牛角瓜纖維／棉混紡紗性能研究

康玉萍

（新疆應用職業技術學院，新疆 奎屯833200）

1 引言

牛角瓜（見圖1），又名斷腸草、五狗臥花，屬于蘿藦科常綠植物，在沿海沙漠、干熱河谷及鹽堿地等環境下生長。我國盛產其中的兩種，一種為牛角瓜，分布于海南、廣東、四川和云南，另一種為白花牛角瓜，在廣東、廣西、云南有零星分布［1－3］。牛角瓜具有廣泛的藥用價值，具有消炎、抗菌、化痰和解毒等作用。

牛角瓜的果實經脫籽后取其種子的冠毛纖維，經處理后可具有一定的柔軟度。牛角瓜纖維屬天然植物纖維，其主要成分為纖維素，用其織成的面料不但有絲綢的滑爽質感，又有一定的透氣性和良好的舒適性，是一種亟待開發和利用的新型天然纖維材料。

圖1 牛角瓜

2 牛角瓜纖維和棉纖維的特征對比

2.1 牛角瓜纖維和棉纖維的外觀特征對比

牛角瓜纖維是中空的，細胞壁很薄、直徑很小、重量輕、密度小，因此絕熱保暖并具有較好的浮力，國外已將此種屬纖維用于做棉被的填充絮料及枕頭的填充料等。牛角瓜纖維、棉纖維的縱向形態對比如圖2所示。

圖2 棉纖維（a）和牛角瓜纖維（b）的縱向形態

由圖2可以看出牛角瓜纖維縱向外觀與棉纖維有明顯不同，牛角瓜纖維縱向外觀呈圓柱型，表面光滑，無轉曲［4］。棉纖維有明顯的天然轉曲。

牛角瓜纖維、棉纖維的橫截面形態如圖3所示。

圖3 牛角瓜纖維（a）和棉纖維（b）的橫截面

由圖3可知，牛角瓜纖維和棉纖維的橫截面也有顯著差異，最為明顯的是牛角瓜纖維的壁很薄，中空程度很高，因此，牛角瓜纖維用作保暖絮料具有優勢。而棉纖維，胞壁厚而胞腔小，中空程度較牛角瓜纖維小很多。

2.2 牛角瓜纖維和棉纖維的基本參數對比

牛角瓜纖維和棉纖維的基本參數見表1。

由表1可知，牛角瓜纖維的壁很薄，直徑達20μm～28μm，中空的程度達80%～90%，纖維腔寬壁厚比值達26，因此牛角瓜纖維非常輕，吸濕排汗性也較好，有作為保暖絮料的優勢，相比而言，棉纖維腔寬壁厚比值只有2～3。在長度方面，牛角瓜纖維略小于棉纖維。

表1 牛角瓜纖維和棉纖維的形態特征參數

2.3 牛角瓜纖維和棉纖維的耐熱性能對比

牛角瓜纖維在250℃左右開始降解，而棉纖維在270℃左右開始降解，說明棉纖維的耐熱性能優于牛角瓜纖維［5］。

2.4 牛角瓜纖維和棉纖維的結晶度和取向度對比

牛角瓜纖維和棉纖維的結晶度和取向度見表2。

表2 牛角瓜纖維和棉纖維的結晶度和取向度

由表2可知，牛角瓜纖維的結晶度為34.07%，棉纖維的結晶度明顯高于牛角瓜纖維的結晶度，木質素、半纖維素和蠟質等無定形成分大導致了牛角瓜纖維結晶度較低。牛角瓜纖維的結晶度較低，有利于提高染料的上染速率和上染百分率［6］。

