惠永久，王楷艷，王 遠(yuǎn)

（蘇州中紡聯(lián)檢驗(yàn)技術(shù)服務(wù)有限公司，江蘇 蘇州 215000）

城市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展促進(jìn)了人們物質(zhì)生活水平的提高，大規(guī)模的城市建設(shè)和工業(yè)生產(chǎn)逐漸興起，噪聲污染也隨之而來(lái)，成為當(dāng)代的全球環(huán)境問(wèn)題，與空氣污染、水污染和固體廢物污染并列為世界四大污染[1-2]。2014年，環(huán)保局環(huán)境滿意度調(diào)查指出，環(huán)境噪聲問(wèn)題滿意度排名僅高于空氣質(zhì)量排名[3]，噪聲污染嚴(yán)重影響了人們的生活。若長(zhǎng)時(shí)間處于嘈雜的環(huán)境中，人的聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)會(huì)嚴(yán)重受損，出現(xiàn)頭暈、耳鳴、耳聾[4-5]。同時(shí)，噪聲污染會(huì)加速建筑物和機(jī)械結(jié)構(gòu)的老化。因此，現(xiàn)代社會(huì)對(duì)吸音材料的需求越來(lái)越大，對(duì)吸音材料的性能要求也越來(lái)越高[6]。

灘羊毛纖維原料的價(jià)格較高、回收利用價(jià)值較大。本研究分析灘羊毛纖維與普通羊毛纖維（以綿羊毛纖維為例）的區(qū)別，探討灘羊毛纖維在隔熱吸音材料領(lǐng)域的應(yīng)用潛力，以填補(bǔ)該領(lǐng)域的空白，為廢羊毛纖維的再利用提供理論參考。

1 試驗(yàn)材料

廢棄灘羊毛（未加工），購(gòu)于市場(chǎng)；低熔點(diǎn)纖維；洗滌羊毛：無(wú)水硫酸鈉，乳化劑NP-10，均購(gòu)于國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；羊絨織物縮絨劑：陽(yáng)離子硅類(lèi)表面活性劑，非離子表面活性劑，均購(gòu)于國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

2 試驗(yàn)

2.1 灘羊毛的預(yù)處理

灘羊毛回收后通常含有較多雜質(zhì)，必須經(jīng)過(guò)人工處理，使羊毛恢復(fù)原有的白度、松散度、柔軟度、彈性等特性，保證羊毛的梳理、紡紗、織造、染整等工序能順利進(jìn)行。灘羊毛洗滌的基本原理（乳化煮練原理）主要是利用表面活性劑、去污劑降低水的表面張力，使羊毛容易被潤(rùn)濕，表面活性劑分子滲透到灘羊毛污垢的縫隙中，降低羊毛脂污垢層與羊毛纖維之間的結(jié)合力，將羊毛脂污垢層破壞并分散成膠體顆粒，油脂和雜質(zhì)在熱和機(jī)械力的作用下從羊毛纖維上剝離。脫脂乳化后的羊毛脂在水中形成乳液，污垢可以穩(wěn)定地懸浮在水中，不返回羊毛纖維，從而獲得潔凈的羊毛。

2.2 測(cè)試方法

2.2.1 纖維長(zhǎng)度和直徑測(cè)試

參考GB/T 6976—2007《羊毛毛叢自然長(zhǎng)度試驗(yàn)方法》測(cè)得灘羊毛和普通羊毛的自然長(zhǎng)度。纖維直徑的測(cè)量參考GB/T 10685—2007《羊毛纖維直徑試驗(yàn)方法 投影顯微鏡法》。

2.2.2 力學(xué)性能測(cè)試

參照GB/T 4711—1984《羊毛單纖維斷裂強(qiáng)力和伸長(zhǎng)試驗(yàn)方法》，在溫度為20 ℃、相對(duì)濕度為65%的條件下，使用XQ-1型電子單纖維強(qiáng)力測(cè)試儀，測(cè)試綿羊毛、灘羊毛的單纖維強(qiáng)度。取拉伸隔距10 mm、拉伸速度20 mm/min，測(cè)試其斷裂強(qiáng)力、斷裂伸長(zhǎng)率、斷裂功及初始模量，每組測(cè)試30根。

2.2.3 纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)表征

相關(guān)研究表明，毛纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)特征主要包括4個(gè)方面，分別是鱗片特征、縱向形態(tài)、截面形狀、中空度。

（1）截面形狀、中空度的光學(xué)顯微鏡觀察。用KH-1300型光學(xué)顯微系統(tǒng)觀察并分別捕捉灘羊毛、綿羊毛纖維的截面形狀。與綿羊毛纖維對(duì)比，分析灘羊毛纖維的中空度。

（2）鱗片特征、縱向形態(tài)的掃描電鏡觀察。用導(dǎo)電膠將潔凈的灘羊毛纖維、綿羊毛纖維平貼在掃描電鏡樣品臺(tái)上。噴金后，使用臺(tái)式掃描電鏡（JASM-6200）觀察灘羊毛、綿羊毛單根纖維的鱗片、外觀形態(tài)及直徑。

