紡織材料學課件第二章-植物纖維(棉)

紡織材料學課件第二章_植物纖維（棉）2內(nèi)容提要：棉纖維的分類；形態(tài)特征及其主要性能特點；各類麻纖維的形態(tài)特征及主要性能特點；主要性能指標及檢驗方法；

棉,一年生草本植物。中國的植棉和棉紡織技術(shù)是由海南、云南、西北等少數(shù)民族地區(qū)發(fā)展起來的，后逐漸向中原傳播。

黃道婆（1245—1330年），元代棉紡織家。松江府烏泥涇鎮(zhèn)(今上海市華涇鎮(zhèn))人。出身貧苦，少年受封建家庭壓迫流落崖州(今海南島)，隨黎族學習紡織。后重返故鄉(xiāng)，教當?shù)貗D女棉紡織技術(shù)。由于烏泥涇和松江一帶人民迅速掌握了先進的織造技術(shù)，她織的烏泥涇被廣傳于大江南北。當時的太倉、上海等縣都加以仿效。棉紡織品五光十色，呈現(xiàn)了空前盛況。第一節(jié)棉纖維(cottonfiber)4棉纖維來自于棉花的種子，屬于種子纖維，其生長及獲取過程如下:原棉（皮棉）籽棉采摘棉鈴或棉桃

開花（白→淡黃→紅→褐）吐絮

5幾個概念籽棉——從棉鈴中拾取的帶籽的棉瓣。原棉——亦稱皮棉，紡紗原料。籽棉經(jīng)軋棉機加工，除去棉籽所得的纖維。棉花——棉植物種子上的纖維，籽棉和皮棉的統(tǒng)稱。（有時亦做為棉植物、棉植物開的花的名稱）剝桃棉——從非自然開裂的棉鈴中剝?nèi)〉拿藁ā?/p>

61.按品種分類（1）

細絨棉（陸地棉）：原產(chǎn)于美洲大陸。種植量占98%以上，產(chǎn)量高。長度：23-32mm；細度：0.14-0.22tex；強度：2.94-4.4cN/根。紡廠主要原料（2）長絨棉（海島棉）：原產(chǎn)于美洲西印度群島，又細又長又結(jié)實的棉花，我國新疆盛產(chǎn)長絨棉。長度：33-75mm；細度：0.09-0.14tex；強度：3.9-4.9cN/根。高檔棉產(chǎn)品原料。（3）粗絨棉（亞洲棉）：原產(chǎn)于印度，纖維粗短只能紡粗特紗，產(chǎn)量低，紡織價值低，已趨淘汰。長度：15-24mm；細度：0.25-0.4tex；強度：4.4-6.9cN/根。（4）草棉（非洲棉）：纖維粗短，停止種植。（一）棉纖維的分類(1N=100cN)72.按初加工方法分初加工：將籽棉上的纖維與棉籽分離的過程，亦稱軋棉（yàmián）。（1）籽棉：帶有棉籽的棉花。（2）皮棉（原棉）：去除棉籽所得到的棉纖維。

皮棉重量占籽棉重量的百分數(shù)，稱為衣分率（30％～40％）。（3）鋸齒棉：用鋸齒軋花機加工的皮棉（利用高速旋轉(zhuǎn)的圓盤鋸片通過肋條間隙鉤拉棉花纖維，使之與棉子分離的機械。）

紡紗用棉多為鋸齒棉。（4）皮輥棉：用皮輥軋花機加工的皮棉（橡膠輥將棉纖維扯下來，通過一片固定的刀片來分離纖維與棉籽。）8特點鋸齒棉皮輥棉外觀形態(tài)松散薄片狀長度主體長度較短，短絨含量較低主體長度較長，短絨含量較高雜質(zhì)、疵點含雜低，棉結(jié)束絲多含雜高，黃根多加工效率加工效率高加工效率低適宜加工品種細絨棉長絨棉、低級棉、留種棉鋸齒棉和皮輥棉的特點：93.按色澤分

（1）白色棉：白棉:紡織原料，正常成熟;黃棉:霜凍影響而產(chǎn)生；灰棉:雨水、氣溫影響而產(chǎn)生；（2）彩色棉：天然生長的非白色棉花，又稱“有色棉”。產(chǎn)品不用染色，無污染。彩棉產(chǎn)量低，衣分率低，長度短、且強力低，可紡性差。我國新疆地區(qū)是彩棉的主要種植區(qū)。10（二）棉纖維的生長發(fā)育與形態(tài)特征1、棉纖維的生長發(fā)育

