翟 倩，溫 潤，徐廣標(biāo)

(東華大學(xué) 紡織學(xué)院，上海201620)

木棉纖維是一種天然中空的纖維素纖維，具有質(zhì)輕、細(xì)、軟的特征[1]，傳統(tǒng)上大多被用作保暖填充蓄料、吸油隔熱等材料[2-4]。 近年來，隨著紡紗技術(shù)的不斷提高，有前人將木棉/棉進(jìn)行混紡[5-6]，將其應(yīng)用于服裝面料的開發(fā)。 已有文獻(xiàn)主要集中在木棉纖維原料的性能、紡紗工藝及質(zhì)量表征等方面[7-9]，對于木棉/棉混紡紗線的結(jié)構(gòu)與性能目前還尚未有系統(tǒng)的評價(jià)[10]。 因此，本論文采用四種不同規(guī)格的木棉/棉緊密紡紗線及純棉對比樣，從纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)、紗線的條干均勻度、毛羽及強(qiáng)伸性等四個方面評價(jià)了其性能特征，為木棉/棉混紡紗線的應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支撐。

1 試驗(yàn)

1.1 材料

采用四種不同細(xì)度混紡比20/80 木棉/棉混紡紗線及其對比樣。 紗線基本規(guī)格參數(shù)見表1。

1.2 測試指標(biāo)

1.2.1 紗線結(jié)構(gòu)

采用荷蘭Phenom 臺式掃描電子顯微鏡(SEM)，其背散射電子圖像分辨率8nm，二次電子圖像分辨率8nm，加速電壓5kV ～15kV。 放大倍數(shù)20～150，000 倍，燈絲類別：CeB6。

表1 紗線規(guī)格參數(shù)

縱向紗線直接進(jìn)行觀察；橫向紗線先用羊毛進(jìn)行包埋切片再觀察其截面。

1.2.2 紗線條干均勻度測試

參照FZ/T 01069—2007《紡織品 紗線條干不勻試驗(yàn)方法 光電法》標(biāo)準(zhǔn)，試樣預(yù)調(diào)濕、調(diào)濕與試驗(yàn)用標(biāo)準(zhǔn)大氣參照GB/T 6529，試驗(yàn)溫度(20±2)℃，相對濕度(65±2)%。 選用YG135G 條干均勻度測試儀進(jìn)行測試，測試速度200m/min，測試時間0.5min，每種試樣測試3 次。

1.2.3 紗線毛羽測試

參照FZ/T 01086—2000《紡織品 紗線毛羽測定方法 投影計(jì)數(shù)法》標(biāo)準(zhǔn)，選用YG172 型紗線毛羽測試儀進(jìn)行測試，片段長度10m， 測試速度15m/min，每種試樣測試5 次。

1.2.4 紗線強(qiáng)伸性測試

參照GB/T 3916—1997《紡織品 卷裝紗 單根紗線斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長率的測定》標(biāo)準(zhǔn)，試樣預(yù)調(diào)濕、調(diào)濕與試驗(yàn)用標(biāo)準(zhǔn)大氣參照GB/T 6529，試驗(yàn)溫度(20±2)℃，相對濕度(65±2)%。 選用YG061FQ 系列型電子單紗強(qiáng)力儀進(jìn)行測試，試樣拉伸隔距500mm，拉伸速為500mm/min，預(yù)加張力0.5cN/tex。 每種試樣測試30 次。

2 結(jié)果與討論

2.1 紗線的形態(tài)結(jié)構(gòu)

由掃描電子顯微鏡觀察木棉/棉混紡紗線的縱向、橫向形態(tài)結(jié)構(gòu)分別如圖1 和圖2 所示。

圖1 20/80 木棉/棉紗線縱向形態(tài)

圖2 木棉/棉紗線橫向形態(tài)

由圖1 和圖2 可看出，緊密紡木棉/棉混紡紗線中木棉纖維的中空有所保留，但在混紡紗線中呈現(xiàn)壓扁中空狀態(tài)；從紗線截面可以看出，木棉纖維主要分布在紗線表面。

2.2 條干均勻度

采用紗線條干不勻(CV 值)、千米細(xì)節(jié)(-30%)、千米細(xì)節(jié)(-40%)、千米細(xì)節(jié)(-50%)、千米細(xì)節(jié)(-60%)、千米粗節(jié)(+35%)、千米粗節(jié)(+50%)、千米粗節(jié)(+70%)、千米棉結(jié)(+140%)、千米棉結(jié)(+200%)等指標(biāo)來衡量紗線條干均勻度，結(jié)果如表2 所示。

