纺织材料学——天然纤维素纤维1

（三）成熟度Hale Waihona Puke Baidu
1．成熟度及成熟度系数 规定成熟度系数为0（最不成熟） - 5（最成 熟），一般正常成熟的细绒棉成熟度系数为 1.5-2.0左右，长绒棉成熟度系数为2.0，从纺 纱角度考虑成熟度系数为1.7 - 1.8较为理想 2．成熟度的测定 (1) 中腔腔壁对比法 (2) 偏振光法 (3) 气流仪法
棉纤维若在无张力下与浓碱作用，得到碱缩 效果，尤其是棉针织物经浓碱处理，纱线膨胀， 织物的线圈组织密度和弹性增加，织物发生皱 缩。
（2）碱与纤维素的作用机理
碱与纤维素作用后的产物称为碱纤维素，是 一种不稳定的化合物，经水洗后恢复成原来的 纤维素分子结构，但纤维的微结构发生不可逆 的变化，结晶度降低，无定形区增加。天然棉 纤维的结晶度达70%，经浓碱处理后的丝光棉 纤维结晶度降低至50%-60%，说明浓碱破坏 了部分结晶区。这种作用很有实用意义，是棉 纤维染整加工中的重要环节。
皮辊棉
松散
薄片状
主体长度较短， 主体长度较长， 长度整齐度较差 短绒含量较高
含杂低，棉结束 丝多
加工效率高
含杂高，黄根多 加工效率低
细绒棉
长绒棉、低级棉、 留种棉
棉的初加工
棉包
（三） 按色泽分
1.白棉 正常成长，吐絮的棉花，主要纺织原料。 2.黄面 棉铃受霜冻影响，一般是低级面，少量使用。 3.灰棉 发育中经吐絮后，雨水少，纤维成长受阻， 质量差，很少用。
2. 棉纤维次生胞壁外层的螺旋角为30°-35°左 右，麻纤维的螺旋角为6°。
（三）纤维素的化学性质
1．纤维素与碱的作用
（1）常温下，浓的氢氧化钠溶液会使天然 纤维素纤维发生不可逆各向异性膨胀，纤维纵 向收缩而直径增大，如施加一定的张力防止其 收缩，并及时洗碱，可使纤维获得丝一样的光 泽，这就是丝光。
有螺旋形天然转曲，一般转曲数在60-120个 /cm。
纤维截面呈腰子形，中间有干瘪的空腔
棉纤维形态
棉截面 棉纵向
棉
棉纤维形态
未成熟
成熟
过成熟
截面 扁平带状 腰圆形
棒状
纵向 转曲多
转曲少
转曲少
（三）截面结构
1. 初生层
（1）伸长期形成的初生细胞壁、外皮有棉腊、果 胶。厚度0.1-0.2um，纤维总质量的2.5-2.7%。
2．纤维素与酸的作用
（1）纤维素纤维遇酸后，手感变硬，强度严 重降低，这是由于酸对纤维素大分子中苷键起 了催化作用，使大分子聚合度降低，纤维受到 损伤。
（2）酸性越强、酸的浓度越大、温度越高、 作用时间越长，水解越严重。麻、棉、粘胶的 水解速度依次递增。
（3）含氯漂白剂漂白后用稀酸处理，可进一 步加强漂白作用。棉织物用酸处理生产蝉翼纱、 涤棉织物的烂花产品。
（四）含水检验
1.回潮率： Wa=(Ga--Go)/Go*100%
2.原棉公定回潮率： 8.5%
3.
公
定
重
量
：
Gk=Ga*(100+wk)/(100+Wa)
（五）含杂率
1.含杂率: I=Gi/G*100%
2.标准含杂率: 皮辊棉3% , 锯齿棉2.5%
六、木棉
木棉
2．纤维素大分子的结构特点
（1）纤维素大分子中间每环上有三个自由羟基， 有一般醇羟基的性质，能起酯化、醚化等反应。 （2）纤维素大分子链中的苷键对碱的稳定性较 高，在酸中易发生水解。 （3）纤维素大分子链中的环状结构使纤维素大 分子链挺直而有刚性。
（二）棉纤维的超分子结构
1. 结晶度约为 70%，麻纤维约为 90%，丝 光棉纤维约为50%，粘胶纤维约为 40%。
四．棉纤维的物理性能及检验
（一）长度
1．长度重量分布曲线
2．表示指标
（1）主体长度 （2）品质长度 （3）平均长度 （4）短绒率
3.测试方法
（1）罗拉式长度分析仪
（2）梳片式长度分析仪 4.纤维长度与纱线性能的关系
（1）长度与强度，长度长，强度高 （2）长纱的极限细度越细 （3）长、毛羽少 （4）长、均匀、条干好
第一章 天然纤维素纤维
棉纤维 麻纤维
第一节 棉纤维（cotton）
一．棉纤维的分类与品质 （一） 按品种分
1.细绒棉 长23-33mm，Nm7000-4500 2.长绒棉 长33-45mm ，细度7000公支以上
棉
（二）按初加工分
特点 外观形态 长度
杂质、疵点 加工效率 适宜加工品种
锯齿棉
初生胞壁（%） 次生胞壁（%） 纤维整体（%）
52
95.5
94.0
12
1.0
0.9
3
0.9
0.6
7
0.6
1.2
14
1.0
1.1
-
-
1.3
-
-
0.9
2．次生层
（1）加厚期形成的纤维素淀积，与棉纤维的 成熟度、天然转曲有关。质量约占整个整个纤 维质量的90%以上。
（2）次生胞壁的纤维素含量很高，共生物含 量较少。
（二）细度检验
