竹纤维合股纱的性能分析及优化研究

李滨海

（ 江苏悦达家纺有限公司，江苏盐城 224005）

竹纤维属于一种新型再生绿色纤维，具有优良的吸湿放湿、抗菌抑菌、抗紫外线及生态环保性等，是制作服装和家纺面料的优等材料[1]。为了进一步扩宽竹纤维的应用领域，开发适销对路的竹纤维制品，本文选取一定规格的涤/竹合股纱、全竹合股纱，对其捻度、条干均匀度、断裂强力、断裂伸长率及毛羽等性能进行测试、比较与分析，最终得到较优合股纱，为后续研发提供有力借鉴。

1 竹纤维的结构形态和性能对比

量在95%以上；采用化学方法将竹材制成竹浆粕，将浆粕溶解制成竹浆溶液，通过湿法纺丝制得竹浆纤维[2-3]。形态对比如表1所示，性能对比如表2所示。

表1 竹原纤维和竹浆纤维形态对比

表2 竹原纤维和竹浆纤维的性能对比

根据竹纤维的加工方法不同，分为竹原纤维和竹浆纤维。将竹材通过物理机械方法提取天然纤维素成分，直接得到竹原纤维。其中纤维素含

2 实验材料与方法

2.1 实验材料

竹原纱27.8tex，竹浆纱27.8tex，涤纶长丝12tex。涤/竹原合股纱是将涤纶长丝与竹原纱先通过HFX-B6型络筒机并线，然后经过RF321E-225型短纤倍捻机施加一定的捻度而成；涤/竹浆合股纱的加工方式与涤/竹原合股纱相同。各纱线试样的详情如表3所示。

表3 纱线试样的详情表

2.2 仪器及方法

（1） Y331A型捻度仪，夹持长度250 mm，预加张力0.25cN·tex-1；（2） YG135型条干均匀度测试分析仪，速度200 m/min，测试时间90 s；（3）YG020A型电子单纱强力仪，按照国家标准GB/T3916—1997《纺织品卷装纱单根纱线断裂强力和断裂伸长率》，夹距500 mm，拉伸速度500 mm/min，每种试样测试30次，结果取其平均值；（4） YG173型纱线毛羽测试仪，测试长度10m，走纱速度30 m/min，测试10次，结果取其平均值。

3 结果与讨论

3.1 各纱线试样的捻度测试与分析

纱线捻度是指沿纱线轴向单位长度内的捻回数，单位为捻/10cm。相应指标为纱线的捻度及捻度不匀率。详细公式如下：

参照2.2(1)的相关要求进行纱线的捻度测试，采用直接退捻法进行测试，结果如表4所示。

表4 纱线捻度测试结果

由于捻度的大小对成纱的手感、光泽、弹性、耐磨性、起毛起球等有很大的影响，根据该产品的风格特征：滑爽、触感舒适、光洁，所以捻度应稍大为宜。由表4看出，3#与4#全竹合股纱的捻度分别为476.07与482.88捻/10 cm。为了确保1#与2#涤/竹合股纱表面的光洁度，捻度稍大处理，为556.88与560.73捻/10 cm。

捻度CV值是影响纱线质量的一项重要指标。纱线CV增加，会导致成纱条干不匀度变大，并在染色时产生明显的色差，严重影响内在和外观质量。由表4看出：(a)全竹合股纱的捻度不匀率低于相应的涤/竹合股纱。涤纶的引入，导致捻度CV增加；(b)全竹原合股纱的捻度不匀率大于全竹浆合股纱的不匀率。表现为：3#CV值3.1%，大于4#CV值2.4%。

3.2 各纱线试样的条干均匀度测试与分析

纱线条干均匀度是指沿纱线长度方向上其横截面的粗细(截面积、直径、线密度等)均匀一致的程度，它是评价纱线品质质量的关键指标之一[4]。纱线条干不匀直接关系到纱线强力的不匀性，导致后道工序中出现断头及停车现象，而且还会产生粗细节等不匀性纱疵，严重影响产品的外观效果。

参照2.2(2)的相关要求进行纱线的条干均匀度测试，测试结果如表5所示。

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由表5可以看出：4#纱的各项指标良好，在四种纱中较优。表现为：4#条干CV10.88%，细节（-50%）4个/100m，粗节(+50%)13个/100m，棉结(+200%)27个/100m。

涤/竹浆合股纱(2#)的条干均匀度好于涤/竹原合股纱(1#)，全竹浆合股纱(4#)的条干均匀度好于全竹原合股纱(3#)。相对于竹原纤维而言，竹浆纤维的粗细较为均一，竹原纤维粗细不一且较离散，故竹浆纤维纺纱时的结构紧凑，条干均匀度较好。

