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1、纺 织 材 料 学,纺织学院 纺织材料与纺织品设计专业,本课程特点,工科类专业课 理论密切联系实际，以实验为基础 应用性强 与工艺、产品应用、商贸结合 基础类专业课 记忆性强,第一章 绪论,纺织品三大应用领域 纺织品加工过程 几个术语 本课程的主要内容,纺织品三大应用领域,服用纺织品 服装装饰用纺织品 地毯、床上纺织品、窗帘等产业用纺织品 土工布、降落伞、帆布、缆绳等,纺织品加工过程,纤维,纱线,织物,成品,纺纱,织造,后整理,人类模仿天然纤维的发展过程,纱线的发展流程及可能的提示,纺织加工涉及内容,纺纱学、织造学（机织学、针织学）、非织造学、织物后整理学等工艺、设备及产品 纺织材料学纺织品设
2、计与其他学科交叉 纺织信息、纺织贸易等,几个术语,纺织材料 用来加工制成纺织品所用的纺织原料、纺织半成品以及成品的统称。 包括各种纤维、条子、纱线、织物。 纺织材料学 研究纺织纤维、纱线、织物及半成品的结构、性能，结构与性能的关系，及其与纺织加工工艺的关系的一门科学。,纺织材料学主要内容,1）纺织纤维、纱线、织物等纺织材料的种类、组成、结构和性能； 2）纺织材料的组成结构与性能的内在联系及测试方法； 3）影响纺织材料性能的因素及纺织材料的性能对纺织工艺加工和产品应用的影响； 4） 纤维、纱线、织物等纺织材料之间性能的相互关系； 5）纺织材料品质的评定。,纤维的化学组成与结构,纤维性能,纱线结构
3、,纱线性能,织物结构,坯布性能,后整理,成品最终性能,第二章 纺织纤维的分类和加工,第一节 纺织纤维的定义与分类,纤维的定义 纤维的基本性能 纤维的分类 各种纤维定义与举例,纤维,纤维(What is a fiber?) 是一种细而长的物质，直径从几微米到十几微米，长度则从几毫米几十毫米甚至上千米，长径比很大。 Large length to width ratio纺织纤维 长度达到数十毫米以上具有一定的强度、一定的可挠曲性和一定的服用性能，可以生产纺织制品的纤维。 Small enough to be flexible 返回,纤维的基本性能,(1)一定的长度和长度整齐度； (2)一定的细度和
4、细度均匀度； (3)一定的强度和模量； (4)一定的延伸性和弹性； (5)一定的抱合力和摩擦力； (6)一定的吸湿性和染色性； (7)一定的化学稳定性。对于特殊用途的纺织纤维，还应具备一些特殊的要求，如阻燃、抗菌等。返回,纤维的分类,按来源分： 植物纤维 (天然纤维素纤维）天然纤维 动物纤维 （天然蛋白质纤维） (Natural fibers) 矿物纤维 (mineral fibers) 纺织纤维 再生纤维 再生纤维素纤维化学纤维 Regenerated fibers 再生蛋白质纤维(Man-made fibers) 合成纤维(Synthetic fibers)无机纤维 (Inorganic
5、fibers),纤维的分类,按纤维形态结构分类 长丝 (filament) 短纤维 (staple fiber) 异形纤维(Unconventionally shaped fiber) 复合纤维 (composite fiber) 超细纤维(ultra-fine fiber) 按纤维的功能分类 普通纤维（服用） 特种纤维（抗静电、阻燃、抗菌等）,返回,各种纤维定义与举例,天然纤维：自然界生长或形成的，适用于纺织用的纤维。 植物纤维：从植物上取得的纤维的总称，也称天然纤维素纤维。其主要组成物质是纤维素。 有种子纤维、韧皮纤维、叶纤维、果实纤维等(cotton or flex, jute, ram
