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1、拉伸改性羊毛性能的研究 杨锁延刘建中姚金波王晓红杨声强 ( 天津工业大学天津3 0 0 1 6 0 ) ( 山东如意毛纺织集团) 摘要：主要对拉伸羊毛的性眶进行测试，进一步优化加工工艺 美词：羊毛拉伸改性优化工艺研究 中圈法分类号：T s1 0 2 3 1 l 随着产品的轻薄化、功能化要求，伴随助剂和加 工工艺研究的深入，羊毛改性加工技术得到蓬勃发 展，改性羊毛产品得到广泛应用。目前的改性加工 方法主要有等离子体腐蚀的物理方法、减量增量的 化学方法等。应用较多的是通过减量增量法开发丝 光柔软毛线，羊毛仿羊绒、仿马海毛等产品。但是， 由于羊毛的磷片厚度一般在O 5 衄1 1 5 “m ，因此，
2、羊毛纤维细度的减量一般控制在1 舯左右，否则， 纤维强度明显下降，手感粗糙。另外，纤维减量，使 纤维的利用率大大降低。以2 0 坤，的羊毛为例，当 细度减少1 I 一时，则羊毛纤维重量减少1 0 。 为了开拓新的加工方法，我们对羊毛纤维进行 拉伸改性研究，探讨了一条既能够充分利用羊毛资 源，又能够使羊毛性能改善的新途径。 l 拉伸改性试验 1 1 拉伸改性原理 众所周知，羊毛纤维按其化学组成而言，主要是 角脘。角脘类物质是由多种a 氨基酸缩合而成的链 状分子。在毛纤维中，角脘存在的形式有两种，一种 是螺旋链，称n 型角脘，另一种是直线状的曲折链， 称B 型角脘。在一般情况下，毛纤维的角脘以a
3、型 的螺旋链状态存在。当毛纤维受到特定条件处理 时，分子形状可以由a 型转变成伸长的0 型结构，这 谢M 围1 角蛋白分于从a 结构向0 型掏象转变 种空间结构的转变使羊毛具有被拉伸的潜力，从而 使羊毛纤维变细。空间构象转变如图1 所示。 为了使毛纤维中的角脘结构由n 型转变为B 型，必须设法拆开各大分子链之间联系的横向键，并 且削弱a 型弯曲反向折曲处的氢键等。经过拉伸伸 直，再使它在新的位置上重新建立起新的联系，在新 的位置上固定下来。但是，必须使拉伸后的纤维形 状不再改变，否则，纤维会产生回缩，甚至回缩得更 加厉害，即产生过缩现象。不难看出，只要采取措施 在拆开大分子之间联系的条件下拉伸
4、、固定，就一定 会实现羊毛纤维的拉细改性目的。 12 工艺路线 综上所述，为实现羊毛的拉伸变形采如下措施： 化学预处理一物理拉伸一定型 预处理的目的是打开羊毛大分子链之间的交键 ( 二硫键、盐式键和氢键等) ，为羊毛大分子拉伸创造 条件。采用还原剂作为预处理剂，由于要尽可能减 少羊毛的损伤，采用作用相对缓和的亚硫酸氢盐。 其主要反应原理为： W C H 2 一S s c H 已一W = W ( m S H + N a o S 0 2 一S ( 乜一W w 一代表羊毛大分子链，经过还原剂处理，二硫键被 打断，减弱了大分子之间的作用力，使大分子链间在 拉伸时产生错位，易于伸长变形。 经过化学预处理
5、的羊毛，研究隔距、欠伸倍数等 在拉伸时对变细改性的影响。并且在试验中，当拉伸 纤维处于握持状态时给以湿热处理，使纤维大分子间 的交键在新的位置牢固地结合好，实现永久固定。 试验原料为6 0 5 毛条 在初步掌握了有关工艺参数的基础上，采用五 因子三水平正交试验，优选最佳工艺。按k 7 ( 3 ”) 表头设计。 为了检验正交试验结果的可信度，我们采用卜 述最佳工艺进行平行试验。工艺为：N a H S Q ；8 ； 温度8 0 ；时间4 5 m i n ；欠伸倍数为1 2 1 9 ，罗拉 隔距为6 0 n u n 3 8 H l n l 。为了解决拉伸后纤维回缩的 问题，我们采用了拉伸后在一定张力
6、下高温定型的 措施，定型后存放两天进行测试以保证测试结果的 稳定性。测试指标见表l 。 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 纺织学报第二十三卷第三期 1 9 7 【3 3 】 表J 五因子三水平正交试验结果 细度平均值 标准差变异系数 强度平均值 标准差变异系数 伸长平均值 标准差 ( 舯j( 肿)( )( c N t e x )( c N 麒)( ) “n m 1 0 r m n )( m m 1 0 m m l 5 2 06 554 32 6 61