整個棉纖維的形成過程可分為三個時期:伸長期、加厚期、轉(zhuǎn)曲期。（1）伸長期：主要增長長度而胞壁極薄，形成有中腔的細長薄壁管狀物。（16-25天）（2）加厚期：細胞壁由外向里逐日螺旋淀積纖維素，最后留有中腔，其與成熟度有關。（35-55天）（3）轉(zhuǎn)曲期：棉纖維干涸后，胞壁產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)，形成不規(guī)則的螺旋形，稱為天然轉(zhuǎn)曲。

“天然轉(zhuǎn)曲”的成因：纖維素以螺旋狀原纖形態(tài)一層一層沉積，螺旋方向有左也有右，在纖維的長度方向反復改變，當纖維干涸后，胞壁產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)，形成“天然轉(zhuǎn)曲”。

天然轉(zhuǎn)曲使棉纖維具有一定的抱合力，有利于紡紗工藝的進行和成紗質(zhì)量的提高。122.棉纖維的形狀特征

（1）

縱向形態(tài)：具有天然轉(zhuǎn)曲的扁平帶狀。

縱向形態(tài)（正常成熟）13薄帶狀、沒有或很少轉(zhuǎn)曲呈棒狀，轉(zhuǎn)曲少見

成熟度低的棉:過成熟的棉:14（2）橫向形態(tài)：

腰圓形有中腔。棉纖維的橫向形態(tài)正常成熟15截面形態(tài)及扁、中腔較大截面呈圓形、中腔很小的未成熟的棉：過成熟的棉：16（3）截面結(jié)構(gòu)

棉纖維的截面由外至內(nèi)主要由表皮層、初生層、次生層和中腔四個部分組成。棉纖維結(jié)構(gòu)示意圖表皮層：影響表面性質(zhì)（1）棉蠟、果膠和脂肪組成。（2）具有防水和潤滑作用，使棉纖維具有良好的適宜于紡紗的表面性能，但棉臘會影響染整加工，應在染整加工前將其去除。

初生層：約束和保護作用纖維的初生細胞壁，由網(wǎng)狀原纖組成。對棉纖維整體起約束和保護作用。

次生層：纖維主體，決定主要的物理機械性質(zhì)（1）棉纖維在加厚期淀積而成的部分，幾乎都是纖維素。（2）纖維素逐日淀積一層，形成了棉纖維的日輪。（3）與棉纖維的成熟度、天然轉(zhuǎn)曲有關。（纖維素以束狀小纖維的形態(tài)與纖維軸傾斜呈螺旋形,在纖維長度方向上有左有右，使得棉纖維有天然轉(zhuǎn)曲。）

日輪20中腔：影響顏色、保暖性等（1）纖維停止生長后，胞壁內(nèi)遺留下來的空隙（白棉占10%，彩棉占30%-50%）。同一品種的棉纖維，外周長大致相等，次生層厚時中腔就小，次生層薄時中腔就大。（2）含有少量原生質(zhì)和細胞核殘余，對棉纖維的顏色有影響。（3）中腔含靜止空氣，使得保暖性好。21（三）棉纖維的組成及化學性質(zhì)

1.組成主要成份：纖維素（葡萄糖?；攒真I反轉(zhuǎn)180°相連），約占95%。伴生物：蠟質(zhì)、糖份、果膠、灰分，占5%左右纖維素分子式：纖維素的化學結(jié)構(gòu)：n：6000-15000HH222.化學性質(zhì)P61（1）水的作用：不溶于水，但會膨脹?？v向:1%-2%；橫向:40%-45%（織物變厚導致縮水）。

（2）堿的作用：一般情況下在堿中較穩(wěn)定，不會被破壞，但濃堿及高溫條件會發(fā)生堿性降解。

絲光：通常指棉制品（紗、布）在張緊狀態(tài)下浸泡于堿液(NaOH或液氨)中，棉纖維截面變圓，天然轉(zhuǎn)曲消失，棉制品有絲一樣光澤的處理過程。

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絲光后結(jié)構(gòu)變化：天然轉(zhuǎn)曲消失成為棒狀；無定形區(qū)有所增加，結(jié)晶區(qū)有所下降；取向度提高。

