不同混纺比与纺纱方法下兔毛纤维/棉混纺纱线的制备与性能评价

《Journal of Natural Fibers》：Preparation and Evaluation of Rabbit Hair Fibers/Cotton Blended Yarns with Different Blend Ratios and Spinning Methods

　　

摘要：为改善兔毛纤维(rabbit hair fibers)的可纺性(spinnability)，研究人员采用环锭纺(ring spinning)、包芯纺(基于粗纱工艺，core-spun spinning)及Siro纺(Siro spinning)制备了多种兔毛/棉混纺纱线(rabbit hair/cotton blended yarns)，并对不同混纺比(blending ratios)下兔毛/棉混纺纱线的性能进行了比较。采用双因子方差分析(Two?way ANOVA)评估纺纱方法和混纺比的主效应及其交互作用(interaction)。结果表明，两因素均显著影响纱线强伸性(strength)、条干均匀度(yarn evenness)、粗节(thick places, +50%)、棉结(neps)及毛羽(hairiness)，其中混纺比解释了最大比例的变异(偏 eta 方 η2最高达 0.516)。强度方面，包芯纱(core?spun yarns)值最高，兔毛/棉 20/80 混纺纱强度最优；条干均匀度与粗节方面，环锭纺与包芯纱表现相近且优于 Siro 纺，兔毛/棉 20/80 混纺纱显著降低了 CV%(变异系数)与粗节数；毛羽方面，包芯纱短毛羽最少，长毛羽主要由混纺比决定。显著交互作用表明混纺比对性能的影响取决于所采用的纺纱方法。本研究为优化兔毛/棉混纺纱线提供了统计学基础，并为开发高附加值兔毛纤维产品提供了参考。

论文解读：不同混纺比与纺纱方法下兔毛纤维/棉混纺纱线的制备与性能评价

研究背景与意义

兔毛纤维(rabbit hair fibers)属天然动物蛋白纤维，具有光滑、质轻、柔软、吸湿保暖等优良特性，但因表面鳞片稀疏、卷曲少、摩擦系数小、抱合力差、强度低易断裂，导致可纺性(spinnability)极差，纯纺困难。现有改善途径包括表面改性(等离子体、酶处理等)和与其他纤维混纺，但前者多关注染色性而非可纺性，后者常局限于单一混纺比或单一纺纱方法，缺乏系统性对比与统计学分析。为明确纺纱方法(spinning methods)与混纺比(blending ratios)对兔毛/棉混纺纱(rabbit hair/cotton blended yarns)性能的综合影响，研究人员采用环锭纺(ring spinning)、粗纱工艺包芯纺(core-spun spinning based on roving process)及 Siro 纺(Siro spinning)制备不同混纺比的兔毛/棉纱线，结合双因子方差分析(Two?way ANOVA)评价各因素主效应及交互作用，为优化兔毛混纺产品提供实验与统计依据。该论文发表于《Journal of Natural Fibers》。

主要关键技术方法

研究人员选用市售兔毛纤维(含约1.7%粗毛)与棉纤维为原料，对兔毛进行加助剂(矿物油+抗静电剂+增强剂)闷放预处理以改善开松与抗静电。分别采用环锭纺(并条阶段混合兔毛与棉条制得不同混纺比：兔毛/棉=80/20、60/40、40/60、20/80及纯兔毛)、粗纱工艺包芯纺(棉粗纱作芯，兔毛或兔毛/棉混合条作鞘，鞘:芯质量比固定80:20，考察相同混纺比梯度)及 Siro 纺(双粗纱喂入，调整根数比实现相同混纺比梯度)制备名义细度 30 tex 的混纺纱，设定捻系数 320。纱线调湿后按国标测试线密度、单纱强伸性(single?end breaking force and elongation at break, CRE 法)、条干均匀度与疵点(CV%、细节－50%、粗节＋50%、棉结＋200%，电容法)、毛羽(hairiness, S1+2 短毛羽及 S3 长毛羽，投影计数法)。数据采用双因子方差分析(Two?way ANOVA)及 Tukey's HSD 事后检验，计算偏 eta 方(partial eta?squared, η²)评价效应量。

