动物毛纤维的组成结构

第一章
动物毛纤维的组成和结构
一、天然动物毛的分类
纺织工业用的天然动物毛的种类很多，可以按其性质和来源分类，如表1：
表1 天然动物毛的分类
二、动物毛纤维的组成结构
动物毛纤维由许多细胞聚集而成，一般可以分为以下三个组成部分：
•鳞片层：包复在毛干外部的部分；
•皮质层：毛纤维实体的主要部分；
•髓质层：在毛干中心不透明的部分，由毛髓组成。

细毛无髓质层。

（一）鳞片层
鳞片层由角质化了的扁平状角蛋白细胞组成。

这些薄片状的细胞似鱼鳞状重叠覆盖，包复在毛干的外部，鳞片根部附着于毛干，梢部伸出毛干指向毛尖，按不同程度突出于纤维表面并向外开，形成一个斜面的阶梯结构。

•鳞片的形态基本有三种：
•环状复盖（含斜条状复盖），细毛多呈环状复盖；
•瓦状复盖（有的称镶嵌状）
•龟裂状。

•鳞片在毛干上排列的密度、可见高度、鳞片厚度、因动物毛的类型而异，如表2。

表2 几种动物毛纤维组织结构
鳞片层是毛纤维独具的表面结构。

它的主要作用是保护毛纤维不受外界条件的影响。

它赋予毛纤维特殊的摩擦性能、毡缩性、拒水、吸湿性、染色性等，以及不同于其它纤维的光泽和手感。

（二）皮质层
皮质层在鳞片层的里面，是动物毛纤维的主要组成部分，也是决定它们物理化学性质的基本物质。

皮质层一般含有两种细胞：一种为正皮质细胞，位于纤维卷曲波形的外侧；另一种为偏皮质细胞，位于卷曲波形的侧。

这两种皮质细胞的性质存在差异，对纤维的卷曲形态有一定的影响。

优良品种的细绵羊毛纤维偏皮质层位于卷曲波形的侧，而正皮质层位于卷曲波形的外侧，使纤维形成正常卷曲。

山羊绒也属于这种结构，只是它的正偏皮质层有交叉，所以羊绒纤维的卷曲就不象羊毛那样有规则，其卷曲数比细羊毛少，这也是羊毛与羊绒的区别之一。

皮质层中含有天然色素，使有的毛呈现出不同的颜色。

(三）髓质层
髓质层由结构松散和充满空气的角蛋白细胞组成，细胞间相互联系较差。

髓质层含量多少，视毛的类型而定。

细毛无髓质层，较粗毛中的髓质层，呈点状、浅状、连续或不连续分布，分布的宽窄也不一样。

三、动物毛纤维的表面结构特征
1、绵羊毛
绵羊毛一般由鳞片层、皮质层和髓质层组成，但同质细羊毛无髓质层。

细羊毛的鳞片多呈环状、半细羊毛呈瓦状、粗毛的鳞片覆盖面较小或根本不覆盖，只是互相衔接形成龟裂状；鳞片的密度也因绵羊的品种和纤维的类型不同而有较大的差异。

粗毛纤维中存有大量的髓质层，有的呈连续的带状，有的呈间断点或线状。

从纤维的横截面来看，细羊毛的截面呈圆形或近似圆形，粗羊毛稍呈椭圆形。

绵羊毛的分类见表3
表3 绵羊毛的分类
有资料介绍，我国某企业以向澳大利亚购买了世界最细的羊毛，平均直径在11.9~12.0μm之间，可纺约190Nm的纱线。

另外还有长毛羊的羊毛（即毛丛长度在100mm以上）和裘皮用羊的羊毛等绵羊毛的减量加工上近几年来比较流行的加工方式。

因为羊毛的平均直径和工艺信念有着密切的联系，用化学侵蚀的方法通过减量加工剥蚀鳞片，可改变纤维的平均直径来提高纤维的可纺性（此法一般可将纤维平均直径下降1~2μm）；也就是对羊毛纤维的进行剥鳞处理，经处理后的羊毛，鳞片模糊不清，残余的鳞片角显著钝化，表面有颗粒或皱褶，通过此方法可赋予羊毛纤维丝一样的光泽与触感，一般粗羊毛用来仿制羊驼毛和马海毛，细羊毛用来仿制羊绒衫（丝光羊毛衫）等。

