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纺织材料学(复习资料)棉纤维1.棉的种类（1）按棉花的品种分类细绒棉：纤维平均长度为23-32mm，中段复圆直径为16-22um，中段线密度为1.4-2.2dtex，比强度为2.6-3.2cn/dtex，比长绒棉粗，比过去的品种比较细。长绒棉：纤维平均长度33-46为mm，中段复圆直径为13-15um，中段线密度为0.9-1.4dtex，比强度为3.3-5.5cn/dtex。粗绒棉：纤维平均长度为15-24mm，中段复圆直径为24-28um，中段线密度为2.5-4.0dtex，比强度为1.4-1.6cn/dtex。非洲棉（草棉）品质与亚洲棉接近，纤维粗而短，已淘汰（2）按初加工方法分。初加工：将籽棉上的纤维与棉籽分离的过程，亦称轧棉。（A）籽棉：带有棉籽的棉花。（B）皮棉（原棉）：去除棉籽所得到的棉纤维。皮棉重量占籽棉重量的百分数，称为衣分率（30％～40％）。（C）锯齿棉：用锯齿轧花机加工的皮棉。纺纱用棉多为锯齿棉。(D）皮辊棉：用皮辊轧花机加工的皮棉。(3)按原棉的色泽分类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。2.棉纤维的生长过程整个棉纤维的形成过程可分为三个时期:伸长期、加厚期、转曲期。（1）伸长期：主要增长长度而胞壁极薄，形成有中腔的细长薄壁管状物。（16-25天）（2）加厚期：细胞壁外向里逐日螺旋淀积纤维素，最后有中腔，与成熟度有关（35-55天）（3）转曲期：棉纤维干涸后，胞壁产生扭转，形成不规则的螺旋形，称为天然转曲。“天然转曲”的成因：纤维素以螺旋状原纤形态一层一层沉积，螺旋方向有左也有右，在纤维的长度方向反复改变，当纤维干涸后，胞壁产生扭转，形成“天然转曲”。天然转曲使棉纤维具有一定的抱合力，有利于纺纱工艺的进行和成纱质量的提高。影响棉纤维长度的因素：品种、生长条件、后加工。3.棉的初加工（适合种类，产量，优、缺点，棉加工后的长、细、整齐度）锯齿棉皮辊棉对纤维作用剧烈，纤维损伤较大缓和，纤维损伤小外观形态松散薄片状主体长度及整齐度主体长度短，整齐度较高主体长度长，整齐度较低，短绒没法去除除杂设备有排杂、排僵设备无排杂设备扎工疵点多，如棉结、索丝等少，有黄根适宜加工细绒棉长绒棉产量高低4.棉的等级细绒棉——1-7级，3级为标准级，1-5级为纺用棉，7级以下为级外棉。长绒棉——1-5级品级评定依据：成熟度、色泽特征、轧工质量评定方法：实物标准结合文字标准（品级条件）附1：唛头代号（原棉质量标识）唛头代号按类型、品级、长度、马克隆值的顺序标示（六、七级原棉不标马克隆值级）。类型：黄棉“Y”，灰棉“G”，白棉不作标示；品级：“1”、…、“7”；长度：“25”、…、“31”；马克隆值：用A、B、C标示；轧工：皮辊棉在质量标识下加“__”，锯齿棉不标。例：229A2表示2级棉，29表示手扯长度为29mm，马克隆值A级，该棉为锯齿棉白棉。附2：什么叫原棉的业务检验？我国细绒棉检验有哪些项目？原棉的业务检验，是按照国家统一规定的棉花标准进行的，作为商业结算的依据。目前细绒棉检验标准按GB1103-72规定，主要检验项目有：品级、长度、含水、含杂四项。①品级：依据棉花成熟程度、色泽特征、轧工质量分为七级，三级为标准级，品级评定按文字标准与实物标准结合进行。②长度：用手扯长度法测定，以2mm组距的单数为计算单位，如29mm，27mm等。③含水：用水分电测器进行测定，含水率标准定为10%，实际含水率不足或超过标准时，实行补扣。④杂质：标准规定皮辊棉为3%，锯齿棉为2.5%，实际含杂率不足或超过标准时，实行补扣。5.棉的组成物质主要成份：纤维素伴生物：蜡质、糖份、果胶、灰分，占5%左右6.棉的结构棉纤维的截面由外至内主要由表皮层、初生层、次生层和中腔四个部分组成。（1）表皮层：影响表面性质。棉蜡、果胶和脂肪组成。