1 常用纤维结构和性能课件.ppt

苏州大学纺织与服装工程学院 纺织类 本科教程杨旭红,纺织材料学,第一章 常用纤维结构和性能,天然纤维 棉纤维 麻纤维 毛纤维 丝纤维 化学纤维,,第一节 天然纤维,自然界生长或形成的，适用于纺织用的纤维一、棉纤维,主要产棉国：美国、中国、俄罗斯、印度、巴基斯坦、巴西、埃及、苏丹等 我国主要产地是：江苏、湖北、河北、山东、河南五省新疆长绒棉（一）棉纤维的种类 （二）棉纤维的生长发育 （三）棉纤维的形态特征 （四）棉纤维的化学组成与主要性质 （五）原棉检验,Back,（一）棉纤维的种类,1. 按棉花的品种分 陆地棉（高原棉、美棉、细绒棉）：发现于南美洲大陆西北部的安第斯山脉区 海岛棉（长绒棉）：发现于美洲西印度群岛 亚洲棉（粗绒棉）、非洲棉（草棉） 细绒棉、长绒棉、粗绒棉性能对比表,2. 按棉花的初步加工分 皮辊棉——用皮辊轧花机加工的皮棉 锯齿棉——用锯齿轧花机加工的皮棉棉花的初加工也叫轧棉或轧花 轧棉：籽棉上纤维与棉籽进行分离的过程 初加工的目的是使棉纤维和棉籽分离，除去棉籽和部分杂质 籽棉→皮棉（轧花厂的称呼） 籽棉→原棉（纺纱厂的称呼）,皮辊棉和锯齿棉的比较,3. 按原棉的色泽分 白棉（正常成熟、正常吐絮） 黄棉（棉花生长晚期，棉铃经霜冻枯死，铃壳色素上染） 灰棉（生长在多雨地区的棉纤维） 彩棉（天然具有色彩的棉花，遗传育种）,Back,(creamy white to gray),（二）棉纤维的生长发育,,棉纤维是由胚珠(即将来的棉籽)表皮壁上的细胞伸长加厚而成的。

一个细胞长成一根纤维. Cotton: seed hair obtained from the boll of the cotton plant ~ 4000 fibers/seed, max 20,000 fibers/seed 250,000 fibers/boll,,棉纤维正常生长发育分三个阶段伸长期 →加厚期 →干涸期（扭曲期）伸长期：纤维加长，形成胞壁 加厚期：长度基本长足，主要是胞壁加厚 干涸期：失去水分、胞壁扭转，沿纤维纵向形成天然转曲1.初生层：纤维外层，外皮是蜡质与果胶 2.次生层：由微原纤堆砌而成 3.中腔：停止生长后留下的空隙,（三）棉纤维的形态特征,纵向：一端封闭、呈扁平的转曲带状的管状体 the twists reverse in direction along the length ） 截面：棉纤维干涸后呈腰圆形，有中腔kidney-bean shaped with a lumen),（三）棉纤维的形态特征,Back,丝光棉,1. 棉纤维的化学组成 棉纤维的主要成分是纤维素（94~95%） 大分子化学结构式：,（四）棉纤维的化学组成与主要性质,基本结构单元：β-葡萄糖剩基 元素组成为：碳占44.44％、氢占6.17％、氧占49.39％。

棉纤维的聚合度在6000—11000之间2. 棉纤维的主要性质 （1）棉纤维的线密度 长绒棉1.11～1.43dtex，细绒棉1.43～2.22dtex，粗绒棉2.5~4.0 dtex （2）棉纤维的长度 手扯长度平均：细绒棉23～33mm，长绒棉33～45mm，粗绒棉15~24 mm 长度<25mm的细绒棉，纺30tex以上的中、粗特纱； 长度在29mm左右的细绒棉，最细可纺10tex纱； 若要纺<10tex的纱，须采用长绒棉，最长的长绒棉纤维可纺到3tex （3）比重和回潮率 比重：1.48~1.53g/cm3，较大 W=7.6%，较大,（4）棉纤维的强力 细绒棉单纤强力约3.5～4.5cN； 长绒棉一般4～6 cN （5）棉纤维的化学稳定性：耐碱不耐酸 烧碱可使棉纤维剧烈膨化，直径变大，长度缩短，以致引起棉制品的强烈收缩 丝光：若施加张力，限制其收缩，棉制品表面便会变得平整光亮，这种加工称为丝光； 碱缩：若不加张力任其收缩，称为碱缩 针织物经碱缩后会变得紧密而富有弹性，且保形性好，不易走样6）棉纤维的成熟度 (degree of maturity） ：指纤维细胞壁的增厚程度 。

