牦牛絨與駱駝絨及羊絨的物理性能對比

李 蔚， 劉新金， 徐伯俊， 魏取福

(1. 江南大學(xué) 紡織服裝學(xué)院， 江蘇 無錫 214122；2. 生態(tài)紡織教育部重點實驗室(江南大學(xué))， 江蘇 無錫 214122)

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牦牛絨與駱駝絨及羊絨的物理性能對比

李 蔚1，2， 劉新金1，2， 徐伯俊1，2， 魏取福1，2

(1. 江南大學(xué) 紡織服裝學(xué)院， 江蘇 無錫 214122；2. 生態(tài)紡織教育部重點實驗室(江南大學(xué))， 江蘇 無錫 214122)

針對牦牛絨紗線開發(fā)難度較高的現(xiàn)狀，以研究牦牛絨纖維的可紡性為目的，對其物理力學(xué)性能，如表面鱗片結(jié)構(gòu)、長度、細(xì)度、強(qiáng)伸性、卷曲性及摩擦性進(jìn)行了分析，并與產(chǎn)品開發(fā)較為成熟的駱駝絨及羊絨纖維進(jìn)行對比。結(jié)果表明：雖然3種纖維表面結(jié)構(gòu)形態(tài)基本相似，但牦牛絨纖維長度較短、細(xì)度較細(xì)，相比駱駝絨及羊絨其紡制高支紗的難度也較高；因具有較高的整體強(qiáng)度和卷曲率以及較好的摩擦效應(yīng)，純紡難度低于駱駝絨及羊絨，用其制作的面料更具身骨。

牦牛絨； 駱駝絨； 羊絨； 纖維結(jié)構(gòu)； 強(qiáng)伸性； 卷曲性； 摩擦性

牦牛是生長在高寒地區(qū)的稀有物種，我國的牦牛主要分布在喜馬拉雅山、昆侖山、阿爾金山及祁連山所環(huán)繞的青藏高原上[1]，國外牦牛則分布于蒙古、蘇聯(lián)和中亞等地區(qū)[2],平均年產(chǎn)量接近4 000 t[3]。中國牦牛按被毛顏色可分為有色牦牛和無色牦牛[4]。有色牦牛較復(fù)雜，以黑色為主，其次為黑花色和褐色，主要決定于各分布區(qū)氣候環(huán)境，青藏高原黑色牦牛所占比例較大，占調(diào)查總數(shù)的80%[5]。我國的牦牛絨產(chǎn)量占世界總量的95%[6]，是純凈無污染的綠色紡織材料。

與羊絨相比，牦牛絨既具有相似性又具有獨特性。纖維平均直徑約為20 μm，平均長度為25～35 mm[7]，具有柔軟滑糯的手感，彈性好，蓬松保暖，光澤柔和等特點，是毛紡行業(yè)的高檔原料，用其制成的針織品、呢絨等，外形豐厚，絨毛平順，手感滑膩柔軟，光澤柔和，保暖性好，且不易氈縮、起球等，深受消費者喜愛。山羊絨的直徑在14～16.5 μm之間，平均長度為21～40 mm[8-9]，其相關(guān)加工技術(shù)應(yīng)用較為成熟[10]。牦牛絨作為僅次于山羊絨的特種高檔紡織原料，外觀形態(tài)與山羊絨非常相似。與同樣細(xì)度(小于15 μm)的山羊絨相比，其鱗片密度更高，鱗片的張開角更小，鱗片更薄，因此比山羊絨的保暖性更好(一般高15%)，同時觸感更柔順光滑，刺癢感更小，可成為羊絨的有效替代品，且價格僅為羊絨的1/3[11]。由于其優(yōu)異的性能以及相對低廉的價格，牦牛絨越來越受到紡織行業(yè)的重視。雖然相關(guān)產(chǎn)品逐漸被開發(fā)，但是數(shù)量較少，尤其是純紡、高支牦牛絨紗線的開發(fā)仍然較為困難。

駱駝絨作為另外一種相似的動物紡織原料，直徑在16.8～20 μm之間，具有卷曲數(shù)少，摩擦周數(shù)小，纖維表面光滑的特點，可用于精紡產(chǎn)品的開發(fā)，制作特殊手感的高檔產(chǎn)品[12]。有文獻(xiàn)對駝絨的脫色技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，為駝絨多色彩高檔化產(chǎn)品的開發(fā)提供了參考[13]，但是相關(guān)研究較少。

