第1章天然纤维素纤维

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– 我国棉花产量排在前八名:新疆、河南、山东、江苏、湖北、河北、安 徽、湖南省,其中新疆产量占全国近30%,河南产量占全国15%左右。 – 出口量排在前五位的国家:美国、乌兹别克斯坦、澳大利亚、希腊和叙 利亚,占全球棉花出口总量的65.1%。
– 手扯长度:23~33mm,细度:1.43~2.22dtex – 适纺对象:10~100tex(60~6s)
1.3 按棉花的初加工分
籽棉
棉花初加工(轧棉、轧花)
皮辊轧花机 锯齿轧花机 衣分率 30-40%
皮棉
皮辊棉 锯齿棉
皮辊式与锯齿式轧棉原理比较图
皮棉对比
品 种 锯齿棉 皮辊棉
排杂除僵 产量
适用对象
有 高
细绒棉
无 低
长绒棉、低级棉 作用缓和,相对小
纤维损伤 作用剧烈,相对严重
纤维长度 主体长度小于皮辊棉 相对较长 整齐度较高 短绒含量高 杂质疵点 含杂低 含杂高 轧工差-棉结束丝多 轧工差-黄(蓝)根多
– 比主体长度长的那部分纤维的平均长度。 – 纺纱工艺中决定罗拉隔距的重要参数。 – 不同测试方法得出的品质长度不同。
– HVI数字式照影仪测得的纤维长度指标。 – 纤维的透光量(遮光量)与纤维相对根数 的具有函数关系。
• (4)跨距长度(Span Length)
• (5)手扯长度(Staple Length)
– 种类及基本特点 – 形态特征 – 性能与检验 – 品质评定
• 彩棉 • 麻纤维
– 种类 – 苎麻 – 亚麻
一、白棉纤维
• 1. 分类
品种
海岛棉 陆地棉 亚洲棉 非洲棉 白棉
白棉
色泽
黄棉 灰棉 皮辊棉
初加工
锯齿棉
1.1 按品种分
按品种分
• (1)陆地棉(细绒棉)——种植最多
– 原产:美洲大陆
• 长度整齐度指数 uniformity index
50
– 测试棉纤维长度时,平均长度占上半部平均长度 的百分率。
L2.5
Lmax
L50
Lm
L1 / 2
x
3.2 成熟度
品 种 成 熟 度
生长条件
截面形态
成熟度重要性
转曲 细度
吸湿性 染色性
成熟度
强度
光泽
弹性
对加工工艺及产品的影响
• (1)纤维除杂:正常(高),能经受打击,易清除杂质, 纤维弹性较好,不易产生棉结与索丝; • (2)加工效率:正常(高),弹性较好,加捻效率较低; • (3)产品制成率:正常(高),在加工过程中,飞花落 棉少 ,成品制成率高; • (4)成纱强度:高,纤维偏粗,成纱强度低,所制成的 织物,耐磨性较好;正常,纤维较细,转曲数目高,摩擦 抱合性好,成纱强度高;成纱强度不高 • (5)染色性能:正常(高),吸色性好,织物染色均匀; 过低,吸色性差,深色织物易显现白星。
原棉种类 长绒棉 细绒棉 纤维长度(毫米) 33--41 25--31
dTex 细度(米/克) 1.18-1.54 6500—-8500 1.67-2 5000--6000
可纺特数(Tex) 可纺支数(公支) >=5 100--200 >=10.1 33--99
粗绒棉
19--23
2.5-3.33 3000--4000
I0 I I0
3.81mm
光电管
x
v
下透镜
3.81mm 须丛 曲线
O
x
棉纤维长度测量——HVI法
• 仪器:HVI纤维照影机 • 照影机曲线
平均长度
上半部平 均长度
跨距长度
棉纤维长度测量——HVI法
• 不分组 • 跨矩长度:钳口线到光扫描线的距离
– 以距离梳夹根部3.8mm处(即钳口线)的纤维 根数作为百分之百 – 相对于钳口线,纤维根数某一百分数 – 2.5%S.L.:分别为相对根数是2.5%和50%处离 梳夹的距离。 – 50%S.L.:2.5%处的跨距长度与主体长度比较 接近
HVI长度指标
• 上半部平均长度upper half mean length
– 在照影曲线图中,从纤维数量50%处作照影曲线 的切线,切线与长度座标轴相交点所显示的长度 值。
• 平均长度 mean length
r ( x )(%)
100
– 在照影曲线图中,从纤维数量100%处作照影曲 线的切线,切线与长度座标轴相交点所显示的长 度值。
