兔絨理化性質(zhì)與分梳工藝關系分析

高源潔，王錦輝，朱 哲，陳 悟

兔絨理化性質(zhì)與分梳工藝關系分析

高源潔a, b，王錦輝a, b，朱 哲a, b，陳 悟*a, b

（武漢紡織大學 a.技術研究院，b.先進紡紗織造及清潔生產(chǎn)國家地方聯(lián)合工程實驗室，湖北 武漢 430200）

針對兔絨自身的理化性質(zhì)以及在梳理過程中的兔絨纖維性質(zhì)變化進行實驗研究，實驗依照國標《GB/T 13835兔毛纖維試驗方法》和行業(yè)相關標準進行，在實驗過程中使用手排長度法、索氏提取法、控制變量法等實驗方法，針對同一批生產(chǎn)過程中的兔絨原絨、兔絨無毛絨為檢測目標進行對照試驗，對二者纖維細度、長度、縱向結(jié)構及含油率進行檢測分析。結(jié)果表明，兔絨無毛絨比兔絨原絨纖維平均細度降低了2.84μm，纖維長度降低7.25mm，纖維長度降低幅度約為20.45%，含油率降低0.24%，兔絨無毛絨鱗片結(jié)構出現(xiàn)輕微損傷。該結(jié)果表明該分梳設備將原絨中的粗毛排出，在開松、梳理、除雜過程中對纖維長度造成損傷，在梳理過程中，纖維中部分液態(tài)油脂與金屬針布接觸時，由于金屬快速導熱的特性會使纖維中液態(tài)油脂降溫，凝聚在金屬表面，導致兔絨無毛絨含油率有所降低。實驗為車間生產(chǎn)中的實踐過程提供數(shù)據(jù)支持及原因分析，針對兔絨的梳理、紡紗工藝方面提出優(yōu)化，為兔絨及其加工技術提供基礎數(shù)據(jù)與資料。

兔絨；理化性質(zhì)；生產(chǎn)工藝；分梳；掃描電子顯微鏡

0 引言

中國是兔毛產(chǎn)量大國，我國每年兔毛的生產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的90%以上。兔毛是天然動物纖維，是優(yōu)質(zhì)紡織材料之一，從兔毛中分梳得到的兔絨，其細度低于羊絨，在紡織原料中屬于高級原料，與羊絨共享軟黃金之美譽[1]。兔絨主要用于紡高支紗，織輕薄內(nèi)衣等高品質(zhì)產(chǎn)品，所以在梳理過程中要更加注重其品種和質(zhì)量[2]。為了推動兔毛加工技術的發(fā)展，我國許多科研院校及企業(yè)針對兔毛纖維原料、紡紗、織造、后整理及綜合利用等方面有所研究[3-10]，但我國兔毛的梳理工藝方面還處于起步階段?，F(xiàn)在市場上成熟的兔毛梳絨加工設備大都是由毛紡、棉紡分梳機改造而成[11]，本實驗所使用的兔絨無毛絨是經(jīng)過自主研發(fā)的兔絨梳理機分梳后得到的，而無毛絨細度、長度、強度、毛產(chǎn)量等指標又是產(chǎn)業(yè)中重要的經(jīng)濟性狀。

本文介紹了兔絨的基本性質(zhì)，并且在工廠的真實生產(chǎn)過程與工藝中，以同一批生產(chǎn)過程中的兔絨原絨、兔絨無毛絨為檢測目標，對纖維細度、長度、縱向結(jié)構及含油率進行檢測，并進行數(shù)據(jù)以及原理分析。

1 兔毛纖維的結(jié)構與性能

1.1 兔毛的外觀形態(tài)與組織結(jié)構

兔毛主要分為絨毛和剛毛，兔毛絨毛直徑為5～30μm，兔毛剛毛直徑為30～100μm，大多數(shù)纖維的直徑集中在13～20μm。兔毛纖維平均長度一般為25～45mm。細絨毛比強度為1.6～2.7cN/dtex，斷裂伸長率為30%～45%[12]。

兔毛粗絨毛與剛毛的密度小、比強度較低，有發(fā)達的髓腔。兔毛的細絨毛無髓質(zhì)細胞，其中絨毛的毛髓呈單列斷續(xù)狀或窄塊狀，剛毛的毛髓層較寬,呈多列塊狀。絨毛的橫截面呈近圓形或不規(guī)則四邊形，剛毛的橫截面為腰圓形、橢圓形或啞鈴形[12]。兔毛一般有卷曲，但卷曲波較淺，單位長度卷曲數(shù)較少。其中，兔絨卷曲最多，細毛次之，粗毛基本無卷曲[13]。