2、山羊绒
从山羊身上抓取下来的毛由原绒、两型毛及刚毛组成。

经分梳后，分为绒和粗毛两大类。

山羊绒按其天然色泽可分为白绒、紫绒、青绒等，其中，紫绒为黑山羊身上抓取的绒，青绒为青山羊身上抓取的绒。

白羊绒最为珍贵。

近年来，由于价格因素等原因，紫绒也成为纺织上经常使用的绒种，常用来织造一些深色的面料。

白山羊绒的结构由鳞片层和皮质层组成，没有髓质层。

山羊绒的鳞片紧贴于毛干，排列比较整齐，边缘光滑，多呈环状覆盖或也可叫竹节环状，少数呈斜条状。

鳞片角小，横截面近似圆形。

但近年来，随着国山羊养殖围的不断扩大，山羊的生长环境好坏直接影响着绒纤维的品质。

如凌源县的绒纤维其表面就比较粗糙，角也比较大，形成游离状。

表1和表2是某单位的试验人员通过电子显微镜对鳞片的厚度及鳞片的密度所作的试验结果，从这两表上，不难看出，不同地区的山羊绒在品质上确实存在着一定的差异。

目前随着市场上的各种不同来源的山羊绒，如杂交品种、国外的某些不良品种的引进，还有如山羊绒存储时间过长，保管不善，或受到外界机械加工（摩擦）、生物、化学（染色）等作用，都会给羊绒的形态变异造成一定的影响。

也会加剧羊绒纤维的变异的程度。

因此给检测工作造成较大的难度。

目前变异的山羊绒大致有如下几类：
1、鳞片较厚、较密，排列不够规则，变异程度较轻微；
2、鳞片受损伤严重，模糊不清，在光学显微镜下观察像剥鳞后的纤维；
3、鳞片厚、密度大，形态与羊毛相似；
4、有两型绒与细绒尖类型。

两型绒的特点是：鳞片密度大、较薄，纤维细读均匀；细绒尖的特点是：细度细，鳞片呈花盆状，密度与翘角较大。

紫绒的结构及特征基本上与白羊绒近似，只是在其表面有色素粒子沉淀，通过显微镜观察，这些色素在纤维的表面形成点状的色斑。

但粗山羊毛的色斑一般形成片状或线状，且颜色较深，类似于牦牛绒，这要通过不断的观察和实践可鉴别出两者的不同之处。

随着紫绒使用量的不断增加，为提高其使用价值，通常对紫绒进行脱色处理来达到更广泛的用途。

青山羊绒的形态特征与白山羊绒的形态基本一至。

粗毛由鳞片层、皮质层和髓质层三部分组成，鳞片呈光滑细密的波纹，靠近毛尖的部分，鳞片边缘呈锯齿状，没有卷曲。

山羊毛的横截面近似圆形或椭圆形。

3、兔毛
兔毛主要指长毛兔所产的毛，典型品种是安哥拉兔毛；可分为绒兔毛、细兔毛、粗兔毛和两型毛这四大类。

绒兔毛：细度围在13~14μm；
细兔毛：细度围在20.1~30μm；
粗兔毛：细度围在30.1~100μm；
两型毛：纤维中一头形态像细绒毛，另一头形态像粗毛纤维。

兔毛的最大特点是基本都有髓腔，只有少数绒毛没有髓腔。

而且纤维直径愈粗，髓腔的列数愈多。

兔毛的结构组成为鳞片层、皮质层和髓质层（髓腔）。

鳞片呈环状、斜条状，层层覆盖，有房形中腔，成点状、单列状或多列状排列。

兔毛的横截面为近似圆形或不规则四边形，中间有髓腔；粗兔毛的横截面形状多样，为腰圆形、哑铃形、扁平形，有多列髓腔。

4、牦牛绒
牦牛绒分为有色绒和无色绒，常见的以有色绒为主和经过脱色处理的牦牛绒。

牦牛绒由鳞片层、皮质层和髓质层组成，鳞片呈不完全或不规则的环状，鳞片层很薄；表面所看到的由色素沉积所形成的色斑呈线状且较密集；但少数细牦牛绒的色斑也呈点状，与紫绒有一些类似；其横截面近似于圆形。

