纺织材料学 于伟东版 3动物纤维

全球范围内:毛纤维的产量占天然纤维总产量的4%国内:毛纤维的产量占天然纤维总产量的1%棉纤维的产量占天然纤维总产量的比重接近90%羊毛纤维是纺织工业重要的原料之一,它具有许多优良的特性：弹性好、吸湿性强、保暖性好、不易沾污、光泽柔和等，这些性能使毛织物具有了独特的风格。1、羊毛纤维的生长羊毛纤维是由羊皮肤上的细胞发育而成的。首先在生长羊毛处的细胞开始繁殖，形成突起物，向下伸展到皮肤内，使皮肤在这里向内凹，即为毛囊。处于皮肤内的羊毛为毛根，它的下端被毛乳头所包覆。毛乳头供给养分，使细胞继续繁殖，向上生长，凸出皮肤，形成羊毛纤维。羊毛纤维的生长1--皮肤2--毛囊3--毛根4--毛乳头5--羊毛纤维6—脂肪腺7—汗腺2、羊毛纤维在毛被上的形态羊毛在羊皮肤上是成簇生长的。在一小簇羊毛中，一根直径较大、毛囊较深的称为导向毛。围绕着导向毛生长的较细的几根或几十根羊毛称为簇生毛。从而，形成一个各毛丛。成簇生长的羊毛由于卷曲和脂汗等因素互相粘连在一起。因此，从羊身上剪得的羊毛是一片完整的羊毛集合体，称为毛被，又称套毛。绵羊皮肤上导向毛和毛丛生长情况羊毛的形态结构羊毛的鳞片:形态:环状、瓦状、龟裂状排列密度：细毛：100个/mm、粗毛：50个/mm鳞片的尺寸：高36µ，宽28µ，厚0.5~1µ鳞片的指向：根部贴附于毛干，梢部略张开，指向毛尖羊毛的纵向结构细羊毛结构1、鳞片层（分三层）1）鳞片外表皮层（表皮细胞薄膜）厚度：5~10nm，拒水物质，有微孔2）鳞片次外表皮层分为：a层0.05~0.1µm，–s-s-含量大于b层b层300nm厚3）鳞片内表皮层–s-s-含量最低，化学稳定性差，厚0.3µm2、皮质层（羊毛纤维的主体）由两种不同的皮质细胞（正皮质和偏皮质）组成3、髓质层由结构松散和充满空气的角朊细胞组成正皮质和偏皮质细胞的特点：正皮质细胞：由巨原纤组成；含硫量较少，对酶及化学试剂反应活泼；盐基性染料易着色；细胞呈椭圆型。偏皮质细胞：由原纤组成；含硫量较大，对化学试剂反应较差；对酸性染料有亲和力；细胞呈扁平状。双侧结构：在细羊毛的皮质层中，存在两种结构和性质不同的正皮质细胞和偏皮质细胞，且分布在羊毛截面的两侧，正皮质居于卷曲外侧，偏皮质居于卷曲内侧，这种结构特征使羊毛具有自然卷曲，这种结构称为羊毛的双侧结构。正皮质偏皮质羊毛纤维的双侧结构正皮质位于弯曲的外侧,偏皮质位于弯曲的内侧羊毛的截面结构羊毛纤维各层次结构综合示意图绒毛：细绒毛d＜30μ粗绒毛d=30~52.5μ粗毛（又称刚毛）：d=52.5~75μ两型毛：一根纤维上同时兼有绒毛和粗毛的特征。死毛：没有皮质层，除鳞片层外整根羊毛纤维充满髓质层。腔毛（又称干毛）：腔长50mm，腔宽d31同质毛------羊体各毛丛由同一类型毛纤维组成,纤维细度和长度基本一致。异质毛------羊体各毛丛由两种或两种以上类型毛纤维组成。一般，同质毛按照细度分成各种支数毛，异质毛按照粗腔毛含量分为各种级数毛。支数毛：细羊毛品质支数分70支、66支、64支和60支；半细毛分为48~58支。级数毛：以粗腔毛含量为主要依据，平均细度（直径）作为参考条件，分一级、二级、三级、四级和五级。套毛：从羊身上剪下的毛丛相互连接成一整张的毛，称为套毛或毛被。散毛：从羊身上剪下的不连成一整块的毛。抓毛：在羊脱毛季节用梳状工具从动物身上抓下来的毛。春毛：纤维较细，含绒较高，品质好。秋毛：纤维较短，洁白光泽好，品质仅次于春毛。伏毛：纤维粗短，含死毛较多，品质较差。羊毛纤维的主要组成物质：一种不溶性的蛋白质------称为角朊。它是由多种α-氨基酸缩合而成。（氨基酸种类有25种之多，特别是胱氨酸的存在使相邻大分子产生交联，呈网状结构）组成元素有：碳、氮、氧、氢、硫角蛋白大分子的构成及分子间作用羊毛纤维大分子结构的特点：主链为多种氨基酸缩聚而成。主链的三维构象有两种：直线型折叠链α-螺旋链大分子和大分子间形成很多氢键、盐式键等。