紡織材料學(xué)

棉纖維

1.棉的種類

(1)按棉花的品種分類 細(xì)絨棉：纖維平均長(zhǎng)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(qiáng)度為2.6-3.2cn/dtex，比長(zhǎng)絨棉粗，比過(guò)去的品種比較細(xì)。 長(zhǎng)絨棉：纖維平均長(zhǎng)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(qiáng)度為3.3-5.5cn/dtex。 粗絨棉：纖維平均長(zhǎng)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(qiáng)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(guò)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?jǐn)?shù)，稱為衣分率(30%～40%)。 (C)鋸齒棉：用鋸齒軋花機(jī)加工的皮棉。紡紗用棉多為鋸齒棉。 (D)皮輥棉：用皮輥軋花機(jī)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(kāi)裂時(shí)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(zhǎng)過(guò)程 整個(gè)棉纖維的形成過(guò)程可分為三個(gè)時(shí)期：伸長(zhǎng)期、加厚期、轉(zhuǎn)曲期。

(1)伸長(zhǎng)期：主要增長(zhǎng)長(zhǎng)度而胞壁極薄，形成有中腔的細(xì)長(zhǎng)薄壁管狀物。(16-25天)

(2)加厚期：細(xì)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(zhǎng)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(jìn)行和成紗質(zhì)量的提高。 影響棉纖維長(zhǎng)度的因素：品種、生長(zhǎng)條件、后加工。

3.棉的初加工(適合種類，產(chǎn)量，優(yōu)、缺點(diǎn)，棉加工后的長(zhǎng)、細(xì)、整齊度)鋸齒棉 皮輥棉 對(duì)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(zhǎng)度及整齊度 主體長(zhǎng)度短，整齊度較高 主體長(zhǎng)度長(zhǎng)，整齊度較低，短絨沒(méi)法去除 除雜設(shè)備 有排雜、排僵設(shè)備 無(wú)排雜設(shè)備 扎工疵點(diǎn) 多，如棉結(jié)、索絲等 少，有黃根 適宜加工 細(xì)絨棉 長(zhǎng)絨棉 產(chǎn)量 高 低

4.棉的等級(jí) ? 細(xì)絨棉——1-7級(jí)，3級(jí)為標(biāo)準(zhǔn)級(jí)，1-5級(jí)為紡用棉，7級(jí)以下為級(jí)外棉。 ? 長(zhǎng)絨棉——1-5級(jí)

品級(jí)評(píng)定依據(jù)： 成熟度、色澤特征、軋工質(zhì)量 ? 評(píng)定方法：實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合文字標(biāo)準(zhǔn)(品級(jí)條件) 附1：嘜頭代號(hào)(原棉質(zhì)量標(biāo)識(shí)) 嘜頭代號(hào)按類型、品級(jí)、長(zhǎng)度、馬克隆值的順序標(biāo)示(六、七級(jí)原棉不標(biāo)馬克隆值級(jí))。 ? 類型：黃棉 “Y” ，灰棉 “G”，白棉不作標(biāo)示; ? 品級(jí)：“1”、?、“7”; ? 長(zhǎng)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(shí)下加 “__”，鋸齒棉不標(biāo)。 例：229A 2表示2級(jí)棉，29表示手扯長(zhǎng)度為29mm，馬克隆值A(chǔ)級(jí)，該棉為鋸齒棉白棉。 附2：什么叫原棉的業(yè)務(wù)檢驗(yàn)?我國(guó)細(xì)絨棉檢驗(yàn)有哪些項(xiàng)目? 原棉的業(yè)務(wù)檢驗(yàn)，是按照國(guó)家統(tǒng)一規(guī)定的棉花標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的，作為商業(yè)結(jié)算的依據(jù)。目前細(xì)絨棉檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)按GB1103-72規(guī)定，主要檢驗(yàn)項(xiàng)目有：品級(jí)、長(zhǎng)度、含水、含雜四項(xiàng)。 ①品級(jí)：依據(jù)棉花成熟程度、色澤特征、軋工質(zhì)量分為七級(jí)，三級(jí)為標(biāo)準(zhǔn)級(jí)，品級(jí)評(píng)定按文字標(biāo)準(zhǔn)與實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合進(jìn)行。②長(zhǎng)度：用手扯長(zhǎng)度法測(cè)定，以2mm組距的單數(shù)為計(jì)算單位，如29mm，27mm等。③含水：用水分電測(cè)器進(jìn)行測(cè)定，含水率標(biāo)準(zhǔn)定為10%，實(shí)際含水率不足或超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，實(shí)行補(bǔ)扣。④雜質(zhì)：標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定皮輥棉為3%，鋸齒棉為2.5%，實(shí)際含雜率不足或超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，實(shí)行補(bǔ)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(gè)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(rùn)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(huì)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(hù)作用。 纖維的初生細(xì)胞壁，由網(wǎng)狀原纖組成。對(duì)棉纖維整體起約束和保護(hù)作用。 (3)次生層：纖維主體，決定主要的物理機(jī)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(zhǎng)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(zhǎng)后，胞壁內(nèi)遺留下來(lái)的空隙。同一品種的棉纖維，外周長(zhǎng)大致相等，次生層厚時(shí)中腔就小，次生層薄時(shí)中腔就大。 2，含有少量原生質(zhì)和細(xì)胞核殘余，對(duì)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(méi)有或很少轉(zhuǎn)曲 過(guò)成熟的棉： 呈棒狀，轉(zhuǎn)曲少見(jiàn) 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(huì)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(huì)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(duì)染料吸附能力的加工過(guò)程。 絲光后結(jié)構(gòu)變化：天然轉(zhuǎn)曲消失成為棒狀;無(wú)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(qiáng)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(jìn)行絲光后處理。