3.3 各纱线试样的强力测试与分析

参照2.2(3)的相关要求进行纱线的强力测试，测试结果如表6所示。

表6 纱线强力测试结果

由1#与2#对比可知：相同纱支的涤/竹原合股纱(1#)的断裂强力小于涤/竹浆合股纱(2#)。与竹浆纤维相比，竹原纤维较粗，纤维间抱合力较差，故纱线断裂强力较低。表现为：1#断裂强力为666.6cN，2#断裂强力为794.3cN。相同纱支的涤/竹原合股纱(1#)的断裂伸长率小于涤/竹浆合股纱(2#)。这是因为竹原纤维纱中纤维平均长度较短，纤维整齐度较差，纱线条干均匀度较低，因此断裂伸长率较低。表现为：1#断裂伸长率为5.10%，2#断裂伸长率为17.65%。

由3#与4#对比可知：全竹原合股纱(3#)的断裂强力大于全竹浆合股纱(4#)，断裂伸长率相反。相对于竹浆纤维而言，竹原纤维的大分子排列规整，分子间的作用力大，拉伸过程中破坏大分子间的结合力较困难，导致竹原的断裂强力较高。由于竹原纤维属于高强低伸型，竹浆纤维属于低强高伸型，直观表现为：3#断裂伸长率仅为2.63%，4#断裂伸长率为15.74%。

3.4 各纱线试样的毛羽测试与分析

毛羽是指纤维伸出纱线基本表面的部分，较少的纱线毛羽能使织物表面光洁、手感滑爽和具有良好的清晰度。相反，较多的纱线毛羽在织造过程中会使相邻的纱线纠缠致使布机开口不清，降低成品质量[5]。

参照2.2(4)的相关要求进行纱线的毛羽测试，测试结果如表7所示。羽数分别为97.00%、97.42%、96.66%与97.24%。主要由以下两方面原因造成：竹纤维的强力不足，使得纺纱过程中断裂或滑脱而伸出的纤维形成毛羽；竹纤维是短纤维，较易向外发生转移伸出而形成毛羽；(b)涤纶长丝的加入对纱线毛羽具有一定的改善作用，从而提升产品品质。对于1#与2#纱，10m内的毛羽总值分别为2596与2480根，明显小于3#与4#纱的2818与2534根。因为涤纶长丝的断裂强力相对较大、弹性好，在纺纱过程中受力拉伸时能够承担较大的力，使纤维断裂滑脱现象减少，进而使纱线毛羽较少。

表7 纱线毛羽值测试结果

4 较优合股纱的数学模糊综合评价

本文的研究目的通过分析各合股纱的性能，利用模糊理论得到较优合股纱，为后续研发生产提供有力借鉴。

选取断裂强力、断裂伸长率、条干CV、毛羽4个指标作为考核指标。其中，断裂强力、断裂伸长率为偏大型指标，条干CV、毛羽为偏小型指标。对应的隶属函数为式中，Yij代表第i个测试指标第j组对应的测试值。

综合各项性能对后续加工的影响程度，断裂强力、断裂伸长率、条干CV、毛羽相应的权重系数分别设定为[0.30，0.20，0.25，0.25]，得综合评价矩阵B：

归一化处理，可得：

由综合评价矩阵 B *可知：合股纱选用的优先顺序依次为：全竹浆合股纱＞涤/竹浆合股纱＞全竹原合股纱＞涤/竹原合股纱，即4#＞2#＞3#＞1#。

5 结论

由表7可以看出：(a)各组纱线的3mm内毛羽平均值普遍偏大。1#—4#纱3mm内毛羽占整个毛

5.1 全竹合股纱的捻度不匀率低于涤/竹合股纱；含竹浆组分(即涤/竹浆合股纱和全竹浆合股纱)的合股纱的条干CV、断裂伸长率、毛羽明显优于含竹原组分(即涤/竹原合股纱和全竹原合股纱)的合股纱。

5.2 利用模糊数学工具对测试结果进行模糊综合评价，合股纱选用的优先顺序依次为：全竹浆合股纱＞涤/竹浆合股纱＞全竹原合股纱＞涤/竹原合股纱。

[1] 万玉芹等.竹纤维的开发与技术应用[J].纺织学报.2004，25(6)：127-129.

[2] 程隆棣，徐小丽.竹纤维的结构形态及性能分析[J].纺织导报.2003(5)：27-28.

[3] 隋淑英，李汝勤.竹纤维的结构和性能研究[J].纺织学报.2004，24(6)：27-28.

[4] 陈玉国，王 杏.基于形态学和PDE的纱线条干均匀度检测方法[J].辽宁师范大学学报（自然科学版）.2008，31(4)：404-406.

[5] 陈玉峰.纱线毛羽的方向性研究[J].纺织器材.2010，37(1)：49.