纺织材料学第八章纤维的可加工性

第八章纤维的可加工性纤维的可加工性纤维的可加工性是指纤维被加工成可纺织用纤维的性质。其包括两大要素：纤维的“初加工”，即纤维的成形过程和各种为方便后续纺织加工的处理；纤维的特征，包括不适于纺织加工的物质与性质和有效纤维体的“可加工性质”。纤维的可加工性纤维的可初加工性化学纤维的初加工纤维的损伤与清洁化加工棉的初加工可行性毛的初加工可行性丝的初加工可行性麻的初加工可行性形态及形态稳定的可加工性纤维溶解与劈裂的可加工性回用纤维的加工及方法纤维的整理与卷装初加工中的纤维损伤清洁化的初加工第一节纤维的可初加工性天然纤维的初加工：纤维与生物体或矿物•“获取”，即将纤维从自然界中无破坏的取回；纤维与异物•“清杂”，即去除非纤维类的物质纤维与纤维间的分离•“整形”，即使纤维适合于纺织加工一、棉的初加工1.棉的初加工•包括棉的采摘和棉纤维与棉籽及杂质的分离手工采摘棉花籽棉分级分垛皮棉清理（除杂除疵）打包机械采摘棉花轧花机轧花（棉籽剥离）籽棉清理（除杂除疵）自带清杂〈自带棉籽剥离〉〈自带再清理〉“〈〉”为应考虑改进的图8-1棉纤维的初加工工艺内容及流程（1）棉花的采摘采摘过早——棉花生长不足，纤维成熟度低，色泽及品质不佳，甚至无法纺用；采摘过晚——棉絮经风吹雨淋日晒，会使纤维强力受损，棉壳叶色素沾污纤维，甚至霉变，导致色泽、品质下降和无法使用。采摘方式——•棉花的采摘大多以人工为主，虽能很好的分品种、分区、分时采摘，但耗费人力，拾花成本高。•采用机械采棉，其速度快、效率高，一次完成性好，其他干扰少，但较难应付小区域、多品种、成熟时差大的采棉。（2）籽棉的分级分垛分类：好花、僵瓣棉、落地棉分开采摘、晾晒、堆放和收存分级分垛•按品质粗分类和堆放•机采棉已无此过程，是直接根据种植地区作简单地划分。（3）籽棉清理•籽棉清理：即在棉籽剥离前的抖松与粗去杂。较大、较明显的异物，如草杆、棉杆、铃壳、绳头、不孕籽、僵瓣等。•籽棉清理的工艺要求：充分抖松籽棉而不损伤纤维和棉籽；最大限度地清理危害较大的特殊杂质。机采棉不会引入人为杂质，主要是棉杆、叶、棉桃杂质，但籽棉的含水率须低，故要选择合适的采棉时机。（4）轧花轧花就是将棉籽上的长纤维从棉籽上分离下来，形成皮棉。轧花工艺要求：•尽可能全地轧下长纤维并保持原有天然性状（长度、整齐度、色泽等）；•完全排除棉籽、尽可能多地去除沙土、碎棉叶、杆、不孕籽等；•减少新生杂质，如破籽、棉结、索丝等；•减少落棉损失和做好下脚料的清理回收工作。轧花工艺包括皮辊轧花和锯齿轧花。（5）皮棉清理以清杂效果好地锯齿轧花机为例，总除杂效能为尘杂约为85%；不孕籽大约为40%；尚残留60%的不孕籽和15%的尘杂，且加工中还要产生破籽、棉结、索丝等疵点，影响皮棉的质量及使用价值。轧花厂对皮棉进行清理更优越，可省去打包后的开松，而快捷、方便、有效地去除皮棉中的大部分杂质。大大减轻纺纱厂和储运的负担与浪费，提高皮棉成纱地制成率。是一举多得的加工工序。（6）打包打包的基本要求是打包过程对棉纤维无明显损伤；打包后便于运输，应为大体积和高紧密度的打包；便于后道开松。2.棉中“三丝”去除人发、化纤、动物毛发及羽毛杜绝源头•缩短敞开时间，采摘后注意分类打包，防止异类纤维的混入。•不使用易劈裂脱落的丙纶袋。•采用机采方式去除的可能性•宜前不宜后3.