紡織材料學
棉纖維
1.棉的種類
(1)按棉花的品種分類 細絨棉：纖維平均長度為23-32mm，中段復圓直徑為16-22um，中段線密度為1.4-2.2dtex，比強度為2.6-3.2cn/dtex，比長絨棉粗，比過去的品種比較細。 長絨棉：纖維平均長度33-46為mm，中段復圓直徑為13-15um，中段線密度為0.9-1.4dtex， 比強度為3.3-5.5cn/dtex。 粗絨棉：纖維平均長度為15-24mm，中段復圓直徑為24-28um，中段線密度為2.5-4.0dtex， 比強度為1.4-1.6cn/dtex。 非洲棉(草棉) 品質與亞洲棉接近，纖維粗而短，已淘汰
(2)按初加工方法分。初加工：將籽棉上的纖維與棉籽分離的過程，亦稱軋棉。 (A)籽棉：帶有棉籽的棉花。 (B)皮棉(原棉)：去除棉籽所得到的棉纖維。 皮棉重量占籽棉重量的百分數，稱為衣分率(30%～40%)。 (C)鋸齒棉：用鋸齒軋花機加工的皮棉。紡紗用棉多為鋸齒棉。 (D)皮輥棉：用皮輥軋花機加工的皮棉。
(3)按原棉的色澤分類 1、白棉：正常成熟，為紡用棉 2、黃棉：霜黃棉。少量使用 3、灰棉：雨灰棉，棉鈴開裂時由于日照不足或雨淋，潮濕，霜等原因造成。很少用。
2.棉纖維的生長過程 整個棉纖維的形成過程可分為三個時期：伸長期、加厚期、轉曲期。
(1)伸長期：主要增長長度而胞壁極薄，形成有中腔的細長薄壁管狀物。(16-25天)
(2)加厚期：細胞壁外向里逐日螺旋淀積纖維素，最后有中腔，與成熟度有關(35-55天)
(3)轉曲期：棉纖維干涸后，胞壁產生扭轉，形成不規則的螺旋形，稱為天然轉曲。“天然轉曲”的成因：纖維素以螺旋狀原纖形態一層一層沉積，螺旋方向有左也有右，在纖維的長度方向反復改變，當纖維干涸后，胞壁產生扭轉，形成“天然轉曲”。 天然轉曲使棉纖維具有一定的抱合力，有利于紡紗工藝的進行和成紗質量的提高。 影響棉纖維長度的因素：品種、生長條件、后加工。
3.棉的初加工(適合種類，產量，優、缺點，棉加工后的長、細、整齊度)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 松散 薄片狀 主體長度及整齊度 主體長度短，整齊度較高 主體長度長，整齊度較低，短絨沒法去除 除雜設備 有排雜、排僵設備 無排雜設備 扎工疵點 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
4.棉的等級 ? 細絨棉——1-7級，3級為標準級，1-5級為紡用棉，7級以下為級外棉。 ? 長絨棉——1-5級
品級評定依據： 成熟度、色澤特征、軋工質量 ? 評定方法：實物標準結合文字標準(品級條件) 附1：嘜頭代號(原棉質量標識) 嘜頭代號按類型、品級、長度、馬克隆值的順序標示(六、七級原棉不標馬克隆值級)。 ? 類型：黃棉 “Y” ，灰棉 “G”，白棉不作標示; ? 品級：“1”、?、“7”; ? 長度： “25”、?、“31”; ? 馬克隆值：用A、B、C標示; ? 軋工：皮輥棉在質量標識下加 “__”，鋸齒棉不標。 