纺织材料学动物纤维.ppt

第三章毛 2 动物纤维主要有 毛和蚕丝两大类 这两类纤维因性能独特品质优良 属高档纺织原料 如各种毛料 丝绸衣料 内容提要 羊毛的品种及分类 羊毛的结构 羊毛物理机械性质和化学性质 特种动物毛的种类 特性及一般用途 蚕丝性能简介 重点难点 羊毛的结构特点及因此而具备的特性 羊毛的品质核心 难点在于羊毛结构及性能的复杂性 3 第一节毛纤维 毛 动物身上长出的细长覆盖物 可用于纺织的我们叫它毛纤维 有发毛和绒毛两种 发毛 粗 硬 长 绒毛 细而柔很适合衣用 其中用量最大的毛纤维是羊毛 在纺织上狭义常专指绵羊毛 其它的动物毛则统称为特种动物毛 如山羊毛 绒 骆驼毛 绒 兔毛 绒 驼羊毛等 4 一 羊毛的分子结构 一 化学组成 氨基酸 羊毛有20多种 形成的多缩氨酸链 组成元素C H O N S 氨基酸的通式 R大 复杂 羊毛的主要组成为蛋白质 5 二 大分子的空间形态两种 直线型的曲折链 型 和螺旋链 型 两种 羊毛的稳定结构是 螺旋链 称为 角蛋白 力的作用下二者可相互转换 6 分子间力 范德华力 盐式键 氢键 二硫键结晶 取向 羊毛侧基R大 复杂 稳定的分子链为螺旋链 型 因此分子不易排列整齐 故比蚕丝的取向度 结晶度低 三 超分子结构 7 羊毛纤维大分子结构图 8 二 毛纤维的形态结构 一 毛被的形态 毛丛 多根羊毛呈簇状密集在一起 包括导向毛和簇生毛 毛丛 有平顶毛丛和尖顶毛丛 前者品质好 各毛丛之间互相粘连在一起成为毛被 绵羊皮肤上的导向毛和毛丛 9 1 纵向形态具有天然卷曲 且表面有方向性排列的鳞片 羊毛纵向形态 二 毛纤维的形态 10 2 横向形态圆形或椭圆形 细羊毛接近圆形 粗羊毛呈椭圆形 横向形态 棉 11 从外向里 鳞片层 皮质层 髓质层 仅粗羊毛中有 细羊毛结构图 三 毛纤维的截面结构 12 1 鳞片层根部附着于毛干 梢部张开并指向毛尖 覆盖形式有 环状 瓦状 龟裂状 鳞片保护毛干 影响羊毛的光泽 手感和缩绒性 细羊毛鳞片密度大 鳞片张角大 多呈环状 光泽柔和 粗羊毛鳞片较稀 呈瓦片状或龟裂状 易紧贴于毛干 光泽强 细羊毛结构图 13 2 皮质层是羊毛的主要组成部分 决定物理化学性质 皮质细胞组成 正皮质 偏皮质 间皮质细胞 皮质细胞由大分子 微原纤 原纤 巨原纤各层次结构堆砌而成 偏皮质细胞由湿到干收缩率大于正皮质细胞 当正 偏皮质分居于纤维的两侧 并在长度方向上不断转换位置 由于两种皮质层的物理性质不同引起的不平衡 形成了羊毛的卷曲 皮质层的比例越大 羊毛的性能越好 14 根据羊毛皮质层的结构试推断 a 正偏皮质细胞各位于卷曲的哪侧 偏皮质细胞 正皮质细胞 b 马海毛的形态马海毛正皮质细胞分布位于中心 偏皮质细胞分布在周围 呈皮芯分布 则马海毛的卷曲 15 3 髓质层结构松散 含有色素和较大的气孔 几乎无强度和弹性 羊毛越粗 髓腔越大 质量也越差 粗羊毛有髓质层 细羊毛没有 兔毛无论粗细均有髓质 且呈颗粒状分布 此特征可用于鉴别兔毛 兔毛 16 三 毛纤维的分类1 按动物品种分 1 绵羊 绵羊毛 绵羊绒 2 山羊 山羊毛 山羊绒 3 骆驼 骆驼毛 骆驼绒 