第一章： 天然纤维素纤维

P
δ
D
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未成熟
成熟 过成熟 棉纤维成熟度的理论几何图示
实际形状

以表示棉纤维的胞壁厚度，以D表示棉纤维复圆后的等效外径， D=P/。因此，胞壁占有的厚度空间比为2/D。完全未成熟的纤 维理论上2/D＝0，但实际中最小0.05，即初生层总在；完全成 熟纤维2/D＝1，但中腔总存在，故真实最大值为0.8，即中腔始 终存在。
3.成熟度(maturity) 指棉纤维细胞壁的增厚程度，可分为成熟棉、未 成熟棉、完全未成熟纤维（死纤维）和过成熟棉及 完全成熟棉 。正常成熟的棉纤维，其截面粗、强 度高，弹性好、有丝光，并有较多的天然转曲。成 熟差的棉纤维其细度较细，强力较低，吸湿较多， 染色性能差。过成熟的纤维偏粗，成纱强力低。成 熟度是棉纤维内在质量的一个综合性指标。



课外了解转基因棉和有机棉
§ 2.2 麻 (linen)
一.概述 麻纤维是从各种麻类植物上获取的纤维的统称，包括从茎部取 得的韧皮纤维（bast fiber）和从叶子上得到的叶纤维（leaf fiber）。 (一)麻纤维的种类 可用于纺织加工的主要有苎麻、亚麻、大麻、黄麻、罗布麻、 洋麻、剑麻、蕉麻、新西兰麻等。麻类纤维都比较粗硬，与 其他粗硬纤维一起被称为硬质纤维。(hard fiber) 软质麻-苎麻(ramie;China grass)、亚麻(linen)、黄麻 (jute)、大麻(hemp)等纤维相对比较柔软，称其为软质麻 (soft bast fiber) 硬质麻-剑麻(sisal)、蕉麻(Manila hemp;abaca)等由于纤 维特别粗硬，称为硬质麻(hard leaf fiber)
§ 2.1 棉
(二)棉纤维的品质 1.长度(length)
15-45mm，粗绒棉：长约15 - 24mm；细绒棉 ：23 33mm ；长绒棉 ：33 - 45mm
2.细度(linear density，fineness) 又称粗细，线密度
粗绒棉：2.5 -4.0dtex ；细绒棉 ：1.43 -2.22dtex ；长 绒棉 ：<1.43dtex
§ 2.1 棉
2. 吸湿性和吸水性 棉纤维在标准状态下的回潮率为7％～8％。湿态下 纤维强力大于干态时的强力，其比值为1.1～1.15 3.染色性 棉纤维的吸色性强，一般染料均可对棉纤维染色 4.耐热性 棉纤维在100℃的高温下处理8h，强力不受影响。棉 纤维在150℃时分解，320℃时起火燃烧。 5.比电阻 棉纤维的比电阻较低，在加工和使用过程中不易产 生静电。
3. 纵向形态 (longitudinal modality) 天然转曲 (natural twist)
§ 2.1 棉
（五）棉纤维的化学组成 棉纤维的主要组成物质是纤维素(cellulose)，除纤维 素外，棉纤维还含有果胶、蜡质和蛋白质等物质
§ 2.1 棉
二、棉纤维的主要性能与品质 (一) 棉纤维的主要性能 1. 耐酸碱性 酸可导致纤维素分解，大分子链断裂。棉纤维 遇碱不会发生破坏,在一定浓度的碱溶液（烧碱 或液氨）中，棉纤维截面会产生膨化，长度缩短， 此时若给纤维以拉伸，会使纤维呈现丝一般的光 泽，洗去碱液后，光泽仍可保持。在棉制品的染 整工艺中，将这种处理过程称为丝光（稳定尺寸 和有丝般光泽，同时使织物强度进一步得到提 升 ）。 “烂花布”（凸花布 ）,立体效果,半透明效 果

苎麻主要产于我国的长江流域，以湖 北、湖南、江西出产最多，印度尼西 亚、巴西、菲律宾等国也有种植。苎 麻纤维品质优良，单纤维长，主要用 于夏季服装面料、装饰用布等。苎麻 是多年生草本植物，分白叶苎麻和绿 叶苎麻两种，原产于我国的白叶种苎 麻质量较好。苎麻可每年收割三次。
亚麻适宜在寒冷地区生长，俄罗斯、波 兰、法国、比利时等是主要产地，我 国的东北地区及内蒙古等地也大量种 植。亚麻分为一年生和多年生，纺织 用的亚麻均为一年生草本植物。亚麻 分纤维用、油用和兼用三种。一般称 纤维用的为亚麻，油用的为胡麻。纤 维用亚麻茎细，高达1～2m，纤维品 质好，适宜制作服装面料及装饰织物 等。