兔毛纖維中兔絨及細毛的橫截面大體呈橢圓形，沒有凹陷；粗毛的橫截面不規(guī)則，大體呈啞鈴型或長條形[14-15]。同時兔毛有很發(fā)達的髓質(zhì)層，這對兔毛的物理機械性能有很大影響。兔毛絕大部分都有髓質(zhì)層，其髓質(zhì)層有數(shù)目不一的空腔構成，即兔毛為一種天然中空纖維。兔毛纖維中央部分的空腔，根據(jù)兔毛粗細的不同數(shù)目也不同[15]。

兔毛纖維的中空結(jié)構，使得兔毛比重較小，保暖性優(yōu)異。但也造成兔毛纖維的剛性較強，不易彎曲，是兔毛單位長度彎曲較羊毛少的主要原因之一，同時在加工與服用中易被折斷和掉毛。在亞微觀層面，兔毛纖維的正皮質(zhì)細胞和副皮質(zhì)細胞呈不均勻的混雜分布，使纖維卷曲少，甚至無卷曲[16]。

1.2 兔毛的化學成分

兔毛按照其結(jié)構性能可分為兔絨、細毛、粗毛及兩型毛，一般由鱗片層、皮質(zhì)層與髓質(zhì)層三部分構成[17]。

兔毛纖維是由碳、氫、氧、氮、硫五種元素組成，兔毛與羊毛氨基酸組成基本相同，但氨基酸的含量有較明顯的差別。剛毛的橫截面為腰圓形、橢圓形或啞鈴形，絨毛的橫截面呈近圓形或不規(guī)則四邊形[16,18]。

2 實驗部分

2.1 實驗材料

實驗材料有兩種，分別是沒有經(jīng)過加工的兔絨原絨以及加工后的兔絨無毛絨，并且將兩組樣品進行對照實驗。

2.2 兔絨原絨、無毛絨纖維細度測量

本實驗取樣依照國家標準GB/T 13835.1-2009《兔毛纖維試驗方法 第1部分：取樣》，將實驗室樣品充分混合，采用多點法取出３份10mg的試驗試樣，整理成平行小束，在纖維的中部切取0.2mm-0.4mm長的纖維片段作為試樣。

實驗依照國家標準GB/T 13835.2-2009《兔毛纖維試驗方法 第2部分：平均長度和短毛率 手排法》，設備使用YG002C型纖維細度分析儀（寧波紡織儀器廠）。將纖維片段置于玻璃皿中，載玻片上滴少許封固介質(zhì)，放入混合后的纖維片段后蓋上載玻片。將分度為0.01mm的接物測微尺放在載物臺上，在視野范圍內(nèi)調(diào)焦，并按序?qū)ν媒q原絨和兔絨無毛絨直徑進行測量。

2.3 兔絨原絨、無毛絨手排長度測量

本實驗取樣依照國家標準GB/T 13835.1-2009《兔毛纖維試驗方法 第1部分：取樣》，將實驗室樣品均勻混合后平鋪，隨機抽取纖維150mg且均勻分為三份，取出一份留作備樣，其余兩份進行平行實驗。

實驗依照國家標準GB/T 13835.2-2009《兔毛纖維試驗方法 第2部分：平均長度和短毛率 手排法》。將兔絨纖維放入手中進行整理，保持其中一端平齊狀態(tài)，將纖維按由長到短的順序整理成底線平齊狀態(tài)，制作其長度分布圖并進行平均長度以及短毛率的計算。

2.4 兔絨原絨、無毛絨纖維形態(tài)測試

本實驗取樣依照國家標準GB/T 13835.1-2009《兔毛纖維試驗方法 第1部分：取樣》，使用儀器為掃描電子顯微鏡，用于觀察材料的結(jié)構，分布、均勻度情況[19]。取出適量樣品，分散放于銅片上固定于樣品座導電膠帶，放置在蒸金室中進行抽真空、蒸金處理，取出樣品放入電鏡內(nèi)，調(diào)節(jié)加速電壓、聚光鏡電流和顯微鏡的工作距離后進行測試[20]。

