáng)力均勻性較差。包混與條混下同一混紡比混紡紗的斷裂強(qiáng)度趨勢(shì)基本一致，無明顯差異。

2.2 混紡比對(duì)斷裂伸長(zhǎng)率的影響

測(cè)試紗線斷裂強(qiáng)度的同時(shí)讀取斷裂伸長(zhǎng)率值，伸長(zhǎng)率取平均值，混紡紗斷裂伸長(zhǎng)率與混紡比的關(guān)系如圖2所示。

圖2 混紡紗斷裂伸長(zhǎng)率與混紡比的關(guān)系

由圖2可得，隨著混紡紗中錦綸含量的增加，混紡紗的斷裂伸長(zhǎng)率總體呈上升趨勢(shì)，錦綸含量為75%時(shí)的混紡紗斷裂伸長(zhǎng)率可接近錦綸純紡紗的斷裂伸長(zhǎng)率。當(dāng)錦綸含量低于25%時(shí)，混紡紗的斷裂伸長(zhǎng)率相對(duì)穩(wěn)定，趨勢(shì)平緩，較漢麻純紡紗并沒有明顯提升，此時(shí)混紡紗的斷裂伸長(zhǎng)率主要由漢麻纖維的斷裂伸長(zhǎng)率決定；當(dāng)錦綸含量高于25%時(shí)，斷裂伸長(zhǎng)率急速上升，增長(zhǎng)率約為500%，這是由于拉伸混紡紗時(shí)，漢麻纖維受力先斷裂，錦綸受拉伸力而繼續(xù)伸長(zhǎng)，此時(shí)混紡紗斷裂伸長(zhǎng)的主導(dǎo)因素由漢麻纖維逐漸向錦綸過渡，而錦綸的斷裂伸長(zhǎng)率是漢麻纖維的14倍左右。

對(duì)比紡紗工藝?yán)碚撝袑?duì)雙組分混紡紗斷裂伸長(zhǎng)率的理論預(yù)測(cè)，混紡紗實(shí)測(cè)斷裂伸長(zhǎng)率也高于理論，同樣是由于理論模型忽略了一些波動(dòng)性因素，其中就包括了纖維之間的滑移以及交互作用，纖維斷裂后仍能對(duì)紗的強(qiáng)伸性能作出一定的貢獻(xiàn)。因此，混紡紗的實(shí)際斷裂伸長(zhǎng)率比理論斷裂伸長(zhǎng)率略大?；旒徏啍嗔焉扉L(zhǎng)率的理論表達(dá)式［13］見式（2），式中εA、εB為組分A、B純紡紗的斷裂伸長(zhǎng)率。

包混紗的斷裂伸長(zhǎng)率與條混紗無太大差異。觀察混紡比與斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率的關(guān)系圖，可以看出：斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率皆在錦綸含量25%時(shí)處于較低水平，即混紡比對(duì)斷裂強(qiáng)度與斷裂伸長(zhǎng)率的影響具有同時(shí)性［14］，呈低強(qiáng)低伸狀態(tài)。

2.3 混紡比對(duì)成紗條干的影響

設(shè)置條干儀退繞速度400 m/min（當(dāng)漢麻含量超過50%時(shí)速度減半），測(cè)試長(zhǎng)度400 m，測(cè)試次數(shù)2次，取平均值，得出成紗條干與混紡比的關(guān)系如圖3所示。

圖3 成紗條干與混紡比的關(guān)系

由圖3和表3可以看出，隨錦綸含量的增加，成紗條干總體好轉(zhuǎn)，且在錦綸含量達(dá)到50%時(shí)紗疵明顯得到改善，條干均勻度提高。這是由于漢麻纖維粗硬，初始模量高，當(dāng)混紡紗中漢麻纖維含量高時(shí)降低了羅拉的有效握持力，牽伸時(shí)浮游纖維增多［15］，纖維間抱合力減弱，不能形成穩(wěn)定的摩擦力界，使變速點(diǎn)不穩(wěn)定［16］，纖維頭端變速位置分散，移距偏差值大，條干不勻增加，且紡紗過程中會(huì)因殘留膠質(zhì)而糾纏成結(jié)，導(dǎo)致細(xì)紗時(shí)牽伸不開而形成粗節(jié)，成紗條干惡化。

包混紗的條干CV值及常發(fā)性紗疵總體低于條混紗，當(dāng)錦綸含量為75%時(shí)，包混紗除了粗節(jié)、棉結(jié)數(shù)量高于純錦綸紗之外，條干CV值與細(xì)節(jié)個(gè)數(shù)均低于純錦綸紗，條干CV值為21.85%，細(xì)節(jié)僅有280個(gè)/km，可見漢麻/錦綸25/75包混紗的條干均勻性可與純錦綸紗媲美，包混更有利于漢麻紗條干均勻度的改善。

2.4 混紡比對(duì)成紗毛羽的影響

設(shè)置毛羽儀測(cè)試速度30 m/min，檢測(cè)3 mm毛羽（有害毛羽）數(shù)量，測(cè)試紗長(zhǎng)為10 m，試驗(yàn)次數(shù)為10次，毛羽數(shù)取平均值。成紗毛羽與混紡比的關(guān)系如圖4所示。

圖4 成紗毛羽與混紡比的關(guān)系

由圖4可得，成紗毛羽隨著漢麻錦綸混紡紗中錦綸含量的增加而明顯減少，呈先減小后增大的趨勢(shì)，且錦綸含量為75%時(shí)3 mm毛羽最少，成紗外觀性能較好。由于漢麻纖維初始模量較大［17］，無卷曲，抗扭剛度較大，抱合力弱，加捻成紗時(shí)纖維頭端不易扭進(jìn)紗體，所以形成毛羽的可能性大；而錦綸細(xì)且柔軟，抗扭剛度小，在加捻過程中易于扭進(jìn)紗體［18］，產(chǎn)生毛羽幾率小，因此混入錦綸會(huì)明顯彌補(bǔ)缺陷，改善混紡紗的毛羽。

對(duì)比表3中包混紗和條混紗的毛羽數(shù)據(jù)可以看出，僅在錦綸含量較低時(shí)出現(xiàn)了差異，且此時(shí)包混紗的毛羽相對(duì)較少，這可能是因?yàn)榘煜鄬?duì)于條混更能讓兩種纖維混和均勻，漢麻短絨能被較好地包覆，錦綸量少時(shí)產(chǎn)生的靜電也更易消除，使得成紗毛羽較條混時(shí)有所降低。

3 結(jié)語

漢麻錦綸混紡紗的綜合性能隨錦綸含量增加而提高，其中拉伸性能在錦綸含量為25%左右時(shí)相對(duì)較差，紡紗生產(chǎn)中應(yīng)避免該區(qū)間的混紡比例；條干均勻度和毛羽均隨錦綸含量增加而有所改善。其中，漢麻/錦綸25/75混紡紗的綜合性能相對(duì)最優(yōu)，具有強(qiáng)度高、延伸性好、條干均勻、毛羽少的優(yōu)良性能?？偟膩碚f，漢麻錦綸混紡紗通過包混的成紗質(zhì)量比條混略高，尤其體現(xiàn)在條干與毛羽指標(biāo)方面，其他指標(biāo)無明顯差異；且包混可減少生產(chǎn)流程，降低成本，還能在某種程度上改善錦綸的可紡性。