4 驼羊 驼羊毛 骆马毛 秘鲁羊毛 5 兔 兔毛 安哥拉兔毛 其它兔毛 6 貂 貂绒 貂毛 7 其它动物 牛毛 马毛 禽类的羽绒或羽毛 17 2 按取毛后原毛的形状分 1 被毛剪下的毛粘连在一起形成一毛被 封闭式毛被 根梢都连 开放式毛被 根连梢不连 2 散毛剪下的毛是散乱的 3 抓毛在脱毛季节用铁梳抓下的毛 18 19 20 3 按纤维粗细和组织结构分 1 绒毛 无髓毛 细绒毛 8 30 m 粗绒毛 30 52 5 m 2 粗毛52 5 75 m 有髓质 卷曲少 粗 光泽强 3 发毛 75 m 粗长 无卷曲 突出毛丛顶端 4 两型毛兼有无髓毛和有髓毛的特征 即不连续的髓质 5 死毛除鳞片层外几乎全是髓质 脆 无光泽 不易染色 无纺用价值 21 22 4 按纤维类型分 1 同质毛毛被中只含有一种粗细类型的毛 2 异质毛毛被中含有不同粗细类型的毛 死毛 粗毛 绒毛 5 按剪毛季节分 1 春毛品质最好 2 秋毛短 绒少 品质较差 3 伏毛品质最差6 按加工程度分 1 污毛原毛或原绒 2 洗净毛洗净后的毛 作业 1 什么是羊毛的热塑性 2 羊毛纤维从外到内由哪三层组成 3 羊毛天然卷曲的原因 24 二 羊毛纤维的特性1 弹性好2 吸湿性强3 保暖性好4 不易沾污 藏垢现象 5 光泽柔和6 缩水热水 碱性 机械外力强时缩水很大7 不耐晒 不耐热 25 羊毛标志 澳大利亚羊毛产量占世界总产量的三分之一 澳大利亚美利奴绵羊毛产量高 品质好 26 五 羊毛的品质特征 一 物理特征长度 长度密度 卷曲吸湿性强伸性 摩擦性等 二 化学性质酸 碱等的作用 27 一 物理特征 1 长度自然长度 毛丛长度 纤维束在自然卷曲下 两端间的直线距离 羊毛收购和选毛后搭配时使用 商业习惯叫羊毛高度 伸直长度 把天然卷曲拉直 用尺测出的长度 生产中 用于评价羊毛的品质 细羊毛 6 12cm 半细毛 7 18cm 长毛种羊毛 15 30cm 28 2 细度 截面近似圆形 一般用直径来表示 1 平均直径 m 羊毛的平均直径11 70 m 平均直径越粗 粗细越不匀 可用均方差和变异系数表示羊毛的粗细不匀 变异系数一般在20 30 29 2 品质支数毛纺业长期延用下来的表示羊毛细度的指标 指的是实际可纺精梳毛纱的英制支数 现在则表示平均直径在某一范围内的羊毛细度 30 羊毛细度与它的各种性质关系密切 一般绵羊毛越细 细度离散小 相对强度高 卷曲度大 鳞片密 光泽柔和 纤维柔软 但长度偏短 3 密度羊毛的密度约1 32g cm3 常见天然纤维中最小 髓腔越大 密度越小 31 3 卷曲 1 卷曲的形成正 偏皮质非均匀分布的结果 2 表示方法定量卷曲度 每厘米内的卷曲数 定性弱卷曲 常卷曲 强卷曲 弱卷曲卷曲波形浅 卷曲数较少 半细毛和异质毛属此 常卷曲卷曲波形近似半圆形 细羊毛属此 用于精梳毛纺 纺制有弹性和表面光洁的纱线和织物 强卷曲卷曲的波幅较高 卷曲数较多 细毛羊腹毛属此 用于粗梳毛纺 纺制毛茸丰满 手感好 富有弹性的呢绒 33 3 卷曲与羊毛性质的关系a 卷曲整齐 毛丛紧密 外界影响小 羊毛质量好 b 卷曲好 抱合力大 c 卷曲与织物风格有关 