絲光后性能變化：光澤、染色性改善；強力增大，尺寸穩(wěn)定性增加；化學性能活潑。

單絲光：用純棉紗織成布后，對布進行絲光后處理。

雙絲光：棉紗線先絲光再織成布，然后對布再一次進行絲光處理。

絲光棉橫向絲光棉縱向24（3）酸的作用：不耐酸,利用該性質(zhì)可生產(chǎn)滌棉爛花布。

滌棉爛花布：滌棉包芯紗織物通過與有花紋的酸滾筒接觸后制得的半透明織物。25（4）氧化劑的作用：氧化劑會使纖維素發(fā)生降解破壞，特別在堿性條件下更嚴重。（需注意氧化性漂白的條件）（5）微生物的作用：不耐霉菌，霉變后強力下降。

（6）染色性：染色性好，可用多種染料進行染色。

26（四）棉制品的特性

1.具有較好的吸濕透氣性，一般條件下回潮率10％左右；

2.不是很怕陽光，但過度暴曬會使棉制品產(chǎn)生氧化現(xiàn)象；

3.耐蟲蛀不耐霉菌，最怕潮濕；

4.雖然穿著舒適，但容易起皺，所以普通襯衫等衣物洗后需要熨燙。27業(yè)務檢驗工商交接時進行的檢驗，或稱商業(yè)檢驗。

檢驗項目有品級、（手扯）長度、含水、含雜。

（1）品級細絨棉——1-7級，3級為標準級，1-5級為紡用棉，7級以下為級外棉。長絨棉——1-5級品級評定依據(jù)：成熟度、色澤特征、軋工質(zhì)量評定方法：實物標準結(jié)合文字標準（品級條件）

（五）棉纖維的業(yè)務檢驗（品質(zhì)評定）

以下為補充內(nèi)容28

實物標準(每年更新)品級籽

棉皮

輥

棉鋸

齒

棉成熟程度色澤特征軋工質(zhì)量成熟程度色澤特征軋工質(zhì)量一級早、中期優(yōu)質(zhì)白棉，棉瓣肥大，有少量一般白棉和帶淡…成熟好色潔白或乳白，絲光好，稍有淡黃染黃根、雜質(zhì)很少成熟好色潔白或乳白，絲光好，微有淡黃染索絲、棉結(jié)、雜質(zhì)很少二級早、中期好白棉，棉瓣大，有少量輕雨銹棉和個別半僵棉瓣，雜質(zhì)少成熟正常色潔白或乳白，有絲光，有少量淡黃染黃根、雜質(zhì)少成熟正常色潔白或乳白，有絲光，稍有淡黃染索絲、棉結(jié)、雜質(zhì)少...文字標準30

（2）（手扯）長度用手扯法來測定：按照規(guī)定的工作法，反復拉扯棉束，把梳理好的棉纖維放在黑絨板上，用鋼板尺測量。

以1mm分檔：25mm,26,…,31mm（28mm為長度標準級）

3132（3）含水棉花收購中用電阻測濕儀快速測定。（4）含雜棉花中夾雜的非纖維性物質(zhì)，如泥沙、枝葉、棉籽、破籽、蟲屎等。用目光估計，或用纖維雜質(zhì)分析機測定。品級和長度決定價格，含水和含雜決定質(zhì)量。332.嘜頭代號（原棉質(zhì)量標識）

嘜頭代號按品種、類型、品級、長度、馬克隆值的順序標示（六、七級原棉不標馬克隆值級別）。品種：長絨棉“L”；細絨棉不作標示；

類型：黃棉“Y”，灰棉“G”，白棉不標；

品級：“1”、…、“7”；

長度：“25”、…、“31”；

馬克隆值：用A、B、C標示；

軋工：皮輥棉在質(zhì)量標識下加“__”，鋸齒棉不標。例：L229AL表示長絨棉，2表示2級棉，29表示手扯長度為29mm，馬克隆值A級，該棉為鋸齒棉白棉。34（七）棉纖維的性能檢驗

