第二章天然纤维-纤维素纤维

Chap2天然纤维

第一节棉纤维第二节麻纤维第三节毛发类纤维第四节蚕丝第一节棉纤维一、原棉概况二、棉纤维的组成与结构三、棉纤维的主要性能四、棉花品质评定棉纤维的生长发育

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:seedhairobtainedfromthebollofthecottonplant~4000fibers/seed,max20,000fibers/seed250,000fibers/boll

棉纤维正常生长发育分三个阶段▲伸长期→加厚期→转曲期（干涸期）伸长期：纤维加长，形成胞壁加厚期：长度基本长足，主要是胞壁加厚转曲期：失去水分、胞壁扭转，沿纤维纵向形成天然转曲。棉纤维的生长发育棉花的初加工棉花的初加工也叫轧棉或轧花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。几个定义：棉花——棉植物种子上的纤维，籽棉和皮棉的统称。（有时亦做为棉植物，棉植物开的花的名称）籽棉——从棉铃中拾取的带籽的棉瓣。皮棉——籽棉经轧棉机加工，除去棉籽所得的纤维。（轧花厂的称呼）原棉——供纺织厂作纺纱原料等用的皮棉。（纺纱厂的称呼）衣分（率）——皮棉重量占籽棉重量的百分率。棉纤维的分类-1按棉种分类（长度和细度）★

长度(mm)细度(dtex)断裂长度(km)细绒棉(陆地棉)23~331.67~2.2220~25长绒棉(海岛棉)33~451.18~1.4333~40粗绒棉(亚洲棉)~232.5~15~25长绒棉优点:纤维细、长，单纤维强力好缺点：含糖偏高,易产生“三缠”现象措施：预处理细绒棉数量最多占世界总产量85%以上，占我国总产量93%以上三类棉纤维的截面形态棉纤维的分类-2按棉花的初加工分类★皮辊棉锯齿棉皮辊棉和锯齿棉的比较

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，整齐度低、短绒无法去除除杂设备有排杂、排僵设备无排杂设备轧工疵点多，如棉结、索丝等少，有黄根适宜加工细绒棉长绒棉产量高低棉纤维的分类-3按纤维色泽分类1、白棉正常成熟，正常吐絮的棉花，不管原棉的色泽呈洁白、乳白或淡黄色，都称为白棉。棉纺厂使用的原棉，绝大部分为白棉。

2、黄棉棉花生长晚期，棉铃经霜冻伤后枯死，铃壳上的色素染到纤维上，使原棉颜色发黄。黄棉一般都属低级棉，棉纺厂仅有少量使用。

3、灰棉

棉花在多雨地区生长时，棉纤维在生长发育过程中或吐絮后，由于雨量多，日照少，温度低，使纤维成熟受到影响，原棉颜色呈现灰白，这种原棉称为灰棉。灰棉强力低、质量差，棉纺厂很少使用。

4、天然彩色棉

天然彩色棉是生物学家利用生物遗传方法，在棉花的植株上置入产生某种颜色的基因，让这种基因使棉株具有活性，从而使棉桃内的纤维变成相应的颜色而取得。天然彩色棉的特点与应用

由于天然彩色棉自身的缺陷，如产量低、纤维短、品质差、颜色单调等，随着染色、染料工业的发展，彩色棉逐渐被白棉取代。直到上世纪70年代，工业污染严重威胁到人类自身，人们才意识到环保的重要性，加上转基因工程的出现，科学家开始重新审视有利于环保的天然彩色棉的栽培和育种。经国外科学家近四十年的杂交、转基因的选育栽培，已成功地培育出棕、绿、蓝、黄、红等多种颜色的彩色棉；国内科学家也培育出了棕、绿、黄、红、灰、紫等品系，其中以棕色系和绿色系为主。纤维的长度、细度、成熟度等已符合现代纺织生产的技术要求；产量和颜色稳定性也已符合规模播种要求，并且已经形成一定的种植生产能力。主要产棉区主要产棉国：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：黄河流域（最大），长江流域（其次），北部特早熟棉区（辽河流域），西北内陆棉区（以新疆为主），华南棉区江苏、湖北、河北、山东、河南等省，新疆长绒棉。棉纤维主要组成▲组成物质：主要组成为纤维素★伴生物：糖份、蜡质、蛋白质、脂肪、灰分等棉纤维的形态结构★正常生长的棉纤维形态结构★

截面：腰圆形，有中腔(kidney-beanshapedwithalumen)纵向：天然转曲（thetwistsreverseindirectionalongthelength）