例：229A 2表示2級棉，29表示手扯長度為29mm，馬克隆值A級，該棉為鋸齒棉白棉。 附2：什么叫原棉的業務檢驗?我國細絨棉檢驗有哪些項目? 原棉的業務檢驗，是按照國家統一規定的棉花標準進行的，作為商業結算的依據。目前細絨棉檢驗標準按GB1103-72規定，主要檢驗項目有：品級、長度、含水、含雜四項。 ①品級：依據棉花成熟程度、色澤特征、軋工質量分為七級，三級為標準級，品級評定按文字標準與實物標準結合進行。②長度：用手扯長度法測定，以2mm組距的單數為計算單位，如29mm，27mm等。③含水：用水分電測器進行測定，含水率標準定為10%，實際含水率不足或超過標準時，實行補扣。④雜質：標準規定皮輥棉為3%，鋸齒棉為2.5%，實際含雜率不足或超過標準時，實行補扣。
5.棉的組成物質 ? 主要成份：纖維素 ? 伴生物：蠟質、糖份、果膠、灰分，占5%左右
6.棉的結構
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組成。 (1)表皮層：影響表面性質。棉蠟、果膠和脂肪組成。 具有防水和潤滑作用，使棉纖維具有良好的適宜于紡紗的表面性能， 但棉臘會影響染整加工，應在染整加工前將其去除。 (2)初生層：約束和保護作用。 纖維的初生細胞壁，由網狀原纖組成。對棉纖維整體起約束和保護作用。 (3)次生層：纖維主體，決定主要的物理機械性質 1，棉纖維在加厚期淀積而成的部分，幾乎都是纖維素。 2，纖維素逐日淀積一層形成了棉纖維的日輪。 3，與棉纖維的成熟度、天然轉曲有關。(纖維素以束狀小纖維的形態與纖維軸傾斜呈螺旋形，在纖維長度方向上有左有右，使得棉纖維有天然轉曲。) (4)中腔：影響顏色、保暖性等 1，纖維停止生長后，胞壁內遺留下來的空隙。同一品種的棉纖維，外周長大致相等，次生層厚時中腔就小，次生層薄時中腔就大。 2，含有少量原生質和細胞核殘余，對棉纖維的顏色有影響。
7.棉的形態 (1) 縱向形態： 具有天然轉曲的扁平帶狀。 成熟度低的棉： 薄帶狀、沒有或很少轉曲 過成熟的棉： 呈棒狀，轉曲少見 橫向形態：腰圓形有中腔。
8.棉的主要特性(酸堿性，絲光性，吸濕性，染色性，舒適性) (1)水的作用：不溶于水，會膨脹。縱向：1%-2%;橫向：40%-45%(織物變厚導致縮水)。 (2)堿的作用：在堿中較穩定，不會被破壞。
絲光：通常是指棉制品(紗、布)在張緊狀態下經濃堿液(NaOH或液氨)處理，以獲得 持久的光澤，并提高對染料吸附能力的加工過程。 絲光后結構變化：天然轉曲消失成為棒狀;無定形區有所增加，結晶區有所下降; 取向度提高。
絲光后性能變化：光澤、染色性改善;強力增大，尺寸穩定性增加;化學性能活潑。
單絲光：用純棉紗織成布后，再將布進行絲光后處理。
雙絲光：紗線經過絲光處理后織成布，再將布進行絲光處理。
(3)酸的作用：不耐酸(遇強酸水解或發生酯化反應)，利用該性質可生產滌棉爛花布。
滌棉包芯紗織物通過與有花紋的酸滾筒接后制得的半透明織物。
(4)氧化劑的作用：氧化劑會使纖維素發生降解破壞，特別在堿性條件下更嚴重。(氧化性 漂白的條件控制)
(5)微生物的作用：不耐霉菌，霉變后強力下降。
(6)染色性：染色性好，可用多種染料進行染色。
9.棉纖維的主要服裝面料的特性
1. 具有較好的吸濕透氣性，回潮率10%左右;
2. 不是很怕陽光，但過度暴曬會使棉制品產生氧化現象;
3. 耐蟲蛀不耐霉菌，最怕潮濕;
4. 雖然穿著舒適，但容易起皺，所以大多數洗后需要熨燙。
10.棉的主要品質
(1)長度指標與檢驗(單位mm)
①手扯長度Lh：按一定手法，整理而得的纖維束的長度。工商交接中按該長度進行結算。用手扯法來測定：按照規定的工作法，反復拉扯棉束，把梳理好的棉纖維放在黑絨板上，用鋼板尺測量。
②主體長度Lm：一批棉樣中含量最多的纖維的長度， Lm ≈Lh。 ? 根數Lm：纖維中根數最多的那部分纖維的長度 ? 重量Lm：纖維中重量最重的那部分纖維的長度(即主體長度落在重量最大的一組 中)。常采用重量主體長度。
③平均長度：纖維長度的平均值。有重量加權平均長度Lg 和根數平均長度 Ln。
④品質長度Lp ：又稱右半部平均長度，比主體長度長的那部分纖維的重量加權平均長度。(用于確定工藝參數)
⑤短絨率：長度在某一界限以下的纖維所占的百分率(表示長度整齊度的指標)。 界限：細絨棉16mm ，長絨棉20mm。
⑥ 2. 5%跨距長度：數字式照影儀測試時，離纖維梳子即鉗口線3.81mm(0.15in)處纖 維相對根數設為100%時從鉗口線到纖維相對根數為2.5%處的距離。
附：纖維長度與紗線質量的關系
① 與成紗強度：在一定范圍內，長，成紗強度大;整齊度高，強度大;
② 與成紗細度：長，極限細度細(保證強度 );
③ 與成紗毛羽：長，毛羽少;
④ 與成紗條干：長、整齊度高，條干好。
(2)成熟度：棉纖維細胞壁的加厚程度。胞壁愈厚，愈成熟。
成熟度系數：是根據棉纖維腔寬與壁厚比值的大小所定出的相應數值，值越大越成熟。 將棉纖維成熟程度分為18組后所規定的18個數值，最不成熟的棉纖維成熟度系數定為零，最成熟的棉纖維成熟度系數定為5，用以表示棉纖維成熟度的高低。 一般正常成熟的細絨棉成熟度系數為1.5~2.0左右，長絨棉成熟度系數2.0左右，從紡紗角度考慮成熟度系數為1.7 ~ 1.8較為理想。
測試方法： ? A. 中腔胞壁對比法：最基本的測試方法 ? B. 偏振光法 ? 偏光顯微鏡法：用干涉的顏色判別 ? 偏光成熟度儀：成熟度不同偏振光透過率不同，得平均成熟度等數。 ? C. NaOH膨脹法(顯微鏡法)：18%NaOH ? D. 氣流儀法
棉纖維的成熟度與纖維其它性能有何關系? 棉纖維的成熟度與纖維各項性能關系都很密切。在棉纖維生長發育過程中，長度與成熟度無關，但由于成熟度低的纖維強力低，因此皮棉中低成熟棉的短絨率高，纖維長度偏短。隨著纖維成熟度提高，截面變粗，抗彎抗扭剛度大，單纖維強度增加，夭然轉曲增加(過成熟纖維除外)，纖維之間抱合性能好，原棉色白、光澤好，軋棉后的疵點、雜質少。另外，成熟度高的棉纖維，吸濕較低，染色性較好。
棉纖維的成熟度與紡織加工及產品質量有何關系?
