摘要：为了改善聚酰亚胺纤维和耗牛绒纤维纯纺的可纺性与成纱指标，通过聚酰亚胺纤维与耗牛绒纤维进行混纺，研究聚酰亚胺、聚酰亚胺/耗牛绒80/20、聚酰亚胺/耗牛绒60/40 3种纱线的纺纱工艺，采用集聚赛络纺纱方式纺制对应3种纱线，并对比分析纱线的性能指标。结果表明：聚酰亚胺纤维与耗牛绒纤维进行混纺可以起到优势互补作用，改善2种纤维间的可纺性，提高纺纱效率；聚酰亚胺纤维与耗牛绒纤维以80/20,60/40比例进行混纺的成纱质量可满足后道织造的基本要求；随着耗牛绒纤维含量的增加，面料的透气率降低，100%聚酰亚胺面料比聚酰亚胺/耗牛绒60/40面料的透气率减少38.5%，在一定程度上添加耗牛绒还可以使面料起到防风、防寒、保暖作用。

聚酰亚胺(PI)纤维的分子主链上含有酰亚胺环基团，具有十分稳定的芳杂环结构。聚酰亚胺纤维具有优异的阻燃、耐高低温、隔热保暖、耐酸碱、耐辐射、耐紫外线等性能，同时具有羊绒般的手感和亲肤性，以及具有天然远红外保健功能，被广泛应用于航空航天、工业生产和民用领域，但聚酰亚胺纤维刚性大、抱合力小、可防性较差。

耗牛作为青藏高原的独特物种，其身上耗牛绒细腻至极，具有弹性好、透气、保暖、防潮性能，一直以来被当地的牧民用来制作帐篷，被称为高原"软黄金"。耗牛绒纤维长度短，且长度和细度离散度大，比电阻高，在纺纱过程中易产生静电，因此耗牛绒纤维的可纺性较差，纯纺难度大，限制了牦牛绒在高端面料的应用。长期以来牧民们采集牦牛绒后，大多依赖传统的手工编织方式制作成生活用品，不仅使得原料的利用率大打折扣，而且由于加工工艺较为粗犷，产品常伴有异味、杂质，导致牦牛绒的卓越价值未能充分展现。

为了改善聚酰亚胺纤维和牦牛绒纤维的纺可纺性与成纱指标，本文将聚酰亚胺纤维和牦牛绒纤维进行混纺，利用2种纤维各自的性能优势实现原料间的优势互补，采用集聚赛络纺纱技术，通过优化纺纱工艺，制备不同混纺比的聚酰亚胺牦牛绒混纺纱线，对比分析不同纱线的性能指标以及面料的透气性能，确定最优混纺比。

1 试验部分

1.1 试验样品

聚酰亚胺纤维选用江苏奥神新材料有限公司采用干法纺丝技术生产的甲纶Suplon®，纤维规格为 1.67dtex×38mm，颜色为金黄色。牦牛绒纤维为江苏集萃先进纤维材料研究所有限公司从牦牛毛中提取，且经过脱色处理，颜色为乳白色，以下简称牦牛绒。牦牛绒的皮质层和羊毛一样也是由扁平长的纤维状细胞组成。皮质层的细胞在纤维中沿纤维轴向排列，细胞之间由胶状物质紧密结合，由于细胞中含有色素颗粒，使得牦牛毛绒带有颜色。牦牛毛绒脱色处理的目的是通过化学方法的强氧化剂除去纤维中所含的天然色素，提高纤维反射白度，使其色度值达到或接近消色点。调控温度和强氧化剂的比例，减少对纤维的损伤。使用H₂O₂（广东光华科技股份有限公司）为漂白剂，以亚铁离子（上海易恩化学技术有限公司）为过氧化氢活化剂，对牦牛毛（绒）进行脱色处理，使牦牛毛（绒）达到染色所需的工业白度且纤维不受损伤，工艺处方见表1。经脱色后，牦牛毛（绒）的白度由20.66提升为79.22，接近本白牦牛绒的白度，脱色效果比较明显，可达到染色所需的工业白度（≥56）。

1.2 纺纱工艺流程

抓棉（FA009型往复抓棉机，郑州纺织机械股份有限公司）→开棉（FA105A型单轴流开棉机，郑州纺织机械股份有限公司）→混棉（FA029型多仓混棉机，郑州纺织机械股份有限公司）→开棉（FA1112型精开棉机，郑州纺织机械股份有限公司）→梳棉（FA203C型梳棉机，郑州纺织机械股份有限公司）→并条（FA320A型并条机（三并），沈阳宏大纺织机械有限责任公司）→粗纱（FA426型粗纱机，天津宏大纺织机械有限公司）→细纱（FA506型细纱机，上海二纺机股份有限公司）→络筒（ORION-M型络筒机，意大利萨维奥公司）。

