纺织材料学第二章

2020/11/30
纺织材料学第二章
•（二）形态特征 1、纵向：具有天然转曲，可见中腔。成熟度不 同，形态和可纺性不同。见P24图1-3 2、截面：棉纤维沿长度方向截面的形状和面积 都有很大变化。见P24表1-4，P25图1-4。纤维截 面形状随成熟程度不同而不同，正常成熟的棉 纤维横截面呈腰园形，并可见中腔，未成熟的 纤维横截面呈扁环状，胞壁薄，中腔长，过成 熟的纤维截面呈近圆形，中腔园而小。
•在准确分析时，常用以下指标： 原棉含杂率=
•（%） [反映制成率和质量]
• 标准规定的公定含杂率：皮辊棉为3% ，锯齿 棉2.5%。
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•疵点用手拣的方法。取10~20g代表性棉样，
分类拣出各类疵点，计算含有粒数和重量
百分数。
疵点率=
•×100（%）
• 疵点数=
•（粒/100g）
•疵点的详细分类见：教材第63页
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•（二）物理性能检验（常规检验）
• 用专门的仪器进行检验，在实验室内进行
1、长度：
（1）概念：①伸直长度：伸直纤维两端间的距
•
离
②自然长度：自然伸展时两端间的
•
距离。相当于手扯长度。
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无具体数据。
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•（2）仪器检验：实验室专门仪器进行单项性 测试，如长度、细度……，结果准确，可靠、 稳定（重观性好），人为因素少。但代表性较 差，费时，且需专门仪器和经过训练的技术人 员。 （3）单唛试纺 其结果可直接利用，可测得其它方法不能或无 法检验的内容，试验成本高百度文库费时费力，一般 只在新品种投产时才做，现在有小型试纺机， 可加工棉花50g。三个方法各有长短，三者相结， 可全面了解原棉特性。
成熟程度与品种、生长条件的关系，成熟 度的高低与纺纱工艺、成品质量的关系，请同 学们自学。
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•（2）成熟度的表达 ①成熟度系数：
•（令M=0～5，线性回归后得此 式）
• ②平均成熟度系数 ③未成熟纤维（百分率、含量）
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•（3）成熟度的测量 ①中腔胞壁对比法：最基本的测试方法。（见 教材第51页图1-17） ②偏振兴法： A、 偏光显微镜法：用干涉的颜色判别 B、偏光成熟度仪：成熟度不同偏振光透过率不 同，得平均成熟度等数。 ③气流仪法 ④18%NaOH膨胀法
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•三、原棉的性能与检验
原棉的性能要通过检验才能知晓，从而确定
原棉的质量。对商业贸易来讲，是按质论价的需
要，对纺织厂来说，是为了充分掌握原棉的性能，
达到合理使用原料，提高成纱质量（制定工艺参
数）和产量，实现“优棉优价、优棉优用、粗粮
细做、合理搭配、增强效益” 的目的。人们通
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•第二章：天然纤维素纤维
•内容提要： •天然纤维素纤维（棉、麻）的分类；形态结构 特征；主要性能的概念、指标，检验方法。 重点难点： •重点的形态结构和指标。指标体系及表述是难 点。 解决方法： •建立清晰的概念，讲课速度放慢一些，对在后 面章节还会出现的长度、细度、强度等的概念 和指标可采用螺旋上升的方法教学。成熟度要 讲透。
•（2）长度分布与工艺的关系
•
这种分布反映了原棉的长短及整齐度的高低
。而长短与整齐度决定着成纱质量的好坏，生产效
率的高低及工艺参数的制定。简述其关系
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•（3）长度指标的测定： 长度测量意义重大，但为了反映整批原棉的
长度全貌，用一个指标是不行的，只能多个指标 综合表达，某一指标只代表某一长度特征。不同 的测量方法各项长度指标的含义也不同，目前普 遍使用的长度指标有以下几个。此处只介绍概念， 具体计算在实验课解决。 ①主体长度；②平均长度（注意“权”的介绍）； •③品质长度（为什么叫品质长度）； ④短绒率；⑤均方差；⑥变异系数。
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•2、细度： （1）概念：纤维的直径或截面面积的大小。 （2）细度与成纱质量 （3）细度指标：