常卷曲宜做精纺 强卷曲宜做粗纺 34 1 摩擦性能定向摩擦效应 羊毛表面的鳞片 根部附着于毛干 尖端指向毛尖 使逆鳞片方向的摩擦系数大于顺鳞片方向的摩擦系数 这一特性称之 4 摩擦性能与缩绒性 35 2 缩绒性羊毛在湿热及化学试剂作用下 经机械外力反复挤压 纤维集合体逐渐收缩紧密 并相互穿插纠缠 交编毡化 这一性能称之 a 缩绒的原因内因 缩绒是各项性能的综合反映 定向摩擦效应 高度的恢复弹性和天然卷曲是缩绒的内在原因 外因 温湿度 化学试剂和外力作用是促进羊毛缩绒的外因 36 b 利与弊弊 使织物的尺寸稳定性变差 洗涤后易收缩 变形 影响穿着的舒适性与美观 起毛起球 利 可制织丰厚柔软 保暖性好 风格独特的织物 如生产粗纺毛织物 毡帽等 37 c 防缩方法氧化法 降解法 使用化学试剂破坏羊毛的鳞片 降低摩擦效应 减少纤维单向运动和纠缠能力 树脂法 添加法 在羊毛的表面涂以树脂薄膜或加入黏结纤维 限制纤维的移动来减小或消除羊毛纤维间的摩擦效应 38 5 羊毛纤维的定形 羊毛纤维在一定温度 湿度 外力作用下 经过一段时间 会使其形状稳定下来 称之为羊毛的热定形 定形机理 毛纤维在外力作用下受到拉伸 大分子也受到拉伸 其中部分 螺旋链拉成成 链 同时 螺旋区中的纵向氢键断裂 并在伸展了的 链上形成新的氢键 在大分子之间交联的二硫键 盐式键和氢键等也产生了拆散与重建 水 热水 蒸气等介质对大分子键的伸展 各种交联键的拆散与重建起到了促进作用 外力去除后 分子间化学键因重新建立而使变形得以保持 39 6 吸湿性 吸湿性常见天然纤维中最强 一般大气条件下的回潮率为15 17 截面吸湿膨胀率较高 18 吸湿积分热大 织物淋湿后不会很快有冷感 7 强伸性强度天然纤维中最低 伸长天然纤维中最大 弹性恢复能力最好 织物不易起皱 湿强小于干强 8 保暖性导热系数小 有卷曲可存储静止空气 故保暖性好 40 二 化学性质1 水的作用不溶于冷水 但可使纤维膨化 干燥后复原 但110度以上的热水使羊毛遭破坏 200度羊毛几乎全部溶解 2 酸的作用属耐酸性较好的纤维 稀硫酸中煮几个小时也无大损伤 80 的硫酸常温短时间处理 强度损伤不大 但强酸高温长时间作用对毛纤维也有一定的损伤 如 用1mol L盐酸80 处理羊毛 1h后纤维强度降至83 2h后纤维强度降至75 4h后纤维强度降至51 8h后纤维强度降至4 41 3 碱的作用羊毛对碱的稳定性较差 经碱作用后 变黄 含硫量降低 溶解性增加 在5 的氢氧化钠溶液中煮沸5分钟 羊毛溶解 4 氧化剂的作用氧化剂对羊毛有损伤 浓度不高时 注意控制可用来漂白羊毛 光照对羊毛的氧化作用是使羊毛鳞片受损 易于膨化和溶解 胱氨酸水解 42 5 盐的作用金属盐如氯化钠 硫酸钠对毛纤维无影响 染色时常采用硫酸钠作为缓染剂 6 霉蛀性耐霉菌 但不耐虫蛀 43 五 羊毛的初加工从动物身上剪下来的羊毛不能立即使用 必须经过初步加工 使原毛成为洗净毛 称为初加工 包括选毛 洗毛 梳毛 烘毛 炭化等工序 选毛 将不同品质的分开洗毛 洗去脂汗 污垢 杂质梳毛 去除泥沙 污物 草屑等的机械加工烘毛 