木棉/棉混紡紗線的結構與性能的測試與評價

翟 倩，溫 潤，徐廣標

(東華大學 紡織學院，上海201620)

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

1 試驗

1.1 材料

采用四種不同細度混紡比20/80 木棉/棉混紡紗線及其對比樣。 紗線基本規格參數見表1。

1.2 測試指標

1.2.1 紗線結構

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20～150，000 倍，燈絲類別：CeB6。

表1 紗線規格參數

縱向紗線直接進行觀察；橫向紗線先用羊毛進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 紗線條干不勻試驗方法 光電法》標準，試樣預調濕、調濕與試驗用標準大氣參照GB/T 6529，試驗溫度(20±2)℃，相對濕度(65±2)%。 選用YG135G 條干均勻度測試儀進行測試，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 投影計數法》標準，選用YG172 型紗線毛羽測試儀進行測試，片段長度10m， 測試速度15m/min，每種試樣測試5 次。

1.2.4 紗線強伸性測試

參照GB/T 3916—1997《紡織品 卷裝紗 單根紗線斷裂強力和斷裂伸長率的測定》標準，試樣預調濕、調濕與試驗用標準大氣參照GB/T 6529，試驗溫度(20±2)℃，相對濕度(65±2)%。 選用YG061FQ 系列型電子單紗強力儀進行測試，試樣拉伸隔距500mm，拉伸速為500mm/min，預加張力0.5cN/tex。 每種試樣測試30 次。

2 結果與討論

2.1 紗線的形態結構

由掃描電子顯微鏡觀察木棉/棉混紡紗線的縱向、橫向形態結構分別如圖1 和圖2 所示。

圖1 20/80 木棉/棉紗線縱向形態

圖2 木棉/棉紗線橫向形態

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壓扁中空狀態；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)、千米細節(-30%)、千米細節(-40%)、千米細節(-50%)、千米細節(-60%)、千米粗節(+35%)、千米粗節(+50%)、千米粗節(+70%)、千米棉結(+140%)、千米棉結(+200%)等指標來衡量紗線條干均勻度，結果如表2 所示。

表2 紗線條干均勻度測試結果

由表2 可知，20/80 木棉/棉混紡紗的CV 值、千米細節、千米粗節略高于環錠紡純棉紗線。 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/棉混紡紗的粗細節和棉結比較多，導致紗線不勻率比較大。 木棉混紡紗線的粗細節主要集中在40%以內，對于上機織造的影響不大。

2.3 毛羽

木棉/棉混紡紗線毛羽測試結果及毛羽分析如表3 和圖3 所示。

表3 紗線毛羽測試結果

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量影響較小。 3mm 以上長度的毛羽對于紗線質量產生影響較大，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 長度以上毛羽數量可知，20/80 木棉/棉混紡紗線的表面毛羽數量大于純棉紗線的毛羽數量。 相同混紡比的20/80 木棉/棉紗線，紗線線密度越小，紗線越細，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力、斷裂強度以及斷裂伸長率測試結果見表4。

圖4 紗線的拉伸斷裂曲線

表4 紗線強伸性測試結果

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，根據表4 可知，木棉/棉混紡紗線的斷裂強力大于170.23cN，純棉紗線的斷裂強力大于151.35cN，斷裂強力與紗線細度相關；木棉/棉混紡紗線的強度在16.00cN/tex ～20.27cN/tex 之間，純棉紗線的強度12.63cN/tex ～17.62cN/tex 之間，相同細度的木棉/棉混紡紗線強度大于純棉紗線；相同細度的木棉/棉混紡紗線斷裂伸長率比純棉紗線大。

在根據表4 中斷裂強力和斷裂伸長率指標，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力比較

圖6 木棉混紡紗及純棉紗斷裂伸長率比較

根據理論分析，木棉纖維長度較短，且纖維變面光滑無轉曲，因此纖維之間摩擦力較小，在紗線細度相同的情況下木棉混紡紗線的強力理論上小于純棉紗線的強力。 由圖5 可看出，20/80 木棉/棉紗線的紗線強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，純棉紗采用普通環錠紡。 因此，相同細度的木棉/棉混紡紗線強力大于純棉紗。 由圖6 可看出，20/80 木棉/棉紗線和純棉紗受到拉伸時，混紡紗線更容易產生滑移這是由于棉纖維表面有轉曲，纖維之間已產生摩擦；木棉纖維表面光滑，摩擦系數小，因此兩種纖維之間更容易產生滑移。

3 結論

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；3mm 內的紗線毛羽數略高于環錠紡純棉紗線；木棉/棉混紡紗線紗線強度在16cN/tex～20cN/tex 之間，斷裂伸長率大于5.3%，與環錠紡純棉紗線類似。