由于直径无法正确表达棉纤维的粗细，而 截面面积的测量费时费力，制做样片也较难， 所以在实际工作中，我们常采用间接指标来达： 由于历史的原因，形成了许多指标，我国目前 规定细度法定计量单位为特克斯。
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•（4）细度测定：（原理、指标） ①中段切断称重法（注意教材第25页图1-4的 介绍） ②气流仪法 ③其它方法： A：测长称重法（单根）B显微放大投影法 （宽度、截面积）
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•3、成熟度： （1）概念：棉纤维细胞壁的加厚程度。越厚， 成熟越高，这是棉纤维所独有的一个物理性能 指标，是一个反映内在质量的综合指标。棉纤 维的几乎所有性能都与它有密切关系。见教材 第23页图1-2。
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•（三）按原棉的色泽分
1、白棉：正常成熟，为纺用棉
2、黄棉：霜黄棉。少量使用。
3、灰棉：雨灰棉，棉铃开裂时由于日照不足或
•
雨淋，潮湿，霜等原因造成。很少
用。
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•二、棉纤维的形成，形态和结构 （一）棉纤维的形成
棉纤维是棉属植物种子表面生成的绒毛——种子纤 维，它是胚珠表皮细胞经伸长加厚而成的，一根棉 纤维就是一个植物单细胞。它的生长特点是：先伸 长长度，然后充实加厚细胞壁。整个棉纤维的形成 过程可分为三个时期。 1、伸长期： 2、加厚期： 3、转曲期：（用画图的方法，介绍生长特点，为 下面的形态、结构内容做好铺垫）
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•第一节：原棉 •第二节：麻
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•第一节 原棉
原棉——供纺织厂作纺纱原料等用的皮棉。
皮棉——籽棉经轧棉机加工，除去棉籽所得的
•
纤维。
籽棉——从棉铃中拾取的带籽的棉瓣。
衣分（率）——皮棉重量占籽棉重量的百分率。
剥桃棉——从非自然开裂的棉铃中剥取的棉花。
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•3、陆地棉：纤维长而细，又称细绒棉，它产 量较高，纤维长，品质好，是世界上的主要裁 培种，我国的种植量占棉田总面积的95%。主 体长度23~33mm，平均宽度18~20μm，细度 0.15~0.2tex。 4、海岛棉：纤维特别细长，又称长绒棉。是 棉纤维中品质最好的，可纺很细的纱，生产高
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•（一）按棉花的品种分
1、亚洲棉（亦叫中棉）：是中国利用较早的天 然纤维之一，已有2000多年，因纤维粗而短， 又称粗绒棉，为一年生草本植物。种植面积很 少，基本作为种子源保留。
2、非洲棉（草棉）：也是粗绒棉，主体长度 16~25mm，平均宽度20~25mm，细度 0.25~0.4tex。
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•6、综合检验与可纺性能： 在纺织厂为了切实掌握原棉性能，搞好混配棉、工
艺设计和操作管理，普遍采用手感目测、仪器检验，单 唛试纺结合的方法。 （1）手感目测：可结合 评定和手扯花度来进行，通过 人体感觉器官进行原棉性能检验，是一种快速面广的检 验方式，但建立于长期经验的基础上。如用手扯、手捏、 手摸、耳听、鼻闻等。主要评价：长度及整齐度，强度， 弹性，成熟度，色泽，抱合力，柔软性，杂质疵点及其 他质量问题等。 可在实验车间现场进行（逐包检验） 它检验面广，快速代表性强，但人的主观影响大，一般
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•特克斯：单位长度（1000米）纤维的质量数 （克）(分特克斯，符号含义)
•（特克斯）
•旦尼尔：
•(旦 )
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•公制支数：
•（公支）
•马克隆尼值 M：用马克隆尼气流仪测得的综 合表达棉纤维细度与成熟度的指标。值越大， 纤维越粗。
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•3、中腔：棉纤维停止生长后遗贸下来的 空隙。在壁内面了附有原生质干燥后的固 整残留物。 在棉纤维横截面上，次生胞壁在各部位处 的结构显著不同，主要表现为堆砌密度的 差异。如下图所示： •