2.5 牛角瓜纖維和棉纖維的吸濕性對比

牛角瓜纖維和棉纖維的吸濕性見表3（二級標準大氣條件）。

表3 牛角瓜纖維和棉纖維的吸濕性

由表3可以看出，牛角瓜纖維與棉纖維的回潮率非常接近，牛角瓜纖維比棉纖維的含水率略高一些，原因可能是兩者的組成物質或結晶結構的差異。

2.6 牛角瓜纖維和棉纖維的拉伸斷裂性能對比

牛角瓜纖維和棉纖維的拉伸斷裂性能對比見表4。

表4 牛角瓜纖維和棉纖維的拉伸斷裂性能

由表4可以看出，牛角瓜的斷裂強度和斷裂伸長率都明顯低于棉纖維，牛角瓜纖維的相對扭曲剛度較大，不利于紡紗。

3 牛角瓜纖維／棉混紡紗性能測試分析

3.1 試驗材料

牛角瓜纖維／棉混紡紗樣由湖南某紡紗企業提供；純棉紗樣由新疆某紡紗企業提供。紗線具體參數見表5。

表5 牛角瓜／棉混紡紗與純棉紗參數

3.2 A紗與B紗線密度測試分析

A紗與B紗線密度見表6。

牛角瓜纖維／棉混紡紗和純棉紗設計線密度均為18.22tex，實測牛角瓜纖維／棉混紡紗的線密度為18.89tex，而同樣條件下測得純棉紗的線密度為18.21tex。牛角瓜纖維／棉混紡的實際特數比設計值偏大，造成這種結果的原因可能是生產過程中定量控制出現了問題，也可能是紡織工藝不是最優，而純棉紗的實際特數比設計值偏小，可能是由于紡紗過程中落棉較多。從百米重量偏差來看，兩種紗線都是實際紡出的紗線比設計要求的紗線要細，按照國家標準GB／T 398—2008評定，兩種紗線皆屬于三等。

表6 A紗與B紗線密度

3.3 A紗與B紗捻度的測試分析

A紗與B紗捻度如表7所示。

表7 A紗與B紗捻度測試結果

從表7可以看出，牛角瓜纖維／棉混紡紗的捻度和捻系數都比純棉紗略大，捻度變異系數比純棉紗較小。牛角瓜纖維／棉混紡紗采用強捻，可能是為了提高混紡紗的強力，或滿足織物風格要求。牛角瓜纖維／棉混紡紗的捻度不勻率比純棉紗好，可能是因為純棉紗試樣來自于新建企業的試紡紗，生產還不穩定。

3.4 A紗混紡比的測試與分析

A紗混紡比的測試結果見表8。

從表8可以看出，牛角瓜纖維／棉混紡紗的實際根數混紡比為66／34，與設計混紡比70／30存在較大差異，可能是由于牛角瓜纖維的線密度較小，纖維抱合力差，又比較脆弱，在紡紗過程中損失較多。

表8 混紡紗根數混紡比測試結果

3.5 A紗與B紗條干與毛羽的測試分析

A紗與B紗條干與毛羽的測試結果見表9。

表9 A紗與B紗條干與毛羽的測試結果

從表9可以看出，牛角瓜纖維／棉混紡紗的條干變異系數、毛羽指數、細節、粗節和棉結都大于純棉紗，主要原因是牛角瓜纖維表面光滑，無天然轉曲或天然卷曲，纖維間抱合力很差，質量又輕，纖維在細紗機加捻三角區極易擴散，造成纖維散失和形成毛羽；牛角瓜纖維脆弱易碎，經開清、梳理作用后短纖維含量增加，易增加細紗斷頭和形成成紗棉結。

3.6 A紗與B紗干態及濕態的強力測試分析

A紗與B紗在干態及濕態下的強力測試結果見表10。

表10 A紗與B紗在干態及濕態下的強力測試結果

由表10可以看出，無論是干態下還是濕態下，牛角瓜纖維／棉混紡紗的強力都遠小于純棉紗，這是由于牛角瓜纖維的強力較低，脆性很大，而長度又略小于棉纖維所致。牛角瓜纖維／棉混紡紗的強力和強力不勻率都處于較低水平，而要提高成紗強力，一方面要從原料種植上優化纖維品質，或者對纖維進行表面改性，提高纖維表面摩擦系數和纖維韌性；另一方面要加強紡紗工藝研究，或優化紡紗形式。

4 結論

隨著人們環保觀念的增強和對生活品質追求的提高，天然纖維越來越受到紡織行業的青睞，但目前天然紡織原料種類較少且產量增長較慢，難以滿足日益增長的消費需求，牛角瓜纖維作為一種新型天然植物纖維，其性能優良，有一定的市場潛力，是現有天然纖維的有效補充。