6、ie, hemp ) 动物纤维：从动物身上或分泌物取得的天然纤维，也称天然蛋白质纤维。其主要组成物质是蛋白质。 有毛发纤维（如绵羊毛、山羊绒、骆驼毛、兔毛、马海毛）和丝纤维（桑蚕丝、柞蚕丝）wool and silk 矿物纤维：从纤维状结构的矿物岩石取得的纤维。主要由硅酸盐组成,属于天然无机纤维。 石棉(asbestos),种子纤维从一些植物种子表皮细胞生长成的单细胞纤维。 如：棉、木棉,木棉纤维果实及纤维形态图,韧皮纤维：从一些植物韧皮部取得的单纤维或工艺纤维。如：亚麻、苎麻、黄麻。,叶纤维 从一些植物的叶子或叶鞘取得的工艺纤维。 如：剑麻、蕉麻。果实纤维从一些植物的果实取得的纤维。如：椰子
7、纤维。,返回,各种纤维定义与举例,化学纤维(man-made fibers)：是指用天然的或合成的高聚物为原料，经过化学和机械方法加工制造出来的纤维。 再生纤维：以天然聚合物为原料，经过化学和机械方法制成的，化学组成与原高聚物基本相同的化学纤维。 invented in 1890s by Schoenbein Commercially available in 1896 如粘胶纤维(Vicose Rayon) 、醋酸纤维(Cellulose acetate) 、铜氨纤维（Cuprammonium fibers）Lyocell纤维、Tencel纤维、Modal纤维等。,化学纤维,合成纤维：以石油
8、、煤、天然气及一些农副产品等低分子作为原料制成的单体后，经人工合成获得的聚合物纺制成的化学纤维。 Wallace Carothers at du Pont invented a series of polymers 如涤纶(polyester)、锦纶6,66(nylon)、腈纶(Acrylic) 、丙纶Polyethylene 、氨纶Spandex (polyurethane), 氯纶Polyvinyl chloride,第二节 纤维的加工、应用与发展,天然纤维 棉纤维 麻纤维 毛纤维 丝纤维 化学纤维,棉纤维,主要产棉区 棉纤维的生长发育 棉花的初加工 棉纤维的分类 棉纤维的形态结构和品质
9、原棉检验,主要产棉区,主要产棉国：美国、中国、俄罗斯、印度、巴基斯坦、巴西、埃及、苏丹等。 我国主要产地是：江苏、湖北、河北、山东、河南五省。新疆长绒棉,棉纤维的生长发育,棉纤维是由胚珠(即将来的棉籽)表皮壁上的细胞伸长加厚而成的。一个细胞长成一根纤维. Cotton: seed hair obtained from the boll of the cotton plant 4000 fibers/seed, max 20,000 fibers/seed 250,000 fibers/boll,棉纤维正常生长发育分三个阶段伸长期 加厚期 干涸期（扭曲期）伸长期：纤维加长，形成胞壁 加厚期：长度
10、基本长足，主要是胞壁加厚 干涸期：失去水分、胞壁扭转，沿纤维纵向形成天然转曲。,棉纤维的生长发育,棉花的初加工,棉花的初加工也叫轧棉或轧花 初加工的目的是使棉纤维和棉籽分离,除去棉籽和部分杂质。籽棉皮棉（轧花厂的称呼）籽棉原棉（纺纱厂的称呼）,棉纤维的分类,按品种分类长度(mm) 细度(tex) 强度(km) 陆地棉(细绒棉) 2333 0.150.2 2125 海岛棉(长绒棉) 3364 0.120.14 30 亚洲棉(粗绒棉) 1524 0.250.4 12 长绒棉特点 优点: 纤维细、长，单纤维强力好 缺点： 含糖偏高,易产生“三缠”现象 措施： 预处理 细绒棉 数量最多 占世界总产量8
11、5%以上，占我国总产量98%以上,三类棉纤维的截面形态,按棉花的初加工分类 皮辊棉 锯齿棉 按纤维色泽分类(creamy white to gray) 白棉 彩色棉（遗传育种） 黄棉 灰棉,皮辊棉和锯齿棉的比较,棉纤维的形态结构和品质,正常生长的棉纤维形态结构 截面：腰圆形，有中腔(kidney-bean shaped with a lumen) 纵向：天然转曲 the twists reverse in direction along the length,1) 棉纤维长度影响因素：棉花品种、棉纤维生长条件、(初加工)2) 棉纤维色泽白棉、黄棉、灰棉、彩棉,棉纤维在生长过程中形成的品质,3)
