山羊绒性能

纤维的性能是由纤维的内在结构所决定的，纤维的性能同时又是结构对外界的反映，毛绒纤维结构与其性能特征相关性的示意图见图2-5。在熟悉了山羊绒纤维的结构之后，再研究山羊绒纤维性能与结构之间的关系，对于进一步掌握山羊绒的特征和提高山羊绒质量检验非常重要。例如，细度越细、长度越长、含粗越少、颜色越白，山羊绒品质越好。山羊绒和羊毛一样，其性能主要包括物理性能和化学性能两个方面。

图2-5 毛绒的纤维结构与其性能的相关性

一、山羊绒的物理性能

（一）细度与长度

细度是纺织纤维最重要的工艺性能之一，直接关系到纺纱的支数、加工的难易度和制成品的手感。在纺纱过程中，为了保证加工的顺利和成纱质量，规定了纱的截面中最低的纤维根数，一般精纺毛绒纱的截面中纤维为40～50根，一般粗纺毛绒纱的截面中纤维为120～200根。纤维愈细，愈易纺细支纱；纤维愈细，纱的均匀度愈好，纺纱中纤维的抱合力强，断头少；纤维愈细，在相同支数和相同捻度的条件下，纱的强度愈好。

山羊绒纤维的横截面近似圆形，一般用直径大小来表示它的粗细，称之为细度，单位为微米（μm）。细度是确定山羊绒纤维品质和使用价值的重要指标，它不仅决定了可纺山羊绒纱的线密度、强度，还决定了织物的品质、厚度，即在相同长度下，纤维越细其成纱越均匀，所纺的纱线纱支高，则相应织物的各种特性也越好。随着山羊的品种、年龄、性别、绒生长部位和饲养条件的不同，山羊绒纤维的细度有着相当大的差别。山羊绒的细度一般在14～16μm之间，它不仅细度细，而且细度很均匀，离散系数为18%～20%，是动物纤维中细度最为均匀的一种。用其制成的产品在细腻、滑糯、手感等方面独具风格。

毛绒纤维长度是评定纤维等级的重要指标，纤维长度决定了加工工艺及参数的选择，直接影响纱线的细度和织物的品质，毛绒纤维长度越长，则可以纺品质较高、纱支较细、强度较高的纱线。由于天然卷曲的存在，毛绒纤维的长度有自然长度和伸直长度之分，纤维束在自然卷曲下，两端之间的直线距离称为自然长度，纤维消除弯曲以后的长度称为伸直长度。自然长度多用于收购交接中评定纤维品质，伸直长度多用于纺织生产中评定纤维品质。

绵羊毛的天然卷曲较有规则，而山羊绒的天然卷曲很不规则，所以，测定山羊绒自然长度是不可能的。由于它的弹性较为强烈，成束纤维很难伸直，即使再加力整理使其伸直，也会因单根纤维的受力不均匀，使有些纤维断裂，影响山羊绒的真实长度分布。单根纤维两端握持加力，使其伸直较为容易，但必须将代表试样测完，方能代表其真实长度分布。如果代表试样取30mg，平均长度以30mm计算，需做5000多次的伸直和测量，这在工作中是很难做到的。山羊绒商品交接长度习惯上使用手排长度，然后用作图方法求出其长度指标（具体测试方法见试验部分第二章第五条）。确切地讲，此种方法的测定结果不是自然长度，也不是伸直长度，而是处于中间的半伸直状态，我们就称其为“半伸直长度”。

山羊原绒的长度多在35～60mm之间，优良的山羊品种也有超过60mm的；山羊原绒经过分梳以后，无毛绒的平均长度最长可达40mm以上，但数量很少，多数在28～38mm之间，也有短于28mm的短绒。

当纤维细度一定时，纤维长度愈长，则纺纱性能愈好，纱线及其制成品的强力愈高。在山羊绒（无毛绒）的交易中，细度和长度是影响价格的主要因素，细度愈细、长度愈长，则价格愈高。山羊绒的细度和长度因羊种、生长地区、饲养条件的影响而不同。不同品种山羊绒的细度比较和不同品种山羊绒的长度比较分别见图2-6和图2-7。

图2-6 不同品种山羊绒的细度比较

（二）密度

山羊绒的密度为1.30g/cm3～1.31g/cm3，与绵羊毛的密度相接近，在天然纺织纤维中相对比较小。山羊绒纤维的密度与其结构有关，绒纤维的髓腔越大，孔内含有的空气就越多，比重就越小，因此山羊绒的保暖性很好。

