拉伸细化羊毛纤维的性能研究
第26卷第1期2005年2月纺 织 学 报Journal of T extile Research V ol. 26,N o. 1Feb. ,2005
拉伸细化羊毛纤维的性能研究
王晓红, 杨锁廷, 姚金波, 刘建中, 张淑洁
(天津工业大学, 天津 300160)
摘 要 对采用自主开发的T J G D 2ERDOS 202型羊毛假捻拉伸机加工的羊毛纤维的性能进行了测试, 并与进口羊毛纤维进行了对比, 结果表明该设备加工出的羊毛纤维的物理、力学性能均达到或超过设计要求。关键词 假捻拉伸机; 拉伸细化; 羊毛; 纤维性能
中图分类号:TS1021311 文献标识码:A 文章编号:025329721(2005) 012039203
Study on the properties of slenderized w ool
W ANG X iao 2hong , Y ANG Suo 2ting , Y AO Jin 2bo , LI U Jian 2zhong , ZH (Tianjin Polytechnic Univer sity , Tianjin , China )
Abstract The properties of slenderized w ool produced by a J G D 22of w ool false twist drawing equipment were tested and is reported along with the result shows equal or better per formance of the slenderized w ool produced in terms of its property. K ey w ords false twist w ; fiber property
, 细支。羊毛拉伸细化设备的成功研制, 为绒毛原料的细化及产品的升级换代提供了保证。
羊毛拉伸细化技术的研究始于1984年, 但真正实现工业化生产却是近几年的事。目前国内在这方面的研究主要包括羊毛的拉伸理论、加工工艺和加工设备, 并已取得了阶段性成果
[1,2]
112 测试内容和仪器
形态特征采用KYKY 22800型扫描电子显微镜观察; 纤维细度采用投影显微镜法测试; 纤维长度采用梳片式长度分析仪测量法测试; 纤维单纤强度采用YG 001A 单纤强度仪测试; 纤维摩擦性能采用罗
德(R oder ) 纤维摩擦系数仪测试; 纤维热收缩率的主要实验仪器及用具为电热恒温水浴锅、温度计、镊子、直尺。
。同时, 国内一
些企业也已引进了国外的主要加工机型, 并投入工业化生产, 但由此加工出的羊毛纤维的性能测试未见详尽报道。
在近两年的理论研究与实践的基础上, 天津工业大学开发了T J G D 2ERDOS 202型羊毛假捻拉伸机
[3]
2 结果与分析
211 形态特征
在扫描电子显微镜上观察原毛和部分样品放大2000倍的电镜照片, 结果如图1所示
。未处理羊毛
, 并成功地加工出拉伸细化羊毛毛条。本文主的鳞片覆盖在毛干上, 鳞片间距较小, 端部呈明显的锐角, 其截面为圆形或近似圆形。拉伸处理后的羊毛纤维细度变细, 鳞片密度降低, 其表面鳞片较未拉伸纤维翘起明显, 鳞片的高宽比明显增加。从图1中还可以看出, 有些鳞片表面有裂纹, 有的有严重撕裂现象。拉伸细化羊毛纤维粗的地方鳞片间距小,
要介绍由该设备加工出的羊毛纤维的性能, 并与国外生产的Optim 羊毛纤维进行了对比。
1 实验部分
111 试 样
实验采用的3种羊毛纤维分别为66、70、80
外毛条(原毛) ; 由T J G D 2ERDOS 202型羊毛假捻拉伸机拉伸细化的毛条(拉伸羊毛) ; 国外生产的拉伸细化毛条(Optim 纤维) 。
S S S
细的地方鳞片间距大些, 正是由于这些原因, 纤维的细度、强度以及弹性伸长不匀率都有所增大, 这些对纺纱、织造以及染整加工都会造成不利的影响。拉伸细化羊毛纤维的截面根据加工设备和工艺的不
作者简介:王晓红(1964-) , 女, 汉族, 副教授, 硕士。主要从事纺织工艺与设备、纺织复合材料等的研究。
0】【4 纺织学报2005年 第1期