12、 成熟度degree of maturity定义纤维细胞壁的增厚程度，胞壁越厚，成熟度越好棉纤维的成熟度几乎与各项物理性能指标密切相关（除长度外），综合反映棉纤维的内在质量。,根据成熟度可把棉纤维分为： 成熟纤维mature fibers、过成熟纤维、未成熟纤维immature fibers、极不成熟纤维,成熟纤维的特征： 有较多的、丰满的转曲 胞壁较厚，中腔较小，截面呈腰圆形 强度高，纤维粗 颜色洁白，光泽明亮 富有弹性，染色质量好 纤维间抱合力大，成纱质量高。 过成熟纤维： 呈棒状，极少转曲，中腔不明显，胞壁过厚，纤维刚硬，成纱质量差。,未成熟纤维： 纵向转曲少，胞壁较薄，中腔明显，腔宽大
13、于壁厚； 纤维细、强度低，颜色滞白，光泽暗淡，缺乏弹性； 常易粘附较多夹杂质，纺纱时易断裂、质量较差。 极不成熟纤维： 纵向呈扁平带状，无转曲或极少转曲； 胞壁极薄，截面形态很不规则； 染色性差。,成熟度指标 成熟系数：指棉纤维中断截面恢复成圆 形后相应于双层壁厚与外径之比的标定值,成熟度指标及测试方法,式中：M-棉纤维成熟度系数；-棉纤维壁厚；D -棉纤维截面复圆后的直径。,成熟度测试方法： 中腔胞壁对比法 NaOH膨胀法 偏振光,中腔胞壁对比法：原理成熟好的纤维胞壁厚而中腔宽度小，成熟度差的胞壁薄而中腔小。所以可根据棉纤维中腔宽度与胞壁厚度的比值来测定成熟系数。,NaOH膨胀法：原理棉纤维
14、在18%NaOH溶液中膨化后，截面形状改变。根据膨化后胞壁厚度/纤维最大宽度，纤维外形定确定正常纤维N、薄壁纤维B、死纤维D；计算成熟度比M。,偏振光法：原理利用棉纤维的双折射性质，在偏振光显微镜中观察棉纤维的干涉色，来确定纤维的成熟度。,细绒棉的M在1.5 2.0为成熟纤维， 一般纺纱用的M在1.7 1.8为最佳； 未成熟的M2.0；死纤维M0.7，完全不成熟纤维M0，完全成熟纤维M5.0。 长绒棉在1.7 2.5为成熟棉，理想的纺用M在2.0左右,棉纤维的成熟度与纺纱工艺、成品质量的关系,成熟度高的棉纤维能经受打击，易清除杂质； 吸湿较低，弹性较好，加捻效率较低； 在加工过程中飞花和落棉少
15、，成品制成率高； 吸色性好，织物染色均匀。 成熟度中等的棉纤维，由于纤维较细，成纱强度高。,原棉检验,目的：掌握原棉的性能、质量，为纺纱以及原棉交易提供依据 原棉检验的方法： 手感目测法 仪器检测法 单唛试纺法,手感目测法 包括：纤维长度整齐度、原棉的卷曲与压缩弹性、纤维强度、抱和力、柔软性、杂质疵点含量等； 优点：取样多、速度快、代表性强； 缺点：对检验人员要求较高、人为误差。 仪器检验 包括：长度、细度、强度、成熟度、含水、含杂等； 优点：数据比较可靠稳定； 缺点：试验数量少、花费时间长。 单唛试纺 单一批量的原棉在小型纺纱机台或车间大机上进行纺纱试验；从纺纱细度、成纱强度、条干、结杂以及纺纱过程中产生的问题来最后评定该批原棉的纺纱性能； 优点：可以测定单项指标检验无法包括的纤维性能； 缺点：比较费时。,检验内容,业务检验（工商交接中） 品级、手扯长度（确定棉花的价格） 含水、含杂（确定棉花的重量） 物理性能检验 长度、细度、强度、成熟度、含水、含杂等 一般用仪器检测,品级,品级是原棉品质优劣的一个综合性指标，反映棉纤维的内在质量。 品级评定主要依据原棉的成熟度、色泽、轧工质量进行评定。 具体评定方法：在规定照明条件下，原棉与实物标样对比并参照品级条件评定品级。 细绒棉分七级、长绒棉分五级。,
