纺织材料学

纺织材料学-------纺织基础知识第一章绪论第二章天然纤维素纤维第三章天然蛋白质纤维第四章化学纤维第五章纺织材料的吸湿性第六章纤维材料的机械性质第七章纤维材料的光学、电学性质第八章纱线结构与性能第九章织物的基本结构参数、基本性质第一章绪论1.1特点1.2研究内容1.3纺织纤维的分类（普通纤维）1.4纱线的分类1.5织物分类1.6纺织材料的发展内容提要：本课程的地位、性质、特点、基本内容，纺织材料的概念及简要分类。重点难点：纺织工业的历史地位和发展趋势，学习方法，内容特点解决方法：采用举例、发散式教学法，努力提高学生的学习热情和对纺织业的正确认识。内容提要：本课程的地位、性质、特点、基本内容，纺织材料的概念及简要分类。重点难点：纺织工业的历史地位和发展趋势，学习方法，内容特点解决方法：采用举例、发散式教学法，努力提高学生的学习热情和对纺织业的正确认识。说到纺织我们在座的应感到自豪，因为纺织品的出现标志着人类从原始时代而进入文明社会，但纺织业的飞速发展也只是近半个世纪的事，这当然也和其他科学的发展是分不开的（举例说明）。除了吃饭，穿衣则是最重要事情，衣服除完成蔽体御寒之外，还起到美化人民生活、促进社会文化发展的作用。今天的纺织品不光是用于衣着，它还应用于工业、农业、军事、航天、航海、交通、医疗卫生等诸多方面（举例说明，并结合当前的现状介绍在国民经济中的地。纺织材料是纺织原料及由其制得的半成品，制品的统称。一、特点(一)第一门纺织专业课，实用技术课，也是专业基础课。因我们的生活离不开纺织，但对它又知之甚少，所以感到既熟悉又陌生，学起来挺有趣。无论在生产中还是在生活中都很实用的课程，实践性很强。涉及面广，体系庞大。(二)因果关系的多对应性。（举例说明）(三)定性描述多于定量描述。应当注意防止形而上学，坚持实践是检验真理的唯一标准。（举例说明）(四)主观评价与客观评价并存。结论的相对性、条件性。（举例说明）二、研究内容(一)结构与性能的关系（通过石墨与金刚石的关系比较来说明大原则）1.结构：纤维的结构：形成的特点，组织物质，内部大分排列形态，外观形态纱线的结构：纤维在纱中的配置和空间形态织物的结构：纱线在织物中的排列关系及本身的屈曲2.性能：性能是结构的产物，结构决定性能工艺性能——长度、细度、卷曲……物理性能——热、光、电、吸湿……化学性能——耐腐蚀（酸碱……）机械性能——拉、弯、磨、压……服用性能——起毛起球、折皱、缩水……(二)性能与工艺的关系原料性能是我们制定工艺参数的依据，达到合理使用原料之目的，工艺是产生结构的手段，根据人们的需要，生产不同结构的产品，使之具有不同的性能。如果我们再仔细想一下，就会发现这种关系是互逆的，我们可根据原料的性能，采用不同的工艺，去开发它的新用途，也可根据用途的要求，涉及不同的产品，去选取不同的原料，或制造新原料。(三)测试技术、方法与标准原料的性能质量如何？产品的性能质量如何？怎样知道？怎样评定？一句话：通过检测。采用一定的测试手段和方法，使用一定的仪器，取得我们所需要的指标。贸易经商，制定工艺，考核质量，科学研究，质量分析与控制……，这些都需要指标和标准（企业标准，行业标准，国家标准，国际标准等）。不但要求使用标准、遵守标准，而且还要会制定、修订标准。三、纺织纤维的分类纤维，大家对此并不陌生，纤维是以细而长的特征的，不同用途的纤维，要求它具有不同的性能，作用纺织纤维，一般而必要的条件有两条：（1）具有一定的化学，物理，稳定性（固体）（2）具有一定的强度，柔曲性，可纺性，弹性和可塑性等。（一）按来源和组成分：1、天然纤维——自然界生长形成的纤维（1）植物纤维（天然纤维素纤维）：棉、麻（2）动物纤维（天然蛋白质纤维）：毛、蚕丝（唯一的天然长丝）（3）矿物纤维：石棉，（存在于地壳的岩层中，用于建筑和防火材料）大量用于纺织的是：棉、麻、毛、丝，这四种纤维棉纤维以柔软舒适为特点。产量最多，用途很广，除大量用于衣服、床单等生活用品之外，还可用于工业如作帆布，传送带，也可用作保温用的填充材料。麻纤维挺爽吸汗。其大多数品种用于制作绳牵、包装品（麻袋），少部分优良品种的纤维用于纺织，作衣服，装饰织物等。毛纤维具有非常好的手感、弹性、保暖性。其产量比棉要少得多，但却是优良的纺织原料，产品大多是高档的，只有毛纤维具有毡缩性能，是毡制品和地毯的上好原料。丝纤维轻滑亮丽暖。产量也不高，也是高档原料。2、化学纤维：以天然或合成高聚物为原料，经化学和机械加工而成的纤维。（1）人造纤维（再生纤维）是出现最早的化学纤维（man-madefibre），它以天然纤维素，蛋白质、无机物为原料加工而成。①人造纤维素纤维：粘胶、醋酯纤维、天丝②人造蛋白质：酪素，大豆纤维③人造无机纤维：玻璃纤维，金属纤维，碳纤维，陶瓷纤维（2）合成纤维涤纶——聚酯；锦纶——聚酰胺；腈纶——聚丙烯腈；维伦——聚乙烯醇缩甲醛；丙纶——聚丙烯；氨纶——聚氨酯。四、纱线的分类（一）按形成方式和结构分1、普通纱线（环锭纺）：（1）单纱；（2）股线2、新型纺纱线：（1）自由端纺纱线（气流纱、静电纱）；（2）非自由端纺织（自捻纱）（3）变形线（膨体纱，弹力丝）；（4）花式线3、长丝短纤维组合纱（包芯纱、包缠纱）五、织物分类：（一）机织物（梭织物）；（二）针织物；（三）编结物；（四）非织造物；（五）其他：三向织物，多向织物，组合织物等（平面或立体）。六、纺织材料的发展根据现状介绍（注意激发学习热情，提高投身纺织科技的兴趣）第二章天然纤维素纤维内容提要：天然纤维素纤维（棉、麻）的分类；形态结构特征；主要性能的概念、指标，检验方法。重点难点：重点的形态结构和指标。指标体系及表述是难点。解决方法：建立清晰的概念，讲课速度放慢一些，对在后面章节还会出现的长度、细度、强度等的概念和指标可采用螺旋上升的方法教学。成熟度要讲透。——天然生成，以纤维素为主要组织物质的纤维。——也叫植物纤维，本章主要介绍棉、麻两大类。第一节原棉原棉——供纺织厂作纺纱原料等用的皮棉。皮棉——籽棉经轧棉机加工，除去棉籽所得的纤维。籽棉——从棉铃中拾取的带籽的棉瓣。衣分（率）——皮棉重量占籽棉重量的百分率。剥桃棉——从非自然开裂的棉铃中剥取的棉花。棉花——棉植物种子上的纤维，籽棉和皮棉的统称。（有时亦做为棉植物，棉植物开的花的名称）一、原棉的种类棉花在植物学上为：被子植物门，双子叶植物纲，锦葵目，锦葵科，棉属。棉属植物很多，但在纺织上有经济价值的裁培种目前只有四种。是一年生草本植物，多年生木本植物的木棉，目前主要用作纺织填料，救生圈、衣类的浮力材料。（一）按棉花的品种分1、亚洲棉（亦叫中棉）：是中国利用较早的天然纤维之一，已有2000多年，因纤维粗而短，又称粗绒棉，为一年生草本植物。种植面积很少，基本作为种子源保留。2、非洲棉（草棉）：也是粗绒棉，主体长度16~25mm，平均宽度20~25mm，细度0.25~0.4tex。3、陆地棉：纤维长而细，又称细绒棉，它产量较高，纤维长，品质好，是世界上的主要裁培种，我国的种植量占棉田总面积的95%。主体长度23~33mm，平均宽度18~20μm，细度0.15~0.2tex。4、海岛棉：纤维特别细长，又称长绒棉。是棉纤维中品质最好的，可纺很细的纱，生产高档织物或特种工业用纱。为世界次要裁培种，主体长度30~60mm，平均宽度14~17μm，细度0.12~0.14tex。（二）按棉花的初步加工分1、皮辊棉：用皮辊式轧棉机加工的皮棉。特点：皮棉是片状，含杂含短绒较多，长度整齐度较差，黄根较多，但纤维长度损伤少，轧工疵点少。2、锯齿棉：用锯齿式轧棉机加工的质棉。特点：皮棉呈松散状，含杂含短绒罗少，长度较整齐。但损伤较长纤维，轧工疵点较多，含有棉结（束丝），带纤维籽屑。锯齿轧棉机产量高，细绒棉多用此方法（三）按原棉的色泽分1、白棉：正常成熟，为纺用棉2、黄棉：霜黄棉。少量使用。3、灰棉：雨灰棉，棉铃开裂时由于日照不足或雨淋，潮湿，霜等原因造成。很少用。