• (4)非洲棉(草棉)
– 品质与亚洲棉接近 – 20世纪中期停止种植
长绒棉
细绒棉
粗绒棉
世界棉区分布
公斤/公顷
中国棉区分布
• 黄河流域:色泽好、品级 高,成熟度稍低,产量最 高 • 长江流域:长度长,色泽 偏暗,品级偏低 • 北部特早熟:纤维偏短, 品级较高,色泽较好 • 西北内陆:南疆与吐鲁番 盆地,品质高——长绒棉; 北疆和甘肃河西走廊—— 早熟陆地棉 • 华南棉区:棉田面积小, 病虫害多,棉花品级低
从外向内 外周长不变
棉纤维截面变化
棉铃合起来 的状况 棉铃打开 的状况
死纤维 没有成熟的 普通纤维 纤维
2.2 棉纤维纵向形态和截面特征
• (1)棉纤维纵向呈扁平带状,具有天然转曲
– 转曲数目与成熟度有关,一般为6~10个/mm。 • 成熟正常的棉纤维转曲最多。 • 未成熟棉纤维呈薄壁管状物,转曲少。 • 过成熟棉纤维呈棒状,转曲也少。 – 纤维中段的转曲最多,梢部次之,根部最少
手扯长度:>33mm,一般为33~46mm 细长,细度:1.18~1.43dtex,一般为1.11~1.43dtex。 适纺对象:4~7.5tex(120~80s) 品质优良,是高档棉纺原料。
按品种分
• (3)亚洲棉(粗绒棉)
– – – – – 原产:印度和中国 中棉:在中国种植已有二千多年。 中国1955年、印度1993年停止生产性种植。 粗短,长度:15~25mm,细度:2.5~4dtex 适纺对象:>28tex(<21s),中、粗特
>=33.3 15--30
按品种分
• (2)海岛棉(长绒棉)
– 原产:美洲西印度群岛,后传入北美洲东南沿海岛屿种植 – 主要产地:
• 埃及(G86)、美国(Pima cotton)、苏丹(苏丹棉)、西印度群岛 等地区 • 新疆(新疆阿克苏地区、喀什、哈密地区兵团农一师、三师)、 广东
– – – –
• (2)平均长度
– 纤维长度的平均值 – 根数平均长度 L
• 各根纤维长度加权的平均数。
– 重量加权平均长度(巴布长度Barbe)B
• 各组长度的重量加权平均数 – 截面(线密度)平均长度 (豪特长度 Hautear)H • 根据纤维横截面比例计算的纤维平均长度
棉纤维长度指标
• (3)品质长度(右半部平均长度)Lp
棉纤维截面形态
3. 棉花纤维物性特征及测量
• • • • • 长度 成熟度 细度 马克隆值 强度
3.1 长度
长度重要?
• 细绒棉的手扯长度:23~33mm • 长绒棉的手扯长度:33~45mm • (1) 纤维长度与成纱强度的关系 – 其它条件相同——越长,成纱强度越大 – 保证成纱强度——越长,纱极限细度越细 长度 成纱细度 <25mm >30tex 29mm左右 <10tex >31mm(长绒棉) <3tex
– 手扯尺量法 – 需要标准棉样校准 – HVI检验棉样
• (6)短绒率(表示长度整齐度的指标)
– 长度在某一界限以下的纤维所占的百分率。 – 绒棉 16mm、长绒棉 20mm ;毛30mm ;苎麻 40mm
• (7)基数
– 以主体长度为中心,前后5mm范围内的质量百 分数之和
• (6)均匀度
– C=基数×主体长度=S×Lm
棉纤维成熟度测试方法
• (3)偏振光法
– 利用棉纤维的双折射性质,利用偏振光显微镜 中观察棉纤维的干涉色
• (4)气流法
– 当棉纤维周长不变时,细度与成熟度成简单函 数关系; – 测量不同压缩度下棉纤维的阻力,两次读数之 差与成熟度有关
包括集中性指标和离散 性指标 集中性指标:主体长度 、品质长度等 离散性指标:短绒率、 基数、均匀度等。
N ; W ; S
n(l); w(l); s(l) dl 分组直方图 连续函数 n(l); w(l); s(l)
N ; W ; S
l
棉纤维长度指标
• (1)主体长度 Lm
– 纤维中含量最多(按根数或重量)的纤维长度。
第1章 天然纤维素纤维
天然纤维素纤维种类
• 主要分为 • (1)棉纤维(属种子纤维)
– 天然纤维的主体,占天然纤维产量的3/4以上
• (2)麻纤维(韧皮纤维和叶纤维)
– 种类很多,较粗、较硬,需进一步研究加工技术
• (3)其他纤维
– 木棉纤维(果实纤维) – 竹纤维 (维管束纤维)