2.5 兔絨原絨、無毛絨含油率測試

纖維的含油率是重要的測試項目之一，在生產(chǎn)過程中也是不可缺少的工藝參數(shù)。含油率的高低直接影響其可紡性及后加工狀況[21]。

本實驗所使用的儀器有：恒溫烘箱、分析天平、恒溫水浴鍋、索氏油脂提取器、抽提球形瓶、干燥器、定性濾紙；所使用的試劑為二氯甲烷(分析純)。

實驗原理為油脂溶于有機溶劑。纖維與有機溶劑混合后，油脂被溶劑萃取，將有機溶劑蒸發(fā)，稱量殘留油脂及試樣量，即可由數(shù)據(jù)得到含油率。

實驗將兔絨原絨和兔絨無毛絨烘干后各取出兩份樣品，每份精確稱量至5.000g。將試樣及濾紙筒放置到抽提器虹吸管口之下，固定索氏抽提器并加入足量二氯甲烷進行反應。在實驗初期控制水速將虹吸反應回流頻率保持為6次/小時，回流時間控制為4小時，以確保萃取完全。實驗完成后將所得液體進行旋蒸，干燥后取下進行稱量并計算纖維含油率[22]。

3 實驗結(jié)果與分析

3.1 兔絨原絨、無毛絨纖維細度測量

本實驗兔絨原絨、兔絨無毛絨各取兩組試樣進行實驗，數(shù)據(jù)采用以下公式計算：

兔絨原絨、無毛絨纖維細度測量結(jié)果如表1。由表1可知，兔絨原絨的平均直徑為17.86μm，兔絨無毛絨的平均直徑為15.02μm，二者相比，原絨平均直徑大于無毛絨平均直徑，直徑差距為2.84μm。由變異系數(shù)及標準差可得原絨及無毛絨允許誤差率分別為2.28%，2.24%，數(shù)據(jù)較為穩(wěn)定。

表1 兔絨原絨、無毛絨纖維細度測量結(jié)果

纖維細度改變主要是在兔絨梳理過程中，兔絨原絨中包含兔絨以及部分兔毛，梳毛機對兔絨原絨進行充分梳理及除雜時，將兔絨原絨中夾雜的兔毛剛毛進行剔除，而兔絨纖維的細度小于兔毛，故進行梳理過后的無毛絨平均細度明顯下降。

3.2 兔絨原絨、無毛絨手排長度測量

表2為兔絨原絨、無毛絨長度測試結(jié)果，其中兔絨原絨的平均長度為35.46mm，兔絨無毛絨的平均長度為28.21mm。由實驗結(jié)果可得，兔絨原絨長度大于兔絨無毛絨長度，長度差為7.25mm，經(jīng)過梳理后，纖維長度降低幅度約為20.45%，由此可以證明在加工過程中纖維長度有所損傷。

表2 兔絨原絨、無毛絨長度測試結(jié)果

在開松、梳理、除雜過程中，分梳機將兔絨原絨中粗毛進行分離排出，兔絨纖維會在設備部件中穿插梳理[23]，纖維經(jīng)受反復開松打擊，承受著摩擦力、沖擊力、彎曲力和拉伸力等作用力，此過程會造成纖維損傷。梳理后損傷的主要形式是纖維長度降低，短絨率增加[24]。

3.3 兔絨原絨、無毛絨纖維形態(tài)測試

通過掃描電子顯微鏡觀察，兔絨原絨表面結(jié)構特征如圖1所示，兔絨表面鱗片排列均勻緊密，鱗片縱向間距、張角較小且具有方向性。兔絨原絨鱗片保持較為完整，鱗片層結(jié)構層次清晰規(guī)整，表面覆蓋少量雜質(zhì)及油脂。

圖1 兔絨原絨掃描電鏡圖

兔絨無毛絨表面結(jié)構特如圖2，與兔絨原絨相比，無毛絨表面較為粗糙，出現(xiàn)龜裂、軀干受損等損傷痕跡，鱗片邊界規(guī)整度降低，無毛絨表面雜質(zhì)及油脂含量減少。

圖2 兔絨無毛絨掃描電鏡圖

鱗片層位于纖維最外層，可以抵抗外界腐蝕，保護毛干，對于兔絨的光澤、手感、吸濕和縮絨性也有一定的影響。在開松、梳理過程中會對鱗片表面造成一定損傷。通過本次電鏡拍攝來看，兔絨無毛絨鱗片表面有輕微磨損，對于后期生產(chǎn)與使用不會造成明顯負面影響。

3.4 兔絨原絨、無毛絨含油率測試

兔絨含油率采用以下公式進行計算：

式中：c為含油率（%）；mN為帶殘脂的球瓶質(zhì)量減去原有空瓶質(zhì)量（g）；mP為抽提后對照球瓶質(zhì)量減去原空瓶質(zhì)量（g）；mQ為試樣的質(zhì)量（g）[21]。

