第二章 天然纖維素纖維

第二章天然纖維素纖維本章要點：熟悉天然纖維素纖維的主要品種；了解棉、麻纖維的生長及種類；掌握棉、麻纖維的組成、形態(tài)結構及主要性能；了解棉、麻纖維的初加工；了解竹纖維的性能及開發(fā)應用；第一節(jié)棉纖維第一節(jié)棉纖維一、棉纖維的形成棉纖維生長的三個周期:

伸長期/加厚期/轉曲期

幾個概念：

天然轉曲：棉鈴裂開后吐絮，棉纖維與空氣接觸，纖維內水份蒸發(fā)，胞壁發(fā)生扭轉，形成不規(guī)則的螺旋形，稱為天然轉曲

短絨：在開花第三天后從胚珠表面細胞層所發(fā)生的纖維初生細胞，往往不久即停止發(fā)育，最后成為附在種籽表面的短絨

棉纖維的主要組成物質是纖維素?；瘜W結構式為(C6H10O5)n正常成熟的棉纖維纖維素含量約為94%。此外還有少量的多縮戊糖、蠟質、蛋白質、脂肪、水溶性物質，灰分等伴生物。伴生物的存在對棉纖維的加工使用性能有較大的影響。

二、棉纖維的主要組成物質三、棉纖維的形狀結構1.棉纖維的截面形態(tài)結構正常成熟的棉纖維，截面是不規(guī)則的腰圓形，有中腔。未成熟的棉纖維，截面形態(tài)極扁，中腔很大；過成熟的棉纖維，截面呈圓形，中腔極小。棉纖維的截面由外至內主要由表皮層、初生層、次生層和中腔四個部分生成。（1）表皮層—具有防水和潤滑作用（2）初生層初生層很簿，纖維素含量也不多。纖維素在初生層中呈螺旋形網絡狀結構。與棉纖維的表面性質密切相關。（3）次生層次生層是棉纖維在加厚期淀積而成的部分，幾乎都是纖維素。

棉纖維的日輪;棉纖維具有天然轉曲的原因：纖維素在次生層中的淀積并不均勻，以束狀小纖維的形態(tài)與纖維軸傾斜呈螺旋形（螺旋角約250~300），并沿纖維長度方向有轉向。次生層決定了棉纖維的主要物理性質。（4）中腔同一品種的棉纖維，外周長大致相等。中腔對棉纖維的顏色有影響。2.棉纖維的縱向形態(tài)棉纖維具有天然轉曲，它的縱面呈不規(guī)則的而且沿長度方向不斷改變轉向的螺旋形扭曲。

①成熟正常的棉纖維轉曲最多；未成熟的棉纖維呈薄壁管狀物，轉曲少；過成熟的棉纖維呈棒狀，轉曲也少。

②轉曲數：棉纖維單位長度中扭轉半周即180度的個數稱為轉曲數。一般長絨棉的轉曲數多于細絨棉，細絨棉的轉曲數約為39—65個/cm。

③天然轉曲使棉纖維具有良好的抱合力，有利于紡紗工藝過程的正常進行和成紗質量的提高。但轉曲反向次數過多的棉纖維強度較低。優(yōu)點：棉纖維細長柔軟，吸濕性好、耐強堿、耐有機溶劑、耐漂白劑以及隔熱耐熱，是最大宗的天然纖維。其不僅可以方便地進行各種染色和紡織加工，而且可進行絲光處理，或其他改性處理，以增加纖維的光澤、可染性及抗皺性等。缺點：彈性和彈性恢復性較差、不耐強無機酸、易發(fā)霉、易燃。四、棉纖維的特性絲光：棉纖維在一定濃度的氫氧化鈉溶液或液氨中處理后，纖維橫向膨化，從而截面變圓，天然轉曲消失，使纖維呈現(xiàn)絲一般的光澤。如果膨化的同時再給予拉伸，則在一定程度上可改變纖維內部結構，從而可提高纖維強力。1.按品種分：細絨棉（陸地棉）/長絨棉（海島棉）/粗絨棉（亞洲棉）/草棉（非洲棉）；2.按棉花色澤分:白棉、黃棉和灰棉。3.按初加工方法分:鋸齒棉和皮輥棉。

