羊毛特性
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纺织纤维特性
说到纺织纤维,我们先了解一下两个概念:
纤维:从生产角度看,凡是直径在数微米到数十微米或略粗些,长度比直径大许多倍(上千倍甚至更多)的物体。
纺织纤维:纤维中长度达到数十毫米以上,具有一定的强度,一定可挠曲性和相互纠缠的抱合性和其它的服用性能,而可以生产纺织制品的。
我们常用的纺织纤维有:天然纤维、化学纤维、人造纤维。
第一节羊毛
羊毛是纺织工业的重要原料,特具有许多优良特性,如弹性好、吸湿性强、保暖性好、不易沾污、光泽柔和。这些性能使毛织物具有各种独特风格。用羊毛可以织制各种高级衣用织物,如薄花呢等;有手感滑糯、丰厚有身骨、弹性好、呢面洁净、光泽自然的春秋织物,如中厚花呢等;有质地丰厚、手感丰满、保暖性强的冬季织物,如格类大衣呢等。羊毛也可以织制工业用呢绒、呢毡、毛毯、衬垫材料等。此外,用羊毛织制的各种装饰品如壁毯、地毯,名贵华丽。
一、羊毛的分子结构
(一)、蛋白质纤维的组成
所有蛋白质纤维都能被酸或碱溶液水解,水解后的最终产物为ɑ-氨基酸。下表为各种蛋白质纤维的蛋
表中数字是100克干燥蛋白类物质水解后测得的各种氨基酸的干重克数,因此,他们的总和是大于100的。蛋白质纤维的蛋白类物质中,各种ɑ-氨基酸含量的比例差别是很大的。同一种蛋白质纤维,不同品种是成分差别也很大,甚至同一只羊身上的纤维由于饲料的变化,各个时期也有差异。毛尖和
毛干部分,由于日晒雨淋、气候作用等所引起的物理化学变化不同,也会引起组成成分的差异。因此在我们日常生产当中,看是同一原料的品种,虽然工艺条件一致,但生产中仍会有差异。
(二)羊毛纤维的分子结构
羊毛纤维的大分子是由许多ɑ-氨基酸用酰胺键(又称肽键)联结构成的多缩氨酸链为主链。在组成羊毛的20多种ɑ-氨基酸中,以二氨基酸——精氨酸、松氨酸,二羚基酸——谷氨酸、天门冬氨酸和硫氨基酸——胱氨酸等的含量最高,因此在羊毛角蛋白大分子主链间能形成盐式键、二硫交联和氢键等空间横向联键。
蛋白质纤维的大分子链的单分子空间结构形式通常有两大类:一类是直线型曲折链,另一类是螺旋连,其中最普通的是ɑ-氨基酸,羊毛的大分子间,依靠分子引力、盐式键、二硫键和氢键等相结合,呈较稳定的空间螺旋状态,称为ɑ-角蛋白。在一定条件下,受到张力作用,大分子链伸展转变为角蛋白,张力撤去后,在一定条件下,他又恢复到原来的弯曲状态---ɑ-角蛋白,有时甚至会出现过缩。
二、羊毛的形态结构及其类型
(一)、羊毛的形态结构
纺织用的毛类纤维,最大量的是绵羊毛,统称羊毛。
毛纤维覆盖于绵羊皮肤的表面,并非均匀分布,而是呈簇状密集在一起。在每一小簇中,有一根直径较粗、毛囊较深的导向毛,其他较细毛纤维围绕着导向毛生长,形成毛丛。同支毛中的导向毛较细,与周围毛细度、长度差异较小;异支毛中的导向毛与他周围的毛长短、粗细差异较大。所以说,毛丛的形态和质量,是羊毛品质好坏的重要标志。
毛丛中纤维形态相同,长度、细度相近,生长密度大,又有较多的脂汗使纤维相互粘连,形成上下基本一致的形状,从外部看呈平顶状的,称平顶毛丛。具有这种毛从的羊毛品质最好,同质细羊毛多属这一类型。毛从中纤维粗细混杂、长短不一,短而细的毛靠近毛丛底部,粗长纤维突出在毛丛外面并扭结成辫,形成底部大、上部小的圆锥形,呈这种辫状的羊毛品质较差。
羊毛是由许多细胞聚集构成。他可分为三个组成部分:包覆在毛干外部的鳞片层;组成羊毛实体主要部分的皮质层;在毛干中心不透明毛髓组成的髓质层。髓质层只存在于较粗的纤维中,细毛无髓质层。
鳞片层由角质化了的扁平状角蛋白细胞组成。各种羊毛的鳞片大小基本上相同,平均宽度28微米,高度36微米,厚度0.5—1.0微米。鳞片在羊毛上覆盖的密度因羊的品种和羊毛的粗细而又较大差异。细羊毛上鳞片排列的密度比粗羊毛大,鳞片可见高度小。有观察实测,细羊毛1毫米长度中约有鳞片100层左右。鳞片可见高度约为8—10微米;粗羊毛1毫米长度中约有鳞片50层,鳞片可见高度大。
鳞片在羊毛表面上覆盖的形态,基本有三种:环状覆盖、瓦状覆盖和龟裂状覆盖。