（三）卷曲

纤维卷曲多，则抱合力好，纤维之间的相互缠结增加，有利于成网、成条，而毛条的强力也较高，利于加工，纺成的纱蓬松性好，成品的手感丰满，保暖性强。如果卷曲数太多，卷曲形态不正常，会导致纤维在加工过程中发生纠缠和毡化，在精梳制条过程中因纤维伸直度差，而造成较多落毛影响制成率。如果卷曲数太少或无卷曲，则纤维之间的抱合力差，使得成网、制条困难，并造成较多的落毛，制成率较低。

图2-7 不同品种山羊绒的长度比较

与绵羊毛相比，山羊绒的卷曲数较少，但是卷曲率较高，并且山羊绒的伸直长度大部分在300%以上，而绵羊毛的伸直长度仅为157%左右。因此，在山羊绒的精梳毛纺工程中反复针梳，在粗梳毛纺工程中的细纱牵伸加大至1.4倍以上，将山羊绒纤维尽量伸直，以提高长度利用率。

山羊绒具有不规则稀而深的卷曲，一般以每厘米的卷曲数来表示山羊绒纤维卷曲的程度，称为卷曲度或卷曲数，山羊绒的卷曲数为每厘米3～4个，呈自然形态。由于山羊绒纤维截面结构具有不对称性，同一截面内存在正皮质细胞和偏皮质细胞，两种皮质细胞的构造不同，并且截面上这两种皮质细胞的比例及几何位置不同，故产生的卷曲不仅局限于同一平面内，而是围绕山羊绒中心呈扭曲或螺旋形弯曲状，称三维卷曲。山羊绒的卷曲度影响着绒纱的丰满度、弹性及手感，同时也影响着纤维的服用性能，因为山羊绒卷曲数少，因此抱合力差，在成条过程中落毛率较大。

（四）摩擦性能和缩绒性

摩擦系数是毛绒纤维的重要性能指标之一，其大小与纤维鳞片结构、数量及鳞片排列状态等有关，纤维摩擦系数小，手感比较柔软，但纤维之间的抱合力较差。一般来说，逆鳞片摩擦系数大于顺鳞片摩擦系数，顺、逆鳞片摩擦系数差异越大，则摩擦效应越大，缩绒性能越好，可以使织物获得丰满的手感，但是缩绒性大也会使得织物的尺寸稳定性较差。

山羊绒的鳞片比绵羊毛的鳞片数量少，鳞片翘角也小，所以其摩擦系数比绵羊毛要小，手感比羊毛要滑糯。如果仅凭摩擦系数，则山羊绒的缩绒性小于绵羊毛，但由于山羊绒的细度较细，单位体积质量中纤维根数多，而且在热收缩中山羊绒的收缩率大于绵羊毛，因此实际上山羊绒与绵羊毛的缩绒性能相近，制成的织物具有丰满、蓬松的手感。

（五）吸湿性能

山羊绒纤维的吸湿性能是指山羊绒由空气中吸收水分和向空气中排出水分的性能。山羊绒纤维吸收水分的含量，通常用公定回潮率来表示。在相同条件下，山羊绒的回潮率比绵羊毛高1.5%左右（图2-8），即山羊绒的吸湿性高于绵羊毛。分梳山羊绒的公定回潮率为17%。

图2-8 山羊绒和绵羊毛在不同湿度时的回潮率

山羊绒纤维吸湿后，伴随着放热现象，会促成细菌的繁殖，并使纤维发生氧化而破坏其他性能，所以，储存时要保持良好的通风环境，尽量避免过高的湿度。此外，纤维吸湿后会对其长度、直径、机械性能、热学性能、电学性能等均产生一定的影响。

（六）机械性能

纤维的机械性能是反映它的制成品是否耐穿耐用的直接指标，包括拉伸、扭转、压缩、弯曲、摩擦及各种弹性。在穿着中以拉伸及其弹性恢复的影响最大。

纤维的强伸度是山羊绒的另一个重要特征，决定着绒纤维的结实性及其制品的质量。一般情况下，强度与伸度有着极显著的正相关，而细度与强度呈负相关。纤维强度低，会影响纤维的纺纱工艺配置以及生产过程中产品的制成率，从而影响织物品质。山羊绒的单纤维强力一般较羊毛为低，但是如果考虑到细度因素，则山羊绒的单纤维强度并不低（见表2-4）。纤维的断裂功是指断裂强力与断裂伸长的乘积，断裂功愈大，纤维抵抗外力的能力愈强；纤维的弹性模量是指纤维在弹性极限内应力与应变之比，弹性模量大，则纤维的抗变形能力强；山羊绒的断裂功和弹性模量均略小于羊毛。