本文對牦牛絨的物理性能進(jìn)行研究，并與駝絨和羊絨進(jìn)行對比，給出牦牛絨的紡紗特點，為純紡高支牦牛絨紗線技術(shù)研發(fā)提供參考。

1 試樣與儀器

實驗采用的產(chǎn)自青海的牦牛絨、內(nèi)蒙的駱駝絨及羊絨均為張家港市中孚達(dá)紡織科技有限公司提供的洗凈絨。

采用SU1510型SEM掃描電鏡、手扯長度測試法、CU型電子纖維細(xì)度儀、YG001N型電子單纖維強(qiáng)力儀、YG362B型卷曲彈性儀、Y151SM型纖維摩擦因數(shù)儀分別對纖維表面鱗片結(jié)構(gòu)、長度、細(xì)度、強(qiáng)伸性、卷曲性和摩擦性進(jìn)行測試和分析。

2 表面鱗片結(jié)構(gòu)分析

對3種動物纖維表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，采用SU1510型SEM掃描電鏡，在放大倍數(shù)為2 000的情況下觀察3種駝絨：公駱駝絨、母駱駝絨和白駱駝絨；3種羊絨：紫羊絨、白羊絨和青羊絨；3種牦牛絨、紫牛絨、黑牛絨和脫色牛絨的表面結(jié)構(gòu)形態(tài)，結(jié)果如圖1所示。不同纖維的鱗片高度在相應(yīng)的電鏡照片中已作標(biāo)記，分別對100根纖維的鱗片高度進(jìn)行拍攝，平均每根纖維拍攝1次，文中選取其中1根作為代表。由圖1可知：3種動物纖維表面均具有豐富的鱗片結(jié)構(gòu)，可有效保護(hù)纖維內(nèi)部結(jié)構(gòu)，且3種纖維表面結(jié)構(gòu)形態(tài)基本相似，但鱗片在纖維表面的排列有所不同。與駝絨和羊絨纖維相比，總體而言牦牛絨纖維表面鱗片分布密度更大，排列更加緊密。白羊絨表面相鄰鱗片間距在8～9 μm之間，青羊絨和紫羊絨在16～18 μm之間，白駝絨在11～12 μm之間，公駝絨和母駝絨在15～17 μm之間，而黑牦牛絨為17 μm左右，紫牦牛絨和脫色牛絨在11～13 μm之間。

3 物理性能分析

3.1 纖維長度

毛絨纖維長度是評定纖維等級的重要指標(biāo)，纖維長度決定了加工工藝及參數(shù)的選擇，直接影響紗線的細(xì)度和織物的品質(zhì)，長度越長，則可紡品質(zhì)較高、紗支較細(xì)、強(qiáng)度較高的紗線。本文首先對3種動物纖維的長度進(jìn)行測試，測試過程中采用手扯長度測試法。首先取試樣，用手輕輕地整理，去掉較粗、較長的纖維，雙手平分撥取纖維，反復(fù)整理，使之成為一端平齊，自然平直且纖維寬度約為20 mm的小絨束；其次將小絨束置于絨板上，用鋼板尺量取纖維的主體長度，精度為0.5 mm。測試結(jié)果如表1所示。由表可知，3種纖維的長度分布明顯不同，其中駝絨整體長度最長，約為45 mm，羊絨其次，長度范圍在37～46 mm之間，牦牛絨纖維最短，長度約為35 mm。表中1～5號羊絨試樣長度差異較大，可能是因天然動物纖維的長度整齊度差異大。

3.2 纖維細(xì)度

毛絨纖維的細(xì)度是確定毛絨品質(zhì)和使用價值最重要的物理指標(biāo)之一，它不僅決定了可紡毛紗的線密度、強(qiáng)度，還決定了織物的品質(zhì)、厚度，即在相同長度下，纖維越細(xì)其成紗越均勻，所紡的紗線紗支高，則相應(yīng)織物的各種特性也越好?；诖?，本文采用 CU型電子纖維細(xì)度儀對3種不同動物絨毛纖維進(jìn)行細(xì)度測試，測試結(jié)果如表2所示。由表可知：羊絨整體細(xì)度最細(xì)，細(xì)度范圍在14～17 μm之間(中國山羊絨平均細(xì)度在13～17 μm之間，羊絨質(zhì)地細(xì)而均勻)，駱駝絨和牦牛絨細(xì)度大體接近，20 μm左右，因此羊絨較另2種纖維更易紡高支紗，但成本最高。