由表3可知，原絨1組含油率為1.50%，原絨2組的含油率為2.09%，原絨組平均含油率為1.80%，無毛絨1組含油率為1.70%，無毛絨2組含油率為1.21%，無毛絨組的平均含油率為1.46%。由數(shù)據(jù)可知，兔絨原絨含油率高于無毛絨0.24%。

兔毛是天然動物纖維，是優(yōu)質(zhì)紡織材料之一，在加工過程中不需要洗滌。分梳過程中，會除去粗毛、雜質(zhì)的同時，也會帶走部分油脂，纖維中部分液態(tài)油脂與金屬針布接觸時，由于金屬快速導熱的特性會使纖維中液態(tài)油脂降溫，凝聚在金屬表面，故造成兔絨梳理后含油率下降的情況。

4 結(jié)語

本文針對兔絨自身的理化性質(zhì)以及在梳理過程中的兔絨纖維性質(zhì)變化進行實驗研究，實驗依照國標和行業(yè)相關標準進行，在實驗過程中使用手排長度法、索氏提取法、控制變量法等實驗方法，針對同一批生產(chǎn)過程中的兔絨原絨、兔絨無毛絨為檢測目標進行對照試驗，對二者纖維細度、長度、縱向結(jié)構及含油率進行檢測分析。結(jié)果表明，兔絨無毛絨比兔絨原絨纖維平均細度降低了2.84μm，纖維長度降低7.25mm，纖維長度降低幅度約為20.45%，含油率降低0.24%，兔絨無毛絨鱗片結(jié)構出現(xiàn)輕微損傷。該結(jié)果表明該分梳設備將原絨中的粗毛排出，在開松、梳理、除雜過程中對纖維長度造成損傷，在梳理過程之中，纖維中部分液態(tài)油脂與金屬針布接觸時，由于金屬快速導熱的特性會使纖維中液態(tài)油脂降溫，凝聚在金屬表面，導致兔絨無毛絨含油率有所降低。

在生產(chǎn)工藝方面，兔絨原料狀態(tài)光滑且蓬松度高，不必要洗毛，在兔絨的喂毛方面，需根據(jù)使用分梳設備的種類不同，設定合適的喂入量。由于兔絨的特殊性，在設備結(jié)構方面，針布配備方面，工藝設定方面，在環(huán)境的溫濕度控制方面都存在特殊要求。兔絨與羊絨纖維相比，纖維斷裂強力低，輕柔易拉傷，所以在梳理過程中應減少梳理環(huán)節(jié)，合理調(diào)整各輥隔距，隔距宜大不宜小[3]。兔絨與羊絨纖維對比，摩擦系數(shù)小，比電阻大，放濕快。為了克服兔絨抱合力小、靜電大的問題，紡紗工藝方面可以通過加和毛油、靜電消除劑、悶毛、混紡等措施提高纖維的紡紗性能。

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Detection and Analysis of Physicochemical Properties of Rabbit Cashmere

GAO Yuan-jiea, b, WANG Jin-huia, b, ZHU Zhea,b, CHEN Wua,b

（a. Technical Research Institute, b. National Local Joint Engineering Laboratory for Advanced Textile Processing and Clean Production, Wuhan Textile University, Wuhan Hubei 430200, China）

Experimental research is carried out on the physical and chemical properties of rabbit hair itself and the changes in the properties of rabbit hair fibers during the carding process. Method: Soxhlet extraction method, control variable method and other experimental methods, the control test was carried out for the raw rabbit cashmere and rabbit cashmere wool in the same production process as the detection target, and the fiber fineness, length, longitudinal structure and Oil content was tested and analyzed. The results showed that the average fiber fineness of rabbit hairless wool was reduced by 2.84 μm, the fiber length was reduced by 7.25 mm, the fiber length was reduced by about 20.45%, and the oil content was reduced by 0.24% compared with the rabbit wool raw wool. Minor damage occurred. The results show that the carding device discharges the coarse hair in the raw wool, and damages the fiber length during the process of opening, carding and impurity removal. During the carding process, when part of the liquid grease in the fiber contacts the metal card clothing, due to the fact that rapid thermal conductivity of metal will cool the liquid oil in the fiber and condense on the metal surface, resulting in a decrease in the oil content of the rabbit fleece. The experiment provides data support and reason analysis for the practical process in the workshop production, proposes optimization for the carding and spinning process of rabbit fleece, and provides basic data and information for rabbit fleece and its processing technology.

dehair angora；physical and chemical indicators；production process；carding；SEM

通訊作者：陳悟（1968-），男，教授，博士，研究方向：特種動物纖維分梳設備.

TS 107.1

A

2095－414X(2022)04－0003－05