軋花：原棉（皮棉）：衣分率：

五、棉纖維的分類鋸齒棉皮輥棉對纖維作用劇烈，纖維損傷較大緩和，纖維損傷小外觀形態(tài)松散薄片狀主體長度及整齊度主體長度短，整齊度較高長，低、短絨沒法去除除雜設備有排雜、排僵設備無排雜設備軋工疵點多，如棉結、索絲等少，有黃根適宜加工細絨棉長絨棉產量高低1.能抗蟲的棉花品種2.能抗除草劑的棉花品種3.彩色棉定義：是指天然生長的非白色棉花。是纖維細胞發(fā)育過程中色素沉積的結果，是白色棉纖維色素基因變異的類型。

特點：回避染色加工，減少環(huán)境污染和能源消耗；色調偏深、暗；產量低、衣分率低、非纖維素成分含量高、纖維長度偏短、強度偏低、可紡性差等。彩色棉纖維長度一般為20~25mm，中段線密度為2.5~4.0dtex。

六、棉的其他品種4.木棉（1）屬果實纖維；（2）形態(tài)結構截面為圓形或橢圓形，薄壁、大中空結構；縱向呈薄壁圓柱形，表面有微細凸痕，無轉曲。（3）木棉的基本性能木棉纖維塊體浮力好強力較低，伸長能力小吸濕性好于棉耐酸堿性較好上染率比棉纖維低雖不適于單纖維紡紗，但可以混紡，尤其是作為絮填隔熱吸聲材料和浮力救生材料極佳七、棉纖維的主要性能1.長度

(1)影響棉纖維長度的主要因素

棉纖維的長度主要取決于棉花的品種，生長條件和初加工。通常細絨棉的手扯長度均為23—33mm，長絨棉為33—45mm

(2)棉纖維的長度與紡紗工藝及成紗質量關系

一般長度越長，且長度整齊度越高，短絨越少，可紡紗越細，紗線條干越均勻，強度高，且表面光潔，毛羽少。2.線密度(細度)（1）我國棉纖維的線密度檢驗現(xiàn)采用中段稱重法和氣流測定法。由于氣流測定法快速、簡便、代表性強，故已廣泛應用于國產細絨棉。長絨棉和部分外棉則尚用中段稱重法。(2)影響棉纖維線密度的因素

棉纖維的線密度主要取決于棉花品種、生長條件等。一般長絨棉較細，為1.11~1.43dtex（9000—7000公支），細絨棉較粗，約1.43—2.22dtex（7000—4500公支）。(3)棉纖維的線密度（細度）與紡紗工藝及成紗質量關系

在成熟正常的情況下，棉纖維的線密度小，有利于成紗強力和條干均勻度，可紡線密度低的紗。3.吸濕性（1）我國原棉的回潮率一般在8%—13%（2）我國規(guī)定原棉的標準含水率為10%（3）回潮率與紡紗工藝的關系

原棉含水的多少會影響重量、用棉量的計算及以后的紡紗工藝?；爻甭侍叩脑薏灰组_松除雜，影響開清棉工序的順利進行，還容易扭結成“蘿卜絲”?；爻甭侍蛣t會產生靜電現(xiàn)象，造成繞羅拉、繞皮輥、紗條中纖維紊亂、紗的條干不均勻等4.化學穩(wěn)定性由于棉纖維的主要組成物質是纖維素，所以它較耐堿而不耐酸。5.成熟度(1)成熟度的定義

棉纖維中細胞壁的增厚程度，即棉纖維生長成熟的程度稱為成熟度。(2)棉纖維的成熟度與其他物理性能的關系

成熟正常的棉纖維，天然轉曲多，抱合力大，彈性好，有絲光，對加工性能和成紗品質都有利。成熟度差的棉纖維，線密度較小，強力低，天然轉曲少，抱合力差，吸濕較多，且染色性和彈性較差，加工中經不起打擊，容易糾纏成棉結。過成熟的棉纖維天然轉曲少，纖維偏粗，也不利于成紗強力。

成熟度能綜合反映棉纖維的內在質量。

(3)表示成熟度的指標--成熟系數。成熟系數是根據棉纖維中腔寬度與胞壁厚度的比訂出的相應數值。成熟系數越大，表示棉纖維越成熟。一般正常成熟的細絨棉平均成熟系數為1.5~2.0左右。成熟系數在1.7—1.8時，對紡紗工藝和成紗質量都較理想。長絨棉的成熟系數如用同樣的腔寬壁厚比值來看較細絨棉高些，通常為2.0左右。6.馬克隆值國際標準中用馬克隆氣流儀來測定棉纖維的細度，以克隆值來表示。馬克隆值是指每英寸長棉纖維重量的微克數。馬克隆值是反映棉花成熟程度和細度的綜合指標，馬克隆值越大，棉纖維越粗，同時也反映棉纖維成熟度較高。我國國標中也采用馬克隆值來測定棉纖維細度。國家標準把馬克隆值分為A、B、C三級。A級：3.7—4.2；B級：3.5—3.6、4.3—4.9；C級：3.4及以下、5.0及以上。測定馬克隆值的儀器是Y145（或Y175）氣流儀。7.強伸性濕強比干強增加2%-10%8.彈性彈性較差9.耐熱性一般10.染色性較好11.防霉變性不好八、原棉檢驗

原棉檢驗的目的：

原棉檢驗是為了充分掌握原棉的性能及其與成紗質量的關系，以達到合理使用原棉，提高成紗產量與質量的目的。特別是新棉上市與使用外棉，要認真調查研究，掌握它的性能，采取相應措施。所以原棉檢驗是棉紡廠的一項重要工作。1.原棉檢驗的方法：根據我國的經驗，原棉抽檢驗采用手感目測、儀器檢驗和單批（單嘜）試紡三者結合的方法進行。2.手感目測是依靠人們的感官，如手扯、手摸、眼看、耳聽等，根據個人長期積累的經驗來檢驗原棉的各種性能。特點：優(yōu)點—檢驗面廣，代表性大，速度快，更重要的是能檢驗目前工廠中尚不能以一般儀器來檢驗的性質，如柔軟度、抱合力、色澤等。缺點—檢驗結果因人、因條件而異，且一般無具體數據表示。3.儀器檢驗---是利用儀器來測量原棉的各種性能，如長度、線密度、強力、成熟度、含水、含雜等。特點：優(yōu)點--它可得出原棉各項性能的具體指標，比較客觀、科學。缺點--但由于試樣少，故代表性差，檢驗速度慢，還存在試驗誤差和儀器誤差，試驗項目還有局限性。4.單批（單嘜）試紡---是將單一批號（嘜頭）的原棉小量試紡成紗后，根據成紗質量和試紡中的生產情況正常與否，掌握該原棉的性能。特點：優(yōu)點--其結果對生產具有直接參考價值。缺點--但費時費力。由于紡紗條件不同，與實際大面積生產有時也有一定差距。手感目測、儀器檢驗和單批（單嘜）試紡三結合的方法可以取長補短，相互核對，從而做到正確掌握原棉。三結合的具體內容包括業(yè)務檢驗、物理性能檢驗、逐包檢驗等三個檢驗以及單批（單嘜）試紡，必要時還可以進行成分試紡。業(yè)務檢驗包括：分級、手扯長度、含水、含雜檢驗等內容。物理性能檢驗包括：長度、線密度、強力、成熟度檢驗等內容，另外還要進行疵點檢驗和含糖檢驗等。逐包檢驗是把發(fā)進車間的每一包原棉，使用前逐包進行手感目測檢驗，如發(fā)現(xiàn)異常應另行處理。(一）業(yè)務檢驗在原棉的工商交接驗收時，需對棉花品質進行綜合評定，這一工作稱為業(yè)務檢驗。根據其四項檢驗中的品級和手扯長度確定價格，含水和含雜確定原棉重量（1）取樣(扦樣)在進行檢驗前需先取樣。取樣的原則是隨機抽取。按批檢驗抽樣：數量按包數10%抽樣。每包抽取約300g，形成批樣?；爻甭逝鷺樱?00g/包）要密閉。