含有大量的羧基和氨基。羊毛纤维的细度越细纤维的细度均匀度越好纤维强度高纤维卷曲波形好、卷曲数量多羊脂含量高鳞片密度大，光泽好（柔和）可纺纱的支数越高可纺毛纱的公制支数品质支数平均直径（微米）64以上7018.1~2060~646620.1~21.552~606421.6~2345~526023.1~2536~455825.1~2732~345627.1~2928~325029.1~31粗纺产品要求：织物手感柔软、质地紧密的高级织物多选用品质支数为60~64支的同质细羊毛精纺产品（轻薄织物）要求：织物表面光洁、纹路清晰、手感滑爽选用更高支数的同质细羊毛绒线产品要求：手感丰满、富有弹性、具有一定强度、耐穿耐磨等选用46~58支同质半细毛麦尔登（粗纺）哔叽（精纺）我国规定国际标准品质支数平均直径（微米）品质支数平均直径（微米）3255.1~67.0Super8019.25~19.753643.1~55.0Super9018.75~19.244040.1~43.0Super10018.25~18.744437.1~40.0Super11017.75~18.244634.1~37.0Super12017.25~17.744831.1~34.0Super13016.75~17.245029.1~31.0Super14016.25~16.745627.1~29.0Super15015.75~16.245825.1~27.0Super16015.25~15.746023.1~250Super17014.75~15.246421.6~23.0Super18014.25~14.746620.1~21.5Super19013.75~14.247018.1~20.0Super20013.25~13.74Super21012.75~13.24Super22012.25~12.74Super23011.75~12.24棉羊毛品质支数与平均直径的关系OFDA100测量仪OFDA法（光学纤维分析法）激光扫描纤维直径测量原理图该方法是澳大利亚羊毛检验局测量羊毛直径的专用仪器，可以用于测定纤维直径、变异系数、卷曲率、粗纤维含量，以及直径分布图。基本原理：将分散的纤维段在液体的带动下，经过一毛细管时作平行管轴的移动，利用纤维段对激光的遮挡量给出纤维的直径。（可以在2min之内策略4000根纤维）自然长度：纤维束在自然卷曲下两端间的距离。一般用来表示毛丛长度。伸直长度：毛纤维除去卷曲伸直后的长度。一般在毛纺生产中使用。自动长度与强力仪测试原理：60个毛丛被分别排列在以定速前进的输送带上A上，传送带上的毛丛从一排光源及对面的一排检测器之间穿过。当光被毛丛遮断时，电子计数器便会纪录光束被毛丛遮断的时间。通过此方法可以测定毛丛的长度，并计算的平均长度、均方差及变异系数。断裂毛丛称量控制箱喂入带长度测量传送带A毛丛长度光测量系统毛丛强度测量固定夹头移动夹头毛丛长度SL毛丛v0传送带A探测器光源ATLAS结构及毛丛长度测量原理10mm3mm梳片毛条（纤维条）10mm5mm第1次···第2次第i次SWN;;n(l);w(l);s(l)分组直方图SWN;;连续函数n(l);w(l);s(l)dll质量加权平均长度：指各组长度和质量的加权平均长度。加权主体长度：分组称重时连续四组最重纤维的加权平均长度。短毛率：长度为30mm以下纤维的质量占总质量的百分率。Y131梳片式羊毛长度分析仪毛纺系统分为：精梳毛纺系统和粗梳毛纺系统精梳毛毛纺系统又分为：短毛纺纺纱系统和长毛纺纱系统短毛纺纱系统对毛纤维长度要求：55mm以上长毛纺纱系统对毛纤维长度要求：90mm以上精梳毛纱：纱线细，条干匀，所用纤维长而均匀。所织精纺毛织物表面光洁，织纹清晰，较轻薄，手感坚、挺、爽。精纺毛织品如哔叽、华达呢、啥味呢、花呢、凡立丁等。粗梳毛纱：纱线粗、条干均匀度低，表面有毛茸，所用纤维短。所织粗纺毛织物表面有茸毛，一般织纹不明显，比较厚重，手感柔软而有弹性。