对洗后的羊毛进行干燥炭化 利用酸去除羊毛中的植物性杂质 44 六 其它动物毛 特种动物毛 1 山羊绒 开司米 从绒山羊和能抓绒的山羊身上取得的绒毛 山羊绒又叫 开司米 或克什米尔 Cashmere 我国 伊朗 蒙古 阿富汗为山羊绒的主要产地 我国年产山羊绒约1 4 1 5万吨 占世界产量的70 且品质最优 每头羊每年可产50 80克左右的绒 但美国 欧洲 英国 和日本为主消费国 45 Cashmere 46 山羊绒具有细而轻柔 手感滑糯 保暖性好等特性 是品质极优的毛纤维 国外称其为 纤维的钻石 软黄金 可制成各种高档名贵纺织品 山羊绒无髓质 强伸性 弹性都优于相同细度的绵羊毛 平均细度大多在14 16 m 长度35 45mm 山羊绒不宜纯纺 易起球 毡缩 最好与80 90支细羊毛混纺使用 47 马海毛是安哥拉 土耳其安哥拉省 山羊毛 南非 土耳其和美国为马海毛的三大产地 马海 一词来源于阿拉伯文 意为 似蚕丝的山羊毛 马海毛长度12 26cm 直 光泽好 强度好 耐磨 且不易毡缩 容易洗涤 是一种多用型纤维 可纯纺 混纺 制作西服面料 提花毛毡 长毛绒 银枪大衣呢 雪花呢等高档纺织品 2 马海毛 Mohair 1 光泽强 环状鳞片几乎贴在表面上 2 无卷曲 3 不易缩水 4 强度高 5 弹性优良 48 mohair 49 马海毛的用途 1 主要制作提花毛毯 马海毛提花毛毯以坚牢耐磨 如丝般的光泽和图案美丽著称 2 与绵羊毛 棉 化纤混纺制作衣料 如顺毛大衣呢 长毛绒 银枪大衣呢等 50 纺织用的兔毛产自家兔 普通兔 和安哥拉兔 野兔毛因品质低仅供制笔和填料用 安哥拉兔毛为长毛兔毛 我国的兔毛产量占世界产量的90 兔毛绒毛与粗毛都有毛髓 形成多腔气孔 所以比重轻 通气及吸湿性好 但强度低 兔毛细软 保暖性好 兔毛织物手感特别轻滑 弹性也好 外观很美 重量轻是很好的高级毛织品 由于兔毛表面比较光滑 卷曲少 纤维间抱合力小 加之强度较低 纺织加工难度比较大 兔毛产品易掉毛 兔毛含脂率低 通常不用洗毛 3 兔毛 51 兔毛特点 1 软 细 短 强力低 2 平波卷曲 抱合力差 兔毛多掉毛 一般与羊毛混纺 3 髓腔大 易脆断 52 angora rabbit 53 兔毛纱 54 牦牛主要分布在中国 阿富汗 尼泊尔等9个亚洲国家 我国牦牛总头数及其毛 绒产量均为世界首位 牦牛绒属高档毛纺原料 直径20 m以下 长30 40mm 强度高 比羊毛 光泽柔和 弹性强 可与山羊绒相媲美 也是有色毛 黑色 褐色 限制了产品的花色 牦牛绒可纯纺或与羊毛混纺制成花呢 针织绒衫等 牦牛毛略有毛髓 平均长度100 120mm 平直 光滑 可作衬垫掌握 毛毡 4 牦牛绒 yakwool 55 牦牛 56 骆驼有双峰和单峰之分 单峰驼绒无纺织价值 驼绒是骆驼身上的细毛 直径在5 40 m之间 长40 127mm 驼绒的强度与羊毛接近 富有光泽 保暖性好 比绵羊毛 不易毡缩 是织造高级粗纺织物 毛毯等的高档原料 可与细羊毛相媲美 驼绒的最大生产国是中国 质量 产量第一 蒙古 阿富汗 因驼绒上有天然色 不能染其它彩色 限制了产品花色 5 驼绒 