7、8 008 44 6 82 808 2 2 3 2 08 356 42 6 8l8 308 64 5 5260 8 原样2 37 。5l l2 45 717 60 7 l 4 06 48 009 9 变异系数 f ) 2 9 3 3 07 2 07 注：细度舅试接G B l 0 6 8 5 羊毛纤维直径试验方法投影显徽镜法规定进行。每个试样测试根教5 0 0 根。根据测得的歙值计算细度平均值、 直径标准差、直径离散系数。纤维断裂强力和断裂伸长采用Y G 0 0 l 型电于式单纤维强力仪测定每个试样选取1 0 0 根进行试验，为r 便于比 较，将断裂强力依其对应的纤维细度换算成强度。 的尺寸稳定
8、性。但是，从图中也可看出，有些鳞片表 面有裂纹，有的有严重撕裂。甚至，有的纤维经过拉 伸后纵向粗细明显不匀。粗的地方鳞片间距小，细 的地方鳞片间距大些，其鳞片平滑。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带来不 利的影响。分析其原因，主要是因为试验条件限制， 牵伸倍数太大，牵伸机构的牵伸如果满足多区小牵 伸的要求，效果将会得到改善。 舶2 原毛和部分试验样品电镜照 从表1 看出：1 羊毛纤维细度较原毛减少了近 3 m ，基本达到了预期效果。不仅从理论上，而且在 实践上也证实了羊毛拉伸的可行性。2 强度有所增 加，断裂伸长比原毛降低。这
9、是因为羊毛经过拉伸 后，大分子螺旋链向直型链转变从而使取向度提 高，强度增加，断裂伸长降低。 2 拉伸变性羊毛的表面结构分析( s E N 法) 为了观察和比较羊毛纤维拉伸变性前后表面结 构的变化情况，在K Y K Y 一2 8 0 0 型扫描电子显微镜 上观察了原毛和部分试验样品的电镜照片，如图2 所示： 图2 ( a ) 为未处理羊毛纤维照片，可以看出，鳞 片紧密覆盖在毛干上，鳞片间距较小，端部特别明 显，整根纤维细度在纵向较为均匀。 图2 ( b e ) 分别为正交试验中的1 # 、1 6 # 工艺 的试样以及优化工艺的试验样品图片。从图可以看 出，羊毛纤维的细度变细，鳞片层的距离增大。
10、大部 分纤维的鳞片尖部变钝，表面变得平滑，光泽增强。 这将有利于降低纤维的定向摩擦效应，提高毛织物 3 多区小牵伸实验 为了探讨解决羊毛拉伸损伤和纤维表面结构不 匀的问题，我们进行了多区小牵伸试验。原料为 6 6 s 羊毛粗纱，预处理仍采用前述优化工艺牵伸利 用细纱机的后区牵伸部分，牵伸倍数分别调整为l 0 4 和1 0 7 两种。将五个试样分别经过1 、2 、3 、4 、5 次牵伸，对1 0 种方案试样进行细度、长度以及摩擦 性能的测试。最优测试结果见表2 。 裹2 当区小牵伸试验钻果 挈均霍标准差瓣 罐标准差戆罐搽效府 ( 岬) ( 舯)( ) ( 肿) ( 胛) f ) 静摩擦动摩擦 原
11、样2 l2 647 92 25 88 5 42 9 l3 4 lq ( J 284 8 最优样1 93 540 42 06 49 5 52 5 22 6451 613 9 从表2 看出，经过多区小牵伸可以实现纤维拉 细、长度增加、摩擦效应降低的目的。长度、细度的 标准差、离散系数降低。 4 结语 I 试验得出，采用化学预处理物理拉伸一湿 热定型的工艺可以实现使羊毛纤维抽长拉细，降低 摩擦效应的目的。 2 为了规模生产，应在试验条件稳定上作出努 力，使之获得品质优良的毛条纤维。 考文麓 1 杨镄廷羊毛拉伸改性加r 技术的研究天津纺织工学院学报， 2 0 0 0 ( 2 ) ：1 9 2 l 2 杨锁廷牦牛毛变性及其产品研制纺织学报1 9 9 6 ( 3 ) ：4 9 5 2 3 杨锁廷绵羊绒毛改性厦其产品开发纤维标准检验，1 9 9 s ( 8 ) l 3 4 纺织材料学编写组纺织材料学北京：纺织工业出版社1 9 8 0 ： 6 2 8 】 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark