紡織材料學(xué)

棉纖維

1.棉的種類

(1)按棉花的品種分類 細絨棉：纖維平均長度為23-32mm，中段復(fù)圓直徑為16-22um，中段線密度為1.4-2.2dtex，比強度為2.6-3.2cn/dtex，比長絨棉粗，比過去的品種比較細。 長絨棉：纖維平均長度33-46為mm，中段復(fù)圓直徑為13-15um，中段線密度為0.9-1.4dtex， 比強度為3.3-5.5cn/dtex。 粗絨棉：纖維平均長度為15-24mm，中段復(fù)圓直徑為24-28um，中段線密度為2.5-4.0dtex， 比強度為1.4-1.6cn/dtex。 非洲棉(草棉) 品質(zhì)與亞洲棉接近，纖維粗而短，已淘汰

(2)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。 (A)籽棉：帶有棉籽的棉花。 (B)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%)。 (C)鋸齒棉：用鋸齒軋花機加工的皮棉。紡紗用棉多為鋸齒棉。 (D)皮輥棉：用皮輥軋花機加工的皮棉。

(3)按原棉的色澤分類 1、白棉：正常成熟，為紡用棉 2、黃棉：霜黃棉。少量使用 3、灰棉：雨灰棉，棉鈴開裂時由于日照不足或雨淋，潮濕，霜等原因造成。很少用。

2.棉纖維的生長過程 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：細胞壁外向里逐日螺旋淀積纖維素，最后有中腔，與成熟度有關(guān)(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(fù)改變，當(dāng)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。 影響棉纖維長度的因素：品種、生長條件、后加工。

3.棉的初加工(適合種類，產(chǎn)量，優(yōu)、缺點，棉加工后的長、細、整齊度)鋸齒棉 皮輥棉 對纖維作用 劇烈，纖維損傷較大 緩和，纖維損傷小 外觀形態(tài) 松散 薄片狀 主體長度及整齊度 主體長度短，整齊度較高 主體長度長，整齊度較低，短絨沒法去除 除雜設(shè)備 有排雜、排僵設(shè)備 無排雜設(shè)備 扎工疵點 多，如棉結(jié)、索絲等 少，有黃根 適宜加工 細絨棉 長絨棉 產(chǎn)量 高 低

4.棉的等級 ? 細絨棉——1-7級，3級為標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)結(jié)合文字標(biāo)準(zhǔn)(品級條件) 附1：嘜頭代號(原棉質(zhì)量標(biāo)識) 嘜頭代號按類型、品級、長度、馬克隆值的順序標(biāo)示(六、七級原棉不標(biāo)馬克隆值級)。 ? 類型：黃棉 “Y” ，灰棉 “G”，白棉不作標(biāo)示; ? 品級：“1”、?、“7”; ? 長度： “25”、?、“31”; ? 馬克隆值：用A、B、C標(biāo)示; ? 軋工：皮輥棉在質(zhì)量標(biāo)識下加 “__”，鋸齒棉不標(biāo)。 例：229A 2表示2級棉，29表示手扯長度為29mm，馬克隆值A(chǔ)級，該棉為鋸齒棉白棉。 附2：什么叫原棉的業(yè)務(wù)檢驗?我國細絨棉檢驗有哪些項目? 原棉的業(yè)務(wù)檢驗，是按照國家統(tǒng)一規(guī)定的棉花標(biāo)準(zhǔn)進行的，作為商業(yè)結(jié)算的依據(jù)。目前細絨棉檢驗標(biāo)準(zhǔn)按GB1103-72規(guī)定，主要檢驗項目有：品級、長度、含水、含雜四項。 ①品級：依據(jù)棉花成熟程度、色澤特征、軋工質(zhì)量分為七級，三級為標(biāo)準(zhǔn)級，品級評定按文字標(biāo)準(zhǔn)與實物標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合進行。②長度：用手扯長度法測定，以2mm組距的單數(shù)為計算單位，如29mm，27mm等。③含水：用水分電測器進行測定，含水率標(biāo)準(zhǔn)定為10%，實際含水率不足或超過標(biāo)準(zhǔn)時，實行補扣。④雜質(zhì)：標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定皮輥棉為3%，鋸齒棉為2.5%，實際含雜率不足或超過標(biāo)準(zhǔn)時，實行補扣。