1、黄河流域棉区：最大棉区，约占50……二、棉纤维的形成，形态和结构（一）棉纤维的形成棉纤维是棉属植物种子表面生成的绒毛——种子纤维，它是胚珠表皮细胞经伸长加厚而成的，一根棉纤维就是一个植物单细胞。它的生长特点是：先伸长长度，然后充实加厚细胞壁。整个棉纤维的形成过程可分为三个时期。1、伸长期：2、加厚期：3、转曲期：（用画图的方法，介绍生长特点，为下面的形态、结构内容做好铺垫）（二）形态特征1、纵向：具有天然转曲，可见中腔。成熟度不同，形态和可纺性不同。见P24图1-32、截面：棉纤维沿长度方向截面的形状和面积都有很大变化。见P24表1-4，P25图1-4。纤维截面形状随成熟程度不同而不同，正常成熟的棉纤维横截面呈腰园形，并可见中腔，未成熟的纤维横截面呈扁环状，胞壁薄，中腔长，过成熟的纤维截面呈近圆形，中腔园而小。总体形态特征如下图：（三）结构由于棉纤维生长过程中，纤维素每天淀积一层，所以，纤维由外向内许多同心层组成。大体可分为三个部分：见P25图1-5。1、初生层：棉纤的外层，即在伸长期所长成的初生胞壁和外表皮。外表皮是一层蜡质与果胶。初生层胞壁呈原纤网状螺旋结构。厚约0.1-0.2μm。2、次生层：位于初生层的下面，占棉纤维的绝大部分，是棉纤维的主体。呈原纤变向螺旋结构。3、中腔：棉纤维停止生长后遗贸下来的空隙。在壁内面了附有原生质干燥后的固整残留物。在棉纤维横截面上，次生胞壁在各部位处的结构显著不同，主要表现为堆砌密度的差异。如下图所示：A区最密，B区比C区密。这种结构上的纤维素对称型密度不匀堆砌状态称之为：双边结构，即两个最密点连成的直线两边密度是一大一小。三、原棉的性能与检验原棉的性能要通过检验才能知晓，从而确定原棉的质量。对商业贸易来讲，是按质论价的需要，对纺织厂来说，是为了充分掌握原棉的性能，达到合理使用原料，提高成纱质量（制定工艺参数）和产量，实现“优棉优价、优棉优用、粗粮细做、合理搭配、增强效益”的目的。人们通过多年的不断探索，不断实践，总结出了一套手感目测，仪器检验，单唛试纺三者相结合的综合检验方法，以全面了解原棉性能。三结合的具体内容：业务检验、物理性能（常规）检验、逐包检查及单唛试纺。（一）商业检验（业务检验）四项内容：品级、长度、水分、杂质疵点，检验突出一个‘快’字。1、品级检验：按成熟度、色泽特征、轧工质量将细绒棉分为七级，1级最好，1-5级为纺用棉。细绒棉分五级，一级最好。实物标准是最低标准。2、长度检验：用手扯法来测定，以手扯长度为计价的依据，每2mm为一价格差。（误差由国家长度标准棉来校准）3、水分检验：常用电阻式测湿仪快速测定。公定含水率10%。4、杂质疵点：收购以时常用手工和目测法估算，或用纤维杂质分析机测定。杂质——夹杂的非纤维性物质，如：泥纱，枝叶，棉籽，破籽，虫屎等。疵点——原棉中含有的有害纺纱的纤维性物质，如，索丝，棉结，软籽表皮，带纤维籽屑，黄根等。在准确分析时，常用以下指标：原棉含杂率=（%）[反映制成率和质量]标准规定的公定含杂率：皮辊棉为3%，锯齿棉2.5%。疵点用手拣的方法。取10~20g代表性棉样，分类拣出各类疵点，计算含有粒数和重量百分数。疵点率=×100（%）疵点数=（粒/100g）疵点的详细分类见：教材第63页（二）物理性能检验（常规检验）用专门的仪器进行检验，在实验室内进行1、长度：（1）概念：①伸直长度：伸直纤维两端间的距离②自然长度：自然伸展时两端间的距离。相当于手扯长度。（2）长度分布与工艺的关系这种分布反映了原棉的长短及整齐度的高低。而长短与整齐度决定着成纱质量的好坏，生产效率的高低及工艺参数的制定。简述其关系（3）长度指标的测定：长度测量意义重大，但为了反映整批原棉的长度全貌，用一个指标是不行的，只能多个指标综合表达，某一指标只代表某一长度特征。不同的测量方法各项长度指标的含义也不同，目前普遍使用的长度指标有以下几个。此处只介绍概念，具体计算在实验课解决。①主体长度；②平均长度（注意“权”的介绍）；③品质长度（为什么叫品质长度）；④短绒率