粗毛有髓质层，形成点状髓、断续髓或连续髓等。

由于牦牛绒分梳较困难，所以它的直径差异比较大。

表4为牦牛绒与羊绒和羊毛的细度参考值：
表4 牦牛绒与羊绒和羊毛的细度参考值
5、羊驼毛
羊驼属于骆驼族，主要出产于秘鲁、阿根廷等地，属于较名贵的毛种。

羊驼毛浓密细长、柔软、有六种自然颜色，具有自然的光泽，所以羊驼毛织成的面料是不需染色的。

羊驼毛从组织结构上可分为两种：
（1）由鳞片层和皮质层组成的羊驼毛；
（2）由鳞片层、皮质层和髓质层组成的羊驼毛，这种组织结构最为常见。

羊驼毛的鳞片呈环状或斜条状，边缘顺直光滑，有光泽，鳞片层非常薄。

有髓质层的羊驼毛，髓质层均匀，并呈贯通状；羊驼毛的直径粗细差异较大，细的羊驼毛直径近似于羊绒，粗的羊驼毛直径可达50~60μm以上；羊驼毛的外观基本没有卷曲；其横截面近似于圆形或椭圆形。

6、马海毛
马海毛既安哥拉山羊毛，是属于山羊毛的一种，主要产于土耳其的安哥拉省。

颜色以白色为主。

马海毛由鳞片层、皮质层和髓质层组成，皮质层的正、偏皮质细胞呈皮芯结构，所以马海毛的外观很直，没有卷曲；马海毛的鳞片平阔，呈瓦状覆盖，排列较整齐，紧贴于毛干且很少重叠；鳞片边缘光滑，光泽强；马海毛大部分没有髓质层，但有的有点状的髓质层；马海毛的直径差异较大，围大约在10~90μm之间。

7、驼绒
驼绒纤维来自于骆驼，是双峰驼的产物。

颜色有乳白、浅黄、黄褐、棕褐色等，目前还有许多经过脱色的驼绒，应用在纺织面料的加工上。

骆驼毛中含有绒毛、刚毛和两型毛。

驼绒由鳞片层和皮质层组成，极少数有髓质层，且呈点状、间断线状分布；鳞片呈环状或斜条状紧贴于毛干，边缘光滑圆钝，鳞片结构不如细羊毛规则清晰；表面有细长的色素沉积；横截面为圆形。

驼毛由鳞片层、皮质层和髓质层组成，鳞片层薄，大多数为斜条状，有许多不规则的色素分散沉积；髓质层呈窄细条连续分布；纤维没有卷曲；横截面为椭圆形。

其它纤维简介：
1、大豆蛋白纤维
该纤维是通过高新技术，从大豆粕中分离出球蛋白，进行提纯，通过助剂与腈基、羟基高聚物接枝、共聚、共混，制成一定浓度的蛋白质纺丝溶液，利用现代纺丝设备，经湿法纺丝而成的一种纤维。

该纤维的性能优良，具有天然纤维和化学纤维的众多优点，不仅单丝细度细、比重轻、墙伸度高、耐酸碱性好、光泽好、且具有良好的吸湿导湿性能。

对人体又一种保健功能，有人造羊绒的说法。

但它的缺点是很容易起球。

现在这种纤维被广泛的运用于与羊绒混纺的衣原料中。

2、拉细羊毛
羊毛拉伸细化技术是通过化学助剂使羊毛大分子之间的氢键、砚式键和二硫键断开，在适合的湿度下经过机械拉伸，使羊毛大分子相互间发生滑移，并将此状态定型达到细化目的。

经拉伸的羊毛鳞片有一定的脱落，鳞片密度减小，鳞片间距不均匀，纤维变细，与羊绒的鳞片形态接近。

拉伸后羊毛纤维部结构的改变使其物力化学性能、染色性能和热稳定性能都发生了变化。

其中长度是原来的1.2~1.4倍、强力伸长降低、摩擦效应降低，使其具有羊绒般的手感，另外在染色性能极色牢度方面都会发生一定的变化。

3、其它
另外还有一些近年来涌现出来动物纤维——狐狸绒；再生蛋白纤维——牛奶纤维（一种蛋白素与聚丙烯腈大分子反应而成）的纤维等等。

二、标准与试验方法
特种动物的试验方法包括：密度梯度法、着色剂法、电子显微镜法、截面法及投影显微镜法。

而纤维细度仪是根据投影显微镜法的原理经过图象转换，通过显示器直接对各类纤维的结构进行分析来完成该试验的。

1、标准
标准采用：GB/T16988-1997《特种动物纤维与绵羊毛混合物含量的测定》
GB/T10685-2007《羊毛纤维直径是试验方法投影显微镜法》
2、测试原理
根据动物纤维表面鳞片结构的差异分辨各类纤维，根据各类纤维的密度，并分别测量直径、计数
根数，可以分别计算出重量百分比，从而测定纤维的混合含量。