雙絲光：紗線經(jīng)過(guò)絲光處理后織成布，再將布進(jìn)行絲光處理。

(3)酸的作用：不耐酸(遇強(qiáng)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(guò)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(huì)使纖維素發(fā)生降解破壞，特別在堿性條件下更嚴(yán)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(qiáng)力下降。

(6)染色性：染色性好，可用多種染料進(jìn)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(yáng)光，但過(guò)度暴曬會(huì)使棉制品產(chǎn)生氧化現(xiàn)象;

3. 耐蟲(chóng)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(zhǎng)度指標(biāo)與檢驗(yàn)(單位mm)

①手扯長(zhǎng)度Lh：按一定手法，整理而得的纖維束的長(zhǎng)度。工商交接中按該長(zhǎng)度進(jìn)行結(jié)算。用手扯法來(lái)測(cè)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(cè)量。

②主體長(zhǎng)度Lm：一批棉樣中含量最多的纖維的長(zhǎng)度， Lm ≈Lh。 ? 根數(shù)Lm：纖維中根數(shù)最多的那部分纖維的長(zhǎng)度 ? 重量Lm：纖維中重量最重的那部分纖維的長(zhǎng)度(即主體長(zhǎng)度落在重量最大的一組 中)。常采用重量主體長(zhǎng)度。

③平均長(zhǎng)度：纖維長(zhǎng)度的平均值。有重量加權(quán)平均長(zhǎng)度Lg 和根數(shù)平均長(zhǎng)度 Ln。

④品質(zhì)長(zhǎng)度Lp ：又稱右半部平均長(zhǎng)度，比主體長(zhǎng)度長(zhǎng)的那部分纖維的重量加權(quán)平均長(zhǎng)度。(用于確定工藝參數(shù))

⑤短絨率：長(zhǎng)度在某一界限以下的纖維所占的百分率(表示長(zhǎng)度整齊度的指標(biāo))。 界限：細(xì)絨棉16mm ，長(zhǎng)絨棉20mm。

⑥ 2. 5%跨距長(zhǎng)度：數(shù)字式照影儀測(cè)試時(shí)，離纖維梳子即鉗口線3.81mm(0.15in)處纖 維相對(duì)根數(shù)設(shè)為100%時(shí)從鉗口線到纖維相對(duì)根數(shù)為2.5%處的距離。

附：纖維長(zhǎng)度與紗線質(zhì)量的關(guān)系

① 與成紗強(qiáng)度：在一定范圍內(nèi)，長(zhǎng)，成紗強(qiáng)度大;整齊度高，強(qiáng)度大;

② 與成紗細(xì)度：長(zhǎng)，極限細(xì)度細(xì)(保證強(qiáng)度 );

③ 與成紗毛羽：長(zhǎng)，毛羽少;

④ 與成紗條干：長(zhǎng)、整齊度高，條干好。

(2)成熟度：棉纖維細(xì)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(gè)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(xì)絨棉成熟度系數(shù)為1.5~2.0左右，長(zhǎng)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(cè)試方法： ? A. 中腔胞壁對(duì)比法：最基本的測(cè)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(guò)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(xiàng)性能關(guān)系都很密切。在棉纖維生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，長(zhǎng)度與成熟度無(wú)關(guān)，但由于成熟度低的纖維強(qiáng)力低，因此皮棉中低成熟棉的短絨率高，纖維長(zhǎng)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(qiáng)度增加，夭然轉(zhuǎn)曲增加(過(guò)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(diǎn)、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(guò)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(shí)，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(xì)的細(xì)紗截面中纖維根數(shù)少，不利于細(xì)紗的強(qiáng)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(qiáng)度的細(xì)紗。

