羊毛纤维细化拉伸方式初探

兰　竺！　旦：墨　堂：蔓！　塑　Ｖ０Ｉ．３４　Ｎ０．１０．２００６　ＳＨＡＮＧＨＡＩ　ＴＥＸＴＩＬＥ　ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ上海纺织科技Ｉ　综合述评　ｌ　５　

羊毛纤维细化拉伸方式初探　

张德良　

（上海市毛麻纺织科学技术研究所，上海２０００２３）　

摘要：文章就国内外羊毛细化拉伸的发展现状、原理及其实现形式进行了论述，对国内外羊毛纤维细化拉伸的不同方式和　各自特点进行了比较分析，提出了作者的观点。根据研究结果，提出了有效的工业化拉伸方式。　关键词：天然纤维；羊毛；细化；拉伸　中图分类号：ＴＳ１０２．３１１　文献标识码：Ａ　文章编号：１００１－２０４４（２００６）１０—０００５—０３　

Ａ　ｐｒｏｂｅ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｓｌｅｎｄｅｒｉｎｇ　ｓｔｒｅｔｃｈｉｎｇ　ｗａｙ　ｏｆ　ｗｏｏｌ　ｆｉｂｅｒ　

ＺＨ￣ＮＧ　Ｄｅ—ｌｉａｎｇ　（Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｗｏｏｌ＆Ｊｕｔｅ　Ｔｅｘｔｉｌｅ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０００２３，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ　ａｒｅ　ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｗｏｏｌ　ｓｌｅｎｄｅｒｉｎｇ　ｓｔｒｅｔｃｈｉｎｇ　ｏｆ　ｂｏｔｈ　ａｔ　ｈｏｍｅ　ａｎｄ　ａｂｒｏａｄ，ｉｔｓ　ｐｒｉｎｃｉ—　ｐｉｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｗａｙ　ｔｏ　ｒｅａｌｉｚｅ　ｉｔ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅｉｒ　ｄｉｆｅｒｅｎｔ　ｗａｙｓ　ａｎｄ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｃｏｍｐａｒｅｄ．Ｔｈｅ　ａｕｔｈｏｒ￣ｏｗｎ　ｉｄｅａｓ　ａｒｅ　ａｌｓｏ　ｐｕｔ　ｆｏｒｗａｒｄ．Ａｎｄ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｒｅｓｕｌｔ，ａｎ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ｓｌｅｎｄｅｒｉｎｇ　ｓｔｒｅｔｃｈｉｎｇ　ｗａｙ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　ｕｓｅ　ｉｓ　ｔｈｕｓ　ｇｉｖｅｎ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｎａｔｕｒａｌ　ｆｉｂｒｅ；ｗｏｏｌ：ｓｌｅｎｄｅｒｉｚｉｎｇ：ｄｒａｗｉｎｇ　

ｌ国内外发展现状　

早在上世纪８０年代后期，澳大利亚联邦工业科学　

研究院（ＣＳＩＲＯ）就着手对羊毛纤维细化拉伸工艺技术　

进行基础研究，并于９０年代后期完成了工业化样机的　开发主要采用“高线密度假捻滚轮拉伸”＿１ｊ。与此同　

时日本仓敷纺织株式会社也对动物纤维细长化方法进　

行了长期研究，并于１９９８年６月公开了其发明专利。　

该专利主要采用十二对品字罗拉对羊毛纤维进行“无　捻握持拉伸”（小隔距≤２８　ｍｍ）　ｊ。　

国内于２０００年起开始了羊毛细化拉伸项目的研　

究，其中东华大学、上海市毛麻研究所、天津纺织工学　

院、北京服装学院等院校走在该项技术的最前列。东　

华大学在羊毛细化拉伸的基础理论研究方面做了许多　

工作，通过实验手段对羊毛拉伸机理、罗拉拉伸作用等　进行了较详细的研究，得出了一些有价值的结论　曲ｊ。　

天津纺织工学院与鄂尔多斯公司合作也进行了羊毛细　化拉伸项目的开发　ｊ，其主要采用假捻滚轮法完成羊　

毛细化过程。北京服装学院采用的是无捻罗拉握持拉　

伸技术，同时他们也做了较多的基础实验。这些研究　

基本都围绕着毛条的拉伸。天津工业大学纺织服装学　院另辟新径进行了羊毛纱线拉伸加工技术的基础原理　和设备的研究。。　，而上海市毛麻纺织科学技术研究所　

则采用的是具有自主知识产权的“低线密度真捻大隔　距多区毛条拉伸法”，并申请了三项国家发明专利和一　

项实用新型专利，其中两项发明和一项实用新型专　

收稿日期：２００６—０６—２２　作者简介：张德良（１９６３一），男，江西婺源人，高级工程师，在读工程硕　士研究生，主要从事新型纤维应用技术和羊毛细化拉伸技术的研究。　利已获授权，且己完成了工业化样机的生产试验，项目　已通过中国纺织工业协会的鉴定。　