表2-4 山羊绒与羊毛的强伸度比较

弹性功恢复率是反映外力对纤维破坏情况的指标，数值愈大说明受破坏愈小，耐疲劳性愈好。剩余变形指塑性变形，数值愈大产品愈易破坏。从表2-5可以看出，山羊绒的剩余变形、弹性功恢复率均大于细羊毛，可以推断出山羊绒的弹性、弹性恢复力均小于羊毛，因此山羊绒更容易被破坏，所以山羊绒织物整体强度低、不耐穿。

表2-5 山羊绒与羊毛的弹性比较

（七）热学性能

毛绒纤维的比热容在70J（kg·K）左右，随着吸湿性而变化，吸湿性高时，其比热容大。毛绒纤维沿纵轴方向导热率高，沿纤维半径方向的导热率低，几种毛绒纤维导热性如表2-6所示。

表2-6 毛绒纤维的导热率

采用DSC（示差扫描量热法）技术研究了山羊绒纤维、细支羊毛纤维在干态下的熔融相变，发现两种纤维的DSC熔融曲线都具有双熔融峰，熔融温度没有明显差异；两种纤维玻璃化转变的温度范围都很宽。但在同样条件下，山羊绒纤维的玻璃化温度比羊毛纤维高约5℃，山羊绒纤维的玻璃化转变范围比羊毛纤维宽约5℃。山羊绒、羊毛纤维的玻璃化转变、熔融相变除了与纤维本身的结构有关外，玻璃化温度Tg与回潮率密切相关；结晶聚合物的熔点Tm不仅与回潮率有关，还与纤维所受的外力有关。山羊绒纤维第一个熔融峰温为235℃，第二个熔融峰温为241℃，两者相差约6℃；山羊绒纤维双熔融峰的形态与羊毛纤维有细微差异，这可能与两种纤维三种（正、偏、间）皮质细胞含量不同有关（图2-9）。

图2-9 山羊绒、羊毛纤维的DSC曲线

采用高温染样机对山羊绒纱线进行高温蒸纱及煮纱处理，对山羊绒纤维在湿态下进行热处理之后的性能变化做了研究，随着热处理温度的升高，山羊绒纱线的相对断裂强力、相对断裂伸长率下降，泛黄程度提高，纱线损伤加重。与松弛蒸纱相比，松弛煮纱使纱线的强伸性能显著恶化，尤其当温度较高时；130℃以上的松弛煮纱使山羊绒纤维结晶熔融，纱线发生过缩。与松弛蒸纱相比，张紧蒸纱纱线的强伸性能下降更明显，尤其是断裂伸长率；因此在张紧热处理山羊绒过程中，所加张力应当尽量小，以保护山羊绒纤维固有的优越性能。

综上所述，山羊绒的耐热性能较差。在干态下，山羊绒纤维双股α-螺旋链可能解链，导致大分子发生相对滑移，纱线突变伸长；在湿态下，山羊绒纤维的大部分α-螺旋结晶发生熔融，导致结晶区蛋白质分子链由有序的α-螺旋链构象转变为无规卷曲链构象，纱线发生过缩。

（八）电学性能

所有的毛绒纤维在干态情况下都是良好的绝缘材料，但在吸湿后电阻将会明显下降。作为毛绒纤维中的一种，山羊绒的电阻值大，在加工过程中产生的电荷不易散失，所以静电现象比较严重，给加工带来了一定的困难。但随着纤维含湿量的增加，电荷变得较易散失，静电现象会逐渐减少。因此，山羊绒加工适宜在车间中相对湿度较高的条件下进行。

（九）保暖性能

由于山羊绒没有髓质层，因此结构中空、保暖优良。在同样的测试条件下，山羊绒的保暖率为70.3%，而70s羊毛的保暖率为63.5%，由此可见山羊绒的保暖性要比羊毛好。

二、山羊绒的化学性能

山羊绒主要成分是蛋白质，特别容易被虫蛀蚀。同时，山羊绒胱氨酸二硫键含量小于绵羊毛，因此对酸、碱比较敏感，即使在较低温度和较低浓度的条件下，纤维损伤也比较显著。所以在加工、运输、存储以及在山羊绒制品洗涤过程中要避开酸碱性环境和虫蛀。不仅如此，酸和碱对山羊绒的损伤均大于羊毛，同一浓度下的酸碱溶液对山羊绒的破坏又会随着温度的提高、作用时间的延长而增大。

（一）酸的作用

酸的作用主要是使角蛋白分子的盐式键断开，并与游离氨基相结合。此外，可使稳定性较弱的缩氨酸链水解和断裂，导致羧基和氨基的增加。这些变化的大小，依据酸的类型、浓度高低、温度高低和处理时间长短而不同。