具有防水和润滑作用，使棉纤维具有良好的适宜于纺纱的表面性能，但棉腊会影响染整加工，应在染整加工前将其去除。（2）初生层：约束和保护作用。纤维的初生细胞壁，由网状原纤组成。对棉纤维整体起约束和保护作用。（3）次生层：纤维主体，决定主要的物理机械性质1，棉纤维在加厚期淀积而成的部分，几乎都是纤维素。2，纤维素逐日淀积一层形成了棉纤维的日轮。3，与棉纤维的成熟度、天然转曲有关。（纤维素以束状小纤维的形态与纤维轴倾斜呈螺旋形,在纤维长度方向上有左有右，使得棉纤维有天然转曲。）（4）中腔：影响颜色、保暖性等1，纤维停止生长后，胞壁内遗留下来的空隙。同一品种的棉纤维，外周长大致相等，次生层厚时中腔就小，次生层薄时中腔就大。2，含有少量原生质和细胞核残余，对棉纤维的颜色有影响。7.棉的形态（1）纵向形态：具有天然转曲的扁平带状。成熟度低的棉:薄带状、没有或很少转曲过成熟的棉:呈棒状，转曲少见横向形态：腰圆形有中腔。8.棉的主要特性（酸碱性，丝光性，吸湿性，染色性，舒适性）（1）水的作用：不溶于水，会膨胀。纵向：1%-2%；横向：40%-45%（织物变厚导致缩水）。（2）碱的作用：在碱中较稳定，不会被破坏。丝光：通常是指棉制品（纱、布）在张紧状态下经浓碱液(NaOH或液氨)处理，以获得持久的光泽，并提高对染料吸附能力的加工过程。丝光后结构变化：天然转曲消失成为棒状；无定形区有所增加，结晶区有所下降；取向度提高。丝光后性能变化：光泽、染色性改善；强力增大,尺寸稳定性增加；化学性能活泼。单丝光：用纯棉纱织成布后，再将布进行丝光后处理。双丝光：纱线经过丝光处理后织成布，再将布进行丝光处理。（3）酸的作用：不耐酸（遇强酸水解或发生酯化反应）,利用该性质可生产涤棉烂花布。涤棉包芯纱织物通过与有花纹的酸滚筒接后制得的半透明织物。（4）氧化剂的作用：氧化剂会使纤维素发生降解破坏，特别在碱性条件下更严重。（氧化性漂白的条件控制）（5）微生物的作用：不耐霉菌，霉变后强力下降。（6）染色性：染色性好，可用多种染料进行染色。9.棉纤维的主要服装面料的特性1.具有较好的吸湿透气性，回潮率10％左右；2.不是很怕阳光，但过度暴晒会使棉制品产生氧化现象；3.耐虫蛀不耐霉菌，最怕潮湿；4.虽然穿着舒适，但容易起皱，所以大多数洗后需要熨烫。10.棉的主要品质(1）长度指标与检验（单位mm）①手扯长度Lh：按一定手法，整理而得的纤维束的长度。工商交接中按该长度进行结算。用手扯法来测定：按照规定的工作法，反复拉扯棉束，把梳理好的棉纤维放在黑绒板上，用钢板尺测量。②主体长度Lm：一批棉样中含量最多的纤维的长度，Lm≈Lh。根数Lm：纤维中根数最多的那部分纤维的长度重量Lm：纤维中重量最重的那部分纤维的长度（即主体长度落在重量最大的一组中）。常采用重量主体长度。③平均长度：纤维长度的平均值。有重量加权平均长度Lg和根数平均长度Ln。④品质长度Lp：又称右半部平均长度，比主体长度长的那部分纤维的重量加权平均长度。（用于确定工艺参数）⑤短绒率：长度在某一界限以下的纤维所占的百分率（表示长度整齐度的指标）。界限：细绒棉16mm，长绒棉20mm。⑥2.5％跨距长度：数字式照影仪测试时，离纤维梳子即钳口线3.81mm（0.15in）处纤维相对根数设为100％时从钳口线到纤维相对根数为2.5％处的距离。附：纤维长度与纱线质量的关系①与成纱强度：在一定范围内，长，成纱强度大；整齐度高，强度大；②与成纱细度：长，极限细度细（保证强度）；③与成纱毛羽：长，毛羽少；④与成纱条干：长、整齐度高，条干好。(2)成熟度:棉纤维细胞壁的加厚程度。胞壁愈厚，愈成熟。成熟度系数：是根据棉纤维腔宽与壁厚比值的大小所定出的相应数值，值越大越成熟。将棉纤维成熟程度分为18组后所规定的18个数值，最不成熟的棉纤维成熟度系数定为零，最成熟的棉纤维成熟度系数定为5，用以表示棉纤维成熟度的高低。一般正常成熟的细绒棉成熟度系数为1.5~2.0左右，长绒棉成熟度系数2.0左右，从纺纱角度考虑成熟度系数为1.7~1.8较为理想。