棉的其他加工丝光棉：在有张力(纱线、机织物)或无张力（针织物）的条件下，将棉制品用浓烧碱溶液处理，并清洗、中和烧碱的加工过程。•丝光是通过碱液对棉纤维的溶胀作用使纤维变圆，纤维内层次结构更为明显，而产生丝一样的光泽。制取棉短绒：削绒机或用锯齿轧花机（加大剥棉力度），从绒棉籽表面剥离所得的纤维。•特点：纤维短、粗、白色、成熟度较高，有2～16毫米•一类棉短绒：手扯长度13mm•织棉毯、绒衣•二类棉短绒：手扯长度12～13mm•无烟火药、胶片、高级纸张等•三类棉短绒：手扯长度小于或等于12mm•再生纤维和高级纸张植绒：将短纤维(长度0.2到5mm)借助于胶浆植入一基材（织物）表面上的加工，包括机械植绒和静电植绒。4.棉的洗涤含糖量(%)0.30.3～0.50.5～0.80.8可纺性正常轻度粘性有粘性严重粘性表8-1棉纤维含糖量与可纺性的关系二、毛的初加工羊毛剪毛洗毛分拣归类分级打包炭化洗净毛〈丝光〉打包成球包装精纺原料粗纺原料洗毛〈炭化〉洗净毛梳毛毛条〈拉细、丝光〉原绒抓绒洗绒洗净绒分梳粗纺原料成球包装针梳粗纱条筒精梳针梳精纺原料“〈〉”为可省略加工图8-2毛类纤维的初加工内容及流程洗毛洗毛的目的是洗去毛纤维上的羊毛脂、羊汗和砂土、污垢等，而其中关键是对羊毛脂的洗涤。洗毛采用的方法是加入含有洗涤剂的洗液，使其渗透到羊毛脂污垢层的缝隙中，降低污垢层与毛纤维的结合力，令污垢分解、脱离并转移到洗液中。炭化“炭化”的原理是针对羊毛耐酸而植物性杂质不耐酸的特性，将含草毛通过硫酸液、浸渍与烘干，使草杂成为易碎的炭质，再经压碎和开松分离，使之从羊毛中分离出去，达到降低草杂含量的目的。羊毛其他初加工羊毛拉伸细化，对纤维施以预浸渍处理、拉伸细化和结构定形稳定，以达到改变纤维分子构象和分子间结构，并使纤维变细伸长。羊毛丝光的基本原理是将羊毛表面鳞片部分或全部腐蚀去掉，以达到丝光的效果。羊毛丝光化的方法主要有二种：氯化和蛋白酶剥蚀法。三、丝的初加工蚕茧生丝干茧分拣包装杀蛹烘干绢丝丝织厂绢纺厂缫丝厂图8-3蚕丝的初加工流程及内容示意蚕茧蚕茧的组成茧的形成：由外→里分三层茧衣（外层）：凌乱的丝缕，约占茧重的2%，成为茧的蓬松外廓。（丝缕细，强度差，丝胶含量多，绢纺原料）茧层（中层）：结构紧密，排列规则，是丝的主体，占茧子重量的50%左右。（丝较粗，强力好）蛹（内层）：吐丝将近终了时叠合成的疏松层，约占2.5%。（丝最细，发脆，丝胶含量少，绢纺原料）2.各步骤的作用及方法（1）杀蛹与烘干蚕茧的初步加工：杀蛹和烘干。杀蛹：防止出蛾、生蛆而破坏茧层，以致无法缫丝。烘干：去除一定的水分，避免霉烂变质，便于贮存，同时可使丝胶适当变性。（2）干茧分拣与包装分拣：将已受污染、穿孔、变质的茧分离开来；按茧的品质好坏的分类，如茧的大小、茧层重量、色泽等。。（3）剿丝加工缫丝是将几根茧丝顺序抽出依靠丝胶抱合胶着成丝束的过程。缫得的丝束称生丝；经过精练脱胶后称熟丝。（4）绢丝的加工绢纺的原料：废茧。废茧经化学煮练，即在煮练液中加入适量的碱和酸及其他化学助剂起脱胶去脂作用，也有采用蛋白酶制剂进行脱胶。绢丝纺工艺有精练、制绵和纺纱三阶段。精练的目的是在纺丝加工前，先去除原料上的大部分丝胶、油脂与其他污染物制成精干绵，以利于后道纺丝及染整工程的生产。制绵的目的是通过选别、混和、开松、除杂、梳理等作用，把长而缠结的精干绵制成一定长度适于纺纱的精绵。丝胶的获取途径以下茧、废丝为原料，用高温水浴脱胶。