纺织材料学第二章_植物纤维

第二章原棉－－天然纤维素纤维331.按品种分类（1）细绒棉（陆地棉）：原产于美洲大陆，占总种植面积98%以上，产量高。长度：23-32mm；细度：0.15-0.2tex；单纤强度：2.94-4.4cN/根。纺厂的主要原料（2）长绒棉（海岛棉）：原产于美洲西印度群岛，又细又长又结实的棉花，我国新疆盛产长绒棉。长度：33-75mm；细度：0.12-0.14tex；强度：3.9-4.9cN/根。是高档棉纺产品的原料。（3）粗绒棉（亚洲棉）：原产于印度，纤维粗短只能纺粗特纱，产量低，纺织价值低，以趋淘汰。长度：15-24mm；细度：0.25-0.4tex；强度：4.4-6.9cN/根。（4）草棉（非洲棉）：纤维粗短，停止种植。一、棉纤维的分类(1N=100cN)442.按色泽分（1）白色棉：有白棉（纺织原料，正常成熟）、黄棉（霜冻影响）、灰棉（雨水、气温影响）。（2）彩色棉：天然生长的非白色棉花，有称有色棉。产品不用染色，无污染。55棉纤维来自于棉花的种子，属于种子纤维，其生长及获取过程如下:原棉（皮棉）籽棉采摘二、棉纤维(cottonfiber)棉铃或棉桃吐絮开花（白→淡黄→红→褐）66几个基本概念籽棉——从棉铃中拾取的带籽的棉瓣。原棉——亦称皮棉，纺纱原料。籽棉经轧棉机加工，除去棉籽所得的纤维。棉花——棉植物种子上的纤维，籽棉和原棉的统称。（有时亦做为棉植物、棉植物开的花的名称）剥桃棉——从非自然开裂的棉铃中剥取的棉花。771、棉纤维的生长发育整个棉纤维的形成过程可分为三个时期:伸长期、加厚期、转曲期。（1）伸长期：主要增长长度而胞壁极薄，形成有中腔的细长薄壁管状物。（25-30天）（2）加厚期：细胞壁由外向里逐日螺旋淀积纤维素，最后留有中腔，与成熟度有关。（25-30天）（3）转曲期：棉纤维干涸后，胞壁产生扭转，形成不规则的螺旋形，称为天然转曲。一定条件下形成“短绒”、“不孕籽”。影响棉纤维长度的因素：品种、生长条件、后加工。88三、棉纤维的形态特征（1）纵向形态：具有天然转曲的扁平带状。纵向形态（正常成熟）99“天然转曲”的成因：纤维素以螺旋状原纤形态一层一层沉积，螺旋方向有左也有右，在纤维的长度方向反复改变，当纤维干涸后，胞壁产生扭转，形成“天然转曲”。天然转曲使棉纤维具有一定的抱合力，有利于纺纱工艺的进行和成纱质量的提高。薄带状、没有或很少转曲呈棒状，转曲少见成熟度低的棉:过成熟的棉:1010（2）横向形态：腰圆形有中腔。棉纤维的横向形态正常成熟1111截面形态及扁、中腔较大截面呈圆形、中腔很小的未成熟的棉：过成熟的棉：1212（3）截面结构棉纤维的截面由外至内主要由初生层、次生层和中腔三个部分组成。棉纤维结构示意图初生层：影响表面性质（1）棉蜡和果胶组成。（2）具有防水和润滑作用，使棉纤维具有良好的适宜于纺纱的表面性能，但棉腊会影响染整加工，应在染整加工前将其去除。14初生层：约束和保护作用纤维的初生细胞壁，由网状原纤组成。对棉纤维整体起约束和保护作用。次生层：纤维主体，决定主要的物理机械性质（1）棉纤维在加厚期淀积而成的部分，几乎都是纤维素。（2）纤维素逐日淀积一层形成了棉纤维的日轮。（3）与棉纤维的成熟度、天然转曲有关。（纤维素以束状小纤维的形态与纤维轴倾斜呈螺旋形,在纤维长度方向上有左有右，使得棉纤维有天然转曲。）日轮1616中腔：影响颜色、保暖性等（1）纤维停止生长后，胞壁内遗留下来的空隙。同一品种的棉纤维，外周长大致相等，次生层厚时中腔就小，次生层薄时中腔就大。（2）含有少量原生质和细胞核残余，对棉纤维的颜色有影响。1717四、棉纤维的组成及化学性质1.组成主要成份：纤维素（葡萄糖剩基以苷键反转180°相连），约95%。伴生物：蜡质、糖份、果胶、灰分，占5%左右纤维素分子式：纤维素的化学结构：n：6000-1500018182.化学性质（1）水的作用：不溶于水，但会膨胀。纵向：1%-2%；横向：40%-45%（织物变厚导致缩水）。