•A区最密，B区比C区密
• 这种结构上的纤维素对称型密度不匀堆砌状态称之 为：双边结构，即两个最密点连成的直线两边密度是一 大一小。
过多年的不断探索，不断实践，总结出了一套手
感目测，仪器检验，单唛试纺三者相结合的综合
检验方法，以全面了解原棉性能。三结合的具体
内容：业务检验、物理性能（常规）检验、逐包
检查及单唛试纺。
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•（一）商业检验（业务检验） 四项内容：品级、长度、水分、杂质疵点，检验 突出一个‘快’字。 1、品级检验：按成熟度、色泽特征、轧工质量 将细绒棉分为七级，1级最好，1-5级为纺用棉。 细绒棉分五级，一级最好。实物标准是最低标准。 2、长度检验：用手扯法来测定，以手扯长度为 计价的依据，每2mm为一价格差。（误差由国家 长度标准棉来校准） 3、水分检验：常用电阻式测湿仪快速测定。公 定含水率10%。
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•总体形态特征如下图： •
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•（三）结构 由于棉纤维生长过程中，纤维素每天淀
积一层，所以，纤维由外向内许多同心层组成。 大体可分为三个部分：见P25图1-5。 1、初生层：棉纤的外层，即在伸长期所长成的 初生胞壁和外表皮。外表皮是一层蜡质与果胶。 初生层胞壁呈原纤网状螺旋结构。厚约0.10.2μm。 2、次生层：位于初生层的下面，占棉纤维的绝 大部分，是棉纤维的主体。呈原纤变向螺旋结 构
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•4、强度： （1）概念：强力：纤维拉伸到断裂所需的外 力。强度：拉断单位细度纤维所需的外力。 （采用多根测量和束方式测量的原因、差异） （2）指标： （单纤维）断裂长度。单位是 千米，但表示的是纤维的相对强弱。定义： 自身重力等于纤维断裂强力时纤维所具的长 度。 （千米）
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•测量长度的仪器和方法很多，可根据不同需要， 不同场合来选用，这里简单介绍几种：（原理， 所测结果） A、遂根测量——基础方法 B、罗拉式长度分析仪（朱可夫长度仪） C、梳片式长度分析仪 D、光电长度仪（手扯长度仪，照影机） E、YG081纤维长度分析仪（电容式）
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•4、杂质疵点：收购以时常用手工和目测 法估算，或用纤维杂质分析机测定。 杂质——夹杂的非纤维性物质，如：泥纱， 枝叶，棉籽，破籽，虫屎等。 疵点——原棉中含有的有害纺纱的纤维性 物质，如，索丝，棉结，软籽表皮，带纤 维籽屑，黄根等。
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•（3）测量： ①摆锤式（Y162）束纤维强力机（注意：实 测值、真实值、断裂不同时性，学习一种思 维方式） ②卜氏强度机 ③斯特洛强力仪 ④单纤维强力仪
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•5、天然转曲： 棉纤维的外形特征之一，转曲的存在，使
抱合力增大，有利于纺纱，提高产品的质量。 形成的原因主要在于：棉纤维生长发育过程中 微原纤集体性沿纤维轴向的螺旋变向所致。 其指标的应用和测量在企业中很少见。
档织物或特种工业用纱。为世界次要裁培种， 主体长度30~60mm，平均宽度14~17μm，细 度0.12~0.14tex。
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•（二）按棉花的初步加工分 1、皮辊棉：用皮辊式轧棉机加工的皮棉。特点： 皮棉是片状，含杂含短绒较多，长度整齐度较 差，黄根较多，但纤维长度损伤少，轧工疵点 少。 2、锯齿棉：用锯齿式轧棉机加工的质棉。特点： 皮棉呈松散状，含杂含短绒罗少，长度较整齐。 但损伤较长纤维，轧工疵点较多，含有棉结 （束丝），带纤维籽屑。 锯齿轧棉机产量高，细绒棉多用此方法
棉花——棉植物种子上的纤维，籽棉和皮棉的
•
统称。（有时亦做为棉植物，棉植物
•
开的花的名称）
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•一、原棉的种类 棉花在植物学上为：被子植物门，双子叶植
物纲，锦葵目，锦葵科，棉属。棉属植物很多， 但在纺织上有经济价值的裁培种目前只有四种。 是一年生草本植物，多年生木本植物的木棉， 目前主要用作纺织填料，救生圈、衣类的浮力 材料。