然后将丝胶溶液浓缩、干燥，制得固体粉末丝胶。从煮茧和精炼的废液中提取丝胶被广泛应用于纺织改性、化妆品添加剂、食品添加剂和蛋白生物材料等方面。将丝胶溶液涂在织物上，有利于改善吸湿、抗静电和舒适性。丝胶加入化妆品中，能起到类似天然保湿因子的作用。丝胶用作固定化酶载体，可使酶的抗热性、抗电渗性、酶活性的稳定性明显提高。四、麻的初加工可行性1.基本概念与步骤麻初加工的第一步是将纤维与液体类和胶质类物质的分离。初加工的第二步是纤维的分离或部分分离和脱去纤维表面胶质。2.脱胶方法及可行性常用的脱胶方法是天然沤麻脱胶和人工化学脱胶。前者方便，但质量难以控制，生态性有质疑；后者污染大，但快速方便、质量可控。碱煮被处理麻物理作用界面电动化学作用胶质的化学反应作用物理化学作用机械作用纤维分离脱胶图8-4麻脱胶机制及纤维分离示意3.麻纤维柔软细化麻的柔软化加工主要是以改变麻纤维的微细结构和提高工艺纤维间胶质的柔软性为主；减少纤维间摩擦力为辅的方式进行。(a)红麻原纤维(b)揉搓细化后图8-5红麻纤维揉搓细化前后的截面形态第二节化学纤维的初加工一、形态及形态稳定的可加工性1.纤维的切断适应短纤纺纱系统和仿天然纤维的需要2.纤维弯曲变形加工机理纤维的变形加工即平面或空间卷曲的生成，本质变形是弯曲和扭转，且主要是弯曲。单组份（单一结构）或均匀分布纤维的变形，基本原理是形成非对称或不均匀分布的具有不同结构的微区。而复合纤维（复合结构）因组份的分布不对称或不均匀，将直接导致或潜在具有纤维的弯曲，故前者无需变形加工，后者还需变形处理。后加工初生纤维强度很低，伸长很大，沸水收缩率很高，没有实用价值。必须进行一系列后加工，使纤维具有一定物理机械性能短纤维：长丝：集束拉伸上油卷曲热定形切断打包加捻拉伸上油热定形络丝打包后加工的作用集束—将几个喷丝孔喷出的丝束以均匀的力集合成规定粗细的大股丝束；拉伸：提高纤维大分子的取向度和结晶度，改善纤维的力学性质热定形：消除纤维内应力，形成稳定的纤维结构卷曲：短纤维：改善纤维间的抱合力；长丝：变形纱加工，如弹力纱、膨体纱上油：降低摩擦、提高抗静电性二、纤维溶解与劈裂纤维溶解与劈裂加工主要是发生在化学纤维的细化加工中，即超细纤维的加工。1.溶解分离加工2.劈裂分离加工图8-6海岛型纤维的构成三、回用纤维的加工及方法1.必要性2.回用的可能性及方法回用纤维的初加工是面对人造物，要去除各种纠缠、摩擦和粘结作用；回用纤维可能是伤痕累累或改性变化；还可能是染色、混色和可能多组份的纤维集合体。因此，纤维回用的难度很大。目前，回用纤维一般作为絮填材料。四、纤维的整理与卷装1.纺织加工油剂纺织油剂的作用是提供润滑、降低动摩擦系数、便于牵伸；增加纤维抱合力、减少纤维分散、增加成网、成条性；赋予纤维抗静电性、减少毛羽和纤维纠缠与粘绕。2.卷装成形第三节纤维的损伤与清洁化加工一、初加工中的纤维损伤1.损伤类型①纤维长度；②纤维表面；③纤维力学性能；④色泽；⑤形态等。2.降低损伤的方法选择合适的处理条件，即在达到初加工目的时的最小力、热、湿、化学和生物作用图8-7PH值对羊毛的损伤二、清洁化的初加工1.清洁化加工的概念将生态平衡为主的环境保护贯穿于生产全过程及产品，以减少人类加工和需求对环境生态性的破坏，保障生态平衡和资源的可持续性。2.纤维初加工中的清洁问题3.清洁化的初加工合理分拣物理加工技术