棉纤维的截面结构P82★初生层:蜡质与果胶次生层：由于每日温差的关系，大多数棉纤维逐日淀积一层纤维素，形成了棉纤维的日轮。纤维素在次生层中以束状小纤维的形态与纤维轴倾斜呈螺旋形，并沿纤维长度方向有转向。这是使棉纤维具有天然转曲的原因。中腔：少数原生质和细胞核残余棉纤维的品质评定

GB1103.1—2012《棉花第1部分：锯齿加工细绒棉》

该标准规定了锯齿加工细绒棉的质量要求、分级规定、检验方法、检验规则、检验证书、包装及标志、储存与运输要求等，适用于生产、收购、加工、贸易、仓储和使用的锯齿加工的细绒棉。取消品级，增加颜色级明确轧工质量质量标识GB1103.2—2012《棉花第2部分：皮辊加工细绒棉》该标准规定了皮辊加工细绒棉的质量要求、分级规定、检验方法、检验规则、检验证书、包装及标志、储存与运输要求等，适用于生产、收购、加工、贸易、仓储和使用的皮辊加工的细绒棉。棉纤维的品质评定(1)—抽样★抽样应具有代表性

抽样分籽棉抽样和成包皮棉抽样成包皮棉抽样分按批抽样和逐包抽样。抽样数量：按批检验抽样，按10%抽样，即每10包抽一包，不足10包的部分按10包计。抽样方法棉纤维的品质评定(2)—锯齿棉颜色级★颜色级：棉花颜色的类型和级别。类型依据黄色深度确定，级别依据明暗程度确定。棉花依据黄色深度分为白棉、淡点污棉、淡黄染棉、黄染棉4种类型，依据明暗程度白棉分5个级别，代号分别为：11、21、31、41、51；淡点污棉分3个级别，代号分别为：12、22、32；淡黄染棉分3个级别，代号分别为：13、23、33；黄染棉分2个级别，代号分别为：14、24。白棉3级为颜色标准级。颜色级图反射率是表示棉花样品反射光的明暗程度，以Rd表示。黄色深度是表示棉花黄色色调的深浅程度，以+b表示。棉纤维的品质评定(3)—锯齿棉轧工质量★

根据皮棉外观形态粗糙程度、所含疵点种类和数量的多少，轧工质量分好、中、差三档。分别用P1、P2、P3表示。棉纤维的品质评定(4)—皮辊棉品级★品级是原棉品质优劣的一个综合性指标，反映棉纤维的内在质量。品级评定主要依据成熟程度、色泽特征、轧工质量分级情况：分七级，一级至七级，无级外棉，其中三级为标准级，一级至五级为纺用棉品级标准分为文字标准和实物标准

棉花评级时，规定在室内北窗射入的正常光线下或符合规定的人工光线下，手持棉样在实物标准前面与之对照，以实物标准结合品级条件决定棉样品级。棉纤维的品质评定(5)—长度★采用手扯尺量法和HVI检验，以HVI为准分级情况：25mm,包括25.9mm及以下26mm,包括26.0~26.9mm27mm,包括27.0~27.9mm

28mm,包括28.0~28.9mm29mm,包括29.0~29.9mm30mm,包括30.0~30.9mm31mm,包括31.0~31.9mm

32mm,32.0mm及以上（三）手扯长度检验

手扯长度是用手扯尺量的方法所测得的原棉中根数最多的纤维长度。国家标准规定，手扯长度以1mm为间距，分为七档，见下表。其中27mm为标准长度，五级棉花长于27mm，按27mm计算；六、七级均按25mm计算。

手扯尺量法是取有代表性棉样10g左右，双手平分，抽取纤维束，靠手反复整理成没有疵点和游离纤维的、一端齐或两头齐的平直棉束，放在黑绒板上，观察棉束两头对黑绒板的覆盖情况，尺量两头不露黑绒板位置线间的距离即得手扯长度。棉纤维的品质评定(6)—马克隆值★分级情况：三级五档，其中B级为标准级棉纤维的品质评定(7)—异性纤维新标准将危害性杂物分为硬杂物和软杂物。异性纤维为软杂物。异性纤维是指混入棉花中的非棉纤维和非本色棉纤维，如化学纤维、毛发、丝、麻、塑料膜、塑料绳、染色线（绳、布块）等。

