滩羊毛作为吸音材料的应用潜力

惠永久，王楷艳，王 远

（苏州中纺联检验技术服务有限公司，江苏 苏州 215000）

城市经济的快速发展促进了人们物质生活水平的提高，大规模的城市建设和工业生产逐渐兴起，噪声污染也随之而来，成为当代的全球环境问题，与空气污染、水污染和固体废物污染并列为世界四大污染[1-2]。2014年，环保局环境满意度调查指出，环境噪声问题满意度排名仅高于空气质量排名[3]，噪声污染严重影响了人们的生活。若长时间处于嘈杂的环境中，人的听觉系统会严重受损，出现头晕、耳鸣、耳聋[4-5]。同时，噪声污染会加速建筑物和机械结构的老化。因此，现代社会对吸音材料的需求越来越大，对吸音材料的性能要求也越来越高[6]。

滩羊毛纤维原料的价格较高、回收利用价值较大。本研究分析滩羊毛纤维与普通羊毛纤维（以绵羊毛纤维为例）的区别，探讨滩羊毛纤维在隔热吸音材料领域的应用潜力，以填补该领域的空白，为废羊毛纤维的再利用提供理论参考。

1 试验材料

废弃滩羊毛（未加工），购于市场；低熔点纤维；洗涤羊毛：无水硫酸钠，乳化剂NP-10，均购于国药集团化学试剂有限公司；羊绒织物缩绒剂：阳离子硅类表面活性剂，非离子表面活性剂，均购于国药集团化学试剂有限公司。

2 试验

2.1 滩羊毛的预处理

滩羊毛回收后通常含有较多杂质，必须经过人工处理，使羊毛恢复原有的白度、松散度、柔软度、弹性等特性，保证羊毛的梳理、纺纱、织造、染整等工序能顺利进行。滩羊毛洗涤的基本原理（乳化煮练原理）主要是利用表面活性剂、去污剂降低水的表面张力，使羊毛容易被润湿，表面活性剂分子渗透到滩羊毛污垢的缝隙中，降低羊毛脂污垢层与羊毛纤维之间的结合力，将羊毛脂污垢层破坏并分散成胶体颗粒，油脂和杂质在热和机械力的作用下从羊毛纤维上剥离。脱脂乳化后的羊毛脂在水中形成乳液，污垢可以稳定地悬浮在水中，不返回羊毛纤维，从而获得洁净的羊毛。

2.2 测试方法

2.2.1 纤维长度和直径测试

参考GB/T 6976—2007《羊毛毛丛自然长度试验方法》测得滩羊毛和普通羊毛的自然长度。纤维直径的测量参考GB/T 10685—2007《羊毛纤维直径试验方法 投影显微镜法》。

2.2.2 力学性能测试

参照GB/T 4711—1984《羊毛单纤维断裂强力和伸长试验方法》，在温度为20 ℃、相对湿度为65%的条件下，使用XQ-1型电子单纤维强力测试仪，测试绵羊毛、滩羊毛的单纤维强度。取拉伸隔距10 mm、拉伸速度20 mm/min，测试其断裂强力、断裂伸长率、断裂功及初始模量，每组测试30根。

2.2.3 纤维形态结构表征

相关研究表明，毛纤维的形态结构特征主要包括4个方面，分别是鳞片特征、纵向形态、截面形状、中空度。

（1）截面形状、中空度的光学显微镜观察。用KH-1300型光学显微系统观察并分别捕捉滩羊毛、绵羊毛纤维的截面形状。与绵羊毛纤维对比，分析滩羊毛纤维的中空度。

（2）鳞片特征、纵向形态的扫描电镜观察。用导电胶将洁净的滩羊毛纤维、绵羊毛纤维平贴在扫描电镜样品台上。喷金后，使用台式扫描电镜（JASM-6200）观察滩羊毛、绵羊毛单根纤维的鳞片、外观形态及直径。

3 结果与讨论

3.1 毛纤维的长度和细度

为了解滩羊毛的长度和细度及其对滩羊毛无纺布保暖及吸音性能可能产生的影响，测试滩羊毛和普通绵羊毛的自然长度和纤维直径，明确其优缺点。测试结果如表1所示。

表1 滩羊毛、普通羊毛的长度与细度对比

纤维长度是影响纺纱质量的重要因素。在一定范围内，纤维越长，纺丝后纤维与纤维的接触长度越大，纤维之间的摩擦力和内聚力越大。滩羊毛的细度比普通羊毛大，制成的衣服保暖性较好。这是因为随着纤维直径的减小，纤维的比表面积变大，捕获和保留空气的能力增强。

3.2 滩羊毛纤维、绵羊毛纤维的力学性能

绵羊毛与滩羊毛的拉伸断裂强力如图1所示。

图1 绵羊毛与滩羊毛的拉伸断裂强力对比

由图1可知，滩羊毛的拉伸断裂强力远大于绵羊毛，但是其CV值较高，易出现弱环片段，影响成纱质量。因此，相比于普通绵羊毛纤维，滩羊毛纤维更适合用于非织造领域。

3.3 滩羊毛、绵羊毛的截面形态及中空度

滩羊毛的横截面近似圆形或椭圆形，大多数有明显的髓质层，直径比约为1.5。一般滩羊毛纤维是异种毛，研究滩羊毛的结构可以发现，滩羊毛纤维的整体空心度和髓质层含量都比较高。髓质层和中腔的存在赋予滩羊毛蓬松、保暖、质量小的特性；与滩羊毛相比，普通绵羊毛的中空度较低。中空结构有利于保暖和吸音。首先，中空可以储存更多的静止空气，空气层是最好的保暖材料。其次，中空会使吸收的声波在内部反复折射，消耗能量，所以吸声效果很好。最后，中空结构会导致纤维的比表面积更大，形成更多的空隙。这些空隙形成的空腔中的凹陷会增加声波的能量消耗，当然也会储存更多的空气。

3.4 滩羊毛、绵羊毛的鳞片特征、纵向形态

滩羊毛和绵羊毛的纵向形态结构分别如图2、图3所示。

图2 滩羊毛纵向形态结构

图3 绵羊毛纵向形态结构

从图2和图3可以看出，与普通绵羊毛相比，滩羊毛有很多不同之处。滩羊毛的背、侧、腹、尾毛鳞片多呈裂纹状，密度大、间距小、边缘细、经角小，有一定程度的撕裂，像树皮开裂，鳞片表观结构最复杂。普通绵羊毛有小密度毛状鳞片，间距大，鳞片间重叠小，多呈环状，结构比较简单，尺寸特征类似于细羊毛或羊绒。滩羊毛和普通绵羊毛呈现羊绒鳞片状结构，这种结构使其成为毛衣和保暖内衣的优质保温材料。将滩羊毛通过非织造的方法制作成羊毛毡类材料，具有很好的保暖及吸音性能。通过以上分析可以看出，滩羊毛的性能较好，应用潜力较大，对废弃滩羊毛的回收再利用具有一定的现实意义。

4 结论

（1）滩羊毛纤维比普通羊毛纤维更适合做保暖吸音材料，更适合用在非织造领域。

（2）滩羊毛具有中空结构，决定其在保暖和吸音方面具有天然的优势。

（3）加入低熔点纤维进行热粘合后，非织造布的厚度减小，同时，断裂强力和耐磨性也稍微变弱，但可以增加一定的舒适性。