一般情况下，弱酸或低浓度的强酸对山羊绒纤维无显著破坏，而高浓度的强酸对山羊绒就有破坏作用，其破坏程度与酸的浓度有关。图2-10（a）、图2-10（b）和图2-10（c）分别是浓硫酸浓度与重量损失、强度损失、伸长率损失之间的关系。从图中可以看出，当硫酸浓度达到一定值以后，强力损失和伸长率损失就会急剧增大，但重量损失变化不大；从图中还可以看出，随着浓硫酸浓度的增加，山羊绒的重量损失比羊毛大，所以山羊绒较羊毛更不耐酸。

图2-10 浓硫酸对山羊绒、羊毛纤维的损伤

（二）碱的作用

碱对山羊绒纤维的作用比酸剧烈。碱的作用使盐式键断开，缩氨酸链分解切断，胱氨酸二硫键水解切断。随着碱的浓度增加，温度升高，处理时间延长，山羊绒纤维则受到严重损伤。碱使山羊绒纤维变黄，含硫量降低以及部分溶解。

从图2-11和图2-12可看出，在一般情况下，无论强碱还是弱碱，对纤维的破坏作用都很明显，山羊绒比羊毛更不耐碱。碱对山羊绒纤维的影响远远超过酸，并且作用剧烈而又复杂。山羊绒受到碱的损伤后，纤维颜色泛黄，强度严重下降，手感粗糙。因此在山羊绒制品的洗涤中，应采用中性洗涤剂。

图2-11 弱碱（Na2CO3）对山羊绒纤维的损伤

（三）氧化剂作用

氧化剂主要用于山羊绒纤维的漂白，但氧化剂对山羊绒纤维有破坏作用，一般氧化漂白会使山羊绒纤维受到较严重的损伤。常用的氧化剂有过氧化氢、高锰酸钾、高铬酸钠等，但若在漂白时加入活化剂，则会减少对山羊绒纤维的损伤。山羊绒纤维对含氯的氧化剂尤其敏感，因此用氯来处理山羊绒防缩是不适合的。

图2-12 强碱（NaOH）对山羊绒、羊毛纤维的损伤

光对山羊绒纤维的氧化具有促进作用，光照会使鳞片受损，易于膨化和溶解，同时光照可使胱氨酸键水解，生成亚磺酸并氧化为R-SO2H和R-SO3H类型的化合物。光照的结果，使山羊绒纤维的化学组成和结构、山羊绒纤维的物理机械性能以及染料的亲和力等都发生变化。

（四）还原剂作用

还原剂对胱氨酸的破坏较大，特别是在碱性介质中尤为激烈。如毛绒纤维与硫化钠作用，由于水解生成碱，毛绒纤维发生强烈膨胀。碱的作用是使盐式键断裂，胱氨酸还原为半胱氨酸。亚硫酸钠和亚硫酸氢钠可以作为山羊绒纤维的防缩剂和化学定形剂。

（五）盐类的作用

山羊绒纤维在金属盐类如氯化钠、硫酸钠、氯化钾等溶液中煮沸，对山羊绒纤维无影响，因为山羊绒纤维不易吸收这类溶液。因此在染色时常采用硫酸钠（元明粉）作为缓染剂。而重金属盐类则对山羊绒纤维有影响。

（六）染色性能

由于山羊绒纤维较细，鳞片较薄，具有低温染色的特点；但也因为山羊绒纤维较细，在染色时纤维与纤维之间的距离相对要小，染料渗透较羊毛困难，容易造成色花的现象，内外不均匀。对于上染同样的颜色深度，山羊绒较羊毛消耗更多染料。由于同等质量的山羊绒纤维表面积比羊毛大得多，所以染色时山羊绒比羊毛易毡缩。散绒染色的过程中，如果处理得不好将会给后道工序造成很大的影响，染色时间长、染浴pH值过大或过小、温度过高都会使纤维受损或者染色不均，并给梳毛造成影响，纺纱段头率增加，制成率下降，还会使制成品色光萎暗、手感粗糙。

羊毛所使用的染料都可用于山羊绒的染色，山羊绒在染色中采用各种酸性染料时上染率高（图2-13）。

山羊绒在染色中使用活性染料时，与羊毛的上色率差异较小（图2-14）。因此当山羊绒和羊毛混纺时，可采用活性染料进行染色。

图2－13 酸性BG染料染山羊绒、羊毛的上染曲线

图2－14 活性染料染山羊绒、羊毛的上染曲线

山羊绒经染色后长度缩短较明显，染色前后纤维长度差异在5%～11%之间。主要原因是由山羊绒经湿热处理后长度收缩所致。山羊绒湿热处理收缩率的高低还与分梳机的类型及分梳后无毛绒存放的时间有关。如果分梳中纤维反复受到的张力较大，而分梳后无毛绒存放的时间短，则染色后收缩率大。