胞壁越厚，成熟度越好棉纤维的成熟度几乎与各项物理性能指标密切相关（除长度外），综合反映棉纤维的内在质量成熟度指标 成熟系数：指棉纤维中断截面恢复成圆 形后相应于双层壁厚与外径之比的标定值成熟度指标及测试方法,式中：M----棉纤维成熟度系数；δ----棉纤维壁厚；D ----棉纤维截面复圆后的直径成熟度高低也可用腔宽与壁厚之比来量度根据成熟度可把棉纤维分为： 成熟纤维mature fibers、过成熟纤维、 未成熟纤维immature fibers、极不成熟纤维,成熟纤维的特征： 有较多的、丰满的转曲 胞壁较厚，中腔较小，截面呈腰圆形 强度高，纤维粗 颜色洁白，光泽明亮 富有弹性，染色质量好 纤维间抱合力大，成纱质量高 过成熟纤维： 呈棒状，极少转曲，中腔不明显，胞壁过厚，纤维刚硬，成纱质量差 未成熟纤维： 纵向转曲少，胞壁较薄，中腔明显，腔宽大于壁厚； 纤维细、强度低，颜色滞白，光泽暗淡，缺乏弹性； 常易粘附较多夹杂质，纺纱时易断裂、质量较差 极不成熟纤维： 纵向呈扁平带状，无转曲或极少转曲； 胞壁极薄，截面形态很不规则； 染色性差细绒棉的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M2.0；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,成熟度测试方法： 中腔胞壁对比法——原理：成熟好的纤维胞壁厚而中腔宽度小，成熟度差的胞壁薄而中腔小所以可根据棉纤维中腔宽度与胞壁厚度的比值来测定成熟系数NaOH膨胀法——原理：棉纤维在18%NaOH溶液中膨化后，截面形状改变根据膨化后胞壁厚度/纤维最大宽度，纤维外形定确定正常纤维N、薄壁纤维B、死纤维D；计算成熟度比M偏振光——原理：利用棉纤维的双折射性质，在偏振光显微镜中观察棉纤维的干涉色，来确定纤维的成熟度棉纤维的成熟度与纺纱工艺、成品质量的关系,成熟度高的棉纤维能经受打击，易清除杂质； 吸湿较低，弹性较好，加捻效率较低； 在加工过程中飞花和落棉少，成品制成率高； 吸色性好，织物染色均匀 成熟度中等的棉纤维，由于纤维较细，成纱强度高7）棉纤维的天然转曲 天然转曲：棉纤维在生长过程中自然形成的在扁平带状纤维上的许多螺旋形扭曲 天然转曲数：单位长度（1cm ）中扭转180度的个数 转曲的反向：棉纤维的转曲方向可以沿纤维长度不断改变，有时左旋，有时右旋 天然转曲使棉纤维具有良好的抱合性能与可纺性能转曲多，棉纤维品质好 正常成熟转曲多，未成熟和过成熟纤维转曲少。

长绒棉转曲多，细绒棉转曲少细绒棉的转曲数约为每厘米39-65次Back,（五）原棉检验,目的：掌握原棉的性能、质量，为纺纱以及原棉交易提供依据 原棉检验的方法： 手感目测法 仪器检测法 单唛试纺法,手感目测法 包括：纤维长度整齐度、原棉的卷曲与压缩弹性、纤维强度、抱和力、柔软性、杂质疵点含量等； 优点：取样多、速度快、代表性强； 缺点：对检验人员要求较高、人为误差 仪器检验 包括：长度、细度、强度、成熟度、含水、含杂等； 优点：数据比较可靠稳定； 缺点：试验数量少、花费时间长 单唛试纺 单一批量的原棉在小型纺纱机台或车间大机上进行纺纱试验；从纺纱细度、成纱强度、条干、结杂以及纺纱过程中产生的问题来最后评定该批原棉的纺纱性能； 优点：可以测定单项指标检验无法包括的纤维性能； 缺点：比较费时检验内容,业务检验（工商交接中） 品级、手扯长度（确定棉花的价格） 含水、含杂（确定棉花的重量） 物理性能检验 长度、细度、强度、成熟度、含水、含杂等 一般用仪器检测,二、麻纤维（Bast and leaf fibers）,（一）分类 （二）初加工 （三）麻纤维的形态结构 （四）麻纤维的主要性能,（一）麻纤维分类,韧皮纤维（软质纤维） 苎麻，亚麻，黄麻，大麻，洋麻等 叶纤维（硬质纤维） 剑麻，蕉麻,苎麻,亚麻,黄麻,黄麻籽,黄麻墙纸,罗布红麻,罗布白麻,罗布麻,洋麻（芙蓉麻 ）：茎皮纤维柔软，韧度大，富弹性，是供织麻袋、麻布、鱼网和搓绳索等的上好原料。