粗纺呢绒有麦尔登、大衣呢、制服呢、法兰绒等。卷曲增多、增大；形态一维→二维→三维①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩l0A0羊毛及毛发类纤维的各种卷曲及表达①~③是无或弱卷曲，其卷曲弧度小于半圆形，属浅平波形，且卷曲数少，半细和土种羊毛多属此类；⑤和⑥为正常卷曲波形，波形的弧度接近或等于半圆形，卷曲对称于中心线，属常波卷曲，只是⑥的卷曲数大于⑤，轴向投影基本为直线，美利奴羊毛和中国良种羊毛都属此类，品质优良，多用于精纺，纺制表面光洁的毛纱；⑦为深波，⑧为大屈曲波，属高卷曲（curl）纤维，每个卷曲的弧度都超过半圆，且有非平面的波动，多发生在粗羊毛和新西兰羊毛上，该羊毛不适于精纺，而适于粗纺系统，呢绒丰满有弹性；④为锯齿波形，是人工所为，非羊毛的自然卷曲；⑨和⑩为典型的三维螺旋卷曲，存在于部分粗羊毛和土种毛中，是副皮质偏心分布的结果，有长螺距螺旋⑨和短螺距⑩，这种卷曲人工变形纱中较常见。羊毛卷曲多，则：毛丛结构紧密，可以很好预防外来杂质和气候条件，羊毛品质好。纤维抱合力大，可纺性好，成网成条好，落毛少。对于强卷曲，则：纤维梳理难，但适宜粗纺，制呢后毛茸丰满、手感和弹性好。外表皮层（鳞片膜）次表皮层a次表皮层b内表皮层细胞间质CMC羊毛纤维表面的鳞片结构羊毛表面的鳞片其根部附着于毛干，尖端伸出毛干表面指向毛尖。因而，毛纤维沿长度方向的摩擦，方向不同，摩擦系数不同。毛尖毛根%100顺逆顺逆%100d顺顺逆羊毛的缩绒性：羊毛在湿热及化学试剂作用下，经机械外力反复挤压，纤维集合体逐渐收缩紧密，并且相互穿插纠缠，交编毡化，这一性能，称为羊毛的缩绒性。AA'A''拉伸拉伸回缩F顺小F逆大移动量羊毛毡缩过程示意图尖端根端优点：使毛织物具有独特的风格。即，经过缩绒后织物长度收缩，紧度增加，表面有一层绒毛，从而使毛织物外观优美、手感柔软丰厚、保暖性增加。加工毡缩的纤维制品，如毛毡片等。缺点：使毛织物在穿用过程中产生尺寸收缩和变形，从而影响穿用舒适性和美观。毡合：利用羊毛的缩绒性，可以把松散的短纤维结合成具有一定机械强度、一定形状、一定密度的毛毡片，这一作用称为毡合。防缩方法：氧化法（降解法）：主要是使用化学试剂使鳞片变形，从而降低纤维的定向摩擦效应。常用的化学试剂有：次氯酸钠、氯气、氯胺、氢氧化钾、高锰酸钾等。树脂法（添加法）：在羊毛上涂上树脂薄膜来减少或消除纤维间的摩擦效应，对于毛织物可以使交织点的位置固定。常用的树脂有：脲醛、密胺甲醛、硅酮、聚丙烯酸脂等。国毛澳毛含脂量10~20%14~25%含汗量7~10%4~8%含脂率：%100脂干重）杂质干重毛样总干重（毛干重脂腊干重E羊毛脂是一种高级脂肪酸的高级醇酯，对各种材料有很强的附着力和防腐作用，广泛用于医药、化妆品、涂料等方面。净毛率：将原毛经过洗涤，除去油质、植物杂质、沙土、灰分等所余纯净毛重量对原毛重量的百分比。%100水重量）油脂重量杂质重量羊毛的原重量（毛重纯净毛公定重量cE净毛率是评定羊毛经济价值的重要指标，对工厂的成本核算和用毛量关系极为密切。特种动物毛：山羊绒兔毛牦牛毛骆驼毛马海毛羊驼毛等从绒山羊和能抓绒的山羊体上取得的绒毛，每头羊年产绒约150~200克。亚洲克什米尔地区在历史上曾是山羊绒向欧洲输出的集散地。国际市场习惯称山羊绒为“克什米尔”(Cashmere)，中国谐音为“开士米”。目前，山羊绒世界年产量在1.2万吨左右，中国贸易加工量约6000吨。中国山羊绒产地主要有：内蒙古、新疆、辽宁、陕西、甘肃、山西、宁夏、西藏、青海等。世界山羊绒主要出口国是中国、蒙古、伊朗、印度、阿富汗和土耳其，主要消费国是美国、英国和日本。山羊绒：绒山羊绒山羊一般生长高寒地区，全身披有粗长的外层毛被,内层生有细软的绒毛,每年春夏之交绒毛自然脱落。饲养者一般在脱毛季节用铁抓在羊身上梳取绒毛。绒毛经初步加工除杂和分梳处理，除去所含粗毛