用專門的儀器進行檢驗，在實驗室內(nèi)進行。對紡織廠來說，是為了充分掌握原棉的性能，以合理使用原料。包括以下幾方面：1.長度2.細度3.成熟度4.強度5.天然轉(zhuǎn)曲6.原棉的水分、雜質(zhì)與疵點7.綜合檢驗351.長度（1）長度分布隨機取出一束纖維試樣，其中各根纖維的長度都是不相等的、長短不齊的?？捎妹蘩w維的自然長度排列圖和長度-重量分布曲線直觀地表達。如果將一束試樣從長到短逐根排列，并使各根纖維的一端在一條直線上，就可得到棉纖維的自然長度排列圖。

自然長度排列圖（拜氏圖）36

將不同長度的纖維稱重，可作出纖維長度-重量分布曲線，其一般為右偏曲線。

1.短纖維棉2.中纖維棉3.長纖維棉重量

圖1-9棉纖維長度-重量曲線（韋氏圖）長度37（2）纖維長度與紗線質(zhì)量的關系

與成紗強度：在一定范圍內(nèi)，纖維長，成紗強度大；纖維整齊度高，成紗強度大；與成紗細度：纖維長，成紗極限細度細（保證強度）；與成紗毛羽：纖維長，成紗毛羽少；與成紗條干：纖維長、整齊度高，成紗條干好。38（3）長度指標與檢驗（單位mm）①手扯長度Lh：按一定手法，整理而得的纖維束的長度。工商交接中按該長度進行結(jié)算。②主體長度Lm：一批棉樣中含量最多的纖維的長度，

Lm≈Lh。根數(shù)Lm：纖維中根數(shù)最多的那部分纖維的長度重量Lm：纖維中重量最重的那部分纖維的長度（即主體長度落在重量最大的一組中）。常采用重量主體長度。

39③平均長度：纖維長度的平均值。有重量加權(quán)平均長度Lg和根數(shù)平均長度Ln。④品質(zhì)長度Lp：又稱右半部平均長度，比主體長度長的那部分纖維的重量加權(quán)平均長度。（用于確定工藝參數(shù)）⑤短絨率：長度在某一界限以下的纖維所占的百分率（表示長度整齊度的指標）。界限：細絨棉16mm，長絨棉20mm。⑥2.5％跨距長度：數(shù)字式照影儀測試時，離纖維梳子即鉗口線3.81mm（0.15in）處纖維相對根數(shù)設為100％時從鉗口線到纖維相對根數(shù)為2.5％處的距離。P37整齊度=(L50%/L2.5%)×100%2.細度

分直接指標和間接指標。（P25）（1）直接指標：用直徑、截面積及寬度等來表達。截面接近圓形時，常用這些指標，單位（μm）。非圓形的面纖維，可用理論直徑來表示。D：理論直徑；Ｃ－周長；

測量方法：顯微鏡切片法。42（2）間接指標①特克斯（定長制）：1000米長的纖維所具有的質(zhì)量克數(shù)

公式：

長絨棉：0.12-0.14tex；細絨棉：0.15-0.2tex②公制支數(shù)（定重制）：1g纖維所具有的長度m數(shù)。

公式：

長絨棉：6500公支以上；細絨棉：5000公支左右特克斯和公制支數(shù)的換算：43③馬克隆值M（Micronaire）

用馬克隆氣流儀測得的綜合表達棉纖維細度與成熟度的指標。本身無量綱，相當于單位長度（英寸）的重量（微克）。值越大，纖維越粗。

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M在3.5-4.9范圍內(nèi)的棉花具有正常的紡紗價值（優(yōu)質(zhì)馬克隆值），過高的馬克隆值，紡紗時的落棉量較少、棉紗條干均勻、紗疵少、棉紗外觀等級高，但棉纖維抱合力下降、紗線斷頭率增加，棉紗強力和可紡支數(shù)下降；過低的馬克隆值，棉紗強力和可紡支數(shù)較高，但紡紗時的落棉量較多、棉紗外觀等級低。美國農(nóng)業(yè)部1966年將馬克隆值做為分級指標，目前是歐美棉花市場的品質(zhì)指標。我國2000年新棉花標準中增設了馬克隆值，按馬克隆值的大小分A、B、C三級（A級最好）。馬克隆值A級（3.7-4.2）、B級（3.5-3.6,4.3-4.9）、C級（3.4級以下，5.0級以上）。