3、取样数量：见标准。

4、制样：见标准。

5、测量：见标准。

6、粗纤维的界限
根据标准GB/T16988-1997的规定，各类粗纤维的直径界限如下：
•山羊绒纤维：大于30μm；
•牦牛绒纤维：大于35μm；
•驼绒纤维：大于40μm；
•兔毛纤维：大于30μm。

GB18267-2000中规定山羊绒的粗毛界限为25μm。

在测试中如遇到这类纤维要分别测量其直径、计数其根数，并得出其含量；兔毛纤维的粗、细纤维要根据不同的密度分别计算并合并报出含量；当粗纤维的根数占被检根数的比例小于3‰时，可忽略不计。

7、主要动物纤维的密度（g/cm3）
绵羊毛：1.31
山羊绒：1.30
兔毛
细兔毛：1.10
粗兔毛：0.95
牦牛绒（毛）：1.32
驼绒（毛）：1.31
羊驼毛：1.31
马海毛：1.32
8、试验结果计算
（1）特种动物纤维各组分纤维重量百分比计算
N i(d i2+S i2)ρi
P i = -------------------×100
∑[N i(d i2+S i2)ρi]
式中：P i -----某组分纤维重量百分比，%；
N i -----某组分纤维的计数根数；
d i -----某组分纤维的平均直径，μm；
S i -----某组分纤维的平均直径标准差，μm；
ρi -----某组分纤维的密度，g/cm3。

（2）机织物中某组分纤维重量百分比计算
P iT ×W T +P iW ×W W
P i = -------------------------×100
W T+ W W
式中：P i -----机织物中某组分纤维重量百分比，%；
P It-----某组分纤维在机织物经纱中的重量百分比，%；
P iW ----某组分纤维在机织物纬纱中的重量百分比，%；
W T-----机织物试样中经纱的重量；
W W-----机织物试样中经纱的重量。

计算实例：
例：一块面料，经纱的成分是羊毛和锦纶，纬纱的成分是羊毛和羊驼毛，按标准取一块5cm×5cm试样，将经纬纱拆开并分别称其重量得知经纱为0.8975g, 纬纱1.0028g，经纱采用化学法可得知其含量羊毛为84.52%，锦纶为15.48%；纬纱采用投影显微镜法，测得羊毛平均直径为25.63μm，测量根数为305根，记数根数为105根，标准差为2.654；羊驼毛的平均直径为26.78μm，测量根数为306根，记数根数为896根，标准差为4.667；通过标准查得：羊毛的密度是1.31 g/cm3，羊驼毛的密度也是1.31 g/cm3；那么可根据公式计算出该块面料的含量。

（25.632+2.6542）×（305+105）×1.31
纬纱羊毛纤维含量（%）=-------------------------------------------------------------------------------------------------×100
（25.632+2.6542）×（305+105）×1.31+（26.782+4.6672）×（306+896）×1.31
=23.46
纬纱羊驼毛纤维含量（%）=100-23.5=76.54
76.54×1.0028
面料中羊驼毛的含量（%）= --------------------------×100=40.4
0.8975+1.0028
15.48×0.8975
面料中锦纶的含量（%）= --------------------------×100=7.3
0.8975+1.0028
∴面料中羊毛的含量（%）=100-7.3-40.4=52.3
9、数字修约
最终结果保留一位小数。

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参考文献：
1、纺织高等转科学校教材《纺织材料学》；
2、穆主编的《毛绒纤维标准与检验》；
3、薛纪莹主编的《特种动物纤维产品与加工》；
4、毛纺工业应用动物纤维技术资料精选《特种动物纤维》；
5、黄淑珍主编的《动物毛纤维结构图集》；
6、长恩《山羊绒品质分析》。

第二章
麻棉纤维含量简介
1、纤维的形态
棉：纤维纵向有中腔和天然扭曲，横截面为腰圆形；
苎麻：纤维纵向有横节和较多竖纹并天然扭曲，横截面为具有裂纹的腰圆形，有中腔；
亚麻：纤维纵向有横节和少量竖纹，横截面为五角形和多角形，中腔较小；
大麻：纤维纵向有横节和较多竖纹，直径比苎麻细，横截面为腰圆形、三角形等多种形态，中腔呈S 或Y等形状并且有裂纹。