5.棉的組成物質(zhì) ? 主要成份：纖維素 ? 伴生物：蠟質(zhì)、糖份、果膠、灰分，占5%左右

6.棉的結(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。 (1)表皮層：影響表面性質(zhì)。棉蠟、果膠和脂肪組成。 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(yīng)在染整加工前將其去除。 (2)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。 (3)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(guān)。(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。) (4)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。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。

7.棉的形態(tài) (1) 縱向形態(tài)： 具有天然轉(zhuǎn)曲的扁平帶狀。 成熟度低的棉： 薄帶狀、沒有或很少轉(zhuǎn)曲 過成熟的棉： 呈棒狀，轉(zhuǎn)曲少見 橫向形態(tài)：腰圓形有中腔。

8.棉的主要特性(酸堿性，絲光性，吸濕性，染色性，舒適性) (1)水的作用：不溶于水，會膨脹?？v向：1%-2%;橫向：40%-45%(織物變厚導(dǎo)致縮水)。 (2)堿的作用：在堿中較穩(wěn)定，不會被破壞。

絲光：通常是指棉制品(紗、布)在張緊狀態(tài)下經(jīng)濃堿液(NaOH或液氨)處理，以獲得 持久的光澤，并提高對染料吸附能力的加工過程。 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(xué)性能活潑。

單絲光：用純棉紗織成布后，再將布進行絲光后處理。

雙絲光：紗線經(jīng)過絲光處理后織成布，再將布進行絲光處理。

(3)酸的作用：不耐酸(遇強酸水解或發(fā)生酯化反應(yīng))，利用該性質(zhì)可生產(chǎn)滌棉爛花布。

滌棉包芯紗織物通過與有花紋的酸滾筒接后制得的半透明織物。

(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。(氧化性 漂白的條件控制)

(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。

9.棉纖維的主要服裝面料的特性

1. 具有較好的吸濕透氣性，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，所以大多數(shù)洗后需要熨燙。

10.棉的主要品質(zhì)

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

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。

③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(biāo))。 界限：細絨棉16mm ，長絨棉20mm。

⑥ 2. 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(shè)為100%時從鉗口線到纖維相對根數(shù)為2.5%處的距離。

附：纖維長度與紗線質(zhì)量的關(guān)系

① 與成紗強度：在一定范圍內(nèi)，長，成紗強度大;整齊度高，強度大;

② 與成紗細度：長，極限細度細(保證強度 );

③ 與成紗毛羽：長，毛羽少;

④ 與成紗條干：長、整齊度高，條干好。

(2)成熟度：棉纖維細胞壁的加厚程度。胞壁愈厚，愈成熟。

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(yīng)數(shù)值，值越大越成熟。 將棉纖維成熟程度分為18組后所規(guī)定的18個數(shù)值，最不成熟的棉纖維成熟度系數(shù)定為零，最成熟的棉纖維成熟度系數(shù)定為5，用以表示棉纖維成熟度的高低。 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。

測試方法： ? A. 中腔胞壁對比法：最基本的測試方法 ? B. 偏振光法 ? 偏光顯微鏡法：用干涉的顏色判別 ? 偏光成熟度儀：成熟度不同偏振光透過率不同，得平均成熟度等數(shù)。 ? C. NaOH膨脹法(顯微鏡法)：18%NaOH ? D. 氣流儀法

棉纖維的成熟度與纖維其它性能有何關(guān)系? 棉纖維的成熟度與纖維各項性能關(guān)系都很密切。在棉纖維生長發(fā)育過程中，長度與成熟度無關(guān)，但由于成熟度低的纖維強力低，因此皮棉中低成熟棉的短絨率高，纖維長度偏短。隨著纖維成熟度提高，截面變粗，抗彎抗扭剛度大，單纖維強度增加，夭然轉(zhuǎn)曲增加(過成熟纖維除外)，纖維之間抱合性能好，原棉色白、光澤好，軋棉后的疵點、雜質(zhì)少。另外，成熟度高的棉纖維，吸濕較低，染色性較好。

棉纖維的成熟度與紡織加工及產(chǎn)品質(zhì)量有何關(guān)系?