成包皮棉异性纤维含量是指从样品中挑拣出的异性纤维的重量与被挑拣样品重量之比，用克/吨（g/t）表示。棉纤维的品质评定(8)—断裂比强度断裂比强度：是束纤维拉伸至断裂负荷最大时所对应的强度，以未受应变试样每单位线密度所受的力表示，单位为cN•tex-1。断裂比强度是重要的棉花质量指标，与纱线的成纱强力有很好的相关性。断裂比强度为3.2mm隔距，HVICC校准水平断裂比强度范围，cN/tex分档代号≥31.0很强S129.0～30.9强S226.0～28.9中等S324.0～25.9差S4<24.0很差S5棉纤维的品质评定(9)—长度整齐度指数长度整齐度指数：棉花平均长度和上半部平均长度的比值，以百分数来表示。棉花长度整齐度指数分档见下表。长度整齐度指数范围，％分档代号≥86.0很高U183.0～85.9高U280.0～82.9中等U377.0～79.9低U4<77.0很低U5棉纤维的重量检验(1)—含杂率★杂质——夹杂的非纤维性物质，如：泥纱，枝叶，棉籽，破籽，虫屎等。疵点——原棉中含有的有害纺纱的纤维性物质，如，索丝，棉结，软籽表皮，带纤维籽屑，黄根等。棉花标准含杂率，皮辊棉为3.0%，锯齿棉为2.5%。检验：杂质（原棉杂质分析机）疵点（手拣法）棉纤维的重量检验(2)—回潮率★回潮率：

公定，标准，实际棉花公定回潮率为8.5%，棉花回潮率最高限度为10.0%。表示水分多少的指标除了回潮率之外还有含水率棉纤维的重量检验(3)—公量计算★公定重量：净重按棉花实际含杂率和实际回潮率折算成标准含杂率和公定回潮率后的重量。

计算一批锯齿棉花净重5000kg，测得其实际回潮率为7.2%，含杂率2.9%，试计算其公定重量。棉花质量标识★按批检验的成包皮棉应标示棉花质量标识。棉花质量标识按棉花类型、颜色级（主体品级）、长度级，主体马克隆值级顺序标识。颜色级代号：按颜色级代号标识；品级代号：一级至七级，用“1”……“7”标示；长度级代号：25毫米至32毫米，用“25”……“32”标示；马克隆值级代号：A、B、C级分别用A、B、C标示；皮辊棉代号：在质量标示符号下方加横线质量标识★举例白棉三级，长度29毫米，主体马克隆值级A级，质量标识为：淡点污棉二级，长度27毫米，主体马克隆值级B级，质量标识为：四级皮辊白棉，长度30毫米，主体马克隆值级B级，质量标识为：五级皮辊灰棉，长度28毫米，主体马克隆值级C级，质量标识为：3129A2227B430BG528C棉纤维的常规检验(1)—长度★

长度的不均一性:任何一批原棉，从中随机取出一束纤维试样，其中各根纤维的长度都是不相等的、长短不齐的，这叫棉纤维长度的不均一性。它可以用棉纤维的自然长度排列图和长度-重量分布曲线直观地表达出来。将一束试样从长到短逐根排列，并使各根纤维的一端在一条直线上，就可得到棉纤维的自然长度排列图。如图影响长度的因素：棉花的种类与品种（决定因素）、生长条件、初加工、气候、土壤等长度与成纱质量和纺纱工艺的关系强度、细度、条干、毛羽长度检验1、罗拉式分组测试法

根据棉纤维长度分布特性，利用罗拉钳口控制纤维由短到长进行等距分组称重，求得长度分布等各项指标。2、梳片式分组测定法采用Y121型梳片式长度仪。它利用一组钢针梳片将试样整理成一端平齐的棉束，然后由长到短地将棉束的纤维按长度分成若干组，分别称其重量，计算求得各项长度分布指标，包括上四分位长度（自最长纤维至试样总重的1/4处的长度）、主体长度、平均长度、整齐度及短纤维率等。3、光电式不分组测定法具有代表性的是美国思彬莱（Spinlab）公司（现已被瑞士乌斯特公司购买）生产的530型纤维照影仪。它是利用特制的梳夹在取样器上随机抓取纤维，经过梳理制成一个纤维平行伸直、均匀分布的试验须丛。然后从距离梳夹根部3.81mm处开始，以光线向须丛梢部进行光电扫描来测定纤维长度的。测定的结果是以跨距长度来表示。跨距长度（S.L）：是指光电扫描梳夹外面的纤维须丛时，以距离梳夹根部3.81mm处（即光电扫描处）的纤维根数作为百分之百，如果扫描到相对于此处纤维根数某一百分数时，光电扫描线到梳夹根部的距离。例如：2.5%S.L.、50%S.L.分别为相对根数是2.5%和50%处离梳夹的距离。2.5%处的跨距长度与主体长度比较接近，50%处的跨距长度与2.5%的跨距长度之比称之为棉纤维长度整齐度。通过仪器还可以获得照影机曲线，如图。棉纤维的常规检验(2)—细度★纤维细度是指纤维粗细的程度细度指标：Tt（法定单位），Nm影响纤维细度的因素：棉花品种，生长条件，成熟度纤维细度与成纱质量的关系细度的检验：中段称重法：用Y171纤维切断器在一束棉纤维中部切取定长（10mm）的一段，称其重量，记数其根数，然后计算出棉纤维细度的平均值。气流仪法：适用于同品种的棉纤维。中段长度Lc=10㎜，中段重量Gc=3.24㎎，两端纤维重量Gf=6.54㎎，中段根数n=1965根。计算：（1）公制支数，（2）每毫克纤维根数，（3）特克斯。棉纤维的常规检验(3)—成熟度★定义—纤维细胞壁的增厚程度，胞壁越厚，成熟度越好