1.3 纱线制备

1.3.1 纤维预处理

聚酰亚胺纤维刚性大，抱合力差，回潮率低，纤维不易成网，在成纱过程中易缠皮辊。为了改善可纺性，将聚酰亚胺纤维与牦牛绒纤维进行混纺，聚酰亚胺与牦牛绒混纺比例为80/20,60/40，设置100%聚酰亚胺作为对比，以下简称为100/0,80/20,60/40。原料混合前分别对聚酰亚胺纤维和牦牛纤维进行称量，然后进行预处理。对2种纤维进行人工手扯开松，按照设定的混纺比进行初步混合，然后喷洒占所纤维质量10%的抗静电剂水溶液，用塑料薄膜覆盖 12h，以备投料使用。

1.3.2 清梳工序

根据聚酰亚胺纤维和牦牛绒纤维特性，清花工序以“以梳代打，充分混合，少损伤纤维”为主要工艺原则。在梳棉工序聚酰亚胺纤维成网困难，成条蓬松，易产生静电，另外牦牛绒纤维长度短，长度分布不均匀，故采用重加压，较低的道夫速度，减少锡林与道夫之间隔距提高转移率（锡林与道夫隔距为0.18mm），并适当加大生条定量以便顺利成条。100/0,80/20,60/40 混纺纱的梳棉工艺参数为锡林转速340r/min，刺辊转速693r/min，盖板速度101 mm/min，道夫转速20r/min，制备的生条定量为21 g/(5m)。

1.3.3 并条工序

为了保证2种纤维的充分混合，同时改善熟条的质量不匀率，并条采用3道并合。为增强罗拉和皮辊对纤维的握持，防止纤维缠绕皮辊与罗拉，并条工艺设计原则为“重加压，慢速度，顺牵伸”，头并采用较大后区牵伸倍数，三并采用集中牵伸，以改善纤维伸直平行度。三道并条的罗拉隔距12.0mm×9.5mm× 15.0mm，其他工艺参数如表2所示。

在并条生产过程中，100%聚酰亚胺纤维更容易缠绕罗拉与皮辊，适当添加牛绒纤维可改善可纺性，另外100%聚酰亚胺纤维易出现牵伸不开现象，因此，头并、二并的后区牵伸倍数适当加大。

1.3.4 粗纱工序

聚酰亚胺纤维刚性大，在细纱工艺易出现牵伸不开现象，粗纱捻系数偏小设计。对于聚酰亚胺/牦牛绒混纺纱工艺，牦牛绒纤维长度偏短，为增加纤维间的抱合力，防止纤维发生滑移，在细纱不出“硬头”的前提下，适当增加粗纱捻系数，且牦牛绒纤维比例越高越容易越大。细纱采用赛络纺纱方式，粗纱定量偏轻设计，可减少细纱总牵伸倍数，有利于提高成纱条干水平。100/0,80/20,60/40 混纺纱粗纱捻系数分别是78,88,95，后区牵伸倍数分别是2.0, 1.25,1.20；粗纱定量均为4.0g/(10 m)，罗拉隔距11 mm×26mm×38mm。

1.3.5 细纱工序

牦牛绒纤维长度短且长度分布不均匀，为控制纱线毛羽数量，改善成纱质量，聚酰亚胺/牦牛绒混纺纱，细纱捻系数适当偏大控制，并采用集聚赛络纺。为了防止纤维缠绕皮辊，采用加重加压、大隔距、适当的后区牵伸。100/0,80/20,60/40混纺纱细纱线密度18.5tex，后区牵伸倍数1.20，钳口隔距3.0 mm，钢丝圈拉断率4.0，罗拉隔距17mm×43mm；100/0,80/20,60/40 混纺纱细纱捻系数分别为360, 375,387,100%聚酰亚胺细纱捻系数超过360会出现“小辫子”现象，在织造过程中易产生疵点。

2 结果与讨论

2.1 纤维性能分析

聚酰亚胺纤维本色为金黄色（如图1所示）。牦牛绒含有较高含量的黑色素，牦牛绒本色为黑色、褐色等深色，脱色后的牦牛绒纤维呈乳白色（如图2所示）。本色牦牛绒纤维表面有明显的鳞片层，且纤维粗细不均（如图3所示）。为了提高牦牛绒的颜色多样性，拓展后道的应用范围，一般对其进行脱色处理，在脱色过程中，牦牛绒纤维结构在化学试剂的作用下表面受到一定程度的损伤，脱色后的牦牛绒纤维表面鳞片层减少（如图4所示）。聚酰亚胺纤维表面光滑（如图5所示），纤维间的抱合力较差。

