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 第七届(2017)中国兔业发展大会
 
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兔毛与羊绒性能及应用研究
      
原发表日期: 2017-11-28  文章来源: 第七届(2017)中国兔业发展大会  

唐静,齐玲玲,王行艳,巩蕾琦 

(1天津工业大学纺织学院,天津 35000002先进纺织复合材料教育部重点实验室,天津 35000003兔现代农业产业技术体系加工与综合利用岗位,天津 300387)

Application Study on Property of Rabbit Hair and Cashmere Wool

 

TANG Jing,QI Ling-ling,WANG Xing-yan,GONG Lei-qi

(1.School of Textile, Tianjin Polytechnic University, TianJin 35000002.Key Laboratory of Advanced Textile Composites Tianjin Polytechnic University, Ministry of Education, TianJin 35000003.Processing and Comprehensive Study Center of Rabbit Modern Agricultural Industry Technical SystemTianJin 300387)

 

要:利用现代测试技术手段对兔毛与羊绒纤维在外形结构、物理性能及其成品性能的比较,综合分析兔毛与羊绒纤维之间的相似之处及差别,以及在兔毛混纺纱线上开发的应用与前景。经过比较分析发现兔毛与羊绒有相似的性能,如手感都较柔软,断裂强力及伸长率非常接近,而且保暖性较羊绒更优越,因此羊绒能够达到的效果兔毛也可以达到。另外兔毛易获得,生产工艺环保,所以兔毛更具有开发优越性。同时课题对兔毛的混纺进行了工艺优化,在了解兔毛纤维间的抱合力较差、摩擦系数较小,同时比电阻较羊绒纤维大,使得其在纺制及穿着过程中容易产生静电的基础上,顺利完成兔毛纺纱工艺及机织织物设计与织造。

 

关键词:兔毛;羊绒;纤维;应用

 

窗体顶端

Abstract: Based on modern testing of rabbit hair and cashmere fibers in shape of structure, physical property and product performance, the similarity and difference of rabbit hair and cashmere wool fiber were analyzed. A forecast was put out about the developing and applying prospect of rabbit hair applied in blending yarn. Rabbit hair is hand feeling soft and nearly the same breaking strength and elongation rate similar to cashmere wool. The warmth retaining ability of rabbit hair is better than cashmere wool. Rabbit hair is as well as cashmere wool in using effect. Rabbit hair is easy to get and more environmentally friendly. Then rabbit hair is more suitable for developing than cashmere wool. The blending technique of rabbit hair was improved. There is low fiber cohesion and friction coefficient between rabbit hair fibers. The rabbit hair specific resistance is greater than cashmere wool fiber and easier to generate static electricity in the spinning and dressing process. Rabbit hair spinning technique and weaving fabric were successfully designed and woven.

 

Key wordsRabbit hair; Cashmere wool;Fiber; Application

 

近年来,人们物质生活水平日益提高,对服装服饰等穿着用品有了更高的要求,但是羊绒纤维价格较高,偏重于制作奢侈用品,所以兔毛纤维的开发研究和应用便显得更加必要。因为兔毛手感柔滑、轻盈、蓬松、洁白、保暖性强、原料易得,而且兔毛是绿色纺织的代表,兔毛的发展成为必然。

1 兔毛与羊绒纤维性能的研究

1.1形态结构

   从外观形态来看兔毛与羊绒都属于天然可再生纤维,形态结构相似,兔毛纤维细度不均匀,根部及其尖端比中部要粗,因此当整根兔毛纤维受力的作用而产生拉伸变形时,易断裂。而羊绒纤维整体粗细就很均匀,没有兔毛上的薄弱处,有较低的细度不匀率。兔毛纤维的卷曲较少,纤维平直顺滑,而羊绒卷曲比兔毛多,并且卷曲程度也大,因此羊绒纤维的抱合力明显高于兔毛纤维。

1.2兔毛与羊绒力学性能测试与分析

实验所用仪器为电子单纤维强力仪,因所测试的纤维类型,选取夹持纤维的长度为20mm,测试速度为10mm/min,每种测试50次,求取平均值。测试数据如表1所示。

1  纤维强伸性能测试

纤维

类型

断裂强力

cN

断裂伸长率

%

弹性模量

cN/dTex

断裂强度

cN/dTex

粗兔毛

细兔毛

山羊绒

绵羊毛

18.44

4.70

6.30

5.76

28.45

27.81

30.12

22.87

252.44

68.24

70.66

40.23

11.04

2.81

3.04

3.45

从上表看出,细兔毛单纤维的各性能都略低于羊绒,断裂强度是所测指标中与羊绒相差最大的。其他的性能都与羊绒及其接近,甚至比绵羊毛还要好。而且在得到的兔毛之中,纤维的差异明显,因此要对兔毛粗细进行人工分离。