逐包檢驗抽樣（針對大包型）：用專用取樣裝置在每個棉包兩側中部切取兩個切割樣品260×105(或124)mm，重量不少于125g。（2）品級檢驗品級是原棉品質優(yōu)劣的一個綜合性指標，反映棉纖維的內在質量。品是品質，級是級別。

品級劃分依據：成熟程度、色澤特征、軋工質量分級情況：細絨棉分七級，一級至七級（無級外棉）。三級為標準級，一級至五級為紡用棉。長絨棉分為一至五級，三級為品級標準級，五級以下為級外棉。彩棉分為一至三級，二級為品級標準級，三級以下為級外棉。

品級標準分為文字標準和實物標準評級方法：在分級室內人工模擬晝光光線或北窗射入的正常光線下，手持棉樣，在實物標準旁逐樣對照，決定棉樣品級。

。黃棉、灰棉、剝桃棉等成熟度差、光澤呆滯、強力低、缺乏彈性，不得超過四級。（3）手扯長度檢驗將品級檢驗后棉樣用手扯的方法整理成沒有絲團、雜質，纖維平直，一端平齊的小棉束，放在黑絨板上，量取平齊端到另一端不露黑絨板處的距離即為手扯長度。手扯長度的量度單位是毫米，在業(yè)務檢驗中以1mm間距分檔，分為7個級。五級花長度長于27mm時，按27mm計。六級、七級棉花長度均按25mm計。長絨棉則分為33mm、35mm、37mm三檔。（4）含水檢驗測定原棉的回潮率或含水率。常用的方法是電測法和烘箱法（5）含雜檢驗原棉中含有的非纖維性物質及其著生的纖維，如沙土、枝葉、鈴殼、蟲屎、蟲尸、棉籽、破籽、不孕籽、帶纖維籽屑、軟籽表皮等稱為雜質。原棉含雜多少以含雜率表示。含雜率是指原棉中所含雜質的重量占原棉重量的百分率。其計算式如下：I=Gi/G×100（%）式中：I—原棉含雜率（%）Gi—雜質重量（g）G—原棉重量（g）我國規(guī)定原棉標準含雜率，皮輥棉為3%，鋸齒棉為2.5%。實際含雜率不足或超過時，原棉重量除應按標準含水率折算外，還要同時按標準含雜率折算。其折算公式為：九、原棉質量標識和刷嘜格式1、質量標識：為了交接和使用上的方便，每批原棉在品級、手扯長度等決定之后，規(guī)定將其以代號形式刷在棉包上，稱為原棉質量標識或嘜頭代號。它是按棉花類型、品級、長度級、馬克隆值級順序表示。6、7級棉花不標馬克隆值級。類型代號：黃棉以Y標示；灰棉以G標示；白棉不做標示。品級代號：一級至七級用“1”——“7”標示。長度級代號：25mm至31mm用“25”——“31”標示馬克隆值級代號：A、B、C級，分別A、B、C標示。皮輥棉、鋸齒棉代號：皮輥棉在質量標識下方劃橫線，鋸齒棉不做標示。2、刷嘜格式棉包一般為重約220Kg的大包，刷嘜格式規(guī)定如下：產地：刷?。▍^(qū)、市）、縣（市）加工單位：刷軋花廠全稱質量標識：按國家規(guī)定標準執(zhí)行批號：按規(guī)定的代碼表示產地、產區(qū)、年份等包號：所在批次的棉包編號毛重：刷棉包實際稱見重量，單位為公斤，精確到小數點后一位。生產日期：第二節(jié)麻纖維一、分類：