为了后期合理设计纺纱工艺，对聚酰亚胺纤维和脱色牦牛绒纤维进行性能指标测试。聚酰亚胺纤维为化学纤维，线密度、长度、直径都比较均匀，线密度为1.67dtex，长度38mm，直径约9μm，断裂强度为5.86cN/dtex，具有较好的力学性能，但回潮率比较低，仅为1.52%，不利于纺纱加工，在生产过程中易产生静电，缠绕纱器件如皮辊、罗拉，因此需要对纤维进行预处理，喷洒抗静电剂。脱色牦牛绒纤维为天然纤维，线密度、长度、直径不均匀，平均直径为14～28 μm；纤维长度相对较短，平均长度27.5mm，具有较好的力学性能，断裂强度为8.34cN/dtex，回潮率较大，为14.81%。聚酰亚胺纤维与牦牛绒纤维进行混纺，可以起到优势互补作用，改善2种纤维间的可纺性，提高纺纱效率。

2.2 纱线性能分析

100%聚酰亚胺、聚酰亚胺/牦牛绒80/20混纺、聚酰亚胺/牦牛绒60/40混纺3种纱线的外观结构如图6所示，3种纱线的性能指标如表3所示。聚酰亚胺纤维长度整齐度好，均为38mm，100%聚酰亚胺纱线外观结构集聚，纱线表面光洁，毛羽最少，毛羽指数为1.75根/m。牦牛绒纤维长度较短，且长短不一。随着聚酰亚胺纤维中混入的牦牛绒纤维含量增大，较短的牦牛绒纤维未能更好地集聚包缠，纤维伸出纱线表面，纱线毛羽指数变高，当混入40%的牦牛绒纤维时，毛羽指数达到4.53根/m。

100%聚酰亚胺在纺纱过程中易产生静电，缠绕皮辊和罗拉，适当混入牦牛绒纤维可以提高纤维间的抱合力，明显改善可纺性。但牦牛绒纤维的加入在一定程度上会影响成纱质量，聚酰亚胺/牦牛绒 60/40混纺纱的成纱条干CV值、细节、粗节、棉结明显增大，同时断裂强度明显降低，主要原因是牦牛绒纤维长度较短，且长短不一，纤维间的抱合差，当添加高比例的牦牛绒纤维时，在受力过程中纤维间易发生滑脱现象。为了改善成纱质量，在生产聚酰亚胺/牦牛绒混纺纱时，需采用集聚赛络纺，同时在保证纱线不起“小辫子”的前提下适当提高捻度。综合原料成本、生产可纺性、成纱质量以及对后道织造的要求，本文聚酰亚胺纤维与牦牛绒纤维的混纺比选择 80:20。

2.3 聚酰亚胺纤维/牦牛绒面料开发

将100%聚酰亚胺、聚酰亚胺/牦牛绒80/20混纺纱、聚酰亚胺/牦牛绒60/40混纺纱进行合股制备18.5tex/2股线，并利用股线开发机织面料（见图 7）。3种纱线的可织性均较好，满足织造要求，面料经纬线密度为18.5tex/2,18.5tex/2, 经纬密分别为 216,165 根/(10 cm)，2上1下斜纹组织。

100%聚酰亚胺、聚酰亚胺/牦牛绒80/20混纺纱、聚酰亚胺/牦牛绒60/40混纺纱对应面料的透气率分别为148.400,105.502,91.302mm/s，随着牦牛绒含量的增加，透气率逐渐降低，主要原因是牦牛绒含量越高纱线的毛羽指数越大，织物表面被更多的毛羽覆盖，在一定程度上可以使面料起到防风、防寒、保暖作用。

3 结论

本文采用集聚酯丝纺纱方式纺制了100%聚酰亚胺、聚酰亚胺/牦牛绒80/20混纺纱、聚酰亚胺/牦牛绒60/40混纺纱，并对比分析了纱线的性能指标。结果表明：聚酰亚胺纤维与牦牛绒纤维进行混纺可改善2种纤维间的可纺性，聚酰亚胺纤维价格昂贵，与天然牦牛绒纤维混纺，还可以降低生产成本，达到 2种纤维的优势互补；聚酰亚胺牦牛绒混纺也可提高牦牛绒纤维的利用率，达到资源合理利用的效果，还可促进青海一带牦牛养殖业的发展。但随着牦牛绒纤维含量的增加，成纱条干变差，毛羽增多，断裂强度降低，在一定程度上会影响成纱质量，聚酰亚胺纤维与牦牛绒纤维以80/20的比例进行混纺可以显著提高生产效率，同时对成纱质量影响不大，可满足后道织造的基本要求。

文章来源：毛纺科技/南京羊毛市场 特别整理