研究结果

Effect on the strength and elongation of blended yarn（混纺纱线强伸性能的影响）

研究人员测试三种纺纱方法下五个混纺比梯度的断裂强度与断裂伸长率，经双因子 ANOVA 发现纺纱方法(p＜.001)、混纺比(p＜.001)及二者交互作用(p＜.001)均显著；η²显示混纺比解释强度变异的 45.1%，交互作用 27.8%，纺纱方法 9.4%。Tukey 检验表明：包芯纱平均强度最高，其次为环锭纺，Siro 纺最低(两两 p＜.001)；随兔毛含量增加强度总体下降，兔毛/棉 20/80 混纺纱强度最高，纯兔毛与 80/20 间无显著差异(p=.966)，40/60 与 20/80 间无显著差异(p=.806)。包芯纱在 60/40 时出现强度谷值，归因于该比例鞘层兔毛/棉混合不均导致鞘层内聚弱且与芯结合差；Siro 纺在 80/20 时强度最低，源于双粗纱喂入不对称造成纺纱三角区张力失衡、捻度分布不均。

Effect on the yarn evenness and defects of blended yarn（混纺纱线条干均匀度与疵点的影响）

对 CV%、细节(?50%)、粗节(+50%)、棉结(+200%)进行分析。CV% 与粗节：两主效应及交互作用均显著(p＜.001)；环锭纺与包芯纱 CV% 无显著差异(p=.165)，均优于 Siro 纺；兔毛/棉 20/80 混纺纱 CV% 与粗节显著低于其他比例(p＜.001)。棉结：混纺比主效应(p＜.001)与纺纱方法主效应(p=.011)显著，交互作用不显著(p=.415)；包芯纱棉结少于 Siro 纺(p=.009)，兔毛/棉 20/80 棉结显著少于纯兔毛(p＜.001)。细节(?50%)：ANOVA 未检出显著主效应或交互(p＞.05)，但因残差不满足正态齐性需谨慎解释。降低兔毛含量尤其至 20/80 可减少粗毛比例、增加棉纤维均匀抱合，从而改善条干并减少粗节与棉结；包芯结构将兔毛(含粗毛)约束于鞘层抑制突出，均匀度与疵点表现较优；Siro 纺因双粗纱不对称喂入致排列紊乱，均匀度最差。

Effect on the hairiness of blended yarn（混纺纱线毛羽的影响）

测试短毛羽(S1+2, 1–2 mm)与长毛羽(S3, ≥3 mm)。两指标均受纺纱方法、混纺比主效应及交互作用显著影响(p＜.001)。短毛羽：混纺比 η²=0.452 为主，环锭纺＞Siro 纺＞包芯纱(两两 p＜.001)；长毛羽：混纺比 η²=0.516 为主，交互作用 η²=0.252，纺纱方法仅 η²=0.023；纯兔毛长毛羽显著高于所有混纺纱(p＜.001)，棉占比≥40% 的各混纺比间无显著差异；环锭纺长毛羽高于包芯纱(p=.002)，与 Siro 纺无差异(p=.562)，包芯纱低于 Siro 纺(p=.047)。兔毛中少量粗毛(约 45 μm)刚直易突出形成长毛羽，故长毛羽主要受混纺比驱动；包芯结构将兔毛限位于鞘层抑制纤维端伸出，短、长毛羽均最低；环锭纺开放纺纱三角区利于粗毛逃逸，毛羽最高。

讨论与结论总结（翻译 Conclusions 部分）

以往兔毛混纺研究多局限于单一混纺比或单一纺纱方法。本研究采用环锭纺、基于粗纱工艺的包芯纺及 Siro 纺制备兔毛/棉混纺纱，考察不同混纺比对各纺纱方法下纱线性能的影响，主要统计学结论如下：

强度：纺纱方法与混纺比显著影响强度，交互作用显著。包芯纱强度最高，其次为环锭纺，再次为 Siro 纺(两两 p＜.001)。兔毛/棉 20/80 混纺纱强度最高，其余混纺比间强度无差异。

条干均匀度与疵点：CV% 与粗节(+50%)两主效应及交互作用均显著。环锭纺与包芯纱均匀度相当，均优于 Siro 纺。兔毛/棉 20/80 混纺纱显著改善条干均匀度并减少粗节。棉结(+200%)：混纺比为主导因素，兔毛/棉 20/80 混纺纱棉结最少。细节(?50%)未检出显著效应，但 ANOVA 前提假设不满足，需谨慎解释。

毛羽：短毛羽(S1+2)与长毛羽(S3)均受两因素显著影响。包芯纱短毛羽最低。长毛羽主要由混纺比决定：纯兔毛最高，棉占比≥40% 的各混纺纱间无差异。环锭纺长毛羽最高，包芯纱最低。

上述差异可由纤维特性(特别是兔毛粗毛的存在)及各纺纱方法的结构特征解释。显著交互作用表明最优混纺比取决于所选纺纱工艺。未来研究可进一步优化纺纱工艺参数并开发相应终端纺织品，以充分挖掘兔毛纤维的高附加值潜力。