品種試樣編號12345平均值公駱駝絨44.041.542.544.041.042.6母駱駝絨43.546.042.549.047.545.7白駱駝絨39.545.546.046.545.044.5紫羊絨43.036.038.033.536.537.4白羊絨39.542.554.046.052.046.8青羊絨46.545.044.539.543.043.7紫牦牛絨36.534.536.033.039.035.8黑牦牛絨38.033.032.039.534.535.4脫色牦牛絨39.036.535.033.534.035.6

表2 駝絨、羊絨和牦牛絨纖維細(xì)度Tab.2 Fineness of camel hair, cashmere and yakwool

3.3 強(qiáng)伸性

纖維強(qiáng)度低，會影響纖維的紡紗工藝配置以及生產(chǎn)過程中產(chǎn)品的制成率，從而影響織物品質(zhì)。本文采用YG001N型電子單纖維強(qiáng)力儀對3種動物纖維的強(qiáng)伸性進(jìn)行測試，結(jié)果如表3所示。測試時夾持距離為10 mm，拉伸速度為10 mm/min。由表可知：牦牛絨的強(qiáng)度要高于駝絨和羊絨，用其制作的面料不易掉毛，更有身骨；對于纖維伸長率，羊絨纖維的伸長率要偏小一些，因此在對羊絨制品進(jìn)行拉伸時，織物的變形會較另2種纖維稍小。

表3 駝絨、羊絨和牦牛絨的強(qiáng)伸性Tab.3 Strength of camel hair, cashmere and yakwool

3.4 卷曲性

纖維的卷曲會使纖維間的相互纏結(jié)增加，有利于纖維加工中的成網(wǎng)、成條性。卷曲少的纖維抱合力差，成網(wǎng)、成條較困難，落毛率大，制成率較低，但卷曲過多，會導(dǎo)致纖維在加工過程中發(fā)生糾纏和氈化，不易牽伸。纖維的卷曲頻率愈高，纖維的纏結(jié)概率越大，纖維卷曲度越大，纏結(jié)點間的變形越大，在纖維網(wǎng)、條結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的同時，可變性愈大。采用YG362B型卷曲彈性儀對3種動物纖維的卷曲性進(jìn)行測試，研究長度在25 mm內(nèi)的卷曲個數(shù)，并計算其卷曲率J(纖維單位伸直長度內(nèi)，卷曲伸直的長度所占的百分比)、卷曲回復(fù)率Jw(纖維經(jīng)加載卸載后，卷曲的殘留長度對卷曲伸直長度的百分比，是反映卷曲牢度的指標(biāo))、以及卷曲彈性回復(fù)率Jd(纖維經(jīng)加載卸載后，卷曲的殘留長度對卷曲伸直長度的百分比)。測試結(jié)果如表4所示。

由表4可知：駝絨單位長度內(nèi)的卷曲數(shù)最多，每25 mm大概有7個卷曲，羊絨和牦牛絨基本接近，每25 mm約有6個卷曲；就卷曲率而言，羊絨最小，駝絨次之，牦牛絨最大?？傮w而言，3種纖維的卷曲性雖有差別，但差別不大，在紡紗加工過程中，羊絨的抱合性稍差一些。

表4 駝絨、羊絨和牦牛絨的卷曲性Tab.4 Crimpness of camel hair, cashmere and yakwool

3.5 摩擦性

采用Y151SM型纖維摩擦因數(shù)儀對3種動物纖維的靜、動摩擦因數(shù)進(jìn)行測試，摩擦輥轉(zhuǎn)動速度為12 r/min，測試結(jié)果如表5所示。并通過下式計算摩擦效應(yīng)，用以評價纖維的摩擦性能。