同有较大的差异, 有的羊毛纤维截面仍为圆形, 也有的为多角形或非圆柱型。羊毛鳞片间距的增加和不规则的多边棱角产生光的折射效应可能是导致拉伸细化羊毛具有丝般光泽的基本原因
。
握持作用较小, 使得粗短纤维含量偏高, 将会给后序加工造成一定困难。
为了测试羊毛拉伸后不同长度的纤维细度变化
S
情况, 以70羊毛为试样, 对拉伸前后的毛条经手排法取长、中、短6组试样, 依照上述显微镜法对细度进行测试, 每个试样做2组, 每组500根以上, 取其2组结果的平均值, 整理后的结果见表2。由表2可以看出, 纤维越长拉伸效果越好, 说明纤维越长, 在拉伸过程中越容易握持; 纤维越短, 不仅细度变化小, 而且其细度离散系数增大幅度越大。
表2 不同长度羊毛拉伸后细度变化
试样
未拉伸(长) 未拉伸(中长) 未拉伸(短) 拉伸(长) (中长μ平均细度Πm [***********]71μ均方差Πm [**************]
离散系数Π%
[***********][1**********]0
图1 拉伸细化羊毛与原毛样品电镜照片
从拉伸机理上考虑, 拉伸处理后的羊毛变细, 是
由于其大分子构型由α型螺旋链转变为伸直的β型螺旋链以及大分子间滑移的结果; 拉伸时, 具有弹性的皮质层被拉细拉长, 白细胞组成的鳞片层, , 伸后鳞片层密度降低, 起明显, ; 度、, 致使, 有的甚至出现严重撕裂现象; 拉伸细化羊毛纤维截面为多角形或非圆柱型是因为羊毛假捻拉伸造成纤维间相互挤压所致。
212 细度与长度
21 度 由表1可知, 拉伸后羊毛的长度增
以66外毛条为例, 取拉伸后的2个批次的试样1、2与原毛对比, 每批次细度测试500根以上2组, 取其平均值; 长度每批次做2个试样, 取其平均值, 整理后, 数据如表1。
表1 拉伸细化羊毛与原毛对照表
平均变异平均
标准差
纤维试样直径系数长度
μΠm
S #
[***********]95661
[***********]766S 2#
原毛[***********]7
离散
均方差
系数
Πmm
[***********][1**********]8
短毛率Π%
61
[1**********]
#
#
S
20%～25%左右, 短毛率降低, 但长度离散系数增加。这说明在拉伸过程中不仅把纤维拉长拉细, 而且还存在把纤维拉断的意外情况。这种情况会给纺纱加工带来不利的影响, 因为纤维长度离散大, 在牵伸和梳理过程中都不容易控制, 易导致牵伸中纤维的无序滑移, 影响纱的条干, 还会增加纱线的毛羽。因此, 对现有拉伸设备及其工艺仍需进一步改进和完善。同时, 在整个加工过程中的每个环节如预处理、假捻拉伸与定形中所用药剂用量、温度、作用时间、有效握持力大小、捻度大小、拉伸强度大小等因素, 又都是相互促进、相互制约的, 在实际生产中, 只有达到最佳组合, 才能将羊毛纤维有效的拉长拉细。213 力学性能
在力学性能方面测试了断裂伸长率和相对强度, 结果如表3所示。
表3 拉伸细化羊毛断裂伸长率和强度变化
试样
Optim 纤维70原毛70S 拉伸羊毛80原毛S 拉伸羊毛
S S
断裂伸长率Π%
[***********]12
(cN ・相对强度Πtex -1)
[***********]2725159
S
21211 细 度 由表1可知, 拉伸后羊毛的细度降
低3μ80拉m , 超过10%的设计要求。经过对70、伸羊毛的测试, 都能够达到10%以上, 从而大大提高了羊毛原料的使用性能。
经拉伸处理的羊毛纤维细度离散系数比未处理的有所增大, 说明羊毛的细度一致性变差, 这是由于拉伸强度、加压握持力不匀等造成。纤维经过拉伸后粗细不匀, 使得拉伸细化羊毛纤维细度离散系数增大, 而且从握持拉伸的有效性来看, 短纤维的有效
S S
21311 断裂伸长率降低 由表3可知,70原毛经
拉伸后断裂伸长率降低22112%, 80原毛降低
36171%。拉伸细化羊毛断裂伸长率的降低将导致纤维伸长弹性的劣化和纤维耐疲劳性的降低, 理论上会使纺纱织造过程的断头增加。拉伸细化羊毛断
S
2005年 第1期纺织学报1】【4
裂伸长率的降低, 是由于羊毛纤维经拉伸处理后, 其分子构型由α型转变为β型后, 羊毛纤维的拉伸变形能力下降所致。采用自行研制的T J G D 2ERDOS 202