45（3）細度與成紗質(zhì)量、紡紗工藝的關系①成紗強度及極限細度

其它條件相同時，纖維越細，成紗強度越高；可紡紗的極限細度愈細。但成熟度差的纖維，成紗強度反而下降。②成紗條干

纖維越細，成紗條干越均勻。

③紡紗工藝

纖維越細，加工時易扭結(jié)、折斷而產(chǎn)生棉結(jié)、短纖維。纖維越細時，剛性越差，細纖維不宜做起絨織物用的起絨紗。

463.成熟度

棉纖維細胞壁的加厚程度。胞壁愈厚，愈成熟。（1）指標

成熟度系數(shù)是根據(jù)棉纖維腔寬與壁厚比值的大小所定出的相應數(shù)值，成熟度系數(shù)越大纖維越成熟。47

將腔寬與壁厚比值分18組規(guī)定18個數(shù)值，最不成熟的成熟度系數(shù)定為零，最成熟的成熟度系數(shù)定為5，用以表示棉纖維成熟度的高低。棉纖維成熟度系數(shù)與腔寬壁厚比值間的對應關系見下表。48

一般正常成熟的細絨棉成熟度系數(shù)為1.5~2.0左右，長絨棉成熟度系數(shù)2.0左右，從紡紗角度考慮成熟度系數(shù)為1.7~1.8較為理想。49（3）成熟度與纖維、紗線的關系①正常成熟的棉纖維，截面粗、強度高、彈性好、有絲光、有較多的天然轉(zhuǎn)曲。②成熟差的棉纖維細度較細，強力較差，加工中經(jīng)不起打擊，容易糾纏成棉結(jié)，染色性差。③未成熟與過成熟的棉纖維天然轉(zhuǎn)曲少，過成熟的棉纖維扁粗，對成紗強力不利。504.強度（1）指標強力P（絕對強度）：拉斷一根纖維所需的力，單位cN或N。細絨棉3.5-4.5cN/根，長絨棉4-6cN/根。比強度P0（相對強度）：拉斷單位細度纖維所需的外力，單位N/tex或cN/tex、cN/dtex。斷裂長度L

：自身重力與斷裂強力相等時的長度，單位是千米，但表示的是纖維的相對強度。

棉纖維的濕強大于干強。51例：細絨棉0.2tex，斷裂強力4.0cN，計算斷裂長度（20.4Km）

細絨棉L：21~25Km，長絨棉L：>30Km

)Km(4.208.9×2.04×10L==P10×L×=gNtexLP0的單位為cN/dtex；P52頁公式錯誤

52（2）測試

A.單纖維測試：逐根測試纖維的拉斷強力，然后計算各項指標。

B.束纖維測試（速度快）卜氏（Pressley）束纖維強力儀斯特洛（Stelometer）強力儀

535.天然轉(zhuǎn)曲棉纖維的外形特征之一，轉(zhuǎn)曲的存在，使抱合力增大，有利于紡紗，提高產(chǎn)品的質(zhì)量。其指標的應用和測量在企業(yè)中很少見。（1）指標：轉(zhuǎn)曲數(shù)，每1cm中扭轉(zhuǎn)180度的個數(shù)（2）測試：顯微鏡或投影儀，一定長度纖維上轉(zhuǎn)

180度的次數(shù)，再換算成每厘米的轉(zhuǎn)曲個數(shù)。（轉(zhuǎn)曲存在反向）（3）轉(zhuǎn)曲多、抱合力大、品質(zhì)好。（1）原棉水分以含水率或回潮率表示(多用回潮率)。

含水率M

－－紡織材料中所含的水分重量對紡織材料濕重的百分比。回潮率W

－－紡織材料中所含的水分重量對紡織材料干重的百分比。

Ga——紡織材料濕重；G0——紡織材料干重。

6.水分、雜質(zhì)與疵點55（2）含雜與疵點雜質(zhì)：原棉中夾雜的非纖維性物質(zhì)，如泥沙，枝葉，棉籽，破籽，蟲屎等。疵點：原棉中存在的有害于紡紗的纖維性物質(zhì)，如索絲、棉結(jié)等。

567.原