式中：F為摩擦效應(yīng)；ur為逆鱗片摩擦因數(shù)；uf為順鱗片摩擦因數(shù)。

表5 駝絨、羊絨和牦牛絨的摩擦性Tab.5 Friction of camel hair, cashmere and yakwool

摩擦因數(shù)是毛絨纖維的重要性能指標(biāo)之一，其大小與纖維鱗片結(jié)構(gòu)、數(shù)量及鱗片排列狀態(tài)等有關(guān)。纖維摩擦因數(shù)小，手感比較柔軟，但纖維間的抱合力較差；順、逆鱗片摩擦因數(shù)差異越大，則摩擦效應(yīng)越大，縮絨性能越好，可使織物獲得豐滿的手感，但是縮絨性大也會使得織物的尺寸穩(wěn)定性較差。由表5可知：牦牛絨的摩擦效應(yīng)值最大，羊絨次之，駱駝絨的最小，摩擦因數(shù)也偏小，其纖維光澤柔和，手感柔軟，因此，羊絨和駱駝絨較牦牛絨易卷縮，純紡難度稍高；也因為其縮絨性大，所制成的織物具有豐滿、蓬松的手感。

4 結(jié) 論

本文對牦牛絨的表面鱗片結(jié)構(gòu)、長度、細(xì)度、強(qiáng)伸性、卷曲性、摩擦性進(jìn)行研究，并與駝絨和羊絨進(jìn)行對比分析。結(jié)果表明：3種動物纖維表面均具有豐富的鱗片結(jié)構(gòu)，且3種纖維表面結(jié)構(gòu)形態(tài)基本相似，但鱗片在纖維表面的排列有所不同。與駝絨和羊絨相比，牦牛絨表面鱗片分布密度更大，排列更加緊密；駱駝絨整體長度最長，羊絨其次，牦牛絨最短；羊絨整體細(xì)度最細(xì)，駱駝絨和牦牛絨細(xì)度相當(dāng)，因此羊絨較易紡高支紗，但成本最高；牦牛絨的整體強(qiáng)度要高于駱駝絨和羊絨，故其制作的面料更有身骨；駱駝絨單位長度內(nèi)的卷曲數(shù)最多，羊絨和牦牛絨相近，羊絨卷曲率最小，駱駝絨次之，牦牛絨最大，在紡紗加工過程中，羊絨的抱合性稍差一些；牦牛絨的摩擦效應(yīng)值最大，羊絨次之，駱駝絨最小，羊絨纖維和駱駝絨較牦牛絨易卷縮，純紡難度稍高，但也因為其縮絨性好，用其制成的織物具有豐滿、蓬松的手感。

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Comparisons among physical properties of yakwool,camel hair and cashmere

LI Wei1,2, LIU Xinjin1,2, XU Bojun1,2, WEI Qufu1,2

(1.CollegeofTextileandClothing,JiangnanUniversity,Wuxi,Jiangsu214122,China;2.KeyLaboratoryofEco-Textiles(JiangnanUniversity),MinistryofEducation,Wuxi,Jiangsu214122,China)

In view of the difficulties in yarn processing of yakwool and in order to study its spinnability, the physical and mechanical properties of yakwool, such as the surface scale structure, length, fineness, strength, crimpness and friction, were analyzed and compared with those of camel hair and cashmere products in mature development. It was pointed out that although the surface morphologies of the three kinds of fibers were similar, the difficulty in the production of high count yakwool yarns was higher because of its shorter fiber length and fine fineness. However, the yakwool also acquired the highest strength, crimp rate and friction effect among the three. Therefore, the difficulty in the production of pure yakwool yarns was lower than the other two. Furthermore, the fabrics made from yakwool would is stiffer than camel hair and cashmere.

yakwool; camel hair; cashmere; fiber structure; strength elongation property; crimpness; friction

10.13475/j.fzxb.20140605905

2014-06-24

2015-04-14

國家自然科學(xué)基金項目(11102072)；江蘇省自然科學(xué)基金項目(BK2012254)；江蘇省產(chǎn)學(xué)研項目(BY2012065，BY2014023-13，BY2012051，BY2013015-24)；江蘇省科技成果轉(zhuǎn)化項目(BA2014080)；紡織服裝產(chǎn)業(yè)河南省協(xié)同創(chuàng)新項目(hnfz14002)

李蔚(1985—)，女，博士生。主要研究方向為動植物蛋白質(zhì)纖維的生物制品及其在紡織中的應(yīng)用。魏取福，通信作者，E-mail：qfwei@jiangnan.edu.cn。

TS 102.3； TS 134.1

A