1.3 兔毛与羊绒摩擦系数测试与分析

本次实验使用Y151型纤维摩擦系数仪,分别测试其动摩擦及静摩擦,并对每一根纤维的顺向与逆向各测试一次。实验所使用的是常见的绞盘法。每种纤维测试30根,排除数据差异极大的数据后,剩下的求取平均值。测试结果如表2所示。

2  摩擦系数结果对照表

金属辊

粗兔毛

细兔毛

梳后兔毛

羊绒

静摩擦

顺鳞片摩擦系数

逆鳞片摩擦系数

摩擦效应/%

动摩擦

顺鳞片摩擦系数

逆鳞片摩擦系数

摩擦效应/%

 

78

87.05

5.4

 

102.45

108.6

2.9

 

80.5

91.65

6.5

 

95.5

104.4

4.5

 

76.4

84.2

4.9

 

92.7

101.4

4.5

 

92.3

104.75

6.3

 

106.55

117.3

4.8

 

从图1中可以看出兔毛纤维的摩擦效应低于羊绒纤维,但差距大。这是因为兔毛纤维的鳞片层排列较羊绒平滑,向外凸起的较少。而这一特性使兔毛纤维具有抱合力差,纤维间容易发生相对滑移及所成织物容易掉毛的特点。

1.4  兔毛与羊绒比电阻测试与分析

实验使用YG321型纤维比电阻测试仪进行兔毛与羊绒的比电阻测试。

    首先准备兔毛与羊绒各45g,将其放在标准大气条件下进行平衡处理,待达到平衡后,将其均分为3份,放在一旁。然后打开仪器开关,将仪器进行预热30min。再进行仪器准确度的微调,并反复调试几次,保证其调试结果的准确性。最后将测量纤维用的测量盒从仪器内取出,把准备好的15g纤维撕扯均匀后放入测量盒内用压力块压好,再放回仪器中,转动仪器上的黑色小手柄,向测量盒施加一个适当的力将其固定好。

实验完毕后再对三次结果取平均值进行比较。

测试结果如表3所示。

从表3能够直观看出兔毛纤维的比电阻大概是羊绒纤维的两倍,这还是在给兔毛纤维经过加湿后的结果。这种现象表明在兔毛未加湿时比电阻值差距更大,由此可见羊绒产生静电的现象要比兔毛小的多,在织造过程中对环境要求也不及兔毛苛刻。

3  质量比电阻实验结果

纤维类型

第一次比电阻/Ω??cm-1

第二次比电阻/Ω??cm-1

第三次比电阻/Ω??cm-1

平均质量比电阻/Ω??cm-1

兔毛

5.23x1010

5.32x1010

5.26x1010

5.27x1010

  羊绒

2.74x1010

     2.68x1010

2.77x1010

        2.73x1010

1.5 兔毛与羊绒回潮率测试与比较

本次实验我们采用的是直接测量法中的烘箱干燥法。

具体步骤:称取兔毛与羊绒各个50g,并将试样撕松,观察其中是否存在杂质,若存在则挑出去并补上同等质量的纤维。调整仪器的水平和天平平衡。开启电源,设定温度为105℃,待烘箱温度上升到设定温度后,将装有纤维的烘蓝放入烘箱中。当烘箱里温度再次达到105度时记录时间,30min后关电源,停留一分钟进行称量并记下数据。重复以上操作,但是由30min后关闭电源开关降到每10min一次,直到两次称量的重量差在0.05%时,结束实验。根据测试结果,得到了兔毛羊绒的吸湿重量变化,记录结果如表4所示。

4  兔毛羊绒吸湿重量变化表

时间/min

 

重量/g 

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

兔毛

0

16.47

17.13

17.355

17.445

17.52

17.565

17.595

17.595

17.595

羊绒

0

16.425

16.695

16.785

16.815

16.845

16.86

16.863

16.866

16.868

当然,为了使实验更加精确,又做了放湿实验进行比较分析。为使其吸湿达到平衡,将兔毛与羊绒放在100%水的干燥缸内48h,然后按照吸湿的测试方法进行测试,从而得到它们的放湿重量变化,记录结果如表5所示。

