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1、,第二章 植物纤维 天然纤维素纤维,第一节 棉纤维 第二节 麻纤维,2,2,内容提要: 棉纤维的分类;形态特征及其主要性能特点; 各类麻纤维的形态特征及主要性能特点; 主要性能指标及检验方法;,3,3,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,第一节 棉纤维 (cotton fiber),棉铃或棉桃,吐絮,4,4,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,籽棉和皮棉的统称。(有时亦做为棉植物、棉植物开的花的名称) 衣分(率)皮棉重量占籽棉重量的百分率(30%
2、40%)。 剥桃棉从非自然开裂的棉铃中剥取的棉花。,5,5,1.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:
3、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),6,6,2. 按初加工方法分 初加工:将籽棉上的纤维与棉籽分离的过程,亦称轧棉(y min)。 (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(3040)。 (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。 ),7,7,锯齿棉和皮辊棉的特
4、点:,8,8,3. 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。,9,9,(二)棉纤维的生长发育与形态特征,1、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。(16-25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。(35-55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
5、孕籽”。 影响棉纤维长度的因素:,品种、生长条件、后加工。,10,10,2.棉纤维的形状特征,(1) 纵向形态: 具有天然转曲的扁平带状。,纵向形态(正常成熟),11,11,“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:,12,12,(2) 横向形态: 腰圆形有中腔。,棉纤维的横向形态,正常成熟,13,13,截面形态及扁、中腔较大,截面呈圆形、中腔很
6、小的,未成熟的棉:,过成熟的棉:,14,14,(3) 截面结构,棉纤维的截面由外至内主要由表皮层、初生层、次生层和中腔四个部分组成。,棉纤维结构示意图,表皮层:影响表面性质,(1)棉蜡、果胶和脂肪组成。 (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。,16,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
7、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,18,18,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。,19,19,(三) 棉纤维的双边结构,棉纤维干涸后压扁扭转成为转曲,截面呈腰圆形,次生胞壁的各个部位在断面结构上有显著不同,这种现象称为棉纤维的双边结构。 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,20,20,(四)棉纤维的组成及化学性质,1. 组成 主要成份:
8、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:6000-15000,21,21,2. 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)在张紧状态下经浓碱液(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。,22,22,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;取向度提高。 丝光后性能变化:光泽、染色性改善;强力增大,尺
9、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,23,23,(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。,24,24,(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。,25,25,(五)棉制品的特性 1. 具有较好的吸湿透气性,回潮率10左右;
10、 2. 不是很怕阳光,但过度暴晒会使棉制品产生氧化现象; 3. 耐虫蛀不耐霉菌,最怕潮湿; 4. 虽然穿着舒适,但容易起皱,所以大多数洗后需要熨烫。,26,26,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),27,27,实物标准 (每年更新),文字标准,29,29,(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,
11、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),30,30,31,31,(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。,32,32,2. 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。
12、 例:229A 2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。,33,33,(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,34,34,1.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
13、长度排列图。,自然长度排列图(拜氏图 ),35,35,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。,36,36,(2)纤维长度与纱线质量的关系,与成纱强度:在一定范围内,长,成纱强度大;整齐度高,强度大; 与成纱细度:长,极限细度细(保证强度 ); 与成纱毛羽:长,毛羽少; 与成纱条干:长、整齐度高,条干好。,37,37,(3)长度指标与检验(单位mm) 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。 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
14、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。,38,38,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。 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) 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。,39, 2. 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%,40,2. 细度,分直接
15、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(m)。 非圆形的面纤维,可用理论直径来表示。,D:理论直径;周长;,测量方法:显微镜切片法。,41,41,(2) 间接指标 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:0.15-0.2tex 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:,42,42,马克隆值 M(Micronaire) 用马克隆气流仪测得的综合表达棉纤维细度与成熟度的指
16、标。本身无量纲,相当于单位长度(英寸)的重量(微克)。值越大,纤维越粗。,43,43,M在3.5-4.9范围内的棉花具有正常的纺纱价值(优质马克隆值),过高的马克隆值,纺纱时的落棉量较少、棉纱条干均匀、纱疵少、棉纱外观等级高,但棉纱抱合力下降、断头率增加,棉纱强力和可纺支数下降;过低的马克隆值,棉纱强力和可纺支数较高,但纺纱时的落棉量较多、棉纱外观等级低。 美国农业部1966年做为分级指标,目前是欧美棉花市场的品质指标。 我国2000年新棉花标准中增设了马克隆值,按马克隆值的大小分A、B、C三级(A级最好)。 马克隆值A级(3.7-4.2)、B级(3.5-3.6,4.3-4.9)、C级(3.4级以下,5.0级以上)。,44,44,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: 气流仪法 比表面积S0:单位体积的表面积。 原理:在一定容积