２羊毛细化拉伸的原理和实现形式　

在组成羊毛的２０多种　一氨基酸中，以二氨基酸　

一精氨酸、松氨酸，二羟基酸，谷氨酸、天门冬氨酸和含　

硫氨基酸一胱氨酸等的含量最高，因此在羊毛角蛋白　

大分子主链间能形成盐式键、二硫交联和氢键等空间　横向联键。蛋白质纤维的大分子链的单分子空间结构　

形式通常有两大类：一类是直线型的曲折链，另一类是　

螺旋链，其中最普通的是　一螺旋链。羊毛的大分子　间，依靠分子引力、盐式键、二硫键和氢键等相结合，呈　

较稳定的空间螺旋状态，称为　一角蛋白。在一定条　

件下，受到张力作用后，大分子链伸展转变为Ｂ一角蛋　

白，张力撤去后，在一定条件下，它又恢复到原来的弯　

曲状态　一角蛋白，有时甚至会出现过缩。　

３羊毛细化拉伸的方式及其特点　

为了使羊毛细化拉伸更易实现，首先必须对羊毛　纤维进行预处理，即利用助剂对羊毛进行拆键处理，使　

其在外力的作用下更易于细化，从而保证羊毛拉伸的　

实现，而后进行定形处理以确保细化效果　。现就羊　毛细化拉伸的方式及其特点进行初步探讨。　３．１高线密度假捻滚轮拉伸　

澳大利亚联邦工业科学研究院（ＣＳＩＲＯ）拉伸设备　

主要包括可以转动的传输轮作为纤维握持的钳口，其　

转动来方向与毛条传递方向一致。该设备技术的核心　是高线密度假捻，下排传输轮比上排传输轮速度快，形　

成对羊毛纤维的拉伸。另通过用安装传输轮的箱体绕　

着毛条前进的垂直方向的转动给予毛条施加必要的捻　维普资讯 http://www.cqvip.com ｆ上海纺织科技ＳＨＡＮＧＨＡＩ　ＴＥＸＴＩＬＥＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　６　Ｉ　综合述评　