S S
拉伸机,70与80原毛拉伸得到的细化羊毛比国外的Optim 纤维的断裂伸长都要高出20%～30%左右, 断裂强度和相对强度相对稍高或基本相同, 这说明国产设备生产的拉伸细化羊毛性能已接近或达到国外生产的拉伸细化羊毛纤维的性能。21312 相对强度增加 由表3可知, 经拉伸后的羊
S
毛强度明显增加,70原毛经拉伸后相对强度增加15197%,80原毛经拉伸后相对强度增加20179%。
S
维的大分子构型又由β型转变为α型。从表中可以看出, Optim 纤维的热收缩率较高, 表明用T J G D 2ERDOS 202拉伸机生产的拉伸细化羊毛纤维的拉伸定形效果优于Optim 纤维的定形效果。
表5 拉伸细化羊毛不同温度下的热收缩率试样
Optim 纤维80S 原毛80拉伸羊毛70S 原毛拉伸羊毛
S S
%
90℃[***********]10157
60℃[***********]60
70℃[***********]30
80℃[***********]29
相对强度增加, 一方面可能是拉伸后一些纤维弱、细
节的断裂所致; 另一方面主要是羊毛经拉伸后, 微观上导致羊毛蛋白质分子(又称肽链) 伸展, 取向度提高; 再有在对羊毛进行拉伸处理时, 从纤维部分分子键的拆离, 到分子键的重排, 通过对毛纤维的拉伸和挤压等的特殊处理, , 晶度与结晶取向都有所增加。214 摩擦性能
4, 拉伸、动态顺逆向因数与原毛, T J G D 2ERDOS 202拉机伸得到的细化羊毛与Optim 纤维相比, 上述摩擦指标基本一致。
从拉伸细化羊毛纤维形态特征分析可知, 其表面鳞片较未拉伸纤维翘起明显, 有些鳞片表面有裂纹, 甚至有撕裂。而且, 有些纤维经过拉伸后纤维截面为多角形或非圆柱型, 这些因素可能是造成拉伸羊毛各项摩擦系数增大的最根本原因。
表4 拉伸细化羊毛摩擦性能变化
试样
Optim 纤维70S 原毛70S 拉伸羊毛80S 原毛S 拉伸羊毛
纤维的收缩性能是区别拉伸细化羊毛纤维和拉伸膨化羊毛纤维的关键。由于对拉伸细化羊毛纤维
是永久定形, 。而拉伸使羊毛分子键的, 一是利用羊毛拉, 使羊毛纤维因卷, 经膨化处理, 又使羊毛的卷曲度回复, 从而形成回缩; 二是利用羊毛拉伸后, 对羊毛纤维分子内部结构的暂时定形来实现的, 经纺纱后的膨化处理, 羊毛纤维分子间的交链被重新破坏而产生回缩, 这二部分的收缩, 形成了拉伸膨化羊毛纤维的高收缩性能。因此, 可根据产品的不同要求, 调整定形工艺, 一般将拉伸膨化羊毛纤维的收缩率控制在20%～30%为宜。
3 结 论
1) 采用T J G D 2ERDOS 202型羊毛假捻拉伸机拉
静态摩擦系数
顺向逆向[***********][***********][***********]012757动态摩擦系数
顺向逆向[***********][***********][***********]013183
伸细化的羊毛纤维比拉伸前的羊毛纤维更细、更长、
强度更高、光泽更亮, 在纤维的细度、长度以及热收缩等性能方面均达到或超过了设计要求, 但拉伸设备的拉伸效率还有待于进一步提高。
2) 采用T J G D 2ERDOS 202型羊毛拉伸设备所获得拉伸细化纤维比Optim 羊毛纤维的结晶度与取向度都有所增加, 羊毛纤维的超分子结构十分一致。参考文献:
[1] 谢凡. 国外羊毛拉伸技术介绍[J].毛纺科技,2001, (1) :
12-14.
[
2] 于伟东, 钱海频, 刘洪玲, 等. Optim 纤维的物理性能研究[J].
东华大学学报(自然科学版) ,2002,28(1) :78-82,90. [3] 杨锁廷. 羊毛拉伸细化加工设备和工艺的研究[J].纺织学
215 热收缩率
热收缩率的测试结果如表5所示。从表5实验
结果可以看出, 不管是拉伸的羊毛纤维还是未拉伸的羊毛纤维, 其热收缩率都随着温度的升高而增大, 在不同温度下拉伸后的羊毛纤维的热收缩率都要高于未拉伸的羊毛纤维, 这是因为羊毛大分子的S —S 键链接不稳定, 在一定条件下, 部分拉伸细化羊毛纤
报,2003,24(6) :61-63.