⑥用成熟度高的棉纖維加工的織物，耐磨牢度較好。

補(bǔ)充： 細(xì)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(lái)表達(dá)。

間接指標(biāo)：特克斯(定長(zhǎng)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(cè)得的綜合表達(dá)棉纖維細(xì)度與成熟度的指標(biāo)。本身無(wú)量綱， 相當(dāng)于單位長(zhǎng)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(jià)值(優(yōu)質(zhì)馬克隆值)，過(guò)高的馬克隆值，紡紗時(shí)的落棉量較少、棉紗條干均勻、紗疵少、棉紗外觀等級(jí)高，但棉紗抱合力下降、斷頭率增加，棉紗強(qiáng)力和可紡支數(shù)下降;過(guò)低的馬克隆值，棉紗強(qiáng)力和可紡支數(shù)較高，但紡紗時(shí)的落棉量較多、棉紗外觀等級(jí)低。

美國(guó)農(nóng)業(yè)部1966年做為分級(jí)指標(biāo)，目前是歐美棉花市場(chǎng)的品質(zhì)指標(biāo)。 我國(guó)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(jí)(A級(jí)最好)。 馬克隆值A(chǔ)級(jí)(3.7-4.2)、B級(jí)(3.5-3.6,4.3-4.9)、C級(jí)(3.4級(jí)以下，5.0級(jí)以上)。

測(cè)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(jì)算纖維細(xì)度(公制支數(shù)) ) ②氣流儀法 (比表面積S0：?jiǎn)挝惑w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(guò)空氣，當(dāng)兩端有一定壓力差的空氣流過(guò)時(shí)，則空氣流量與纖維的比表面積平方成反比。

細(xì)度與成紗質(zhì)量、紡紗工藝的關(guān)系 ①成紗強(qiáng)度及極限細(xì)度 其它條件相同時(shí)，纖維越細(xì)，成紗強(qiáng)度越高;可紡紗的極限細(xì)度愈細(xì)。

②成紗條干 纖維越細(xì)，成紗條干越均勻。

③紡紗工藝 纖維越細(xì)，加工時(shí)易扭結(jié)、折斷而產(chǎn)生棉結(jié)、短纖維。纖維越細(xì)時(shí)，剛性越差，細(xì)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(cè)量在企業(yè)中很少見(jiàn)。 指標(biāo)：轉(zhuǎn)曲數(shù)，每1cm中扭轉(zhuǎn)180度的個(gè)數(shù) 測(cè)試：顯微鏡或投影儀，一定長(zhǎng)度纖維上轉(zhuǎn)180度的次數(shù)，再換算成每厘米的轉(zhuǎn)曲個(gè)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(chóng)屎等。 疵點(diǎn)：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(shí)際含雜不足或超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整。

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

手感目測(cè)

通過(guò)手扯、手捏、手摸等人體感覺(jué)器官進(jìn)行原棉性能檢驗(yàn)。 ? 檢驗(yàn)項(xiàng)目：長(zhǎng)度及整齊度，強(qiáng)度，彈性，成熟度，色澤，抱合力，柔軟性，雜質(zhì)疵 點(diǎn)等。 ? 優(yōu)點(diǎn)：取樣多、速度快、代表性強(qiáng)、可在車間現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行。 ? 缺點(diǎn)：對(duì)檢驗(yàn)人員要求較高、人的主觀影響大，一般無(wú)具體數(shù)據(jù)。

儀器檢驗(yàn)

用實(shí)驗(yàn)室專門(mén)儀器進(jìn)行單項(xiàng)性質(zhì)測(cè)試。 ? 檢驗(yàn)項(xiàng)目：長(zhǎng)度、細(xì)度、強(qiáng)度、成熟度、含水、含雜等。 ? 優(yōu)點(diǎn)：數(shù)據(jù)比較可靠、穩(wěn)定(重現(xiàn)性好)。 ? 缺點(diǎn)：試驗(yàn)數(shù)量少、花費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)、需專門(mén)儀器和經(jīng)過(guò)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(jī)臺(tái)或車間大機(jī)上進(jìn)行紡紗試驗(yàn)，從紡紗細(xì)度、成紗強(qiáng)度、 條干、結(jié)雜以及紡紗過(guò)程中產(chǎn)生的問(wèn)題來(lái)最后評(píng)定該批原棉的紡紗性能。 ? 優(yōu)點(diǎn)：可以測(cè)定單項(xiàng)指標(biāo)不能或無(wú)法檢驗(yàn)的內(nèi)容; ? 缺點(diǎn)：試驗(yàn)成本高，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。