camel 57 camel 58 6 羊驼毛 羊驼属于骆驼科 主要产于秘鲁 羊驼毛粗细毛混杂 粗毛长度达200mm 平均直径为150 m左右 细毛长50mm左右 平均直径为20 25 m左右 羊驼毛比马海毛更柔软而富有光泽 手感特别滑糯 毛的鳞片紧贴在毛干上 多用于织制夏季服装和衣里料等 59 羊驼alpaca 60 第二节天然丝 Silk 蚕丝是天然蛋白质类纤维 是自然界唯一可供纺织用的天然长丝 其长度可直接提供织造 我国是蚕丝的发源地 苏 浙等 通过 丝绸之路 传向世界各国 目前我国是世界上最主要的天然丝产地 蚕丝是高档的纺织原料 被誉为 纤维皇后 蚕丝具有较好的强力和伸长 纤维细而柔软 富有弹性 吸湿性好 特别是光泽优雅美丽 可作服用 装饰用 填充物用原料 被子 61 一 蚕丝的分类 一 按饲养方式分1 家蚕丝 也叫桑蚕丝 质量最好 2 野蚕丝 如柞蚕丝 蓖麻蚕丝 天蚕丝等 二 按产地分中国种 日本种 欧洲种三个系统 三 按饲养季节分春蚕丝 夏蚕丝 秋蚕丝 天蚕是自然界中一个十分珍稀的物种 在世界范围内天蚕是可以巢制翠绿丝的野蚕 天蚕在光的照射下能闪烁出绿色的光彩 天蚕丝是无价之宝 被称之为赛过黄金的绿色软宝石 天蚕生长在靠近江河湖泽林子里的柞树上 天蚕传说乃是王母蟠桃园中之物 百年成虫 百年产卵 后来王母的七公主私自下界 这天蚕也被她偷下一只 天然蚕丝不是 天丝 天丝 是一种人造纤维素纤维 63 柞蚕 64 二 蚕丝的形成 1 蚕的生长和茧的形成 1 蚕的生长 卵 幼虫 蚕 蛹 成虫 蛾 65 2 茧的形成蚕丝是由蚕体内绢丝腺分泌出的丝液凝固而成的 一根蚕丝由两根平行的单丝 丝素也称丝朊 外包丝胶而构成 66 蚕吐出的丝结成茧 茧由外到里分三层 茧衣 最初吐出的凌乱的丝缕 成为茧的蓬松外廓 茧层 在茧衣里面 结构紧密 排列规则 蛹衬 吐丝将近终了时叠合成的疏松层 茧层可缫丝 茧衣和蛹衬因丝细而脆弱不能缫丝 只能作绢纺原料 67 2 茧的加工 1 剥茧 剥去茧衣 约占2 2 选茧 选除下脚茧 并分类 3 煮茧 在加热的溶剂中使丝胶部分溶解 便于单丝从茧层上依次退下 4 缫丝 将几根茧丝合并成一束 借丝胶粘着 构成生丝 一束单丝 5 复整 将制成的生丝制成一定规格的丝绞 68 三 结构 1 分子结构由丝素和丝胶两种蛋白质组成 1 单基R侧基比羊毛的少 简单 约18种氨基酸 2 分子链的空间形态蚕丝的稳定结构是 型 折叠链 3 结晶度 取向度蚕丝的结晶度 取向度比羊毛的高 69 2 形态结构纵向表面光滑 粗细均匀 少数地方有粗细变化 横向单根茧丝 不规则的椭圆形 两根丝素外包丝胶熟丝 不规则的三角形 有闪光效应 单根茧丝横截面 熟丝横截面 70 生丝 经过缫丝将几根茧丝合并 依靠丝胶胶合而成丝束 强力较大 手感较硬 光泽较差 熟丝 除去丝胶的蚕丝 又称精练丝 光泽优良 手感柔软平滑 71 四 蚕丝的性能 1 长度桑蚕丝1200 1500m 柞蚕丝500 600m 2 细度用旦 旦尼尔 表示 也称纤度 桑蚕丝2 5 3 5旦3 强度和伸长率生丝的强度比羊毛大3倍 断裂伸长略低于羊毛 强度和断裂伸长还