2、纤维密度（g/cm3）
纤维种类纤维密度（g/cm3）
棉 1.54
苎麻 1.51
亚麻 1.50
大麻 1.48
3、麻棉纤维含量计算公式
（1）按纤维直径计算：
公式：X1=n1d12ρ1/( n1d12ρ1 +n2d22ρ2) ×100 --------------(1)
R= X1 --------------(2)
H=1.3402X1-0.0034X12--------------(3)
F=1.3731X1-0.0037X12--------------(4)
X2=100-A --------------(5)
式中：X1-----麻纤维重量百分比含量，%；
n1-----麻纤维的折算根数，根；
n2-----棉纤维的折算根数，根；
d1-----麻纤维的平均直径，μm；
d2-----棉纤维的平均直径，μm；
ρ1-----麻纤维的密度，g/cm3；
ρ2-----棉纤维的密度，g/cm3；
R-----苎麻纤维重量百分比含量(净干含量)，%；
H-----大麻纤维重量百分比含量(净干含量)，%；
F-----亚麻纤维重量百分比含量(净干含量)，%；
X2-----棉纤维重量百分比含量(净干含量)，%；
A-----麻纤维重量百分比含量(净干含量)（苎麻A=R；大麻A=H；亚麻A=F）%。

（2）麻棉含量计算实例
例：一批麻棉混纺纱线，由亚麻和棉混纺，按标准测试，测得亚麻平均直径为16.88μm，测量根数为206根，记数根数为496根，测得棉平均直径为15.83μm，测量根数为212根，记数根数为515根，通过标准查得：亚麻的密度是1.50 g/cm3，棉的密度也是1.54 g/cm3；那么可根据公式计算出该块面料的含量。

1）计算亚麻、棉纤维的折算根数：
亚麻的折算根数：496×1000÷（496+515）=491根，那么，棉纤维的折算根数：1000-491=509根
2）计算纤维的含量比：
491×16.882×1.50
（X1）麻纤维含量（%）=----------------------------------------------------------------------×100
491×16.882×1.50+509×15.832×1.54
= 49.0
(F)亚麻纤维含量（%）=1.3402 X1+0.0034 X12 =1.3402 ×49.0+0.0034× 492= 42.2
（A）棉纤维含量（%）=100-42.2= 57.8
（3）按纤维截面积计算：
X1=n1S1ρ1/( n1 S1ρ1 +n2 S2ρ2) ×100
X2=100-A
(4)织物经纬纱含量计算
含量为净干含量。

4试验误差
两次试验折算根数不能超过10根，试验结果之差不能超过2%，否则应进行第三次试验，以三次经过平均报出；结果修约至小数后两位。

附录2 国外有关试验方法
一、国外标准
1、国际毛纺织组织（IWTO）
IWTO-8-97《投影显微镜法》；
IWTO-6-98《用气流仪测定精梳毛条纤维平均直径的试验方法》；
IWTO-12-00《用赛洛兰-激光扫描（Sirolan-Laserscan）纤维直径分析仪测定纤维平均直径和分布的方法》；
IWTO-47-00《用光学纤维直径分析仪（OFDA）测定羊毛纤维平均直径和分布的方法》。

IWTO-58-00《用扫描电子显微镜分析特种纤维和羊毛以及它们的混合纤维》。

2、国际羊毛局（IWS）
TM24《显微镜投影仪法测定羊毛纤维直径》。

3、美国标准（ASTM）
ASTM D2130-85（1995）《投影显微镜法测直径》；
ASTM D1282-96 《气流仪法测直径》；
ASTM D6466-99 《激光扫描（Sirolan-Laserscan）仪法测直径》；ASTM D6500-00 《光学纤维直径分析仪（OFDA）法测直径》；
AA TCC-20美国纺织化学家和染色家协会《纤维定量分析法》。

另外还有澳大利亚、法国、俄罗斯、日本标准等。

一、中国国家标准
1、GB/T10685-1989《羊毛纤维直径试验方法投影显微镜法》；
2、GB/T14593-1993《山羊绒、绵羊毛及其混合纤维定量分析方法》；
3、GB/T16988-1997《特种动物纤维与绵羊毛混合物含量的测定》；
4、GB18267-2000(替代GB/T13830-1992) 《山羊绒》；
5、GB/T30003-2000《麻棉混纺产品定量分析方法投影显微镜法》；除此之外，还有商检及一些行业标准等。