3 結(jié)果與討論

3.1 毛纖維的長(zhǎng)度和細(xì)度

為了解灘羊毛的長(zhǎng)度和細(xì)度及其對(duì)灘羊毛無(wú)紡布保暖及吸音性能可能產(chǎn)生的影響，測(cè)試灘羊毛和普通綿羊毛的自然長(zhǎng)度和纖維直徑，明確其優(yōu)缺點(diǎn)。測(cè)試結(jié)果如表1所示。

表1 灘羊毛、普通羊毛的長(zhǎng)度與細(xì)度對(duì)比

纖維長(zhǎng)度是影響紡紗質(zhì)量的重要因素。在一定范圍內(nèi)，纖維越長(zhǎng)，紡絲后纖維與纖維的接觸長(zhǎng)度越大，纖維之間的摩擦力和內(nèi)聚力越大。灘羊毛的細(xì)度比普通羊毛大，制成的衣服保暖性較好。這是因?yàn)殡S著纖維直徑的減小，纖維的比表面積變大，捕獲和保留空氣的能力增強(qiáng)。

3.2 灘羊毛纖維、綿羊毛纖維的力學(xué)性能

綿羊毛與灘羊毛的拉伸斷裂強(qiáng)力如圖1所示。

圖1 綿羊毛與灘羊毛的拉伸斷裂強(qiáng)力對(duì)比

由圖1可知，灘羊毛的拉伸斷裂強(qiáng)力遠(yuǎn)大于綿羊毛，但是其CV值較高，易出現(xiàn)弱環(huán)片段，影響成紗質(zhì)量。因此，相比于普通綿羊毛纖維，灘羊毛纖維更適合用于非織造領(lǐng)域。

3.3 灘羊毛、綿羊毛的截面形態(tài)及中空度

灘羊毛的橫截面近似圓形或橢圓形，大多數(shù)有明顯的髓質(zhì)層，直徑比約為1.5。一般灘羊毛纖維是異種毛，研究灘羊毛的結(jié)構(gòu)可以發(fā)現(xiàn)，灘羊毛纖維的整體空心度和髓質(zhì)層含量都比較高。髓質(zhì)層和中腔的存在賦予灘羊毛蓬松、保暖、質(zhì)量小的特性；與灘羊毛相比，普通綿羊毛的中空度較低。中空結(jié)構(gòu)有利于保暖和吸音。首先，中空可以儲(chǔ)存更多的靜止空氣，空氣層是最好的保暖材料。其次，中空會(huì)使吸收的聲波在內(nèi)部反復(fù)折射，消耗能量，所以吸聲效果很好。最后，中空結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致纖維的比表面積更大，形成更多的空隙。這些空隙形成的空腔中的凹陷會(huì)增加聲波的能量消耗，當(dāng)然也會(huì)儲(chǔ)存更多的空氣。

3.4 灘羊毛、綿羊毛的鱗片特征、縱向形態(tài)

灘羊毛和綿羊毛的縱向形態(tài)結(jié)構(gòu)分別如圖2、圖3所示。

圖2 灘羊毛縱向形態(tài)結(jié)構(gòu)

圖3 綿羊毛縱向形態(tài)結(jié)構(gòu)

從圖2和圖3可以看出，與普通綿羊毛相比，灘羊毛有很多不同之處。灘羊毛的背、側(cè)、腹、尾毛鱗片多呈裂紋狀，密度大、間距小、邊緣細(xì)、經(jīng)角小，有一定程度的撕裂，像樹(shù)皮開(kāi)裂，鱗片表觀結(jié)構(gòu)最復(fù)雜。普通綿羊毛有小密度毛狀鱗片，間距大，鱗片間重疊小，多呈環(huán)狀，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，尺寸特征類(lèi)似于細(xì)羊毛或羊絨。灘羊毛和普通綿羊毛呈現(xiàn)羊絨鱗片狀結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)使其成為毛衣和保暖內(nèi)衣的優(yōu)質(zhì)保溫材料。將灘羊毛通過(guò)非織造的方法制作成羊毛氈類(lèi)材料，具有很好的保暖及吸音性能。通過(guò)以上分析可以看出，灘羊毛的性能較好，應(yīng)用潛力較大，對(duì)廢棄灘羊毛的回收再利用具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

4 結(jié)論

（1）灘羊毛纖維比普通羊毛纖維更適合做保暖吸音材料，更適合用在非織造領(lǐng)域。

（2）灘羊毛具有中空結(jié)構(gòu)，決定其在保暖和吸音方面具有天然的優(yōu)勢(shì)。

（3）加入低熔點(diǎn)纖維進(jìn)行熱粘合后，非織造布的厚度減小，同時(shí)，斷裂強(qiáng)力和耐磨性也稍微變?nèi)?，但可以增加一定的舒適性。