其間關系可歸納如下：
①棉纖維成熟度高，纖維經得起打擊，易清除雜質、不易產生棉結與束絲。
②棉纖維成熟度高，抗扭剛度大，加捻效率較低。
③棉纖維成熟度高，加工過程中飛花、落棉等減少，成品制成率高。
④成熟度高的棉纖維紡紗時，由于牽伸效率高，熟條定量控制中應該偏重掌握。
⑤纖維成熟度太高，由于纖維截面粗，在相同粗細的細紗截面中纖維根數少，不利于細紗的強度與條干均勻度，因此成熟度高的棉纖維不一定能紡出高強度的細紗。
⑥用成熟度高的棉纖維加工的織物，耐磨牢度較好。
補充： 細度 指標：分直接指標和間接指標。(P25) 直接指標：用直徑、截面積及寬度等來表達。
間接指標：特克斯(定長制 );公制支數(定重制);馬克隆值 M 馬克隆值 M：用馬克隆氣流儀測得的綜合表達棉纖維細度與成熟度的指標。本身無量綱， 相當于單位長度(英寸)的重量(微克)。值越大，纖維越粗。 M在3.5-4.9范圍內的棉花具有正常的紡紗價值(優質馬克隆值)，過高的馬克隆值，紡紗時的落棉量較少、棉紗條干均勻、紗疵少、棉紗外觀等級高，但棉紗抱合力下降、斷頭率增加，棉紗強力和可紡支數下降;過低的馬克隆值，棉紗強力和可紡支數較高，但紡紗時的落棉量較多、棉紗外觀等級低。
美國農業部1966年做為分級指標，目前是歐美棉花市場的品質指標。 我國2000年新棉花標準中增設了馬克隆值，按馬克隆值的大小分A、B、C三級(A級最好)。 馬克隆值A級(3.7-4.2)、B級(3.5-3.6,4.3-4.9)、C級(3.4級以下，5.0級以上)。
測試方法 ： ①中段切斷稱重法(步驟：梳理—切斷(Lc =10mm)—稱重(Gc, mg)—數根數(nc)—計算纖維細度(公制支數) ) ②氣流儀法 (比表面積S0：單位體積的表面積) 原理：在一定容積的容器內放置一定重量的纖維，容器兩端有網眼板，可以通過空氣，當兩端有一定壓力差的空氣流過時，則空氣流量與纖維的比表面積平方成反比。
細度與成紗質量、紡紗工藝的關系 ①成紗強度及極限細度 其它條件相同時，纖維越細，成紗強度越高;可紡紗的極限細度愈細。
②成紗條干 纖維越細，成紗條干越均勻。
③紡紗工藝 纖維越細，加工時易扭結、折斷而產生棉結、短纖維。纖維越細時，剛性越差，細纖維 不宜做起絨織物的起絨紗。
(3)天然轉曲
棉纖維的外形特征之一，轉曲的存在，使抱合力增大，有利于紡紗，提高產品的質量。其指標的應用和測量在企業中很少見。 指標：轉曲數，每1cm中扭轉180度的個數 測試：顯微鏡或投影儀，一定長度纖維上轉180度的次數，再換算成每厘米的轉曲個數。 轉曲多、抱合力大、品質好。
雜質：原棉中夾雜的非纖維性物質，如泥沙，枝葉，棉籽，破籽，蟲屎等。 疵點：原棉中存在的有害于紡紗的纖維性物質，如索絲、棉結等。 標準含雜率：皮輥棉為3%，鋸齒棉2.5%。實際含雜不足或超過標準時，應按標準進行調整。
(4)原棉紡紗性能綜合檢驗 手感目測、儀器檢驗、單嘜試紡相結合(三結合)。
手感目測
通過手扯、手捏、手摸等人體感覺器官進行原棉性能檢驗。 ? 檢驗項目：長度及整齊度，強度，彈性，成熟度，色澤，抱合力，柔軟性，雜質疵 點等。 ? 優點：取樣多、速度快、代表性強、可在車間現場進行。 ? 缺點：對檢驗人員要求較高、人的主觀影響大，一般無具體數據。
儀器檢驗
用實驗室專門儀器進行單項性質測試。 ? 檢驗項目：長度、細度、強度、成熟度、含水、含雜等。 ? 優點：數據比較可靠、穩定(重現性好)。 ? 缺點：試驗數量少、花費時間長、需專門儀器和經過訓練的技術人員。
單嘜試紡
單一批量的原棉在小型紡紗機臺或車間大機上進行紡紗試驗，從紡紗細度、成紗強度、 條干、結雜以及紡紗過程中產生的問題來最后評定該批原棉的紡紗性能。 ? 優點：可以測定單項指標不能或無法檢驗的內容; ? 缺點：試驗成本高，費時費力。
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