度，满足毛条拉伸的要求。所谓高线密度一般采用５　

～６根毛条合并，线密度为１００～１２０　ｇ／ｍ。简称为“高　

线密度假捻滚轮拉伸”，机构示意见图１。　

图１　高线密度假捻滚轮拉伸机构　该机构的主要优点是：（１）高线密度毛条在预处理　

时，毛条未加捻，有利于预塑剂的渗透和拉伸的进行；　

（２）Ｖ型滚轮有利于增大对毛条的握持力；（３）由于是单　

头拉伸设备，避免了机器过于复杂，而且产量较高。采　用高线密度毛条，张力比较均匀。　

其主要缺点是：（１）可看出毛条的曲率不一（参见图　２），其线速度也不一样，在内层的拉伸倍数要小于外层，　

虽然里层的纤维可以转移到外层，但由于毛条不断细　

化，毛条的曲率发生变化，里外层的速度差依然会存在，　因此拉细后的羊毛纤维粗细不匀，细度离散较大；（２）由　

于其采用“高线密度假捻滚轮拉伸”，拉伸和假捻部件均　

处于旋转中，因此其在张紧状态下只能采用汽蒸定形，　

出拉伸和汽蒸定形区毛条便处于松弛状态，会产生一定　

的回缩，有效拉伸减少；（３）由于设备采用的是单头，而　且毛条的高线密度也受到加捻程度的影响，故其产量也　

受到了一定的限制。　

卧　

图２毛条曲率示意图　

３．２无捻握持拉伸法　日本仓敷纺织株式会社的专利主要采用ｌ２对品　

字罗拉对羊毛纤维进行无捻握持拉伸（小隔距≤　２８　ｎ３ｎ３），其核心技术为拉伸后细化羊毛的４类助剂定　

形制造方法。　曼兰！　旦：篁　鲞：蔓！　塑　Ｖ０Ｉ．３４　Ｎ０．１０．２００６　

无捻握持拉伸的理论，其前提是设定的两钳口间中　

心距必须小于被拉伸的纤维的平均长度。以７０支羊毛　

为例，羊毛纤维平均长度为７５　ｎｌｎ３左右，拉伸罗拉轴中　

心距为２８　ｎｌｎ３，静态分析，确实看到２或３对钳口能同时　对纤维进行握持，但纤维并未受到拉伸，动态下纤维总　

是有小于２８　ｎｌｎ３的长度段处于非握持状态，这部分纤维　

成了无握持的自由端，没有受到拉伸。因而动态下纤维　

整个长度处于握持状态的只是一段时间，其两头端均未　

受到良好的控制。此外，由于整个纤维条在出拉伸区域　

后，纤维处于自由状态，将产生较大的回缩，这将严重影　响纤维的有效拉伸率，因此无捻握持拉伸理论在工业上　

几乎没有意义。其拉伸设备示意见图３。　＂ｌｆｉ　

７０　Ｌ———Ｌ…一———一—∥　

ｂＵ　图３无捻握持拉伸机构　无捻握持拉伸法的特点是：（１）羊毛的细化拉伸一　

半是在增塑剂中进行，另一半则是在汽蒸中完成；（２）　

利用这种方法经暂时定形，在与常规羊毛混纺时，经热　处理可制成蓬松纱线。此法的缺点是：（１）羊毛条在拉　

伸过程中易产生滑移牵伸；（２）羊毛有效拉细率较低；　

（３）机械较复杂，操作困难。　

３．３低线密度真捻大隔距多区毛条拉伸法　羊毛在合理拆键后即要进行有效拉伸，使纤维轴　

向伸长，横截面直径减小，主要是二级结构的ＯＬ螺旋构　

型向Ｂ折叠构型转变，同时伴生着微原纤与基质相对　

错位，但其一级结构顺序并没有改变。我们通过给毛　

条加真捻的方法使毛条自身具有类似一般材料的拉伸　

断裂性能，从而保证了羊毛条在拉伸断裂之前羊毛纤　

维之间的抱合力能满足其得到有效的拉伸。对于经增　塑后的羊毛纤维拉伸的应力一应变状况有３个区段，　

即弹性区、屈服区、后屈服区（见图４），为了减少羊毛　

损伤，拉伸尽量控制在屈服区内，一旦拉伸进入了后屈　

服区，羊毛会出现不可逆损伤，故羊毛即使在拆键相当　

充分的条件下，毛条拉伸率也应控制在８０％～　

１００％，从经拆键、预蒸、拉伸后得出的毛条拉伸比应　力曲线（见图４），可见，无论是拉伸细化或膨化拉伸都　

应控制在ａｂ段之内。　拉伸方法是整个羊毛细化拉伸过程的关键。我们　采用了低线密度真捻大隔距拉伸技术，采用了ｌ０对品　

字罗拉进行９区拉伸，机械总牵伸倍数为１．７０～２．Ｏ０　

倍。在９个牵伸区，采用两端小中间大的牵伸分配方　

法，

在拉伸初期的头３区采用由小迅速增大再在后６　维普资讯 http://www.cqvip.com 兰　！　旦：兰　鲞：兰！　塑　Ｖ０１．３４　Ｎ０．１０．２０１３６　

区逐步减小的拉伸比分配法，此分配法更能体现羊毛　的拉伸特性。以下介绍一种９区牵伸比为１．０３７×　

１．０８０　Ｘ　１．１４５　Ｘ　１．１１２　Ｘ　１．０９ｌ×１．０６９　Ｘ　１．０４８　Ｘ　

１．０２６　Ｘ　１．０２２＝１．８２８。各区隔距分别为：７９．００、　

８５．４ｌ、９６．２９、１０８．７５、ｌｌ８．９５、１２６．８８、１３１．４１、１３９．４２　和１４５．６５　ｎｌｌＴｌ。且每区隔距均超过了羊毛的平均长　

度。前４个拉伸区的总牵伸倍数为１．４３，拉伸比较大，　

但由于其仍然处于弹性变形区，迅速拉伸毛条不会影　

响拉伸羊毛的性能。随后５区牵伸比则逐步减小并趋　

于缓和，羊毛纤维仍能获得缓慢的２８％的牵伸，从而　很好地改善了拉伸羊毛的均匀性。同时由于品字罗拉　

中下面的２个沟槽罗拉为主动，上面的压辊为被动，因　此在每对品字罗拉中羊毛纤维并未产生拉伸作用，而　

每两对品字罗拉之间的速度差，再加上纤维之间足够　

的抱合力，使羊毛纤维获得有效拉伸。　

拉伸比，％　

图４羊毛条拉伸比应力曲线图　低线密度真捻大隔距多区毛条拉伸法的优点是：　

（１）对低线密度（２０　ｇ／ｍ）羊毛条可施加适当的捻度，　

以使羊毛纤维之间具有良好的抱合力，可使羊毛纤维　

在拉伸、汽蒸和定形时都能处于可控状态，满足羊毛纤　

维的有效拉伸；（２）通过每两对品字罗拉之间的速度差　

来获得羊毛纤维的拉伸，在每对品字罗拉中并不产生　

拉伸作用，从而保证了细化拉伸羊毛纤维的均匀性。　

低线密度真捻大隔距多区毛条拉伸法的缺点是：　

（１）品字罗拉上压辊的刚度要求较高，易产生变形，不　

利于对羊毛条的有效控制；（２）品字罗拉的拉伸方式对　

设备的负载较大，对动力要求较高。