其間關(guān)系可歸納如下：

①棉纖維成熟度高，纖維經(jīng)得起打擊，易清除雜質(zhì)、不易產(chǎn)生棉結(jié)與束絲。

②棉纖維成熟度高，抗扭剛度大，加捻效率較低。

③棉纖維成熟度高，加工過程中飛花、落棉等減少，成品制成率高。

④成熟度高的棉纖維紡紗時，由于牽伸效率高，熟條定量控制中應(yīng)該偏重掌握。

⑤纖維成熟度太高，由于纖維截面粗，在相同粗細的細紗截面中纖維根數(shù)少，不利于細紗的強度與條干均勻度，因此成熟度高的棉纖維不一定能紡出高強度的細紗。

⑥用成熟度高的棉纖維加工的織物，耐磨牢度較好。

補充： 細度 指標(biāo)：分直接指標(biāo)和間接指標(biāo)。(P25) 直接指標(biāo)：用直徑、截面積及寬度等來表達。

間接指標(biāo)：特克斯(定長制 );公制支數(shù)(定重制);馬克隆值 M 馬克隆值 M：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(biāo)。本身無量綱， 相當(dāng)于單位長度(英寸)的重量(微克)。值越大，纖維越粗。 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，但棉紗抱合力下降、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年做為分級指標(biāo)，目前是歐美棉花市場的品質(zhì)指標(biāo)。 我國2000年新棉花標(biāo)準(zhǔn)中增設(shè)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(chǔ)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)。

測試方法 ： ①中段切斷稱重法(步驟：梳理—切斷(Lc =10mm)—稱重(Gc, mg)—數(shù)根數(shù)(nc)—計算纖維細度(公制支數(shù)) ) ②氣流儀法 (比表面積S0：單位體積的表面積) 原理：在一定容積的容器內(nèi)放置一定重量的纖維，容器兩端有網(wǎng)眼板，可以通過空氣，當(dāng)兩端有一定壓力差的空氣流過時，則空氣流量與纖維的比表面積平方成反比。

細度與成紗質(zhì)量、紡紗工藝的關(guān)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。

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 不宜做起絨織物的起絨紗。

(3)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(biāo)的應(yīng)用和測量在企業(yè)中很少見。 指標(biāo)：轉(zhuǎn)曲數(shù)，每1cm中扭轉(zhuǎn)180度的個數(shù) 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)曲多、抱合力大、品質(zhì)好。

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。 標(biāo)準(zhǔn)含雜率：皮輥棉為3%，鋸齒棉2.5%。實際含雜不足或超過標(biāo)準(zhǔn)時，應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)進行調(diào)整。

(4)原棉紡紗性能綜合檢驗 手感目測、儀器檢驗、單嘜試紡相結(jié)合(三結(jié)合)。

手感目測

通過手扯、手捏、手摸等人體感覺器官進行原棉性能檢驗。 ? 檢驗項目：長度及整齊度，強度，彈性，成熟度，色澤，抱合力，柔軟性，雜質(zhì)疵 點等。 ? 優(yōu)點：取樣多、速度快、代表性強、可在車間現(xiàn)場進行。 ? 缺點：對檢驗人員要求較高、人的主觀影響大，一般無具體數(shù)據(jù)。

儀器檢驗

用實驗室專門儀器進行單項性質(zhì)測試。 ? 檢驗項目：長度、細度、強度、成熟度、含水、含雜等。 ? 優(yōu)點：數(shù)據(jù)比較可靠、穩(wěn)定(重現(xiàn)性好)。 ? 缺點：試驗數(shù)量少、花費時間長、需專門儀器和經(jīng)過訓(xùn)練的技術(shù)人員。

單嘜試紡

單一批量的原棉在小型紡紗機臺或車間大機上進行紡紗試驗，從紡紗細度、成紗強度、 條干、結(jié)雜以及紡紗過程中產(chǎn)生的問題來最后評定該批原棉的紡紗性能。 ? 優(yōu)點：可以測定單項指標(biāo)不能或無法檢驗的內(nèi)容; ? 缺點：試驗成本高，費時費力。