5  兔毛羊绒放湿重量变化表

   时间/min

重量

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

兔毛

24.75

21.93

20.7

19.86

19.365

19.05

18.795

18.66

18.54

18.525

羊绒

27.54

25.8

24.75

22.305

21.075

20.01

18.9

18.675

18.54

18.525

通过重量变化,可以计算出吸湿、放湿时的回潮率变化,为了更加直观得进行比较,绘制出了兔毛羊绒吸湿放湿回潮率曲线,如图2、图3所示。

 

2  兔毛羊绒吸湿曲线比较图

 

  3  兔毛羊绒放湿曲线比较图

    通过实验得到,在回潮率方面,兔毛与羊绒基本上差距不大,兔毛也具有良好的吸湿放湿性能,进而有良好的穿着舒适度。

2 纺纱及纱线性能测试

由上述研究实验可知,兔毛比较轻,单根纤维的强力不高,纤维与纤维之间的抱合性不好,静电大。因此纯兔毛纺纱、织成织物有一定困难。而基于兔毛的种种优点,具有开发的必要性。所以混纺就显得尤为重要。经过对几种常用化纤进行比较,我们选择腈纶与兔毛混纺,因为腈纶在断裂性能、卷曲程度和摩擦系数方面与兔毛有很好的互补作用,取长补短后可使得织物具有更加优秀的性能。

2.1 兔毛与腈纶的混纺

为了保证实验顺利进行,本次实验采取的兔毛/腈纶纤维混纺比为4060,增大腈纶的混纺比例主要是为了提高成型织物的强力与保型性与织造过程的顺利进行,减少原料的浪费。这里我们总计使用原料1 000g,其中包括兔毛400g及腈纶600g

我们先对兔毛纤维使用和毛油和抱合力增强剂进行前处理,然后进行闷毛处理。24h后,我们使用XFH型和毛机对兔毛纤维和腈纶纤维进行开松混合。然后我们对混合纤维用数字式梳棉机进行梳理得到成条14根。梳理完成后测得生条干定量为9.41g/5m

在并条工序中,为了让熟条顺利出条,我们保持了一个相对湿润的环境来减少静电的影响。设置的工艺参数如表6所示

6  工艺参数对照表

工序

干定量g/5m

并条根数

牵伸倍数

出条速度m/min

头并

二并

15.15

20.90

7

7

5.02

7.31

5

10

又经过了粗纱、细纱工序后,我们成功得到了兔毛与腈纶的混纺纱线。

2.2 兔毛混纺纱线性能测试

2.2.1 单纱强力测试 本试验所用实验仪器为电子单纱强力仪,纱线夹持隔距设定为500mm,这样可以使最大伸长率达到80%,拉伸速度设定500mm/min。分别测试单纱与股线。

7   电子单纱强力机测试报表

纱线

类型

断裂强力

cN/dtex

断裂强度

mm

断裂伸长率

%

断脱强力

cN/dtex

断脱伸长率

%

80特股线

平均值

CV

40特单纱

平均值

CV

 

1342.54

4.50

 

617.00

6.79

 

14.59

4.51

 

13.41

6.79

 

23.74

5.62

 

22.80

7.19

 

1334.49

4.47

 

613.21

6.63

 

23.75

1.13

 

22.82

1.44

由表7可以得到,单纱与股线的断裂强力与断脱强力并不是简单的二倍关系,其提升度要高于其简单的加成,而其他数值的平均值则相差不多。CV值差异则较大,这是因为合股增加了条干的均匀度,降低了条干不匀率。因此合股纱线具有更加优越的织造性能,制成服装的耐磨性也高,增加了服装的使用寿命。

2.2.2捻度测试分析 本试验使用捻度测试仪进行成型纱线的单纱与股线捻度的测试,分别用一次退捻加捻法与直接计数法。在实验过程中,设置夹持长度为250mm,单纱与股线各测试20组。实验总结表格如下表8

8  纱线捻度测试结果

纱线类型

捻度平均值/10cm

变异系数/%

捻系数/m

单纱

股线

50.63

81.35

2.92

2.07

320.21

727.62

    由表8知,单纱的捻系数较小且小于330。股线的捻系数较大且大于360。因此单纱适合用作针织服装的制成,股线适合用作机织织物的制成。

2.2.3 毛羽测试分析 本次试验使用YG172纱线毛羽测试仪,在使用前应将仪器进行预热20min。并在预热过程中进行参数设定,测试速度设定为30m/min,一次测试长度为10m,每种类型纱线共计测试3次。记录如表9