鳞片层的主要作用,是保护羊毛不受外界条件的影响而引起性质变化。鳞片排列的疏密和附着程度,对羊毛的光泽和表面性质有很大的影响。粗羊毛上鳞片较稀,易紧贴于毛干上,使纤维表面光滑,光泽强,如林肯毛。美利奴细羊毛,纤维细,鳞片紧密,反光小,光泽柔和近似银光。此外,鳞片层的存在,是羊毛具有毡化的特性。
皮质层在鳞片层的里面,是羊毛的主要组成部分,也是决定羊毛物理化学性质的基本物质。
髓质层是由结构松散和从满空气的角蛋白细胞组成,细胞间相互联系较差。在显微镜下观察,髓质层呈暗黑色。含髓质层多的羊毛,脆而易断,不易染色。
(二)毛纤维分类
1、按纤维组织结构分类:细绒毛、粗绒毛、粗毛、发毛、两型毛、死毛
细绒毛:直径在30微米以下,无髓质层,鳞片多呈环状,油汗多,卷曲多,光泽柔和。异质毛中底部的绒毛,也称为细绒毛。
粗绒毛:直径在30—52.5微米。
粗毛:直径在52.5---75微米,有髓质层,卷曲少,纤维粗直,抗弯刚度大,光泽强。
发毛:直径大于75微米,纤维粗长,无卷曲,在一个毛丛中经常突出于毛丛顶端,行程毛辫。
两型毛:一个纤维上同时兼有绒毛和粗毛的特征,有断断续续的髓质层,纤维粗细差异较大,我
国没有改良好的羊毛多属这种类型。
死毛:除鳞片层外,整根羊毛充满髓质层,纤维脆弱易断,枯白色,没有光泽,不易染色,无纺纱价值。
近年来工业上规定:凡毛直径在52.5微米以上的为粗毛,毛纤维有髓腔。当在500倍显微镜投影仪下观察,髓腔长达25毫米以上、宽为纤维直径的1/3以上为腔毛。粗毛和腔毛统称为粗腔毛。
2、按取毛后原毛的形状分:有被毛、散毛、抓毛
丛绵羊身上剪下的毛,粘连成一个完整的毛被叫被毛;剪下的毛不成整个片状的,叫散毛;如果在绵羊脱毛季节,用铁梳子把毛梳下来,这种毛叫抓毛。抓毛中含有不同类型的毛纤维,加工时需要分开。
3、按纤维类型分:有同质毛和异质毛
4、按剪毛季节分:
春毛:春天剪取的毛叫春毛;毛长,底绒多,毛质细,油汗多,品质较好。
秋毛:秋天剪取的毛叫秋毛;毛短,无底绒,光泽较好。
伏毛:有的地方夏天还剪一次毛,叫伏毛;毛短,品质差。
三、绵羊毛质量分布情况
羊毛的质量,随绵羊品种、养羊地区的气候及饲养条件不同而有差异。即使在同一只羊身上,不同的部位,质量也不同。同质毛被各部位的羊毛品质的分布是比较有规律的,异质毛被的羊毛品质的变化较为复杂,总的趋势是,从绵羊的头部到尾部,羊毛品质逐渐变粗。
绵羊各部位毛的质量分布情况,以肩部及体侧毛最好,较细而长,生长密度大。背部毛略粗。颈部和腹部毛比体侧毛较粗,经常被杂草污染。臀部毛较粗,有草刺及粘结。头部和四肢上的毛统称为边坎毛,一般在剪毛后去掉。
四、羊毛的品质特征
(一)、化学性质
在羊毛分子结构中含有大量的碱性侧基和酸性侧基,因此毛纤维具有即呈酸性又呈碱性的两性性质。
1、酸的作用:酸的作用主要使角蛋白分子的盐式键断开,并与游离氨基相结合。此外,可使稳定性较弱的缩氨酸链水解和断裂,导致俊基和氨基的增加。这些变化的大小,依酸的类型,浓度高低、温度高低和处理时间长短而不同。例如:80%硫酸溶液,短时间常温下处理,羊毛的强力几乎不受损伤。稀硫酸的作用比较缓和。
2、碱的作用:碱对羊毛的作用比酸剧烈。碱的作用使盐式键断开,多缩氨酸键减短,胱氨酸发生水解。随着碱的浓度增加,温度升高,处理时间延长,羊毛受到严重损伤和明显的损坏。
碱使羊毛变黄,含硫量降低以及部分溶解,羊毛在PH值>10的碱溶液中,不能超过50℃.在温度100℃时,即使PH值在8—9,羊毛也会受到损伤。在5%的氢氧化钠溶液中煮沸10分钟,羊毛全部溶解。
不同类型的羊毛对碱的敏感程度不一样,经碱作用后,有髓毛的强力损伤比无髓毛大。
3、氧化剂作用:氧化剂主要用于羊毛的漂白,作用结果也导致胱氨酸分解,羊毛性质发生变化。氧化法和氯化法是当前工业上广泛使用的羊毛纺织品防缩处理法,通过氧化使羊毛表面鳞片变性而达到防缩的目的。
4、还原作用:还原剂对胱氨酸的破坏作用较大,特别是在碱性介质中尤为激烈。
(二)、细度
毛纤维截面近似圆形,一直用直径大小来表示它的粗细,称之为细度,单位为微米。细度是确定羊毛品质和使用价值的重要指标。
1、细度的表示方法:有品质支数、平均直径、公制支数
(1)、品质指数:是毛纺织生产活动中长期沿用下来的一个指标。一定的品质支数反映羊毛细度在某一直径范围内。
羊毛品质支数和平均直径的关系