大麻树脂(Hashish),大麻,剑麻,蓝剑麻,蕉麻,基本化学成份：纤维素 其他：果胶质、半纤维素、木质素、脂肪蜡质等非纤维物质（统称为“胶质”） 脱胶：使纤维素和胶质分离，取出可用的纤维二）麻纤维的初加工,目的：从韧皮或叶子中取出纤维；包括剥制和脱胶 根据脱胶程度不同，分为 全脱胶：胶质全部脱去，纤维呈单根状态，如苎麻 半脱胶：仅脱去部分胶质，束状纤维，如亚麻、黄麻等 脱胶的方法主要有 微生物脱胶 化学脱胶,原麻的纺织前处理,（一）苎麻加工 选麻剪束扎把浸酸高压煮练（废碱液）高压煮练（碱液、硅酸钠）打纤浸酸洗麻脱水给油脱水烘干精干麻 （二）亚麻加工 脱胶 干燥 压碎 、去碎茎 打成麻,工艺纤维,工艺纤维：又称束纤维 亚麻、黄麻、洋麻等单纤维很短，不能采用单纤维纺纱，而是以许多植物单细胞藉胶质粘合集束而成的束纤维作为纺纱用纤维，称为工艺纤维 苎麻单纤维：150-250mm 亚麻：15-20mm 大麻：10-15mm 黄麻：2-4mm,（三）麻纤维的形态结构,苎麻 截面：腰圆形，有中腔，有裂纹 纵向：有横节、竖纹亚麻 截面：多角形，有中腔 纵向：有横节、竖纹,形态结构,黄麻纤维,大麻纤维,红麻纤维,（四）麻纤维的主要性能,指标 长度 细度 外观 强伸性能 主要特性 吸湿散湿好（舒适性好） 强伸性、刚性大（织物有刺痒感） 弹性差（织物易起皱） 挺、爽、透气,,1．化学性质 耐碱不耐酸，抗霉防蛀性能好，耐海水浸蚀性强。

2．比重和回潮率 比重：苎麻1.51~1.53 g/cm3，亚麻1.46 g/cm3W：苎麻9~11%，亚麻11~12%，吸湿强，放湿快 3．纤维长度和线密度 苎麻：较长较粗，长20~250mm，平均60mm，最长550mm；细度1100~2200公支，直径20~80μm，1mm内可排列12~50根纤维 亚麻：长17~25mm，细3000Nm，1mm内并列40根左右，纺纱工艺中采用 “工艺纤维”，长45~75mm，细400~800Nm，多用作较粗犷的面料及衬衫 4．机械性质 高强低伸： 5.0～7.0 CN/dtex 初始模量大：苎麻176～220CN/dtex，亚麻139CN/dtex 弹性恢复率很差 ：2%变形时弹性恢复率48%衣料挺爽但不耐磨，不抗皱三、毛纤维(wool fibers),（一）概况(introduction) （二）分类 （三）羊毛纤维的结构 （四）羊毛纤维的性能 （五）品质评定,（一）概况,从动物毛发中获得的纤维，包括绵羊毛、山羊绒、马海毛、兔毛 、 骆驼毛，牦牛毛等羊毛主要产地：澳大利亚、新西兰、阿根廷、乌拉圭、南非等，我国东北、华北、西北,,（二）分类1－按组织结构,1、 绒毛（无髓毛） 细绒毛：弯曲最多，细度均匀，d＜30mm， 制造精纺呢绒、羊毛衫的主要原料。

粗绒毛：长度和细度都比较均匀， d＝30～52.5mm 2、 发毛（有髓毛）细刚毛：卷曲甚少或不明显，粗直，光泽强，d=52.5~75mm；制造长毛绒织物的优良原料粗刚毛：纤维粗直，无弯曲，长度较长，d＞75mm；制造地毯的优良原料，手感粗硬，无卷曲，纺织利用价值低于绒毛，刚性较大，并有耐压缩弹性 3、 两型毛：介于绒毛和发毛之间，或介于有髓毛和无髓毛之间的中间型羊毛在同一根羊毛上同时具有绒毛和发毛的特征，有断断续续的髓质层，纤维有明显的粗细不匀 4、 死毛： 除鳞片层外，几乎全是髓质层的毛纤维纤维粗短刚直，脆弱易断，色泽枯白，不易染色，没有纺织利用价值二）分类2－按毛被上的纤维类型,1、同质毛 在整个毛被上的各个毛丛，都由一种粗细类型的毛纤维所组成毛丛内部的纤维粗细、长短和弯曲基本一致品质较好 2、异质毛 在整个毛被的各个毛丛，由两种以上不同类型的羊毛所组成多数有毛辫结构（细绒毛、粗绒毛、发毛、死毛）,。