韌皮纖維（軟質纖維）：苧麻，亞麻，黃麻，大麻，羅布麻等葉纖維（硬質纖維）：劍麻，蕉麻

二、麻纖維的初步加工目的：從韌皮或葉子中取出纖維；包括剝制和脫膠。脫膠的方法主要有：微生物脫膠和化學脫膠。脫膠程度：全脫膠和半脫膠。工藝纖維：又稱束纖維。亞麻、黃麻等單纖維很短，不能采用單纖維紡紗，而是以許多植物單細胞藉膠質粘合集束作為紡紗用纖維，稱為工藝纖維。麻纖維的主要組成是纖維素，其含量視麻的品種而定,一般約占60％~80％。其中苧麻，亞麻的纖維素含量略高。黃麻等則低些。除纖維素外還有木質素、果膠、脂肪及蠟質、灰分和糖類物質等。三、麻纖維的基本組成四、麻纖維的特性麻纖維的吸濕性好、強度高、變形能力小，纖維以挺爽為特征；苧麻原產中國，有中國草之稱，也以我國產量最多。其品質優(yōu)良，有較好的光澤，呈青白色或黃白色。苧麻織物宜作夏季面料和西裝面料，也是抽紗、刺繡工藝品的優(yōu)良用布五、苧麻(中國草)1.苧麻纖維結構縱向外觀為圓筒形或扁平形，沒有轉曲，纖維外表面有的光滑，有的有明顯的條紋，纖維頭端鈍圓；橫截面為橢圓形，且有橢圓形或腰圓形中腔，胞壁厚度均勻，有輻射狀裂紋。2.苧麻纖維的主要性能1）纖維規(guī)格：可單纖維紡紗2）斷裂比強度與斷裂伸長率：強度是天然纖維中最高的，伸長率較低。3）初始模量：較高4）彈性：彈性恢復性較差，苧麻織物抗皺性和耐磨性較差。5）具有較強的光澤6）吸濕性：具有非常好的吸、放濕性能7）耐酸堿性：較耐堿不耐酸8）耐熱性：耐熱性好于棉9）染色性：較好亞麻對氣候的適應性強，種植區(qū)域很廣。原蘇聯(lián)的產量最多，我國主要產地是黑龍江、吉林等省。亞麻品質也較好。脫膠后呈淡黃色。用途較廣，除服裝和裝飾用外，亦可用于水龍帶等工業(yè)用布。六、亞麻1.亞麻纖維形態(tài)結構縱向中間粗，兩端尖細，中空，兩端封閉無轉曲；中部纖維截面為多角形，纖維細胞壁厚2.亞麻纖維主要性能1）纖維規(guī)格：工藝纖維紡紗2）斷裂比強度與斷裂伸長率：有較好的強度，伸長率較低。3）初始模量：較高4）具有較好的光澤5）吸濕性：具有很好的吸、導濕性能6）抗菌性：對細菌具有一定的抑制作用七、黃麻1.黃麻纖維形態(tài)結構縱向光滑，無轉曲，富有光澤；橫截面一般為五角形或六角形，中腔為圓形或橢圓形，且中腔的大小不一致；2.黃麻纖維主要性能1）纖維規(guī)格：工藝纖維紡紗2）斷裂比強度與斷裂伸長率：有較好的強度，伸長率較低。3）富有光澤4）吸濕性：具有很好的吸、導濕性能5）耐熱性：燃點低，易燃八、漢（大）麻1.漢麻纖維的形態(tài)結構橫截面：多為不規(guī)則的三角形、四邊形、扁圓形、腰圓形或多角形等，中腔呈橢圓形，中腔較大。縱向：有許多裂紋和微孔，并與中腔相連；2.漢麻纖維主要性能1）纖維規(guī)格：工藝纖維紡紗2）斷裂比強度與斷裂伸長率：優(yōu)于亞麻，