虽不适于单纤维纺纱，但可以混纺，尤其是作为 絮填隔热吸声材料和浮力救生材料极佳。
纤维集合体在水中可以承受自重20 ~ 36倍的负荷 而不会下沉，可以快速的吸附水面上的油类物质。 木棉的世界产量已达12.5万吨。尽管我国的木棉 资源丰富，品质优良，如木棉属的木棉和长果木 棉，瓜粟属的瓜粟和木瓜粟木棉，吉贝（Ceiba） 属的吉贝木棉，以及轻木属的轻木棉，都在我国 亚热带地区有种植，但其应用还在初级阶段。
四、木棉


果实纤维，和棉纤维（种子纤维或种毛纤维）有 本质的不同。 木棉有白、黄和黄棕色，纤维长8 ~ 32mm，直径 约15 ~ 45μm，为表面光滑、无转曲，截面为大中 腔、圆形的管状物。中腔的中空率达80 ~ 90％。 纤维梢端较细封闭，中段较粗，尾段稍细存在闭 合的开口。木棉纤维表面有蜡质，回潮率为10 ~ 11％，但拒水，密度很小（0.29g/cm3），强度较 低（0.8 ~ 1.4cN/dtex），抱合力差，弹性小。
胞壁发生扭转，形成不规则的螺旋形——天然转曲。
（二）棉花的种类

按品种分：陆地棉（细绒棉）、海岛棉（长绒 棉）、亚洲棉（粗绒棉）、非洲棉
按初步加工分：锯齿棉、皮辊棉 按色泽分：白棉、黄棉、灰棉

§ 2.1 棉
（二）棉花的种类 1. 细绒棉(medium cotton),也称陆地棉），纤维长 度一般为23～33mm，线密度为1.43～2.22dtex (7000～4500公支)，断裂长度20～25km,可纺 10tex以上的棉纱。 细绒棉原产于南美洲的安第斯山区域，后广为种 植。细绒棉可纺制10～100tex的棉纱，是主要的 纺织原料，棉纤维中85％以上是细绒棉。


§ 2.1 棉
（三）我国主要棉区 1. 黄河流域棉区：产量高，成熟度偏低 2. 长江流域棉区：色泽暗，品级偏低 3. 西北内陆棉区：品级高，色泽好 4. 华南棉区：产量低，品级不高 5. 辽河流域棉区
§ 2.1 棉
一、棉纤维的基本知识
（一）棉纤维的形成 棉纤维生长的三个时期： ⑴伸长期-棉花开花后，胚珠表皮细胞开始隆起伸长，胚珠受精后 初生细胞继续伸长，同时细胞宽度加大，一直达到一定的长度。 为期约25-30天 ⑵加厚期-当纤维初生细胞伸长到一定长度时，就进入加厚期。这 时纤维长度很少再增加，外周长也没有多大变化，只是细胞壁由 外向内逐日淀积一层纤维素而逐日增厚，最后形成一根两端较细， 中间较粗的棉纤维。加厚期约为25-30天。 ⑶转曲期-棉铃开裂吐絮，棉纤维与空气接触，纤维内水分蒸发，
§ 2.1 棉
4. 天然转曲(natural twist) 天然转曲是棉纤维的形态特征，一般以单位长度内(1cm) 扭转180度的个数表示,天然转曲越多的棉纤维其品质越好。 未成熟和过成热的棉纤维，天然转曲都较少。一般长绒棉 的转曲多，细绒棉的转曲少．转曲沿纤维长度方向是不断转 向的，有时左旋，有时右旋，称为转曲的反向。棉铃开裂前， 纤维内含有较多水分，纤维不出现转曲，当棉纤维干涸以后 由于内应力的作用，才形成转曲。棉纤维润湿后，胞壁膨胀， 天然转曲减少甚至近乎消失，纤维干燥后，转曲又恢复原状。 5. 强度(strength，tenacity) 6. 杂质与疵点(impurity and defect) 杂质是指原棉中夹杂的非纤维性物质，包括泥沙、枝叶、 铃壳、不孕籽、棉籽、籽棉及虫屎，虫桨等。
图9-1棉纤维纵横向照片
图9-2 丝光棉纵横向照
§ 2.1 棉
三.彩棉(colored cotton)
1.什么是天然彩色棉花？ 天然彩色棉花利用转基因技术培育推广的棉花新品种，在 棉铃成熟吐絮时就具有红、黄、棕、绿等各种颜色纤维的 棉花。 用这种棉花为原料的纺织品，不需经过染色加工，被称为 21世纪的绿色纤维品种。 2. 彩色棉的品种 我国目前彩色棉的品种主要有三个：绿色、褐色和棕色， 从1998年到2007年，中国天然彩色棉种植面积从每年1万 亩扩大到每年20多万亩，皮棉产量从每年800吨增加到每 年2万多吨，10年间，彩棉种植面积和皮棉产量分别增长 了20倍和25倍。彩棉种植遍布新疆、甘肃、湖南、安徽、 四川、山西、浙江等宜棉产区。天然彩色棉产业已成为中 国棉纺织行业最具有竞争力的新的增长点。
大麻的主要产地有中国、印度、意大利、德国等国。我国的大麻 主要分布在山东、河北，山西等地，是一年生草本植物，为单 性花，雌雄异株。大麻纤维有时作为苎麻、亚麻的代用原料， 可制作绳索，粗夏布等。大麻在生长和放置中极少虫害，单纤 维表面粗糙，有纵向缝隙和孔洞及横向枝节，无天然转曲。大 麻横截面有多种形态，如三角形、长圆形、腰圆形等，且形状 不规则。大麻纤维中有细长的空腔，与纤 维表面分布着的裂纹 和小孔相连，可能是 其优异毛细效应、 高吸附性和吸湿排汗性 能的主要原因。汉麻
2 0.05 0.15M D