9   纱线毛羽测试记录

毛羽长度

类型

1mm

2mm

3mm

4mm

5mm

6mm

7mm

8mm

9mm

单纱

   1/1

   1/2

   1/3

股线

   1/1

   1/2

   1/3

 

1973

1904

2059

 

1476

1583

1542

 

451

450

518

 

337

373

394

 

119

104

132

 

93

103

90

 

37

38

47

 

30

37

28

 

11

10

19

 

14

10

8

 

5

4

5

 

7

3

6

 

0

1

2

 

2

0

2

 

0

0

1

 

0

0

2

 

0

0

1

 

0

0

0

    比较得出:合股有助于降低纱线的毛羽量,从而使得纱线更加光滑,见图4

2.3 兔毛与羊绒比较

与羊绒纱线进行比较,纱线线密度相同时,兔毛纱线的毛羽明显比羊绒纱线毛羽多,在强力方面,兔毛混纺纱线比纯羊绒纱线更加结实耐用,弹性更好,混纺改善了兔毛纤维的不足,;在条干均匀度方面,兔毛纱线的粗细节较少

3 织造工艺研究与新产品

3.1织造工艺

在纱线性能测试完成后,进行机织物设计,用小样机进行织造。小提花、平纹织物效果如图5、图6所示。

 

3.2织物性能测试

3.2.1透气性

本实验所用仪器为TG(B)461D-2型数字式织物透气量仪,测试结果如表10所示

10   透气性测试

纱线特数/Tex

组织类型

喷嘴号数

试样压差/pa

透气率mm/S

50

山形组织

6

100

1061

复杂组织

6

100

850

80

复杂组织

5

100

549

平纹组织

4

100

260

由此看出,相同特数的纱线,其织物组织不同,透气效果也不同;不同特数的纱线,相同组织织物,透气效果有差别。复杂组织的织物相较于简单组织织物透气性要差。

3.2.2保暖性 本次对兔毛的机织物与羊绒针织物进了保暖性的对比。

    本次试验所使用的是ASTM型织物保暖测试仪,属于静态测试法,以人体正常温度为标准。实验结果如表11所示。

11  保温性能测试结果比较

 

衬布

衬布与羊绒

衬布与兔毛

80

50

保温率Q

0.47

0.42

0.34

0.36

传热系数U2

21.66

16.13

10.02

11.52

克罗值CLO

0.30

0.40

0.64

0.56

 

    比较发现兔毛混纺织物的保暖性能确实比羊绒好一些。

3.2.3织物风格 我们使用KES - FB风格仪,分别对80特兔毛腈纶混纺股线、50特兔毛腈纶混纺股线的织物进行了各方面的对比实验,实验得出,50特兔毛腈纶混纺股线的垂重感、动感、保型性较80特的好一些,更加偏向于外套的制作,而80特兔毛腈纶混纺股线的松软触觉和与皮肤接触的感觉较50特的好一些,更加倾向与内衣的制作。 

经过织物各方面性能测试,我们知道混纺比相同,特数不同,织物所能展示出的效果也会不尽相同,因此在兔毛混纺织物开发上,不仅可以调节混纺比,还可以控制纱线的特数,从而达到多方位产品开发的目的。

4 展望

我国是世界兔毛生产大国,开发兔毛新品种,研究兔毛综合利用,对于构建我国现代农业产业技术体系有重要意义。在市场调研中,兔毛的市场原料价格大约为羊绒的1/2--1/3左右,从经济角度兔毛较羊绒更具有降低成本进行加工的优势;目前机织兔毛织物市场品种较少,因此开发机织兔毛新品种在市场竞争中占有很大优势。我们的研究证明兔毛在未来纺制中拥有着更加广阔的前景,其不仅能做高端的服装,也能占领中端市场。利用其价格方面的优势,还可以进行家庭装饰织物如壁挂等的开发。

参考文献:

[1]  薛纪莹.兔毛产品的生产工艺探讨[J].毛纺科技,2007(04):41-43.

[2]  余勤建.兔毛纤维的性能测试[A].32届全国毛纺年会论文集[C]. 2012:5.

 

基金项目:兔现代农业技术体系建设项目(nycytx-44-4-1

作者简介:唐静(1961-),女,副教授,主要从事纺织工程,纺织品设计的研究工作等。

 

 
 
 
 
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