内容提要
• 白棉纤维(重点)
棉纤维成熟度系数与中腔胞壁比值关系
细绒棉 :M在1.5~2.0为成熟,最佳M在1.7~1.8 未成熟棉M<1.5,过成熟棉M>2.0,死纤维M<0.7 长绒棉:成熟棉M在1.7~2.5,最佳M在2.0左右
棉纤维成熟度测试方法
• (2)氢氧化钠膨胀法
– 方法:浸入18%的氢氧化钠溶液中 – 判别:根据膨胀后的棉纤维的中腔宽度和胞壁 厚度的比值及纤维形态 – 分类:正常纤维、薄壁纤维、死纤维与不成熟 纤维 – 表征:成熟度比或成熟纤维百分率。 – 观测条件:400倍
2. 棉纤维的生长发育与形态特征
• 2.1 棉纤维的形成
– 胚珠(将来的棉籽)表皮壁上细胞伸长加厚
– 一端着生于棉籽表面,另一端呈封闭状。 – 棉纤维生长:伸长期、加厚期和转曲期
棉纤维生长发育过程
重叠10~15天 增加物质干重占最终物 质干重50% 伸长期 16~25天 加厚期 35~55天 卷曲期 25~30天 细胞分化、 伸长、 加厚、 脱水成熟 ↓ ↓ ↓ 花后0-25天 15-44天 铃开裂—吐絮(5-7天)
• 长度表示: • 自然长度排列图
– 将一束试样从长到短逐根排列,并使各根纤维的一端 在一条直线上,就可得到棉纤维的自然长度排列图
• 长度-重量分布曲线
N ; W ; S
n(l); w(l); s(l) dl
Βιβλιοθήκη Baidu
连续函数 n(l); w(l); s(l)
分组直方图
N ; W ; S
l
纤维长度指标
棉纤维成熟度测试方法
• (1)成熟度系数(M)
• 棉纤维中段截面恢复成圆形后相应于双层 壁厚与外径之比的标定值
0~5 18组
2 20( ) 1 D M 3
P
δ
D
最小0.05 初生胞壁 最大0.8 中 腔
P
P
P
中腔胞壁比值法
• 测定不方便→棉纤维 被压扁 • 我国规定: a/b
– 按可及中腔宽a对可 见一侧壁厚b的比值 法测定
棉纤维长度测量 ——罗拉式分组测量方法
•一端平齐,放在前端 •较短纤维先脱离钳口 •脱离纤维分组称重 •获得重量-长度分布曲线 •1mm或2mm组距分组称重 •指标:
– – – – 重量主体长度 品质长度 基数和匀度 短绒率
9.5mm 70N 皮辊 上短 厚度 下长 手柄 蜗杆 俯视
罗拉 蜗轮
长度指标分布图
N ; W ; S
n(l); w(l); s(l) dl 分组直方图 连续函数 n(l); w(l); s(l)
平均长度
N ; W ; S
主体长度
l
品质长度 均匀度
5mm
短绒率
>31 <31 20 16
基数
棉纤维长度测量——HVI法
I0 输入 光强 I 输出 光强 扇形 透镜 钳口线 上透镜 钳口线 3.81mm 导光纤维 光源 集光镜 平面型透镜 试样
2.2.1 纵向形态
棉纵向形态
• (2) 纵向呈不规则的而且沿纤维长度不断改 变转向的螺旋形扭曲。
– 棉纤维转曲沿纤维长度方向不断改变转向,有 时左旋,有时右旋,称为转曲的反向 – 原纤沿纤维轴向螺旋排列的结果
棉纤维纵向形态
2.2.2 截面特征
• 正常成熟纤维截面呈腰圆形, 成熟度过高的纤维接近椭圆 形,过低的截面呈条形或 “U‖字形。 • 干扁截面面积约为纤维截面 积的1/10。 • 干涸前,约为1/2~1/3
长度
• (2) 纤维长度与成纱毛羽的关系
– 较长的纤维成纱表面比较光滑,毛羽较少
• (3) 纤维长度整齐度、短绒率与成纱强度、 条干的关系
– 纤维长度整齐度差,短绒率大——成纱条干变 差,强度下降 – 生产高档产品时,精梳去除短纤维
棉纤维长度分布特点
• 具有不均一性
– 各根纤维的长度都是不相等的,长短不齐
1.2 按棉花色泽分类
• (1)白棉
– 正常成熟,正常吐絮 – 色泽呈洁白、乳白或淡黄色 – 棉纺厂主要使用
• (2)黄棉
– 棉铃经霜冻伤后枯死 – 发黄:铃壳上的色素染到纤维上 – 一般都属低级棉,棉纺厂少量使用
• (3)灰棉
– – – – 雨量多,日照少,温度低,使纤维成熟受到影响 颜色呈现灰白 灰棉强力低、质量差 棉纺厂很少使用。
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