M
20(2 D) 1 3
M：0-5，细绒棉的M在1.5 ~ 2.0为成熟纤维，一般纺纱用的M在 1.7 ~ 1.8为最佳；未成熟的M<1.5，过成熟的M>2.0；死纤维 M<0.7，完全不成熟纤维M＝0，完全成熟纤维M＝5.0。长绒棉在 1.7 ~ 2.5为成熟棉，理想的纺用M在2.0左右
天然纤维素纤维 (Natural Cellulosic Fiber) 本节主要讲述内容

棉 (cotton) 麻 (linen)
§ 2.1 棉

人类利用棉花的历史相当久远，相传在公元前2300年前就 开始采集野生的棉纤维用来御寒，后来棉花逐渐被推广种 植。18世纪下半叶纺织机械发明之后，棉纤维成为全世界 最大宗的纺织原料，目前占世界纺织纤维总产量的45％左 右，在我国的纺织纤维中棉纤维占60％以上。 2008年我国棉花产量700万吨（世界总产2500-2700万 吨），棉花进口量大于100万吨，05/06年进口量达到280 万吨。 棉花的种植范围很广，从北纬37°到南纬30°之间的温带 地区均可种植，中国、美国是棉花的主要生产大国，印度、 巴基斯坦、巴西、埃及、苏丹等国也是重要的产棉国加工中颜色受到损伤无法补救,因此加工工艺比白 棉要求更高更严格. 彩棉经碱或生物酶处理后,日晒色牢度都有下降的趋势, 未经处理的彩棉日晒牢度反而好. 注意洗涤方法 彩棉制成的纺织品给人一种朦胧的颜色和自然柔和的 感觉,但越洗颜色会越鲜艳. 纤维长度大都在26-31mm之间，比强在33 cN· tex-1以 下，适合纺20～40支纱，很少可纺60支以上纱。不能 满足人们对纺织品轻、薄、垂、挺的追求，必须以彩 色中长绒和长绒棉的选育为目标，提高天然彩棉纺织 品的质量和档次。



2：截面结构 初生层为棉纤维伸长期形成的初生细胞壁，它的外皮是一 层很薄的蜡质和果胶，表面有深浅不同的细丝状皱纹。外 皮之下是纤维的初生细胞。初生层很薄，约为0.1～ 0.2μ m，重量占整个纤维的2.5％～2.7％。 初生层下面是次生层，它是棉纤维在加厚期淀积而成的， 是纤维的主体部分，决定了棉纤维的主要物理性质。 中腔是棉纤维停止生长后留下的空隙，同一品种的棉纤维， 次生层厚时，中腔小；次生层薄时，中腔就大。
2. 长绒棉(long-staple cotton)，也称海岛棉， 纤维长度一般为33～45mm，线密度为1.11～ 1.43dtex(9000～7000公支)，断裂长度33～40km, 可纺10tex以下的优级棉纱和特种用纱。 长绒棉原产美洲西印度群岛，后传入美洲东南沿 海岛屿，目前长绒棉的主要生产国有埃及、苏丹、 美国、秘鲁和部分中亚国家，约占棉纤维总产量 的10％左右，我国在新疆、广东等地区有种植。 除上述两个棉花品种外，粗绒棉(亚洲棉)也有 少量种植，一般长度为15～24mm，线密度2.5～ 4dtex，断裂长度15～22km。由于纤维粗短，应 用价值较低，已渐趋淘汰。
长绒棉
细绒棉
粗绒棉
不同来源棉纤维的截面示意图
§ 2.1 棉
（四）棉纤维的截面形态、截面结构和纵向形态
1：截面形态(cross section modality) 2：截面结构(cross section structure) 截面呈腰圆形，中间有空腔；由外向内由初生层、次生层和中腔三部 分组成
§ 2.1 棉