测试方法：A.中腔胞壁对比法：最基本的测试方法B.偏振光法偏光显微镜法：用干涉的颜色判别偏光成熟度仪：成熟度不同偏振光透过率不同，得平均成熟度等数。C.NaOH膨胀法（显微镜法）：18%NaOHD.气流仪法附1：棉纤维的成熟度与纤维其它性能有何关系？棉纤维的成熟度与纤维各项性能关系都很密切。在棉纤维生长发育过程中，长度与成熟度无关，但由于成熟度低的纤维强力低，因此皮棉中低成熟棉的短绒率高，纤维长度偏短。随着纤维成熟度提高，截面变粗，抗弯抗扭刚度大，单纤维强度增加，夭然转曲增加（过成熟纤维除外），纤维之间抱合性能好，原棉色白、光泽好，轧棉后的疵点、杂质少。另外，成熟度高的棉纤维，吸湿较低，染色性较好。附2：棉纤维的成熟度与纺织加工及产品质量有何关系？其间关系可归纳如下：①棉纤维成熟度高，纤维经得起打击，易清除杂质、不易产生棉结与束丝。②棉纤维成熟度高，抗扭刚度大，加捻效率较低。③棉纤维成熟度高，加工过程中飞花、落棉等减少，成品制成率高。④成熟度高的棉纤维纺纱时，由于牵伸效率高，熟条定量控制中应该偏重掌握。⑤纤维成熟度太高，由于纤维截面粗，在相同粗细的细纱截面中纤维根数少，不利于细纱的强度与条干均匀度，因此成熟度高的棉纤维不一定能纺出高强度的细纱。⑥用成熟度高的棉纤维加工的织物，耐磨牢度较好。补充：细度指标：分直接指标和间接指标。（P25）直接指标：用直径、截面积及宽度等来表达。间接指标：特克斯（定长制）；公制支数（定重制）；马克隆值M马克隆值M：用马克隆气流仪测得的综合表达棉纤维细度与成熟度的指标。本身无量纲，相当于单位长度（英寸）的重量（微克）。值越大，纤维越粗。M在3.5-4.9范围内的棉花具有正常的纺纱价值（优质马克隆值），过高的马克隆值，纺纱时的落棉量较少、棉纱条干均匀、纱疵少、棉纱外观等级高，但棉纱抱合力下降、断头率增加，棉纱强力和可纺支数下降；过低的马克隆值，棉纱强力和可纺支数较高，但纺纱时的落棉量较多、棉纱外观等级低。美国农业部1966年做为分级指标，目前是欧美棉花市场的品质指标。我国2000年新棉花标准中增设了马克隆值，按马克隆值的大小分A、B、C三级（A级最好）。马克隆值A级（3.7-4.2）、B级（3.5-3.6,4.3-4.9）、C级（3.4级以下，5.0级以上）。测试方法：①中段切断称重法（步骤：梳理—切断(Lc=10mm)—称重(Gc,mg)—数根数(nc)—计算纤维细度(公制支数)）②气流仪法（比表面积S0：单位体积的表面积）原理：在一定容积的容器内放置一定重量的纤维，容器两端有网眼板，可以通过空气，当两端有一定压力差的空气流过时，则空气流量与纤维的比表面积平方成反比。细度与成纱质量、纺纱工艺的关系①成纱强度及极限细度其它条件相同时，纤维越细，成纱强度越高；可纺纱的极限细度愈细。②成纱条干纤维越细，成纱条干越均匀。③纺纱工艺纤维越细，加工时易扭结、折断而产生棉结、短纤维。纤维越细时，刚性越差，细纤维不宜做起绒织物的起绒纱。（3）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。其指标的应用和测量在企业中很少见。指标：转曲数，每1cm中扭转180度的个数测试：显微镜或投影仪，一定长度纤维上转180度的次数，再换算成每厘米的转曲个数。转曲多、抱合力大、品质好。杂质：原棉中夹杂的非纤维性物质，如泥沙，枝叶，棉籽，破籽，虫屎等。疵点：原棉中存在的有害于纺纱的纤维性物质，如索丝、棉结等。标准含杂率：皮辊棉为3%，锯齿棉2.5%。实际含杂不足或超过标准时，应按标准进行调整。（4）原棉纺纱性能综合检验手感目测、仪器检验、单唛试纺相结合（三结合）。手感目测通过手扯、手捏、手摸等人体感觉器官进行原棉性能检验。检验项目：长度及整齐度，强度，弹性，成熟度，色泽，抱合力，柔软性，杂质疵点等。优点：取样多、速度快、代表性强、可在车间现场进行。缺点：对检验人员要求较高、人的主观影响大，一般无具体数据。仪器检验用实验室专门仪器