表2 紗線條干均勻度測試結(jié)果

由表2 可知，20/80 木棉/棉混紡紗的CV 值、千米細(xì)節(jié)、千米粗節(jié)略高于環(huán)錠紡純棉紗線。 20/80 木棉/棉混紡紗的條干不勻率略大于純棉紗線的條干不均率。 這是由于木棉纖維長度較棉纖維短，紡紗難度大，20/80 木棉/棉混紡紗的粗細(xì)節(jié)和棉結(jié)比較多，導(dǎo)致紗線不勻率比較大。 木棉混紡紗線的粗細(xì)節(jié)主要集中在40%以內(nèi)，對于上機(jī)織造的影響不大。

2.3 毛羽

木棉/棉混紡紗線毛羽測試結(jié)果及毛羽分析如表3 和圖3 所示。

表3 紗線毛羽測試結(jié)果

圖3 紗線毛羽分布

從表3 和圖3 可以看出，毛羽的主體組成部分是1mm～2mm 的毛羽，由于長度短對紗線質(zhì)量影響較小。 3mm 以上長度的毛羽對于紗線質(zhì)量產(chǎn)生影響較大，因此主要以長度在3mm 以上的毛羽作為研究對象。 由表3 中3mm 長度以上毛羽數(shù)量可知，20/80 木棉/棉混紡紗線的表面毛羽數(shù)量大于純棉紗線的毛羽數(shù)量。 相同混紡比的20/80 木棉/棉紗線，紗線線密度越小，紗線越細(xì)，紗線截面中的纖維就越少，因此紗線表面的毛羽也越少。

2.4 強(qiáng)伸性

木棉/棉混紡紗線及對比樣純棉紗線的拉伸斷裂曲線如圖4 所示。 木棉/棉混紡紗線的斷裂強(qiáng)力、斷裂強(qiáng)度以及斷裂伸長率測試結(jié)果見表4。

圖4 紗線的拉伸斷裂曲線

表4 紗線強(qiáng)伸性測試結(jié)果

由圖4 可看出，木棉/棉混紡紗線和純棉紗線的拉伸斷裂曲線相似，根據(jù)表4 可知，木棉/棉混紡紗線的斷裂強(qiáng)力大于170.23cN，純棉紗線的斷裂強(qiáng)力大于151.35cN，斷裂強(qiáng)力與紗線細(xì)度相關(guān)；木棉/棉混紡紗線的強(qiáng)度在16.00cN/tex ～20.27cN/tex 之間，純棉紗線的強(qiáng)度12.63cN/tex ～17.62cN/tex 之間，相同細(xì)度的木棉/棉混紡紗線強(qiáng)度大于純棉紗線；相同細(xì)度的木棉/棉混紡紗線斷裂伸長率比純棉紗線大。

在根據(jù)表4 中斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長率指標(biāo)，繪制不同線密度下20/80 木棉/棉混紡紗線和純棉紗線的拉伸性能曲線，見圖5 和圖6。

圖5 木棉混紡紗及純棉紗斷裂強(qiáng)力比較

圖6 木棉混紡紗及純棉紗斷裂伸長率比較

根據(jù)理論分析，木棉纖維長度較短，且纖維變面光滑無轉(zhuǎn)曲，因此纖維之間摩擦力較小，在紗線細(xì)度相同的情況下木棉混紡紗線的強(qiáng)力理論上小于純棉紗線的強(qiáng)力。 由圖5 可看出，20/80 木棉/棉紗線的紗線強(qiáng)力大于相同線密度的純棉紗，這是由于其紡紗方式不同，木棉/棉混紡紗線采用緊密紡，純棉紗采用普通環(huán)錠紡。 因此，相同細(xì)度的木棉/棉混紡紗線強(qiáng)力大于純棉紗。 由圖6 可看出，20/80 木棉/棉紗線和純棉紗受到拉伸時，混紡紗線更容易產(chǎn)生滑移這是由于棉纖維表面有轉(zhuǎn)曲，纖維之間已產(chǎn)生摩擦；木棉纖維表面光滑，摩擦系數(shù)小，因此兩種纖維之間更容易產(chǎn)生滑移。

3 結(jié)論

木棉纖維在木棉/棉混紡紗線中被壓扁，并且主要分布在紗線表面；紗線的條干整體較均勻，CV值在20%以內(nèi)；3mm 內(nèi)的紗線毛羽數(shù)略高于環(huán)錠紡純棉紗線；木棉/棉混紡紗線紗線強(qiáng)度在16cN/tex～20cN/tex 之間，斷裂伸長率大于5.3%，與環(huán)錠紡純棉紗線類似。