（2）碱的作用：在碱中较稳定，不会被破坏。丝光：通常是指棉制品（纱、布）在张紧状态下经碱液(NaOH或液氨)处理，以获得持久的光泽，并提高对染料吸附能力的加工过程。1919丝光后结构变化：天然转曲消失成为棒状；无定形区有所增加，结晶区有所下降；丝光后性能变化：光泽、染色性改善；强力增大，尺寸稳定性增加；化学性能活泼。单丝光：用纯棉纱织成布后，将布进行丝光后处理。双丝光：纱线经丝光后织成布，再将布进行丝光处理。丝光棉横向丝光棉纵向2020（3）酸的作用：不耐酸（遇强酸水解或发生酯化反应）,利用该性质可生产涤棉烂花布。涤棉烂花布：涤棉包芯纱织物通过与有花纹的酸滚筒接后制得的半透明织物。2121（4）氧化剂的作用：氧化剂会使纤维素发生降解破坏，特别在碱性条件下更严重。（氧化性漂白的条件控制）（5）微生物的作用：不耐霉菌，霉变后强力下降。（6）染色性：染色性好，可用多种染料进行染色。2222六.棉花的初加工初加工：将籽棉上的纤维与棉籽分离的过程，亦称轧棉（yàmián）。（1）籽棉：带有棉籽的棉花。（2）皮棉（原棉）：去除棉籽所得到的棉纤维。皮棉重量占籽棉重量的百分数，称为衣分率（30％～40％）。（3）锯齿棉：用锯齿轧花机加工的皮棉（利用高速旋转的圆盘锯片通过肋条间隙钩拉棉花纤维，使之与棉子分离的机械。）纺纱用棉多为锯齿棉。（4）皮辊棉：用皮辊轧花机加工的皮棉（橡胶辊将棉纤维扯下来，通过一片固定的刀片来分离纤维与棉籽。）2323特点锯齿棉皮辊棉外观形态松散薄片状长度主体长度较短，短绒含量较低主体长度较长，短绒含量较高杂质、疵点含杂低，棉结束丝多含杂高，黄根多加工效率加工效率高加工效率低适宜加工品种细绒棉长绒棉、低级棉、留种棉锯齿棉和皮辊棉的特点：2424唛头代号（原棉质量标识）唛头代号按类型、品级、长度、马克隆值的顺序标示（六、七级原棉不标马克隆值级）。类型：黄棉“Y”，灰棉“G”，白棉不作标示；品级：“1”、…、“7”；长度：“25”、…、“31”；马克隆值：用A、B、C标示；轧工：皮辊棉在质量标识下加“__”，锯齿棉不标。例：229A2表示2级棉，29表示手扯长度为29mm，马克隆值A级，该棉为锯齿棉白棉。2525思考题一、名词解释1、丝光2、皮辊棉二、问答题１、试述棉纤维的截面和纵面形态，并说明天然转曲的工艺意义。2、分别解释G427C、Y126B、223A的含义。26261.业务检验工商交接时进行的检验，或称商业检验。检验项目有品级、（手扯）长度、含水、含杂。（1）品级细绒棉——1-7级，3级为标准级，1-5级为纺用棉，7级以下为级外棉。长绒棉——1-5级品级评定依据：成熟度、色泽特征、轧工质量评定方法：实物标准结合文字标准（品级条件）（六）棉纤维的业务检验（品质评定）2727实物标准(每年更新)品级籽棉皮辊棉锯齿棉成熟程度色泽特征轧工质量成熟程度色泽特征轧工质量一级早、中期优质白棉，棉瓣肥大，有少量一般白棉和带淡…成熟好色洁白或乳白，丝光好，稍有淡黄染黄根、杂质很少成熟好色洁白或乳白，丝光好，微有淡黄染索丝、棉结、杂质很少二级早、中期好白棉，棉瓣大，有少量轻雨锈棉和个别半僵棉瓣，杂质少成熟正常色洁白或乳白，有丝光，有少量淡黄染黄根、杂质少成熟正常色洁白或乳白，有丝光，稍有淡黄染索丝、棉结、杂质少...文字标准2929（2）（手扯）长度用手扯法来测定：按照规定的工作法，反复拉扯棉束，把梳理好的棉纤维放在黑绒板上，用钢板尺测量。以1mm分档：25mm,26,…,31mm（28mm为长度标准级）30303131（3）含水棉花收购中用电阻测湿仪快速测定。（4）含杂棉花中夹杂的非纤维性物质，如泥沙，枝叶，棉籽，破籽，虫屎等。用目光估计，或用纤维杂质分析机测定。3232（七）棉纤维的性能检验用专门的仪器进行检验，在实验室内进行。对纺织厂来说，是为了充分掌握原棉的性能，以合理使用原料。包括以下几方面：1.长度2.细度3.成熟度4.强度5.天然转曲6.