1.棉纤维的粗细 理论直径：长绒棉14um，细绒棉18um）
2.测试方法 (1)中断切断称重法 (2)气流仪法 (3)马克隆气流仪
马克隆值（M）
是棉纤维细度和成熟度的综合指标，无量纲、 数值约为每英寸的重量（μg）。
马克隆值在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。
26—28g/tex=91—97Mpsi,
23—25g/tex=84—90Mpsi。
（五）天然扭曲
1.每1cm中扭转180度的个数 2.测试：显微镜 3.扭曲多、抱合力大
美国细绒棉品级
1.分7大类（白棉、淡灰、灰、淡点污、点污、 淡黄、黄），37个品级。白棉分7个品级。
2．在国际贸易中保证：马克隆值在3.5--4.9范围内，卜氏强力（指标）不低于80Mpsi。
（3）次生胞壁大体上也可分为三层，每层中 又有很多同心圆结构，称为日轮。
3.中腔
（1）胞腔是棉纤维的中空部分，约占纤维截面 的十分之一，含有蛋白质及色素，其颜色确定 了棉纤维的颜色。 （2）胞腔是纤维内最大的空隙，是棉纤维染色 和化学处理的重要通道。
三．棉纤维的分子结构与性质
（一）纤维素的化学结构 1．纤维素的化学结构
HV1900纤维试验系统
1.思彬莱是美国最具影响力的实验室仪器制造商。 2.HV1900快速纤维试验系统是思彬莱研制的全自动 快速纺织纤维检测系统. 3.1984年美国农业部开始试用.目前已在世界范围内得 到普遍使用，我国1985年开始引进这一系统。 4.检测项目: 天然纤维 (1)纤维长度.(2)长度整齐度.(3)强度.(4)伸长 率.(5)马克隆值.(6)色度.(7)杂质.(7项)。 人造 纤 维 (1) 长度.(2)长度 整齐度 .(3) 强 度 .(4)伸 长 率.(5)模量(6)巅功率(7)绝对功.(8)卷曲率(8项)。
2．相对强度：2.6-4.3cN/dtex 3 ． 断 裂 长 度 ： 细 绒 棉 21-25km, 长 绒 棉 30km 4．测量 (1)机械式 (2)电子式
卜氏强度
欧美通用，用卜氏强力仪测定。 表示指标 0隔距时的,用卜氏指数表示，单位为： 千磅/英寸2（Mpsi）；1/8英寸（3.2mm）隔 距时, 用断裂强度表示，单位为：克力/特(g/tex)。 卜氏指数与断裂强度有如下关系：
马克隆值（M）
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。
马克隆值A级（3.7-4.2）、B级（3.53.6,4.3-4.9）、C级（3.4级以下，5.0级以 上）。
3.细度与纱线的关系
(1)细、纱的极限细度细 (2)细、条干好 (3)细、强度高 (4)细、刚性差、易扭断
五．棉纤维的业务检验 主要用于交易，目的是确定重量和价格。
（一）品级检验
1.品级标准 细绒棉 1-7级,3级为标准级 ，1-5级纺用棉， 6级以下废棉. 长绒棉1-5级. 2．品级条件 成熟度、色泽特征、轧工质量。 3．品级条件参考指标 成熟度系数下限、强度、轧工质量指标。 4. 评定方法: 样本对照法
（四） 按地域分
1.黄河流域 3.西北内陆 5.华南棉区
2.长江流域 4.辽河流域
二．棉纤维形态的结构
（一）生长 1.伸长期 长、宽两个方向发展，初生成的形成 2.加厚期 每天淀积一层纤维素，与成熟度有关 3.转曲期 棉纤维天然卷曲的形成。
（二）形态
上端尖而封闭，下端粗而敞口，整个纤维为 细长的扁平带子状。
（二）手扯长度
1mm分档。25mm;26mm;---31mm （三）麦头代号 1. 229A：2表示2级棉，29表示手扯长度27 mm，马克隆值A级。 2．“ ”表示皮辊棉，无横线表示锯齿棉。 如：430B 3.“Y” 表 示 黄 棉 ， “ G” 表 示 灰 棉 。 如 ： Y427B，G525C 4. A、B、C表示马克隆值。
3．成熟度与纤维、纱线的关系
（1）正常成熟的棉纤维，截面粗、强度高、 弹性好、有丝光、有较多的天然转曲。 （2）成熟差的棉纤维细度较细，强力较差， 加工中经不起打击，容易纠缠成棉结，染色性 差。 （3）未成熟与过成熟的棉纤维天然转曲少， 过成熟的棉纤维扁粗，对成纱强力不利。
（四）强度
1．强力：细绒棉3.5-4.5cN/根.长绒棉 4-6cN/根
（2）确定了棉纤维的表面性质，有拒水性，这对棉 纤维有保护作用，而会影响染整加工，应在染整 加工的初期将其破坏并去除。
（3）不是结构均一的物质，分为三层：外层基本 是由果胶物质和蜡状物质组成，第二、第三层纤 维素呈绕纤维轴旋转的网状结构。
棉纤维的化学组成
组成 纤维素 果胶物质 蜡状物质 灰分 有机酸与多 糖 含类氮物质 其他