原棉的水分、杂质与疵点7.综合检验33331.长度（1）长度分布随机取出一束纤维试样，其中各根纤维的长度都是不相等的、长短不齐的。可用棉纤维的自然长度排列图和长度-重量分布曲线直观地表达。如果将一束试样从长到短逐根排列，并使各根纤维的一端在一条直线上，就可得到棉纤维的自然长度排列图。自然长度排列图（拜氏图）3434将不同长度的纤维称重，可作出纤维长度-重量分布曲线，其一般为右偏曲线。1.短纤维棉2.中纤维棉3.长纤维棉重量图1-9棉纤维长度-重量曲线（韦氏图）长度3535（2）纤维长度与纱线质量的关系①与成纱强度：在一定范围内，长，成纱强度大；整齐度高，强度大；②与成纱细度：长，极限细度细（保证强度）；③与成纱毛羽：长，毛羽少；④与成纱条干：长、整齐度高，条干好。3636（3）长度指标与检验（单位mm）①手扯长度Lh：按一定手法，整理而得的纤维束的长度。工商交接中按该长度进行结算。②主体长度Lm：一批棉样中含量最多的纤维的长度，Lm≈Lh。根数Lm：纤维中根数最多的那部分纤维的长度重量Lm：纤维中重量最重的那部分纤维的长度（即主体长度落在重量最大的一组中）。常采用重量主体长度。3737③平均长度：纤维长度的平均值。有重量加权平均长度Lg和根数平均长度Ln。④品质长度Lp：又称右半部平均长度，比主体长度长的那部分纤维的重量加权平均长度。（用于确定工艺参数）⑤短绒率：长度在某一界限以下的纤维所占的百分率（表示长度整齐度的指标）。界限：细绒棉16mm，长绒棉20mm。38⑥2.5％跨距长度：数字式照影仪测试时，离纤维梳子即钳口线3.81mm（0.15in）处纤维相对根数设为100％时从钳口线到纤维相对根数为2.5％处的距离。整齐度=(L50%/L2.5%)×100%39392.成熟度棉纤维细胞壁的加厚程度。胞壁愈厚，愈成熟。（1）指标成熟度系数是根据棉纤维腔宽与壁厚比值的大小所定出的相应数值，系数值越大越成熟。4040将棉纤维成熟程度分为18组后所规定的18个数值，最不成熟的棉纤维成熟度系数定为零，最成熟的棉纤维成熟度系数定为5，用以表示棉纤维成熟度的高低。棉纤维成熟度系数与腔宽壁厚比值间的对应关系见下表。4141一般正常成熟的细绒棉成熟度系数为1.5~2.0左右，长绒棉成熟度系数2.0左右，从纺纱角度考虑成熟度系数为1.7~1.8较为理想。（2）测试方法A.中腔胞壁对比法：最基本的测试方法B.偏振光法偏光显微镜法：用干涉的颜色判别偏光成熟度仪：成熟度不同偏振光透过率不同，得平均成熟度等数。C.NaOH膨胀法（显微镜法）：18%NaOHD.气流仪法4242（3）成熟度与纤维、纱线的关系①正常成熟的棉纤维，截面粗、强度高、弹性好、有丝光、有较多的天然转曲。②成熟差的棉纤维细度较细，强力较差，加工中经不起打击，容易纠缠成棉结，染色性差。③未成熟与过成熟的棉纤维天然转曲少，过成熟的棉纤维扁粗，对成纱强力不利。433.细度分直接指标和间接指标。（P25）（1）直接指标：用直径、截面积及宽度等来表达。截面接近圆形时，常用这些指标，单位（μm）。非圆形的面纤维，可用理论直径来表示。CDD：理论直径；Ｃ－周长；测量方法：显微镜切片法。4444（2）间接指标①特克斯（定长制）：1000米长的纤维所具有的质量克数公式：长绒棉：0.12-0.14tex；细绒棉：0.15-0.2tex②公制支数（定重制）：1g纤维所具有的长度m数。公式：长绒棉：6500公支以上；细绒棉：5000公支左右特克斯和公制支数的换算：1000LGTtGLNm1000mNTt4545①中段切断称重法步骤：梳理—切断(Lc=10mm)—称重(Gc,mg)—数根数(nc)—计算纤维细度(公制支数)细度公式：②气流仪法比表面积S0：单位体积的表面积。原理：在一定容积的容器内放置一定重量的纤维，容器两端有网眼板，可以通过空气，当两端有一定压力差的空气流过时，则空气流量与纤维的比表面积平方成反比。读数标定：结合中断称重法。气流仪工作动画