为什么说成熟度是棉纤维的特征性质？★棉纤维的各项性能几乎都与成熟度有关。正常成熟的棉纤维，截面粗、强度高、弹性好、有丝光，并有较多的天然转曲，可产生较大的抱合力，成纱强度高。如果成熟度过高或过低，由于纤维偏粗或偏细，反而成纱强度不高。因此可以断言，成熟度是反映棉纤维质量的一项重要的综合指标。影响因素：棉花的种类与品种、生长条件(决定因素)检验：中腔胞壁对比法，NaOH膨胀法，偏振光指标：成熟系数K、成熟度比M、成熟纤维百分率P

成熟度系数是根据棉纤维腔宽与壁厚比值的大小（与纤维形态有关，见图）所定出的相应数值，即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。棉纤维成熟度系数与腔宽壁厚比值间的对应关系见下表。

成熟度比是指棉纤维细胞壁的实际增厚度（指棉纤维细胞壁的实际横截面积对相同周长的圆面积之比）与选定为0.577的标准增厚度之比。成熟度比越大，说明纤维越成熟。成熟度比低于0.8的纤维为未成熟纤维。

成熟纤维百分率是指在一个试验试样中，成熟纤维根数占纤维总根数的百分率。成熟纤维是指发育良好而胞壁厚的纤维，经氢氧化钠溶液膨胀后纤维呈无转曲状。不成熟纤维是指发育不良而胞壁薄的纤维，经氢氧化钠溶液膨胀后纤维呈螺旋状或扁平状，纤维胞壁薄且透明。

成熟度系数与腔宽壁厚比值对照表棉纤维的常规检验(4)—马克隆值什么是马克隆值（Micronaire）

★国家标准（GB/T6498）对马克隆值作了确切的定义，马克隆值是一定量棉纤维在规定条件下透气性的量度，以马克隆刻度表示。马克隆值是同时反映棉纤维的细度和成熟度的综合性指标。对同品种的棉纤维，马克隆值的大小既反映纤维成熟度的高低，也反映纤维细度的粗细。马克隆刻度是建立在已由国际协议确定了其马克隆值的成套“国际校准棉花标准”基础之上的。将马克隆刻度标在气流仪上即可测试棉纤维的马克隆值。这里，马克隆值没有计量单位，称为马克隆值单位。根据马克隆值的测定原理，棉纤维的透气性和纤维比表面积有关。马克隆值的检验气流仪（如图Y145C型）USTERMICRONAIRE-775型Y145C型棉纤维的常规检验(5)—强度强度指标：断裂强力，断裂比强度，断裂长度强度与成纱质量的关系影响因素：棉花的种类、品种，生长环境，成熟度测量：束纤维，单纤维化学性质（6）水的作用：不溶于水，但会膨胀，纵：1～2%，横40-45%酸的作用：不耐酸碱的作用：耐碱，可在碱液中进行丝光处理氧化剂的作用：氧化剂会使纤维素发生降解破坏微生物的作用：在潮湿条件下，易霉变有机溶剂的作用：不溶于一般溶剂棉纤维的常规检验(7)—疵点疵点及其危害是由于生长发育不良和轧工不良而形成的对纺纱有害的物质。一般在纺纱工艺中有害疵点不易清除，或包卷在纱条中或附着在纱条上，使成纱条干恶化，断头增加，外观变差，直接危害纺纱生产和纺织最终产品的质量。种类：棉结索丝、带纤维籽屑和软籽表皮、不孕籽、僵片、黄根检验：手拣法得到的指标（每种疵点）：粒数/100g，重量百分率棉纤维的常规检验(8)—糖分糖分的危害：粘性，三缠现象糖分的检验：贝氏试剂棉纤维的常规检验(9)—天然转曲一根成熟的棉纤维在显微镜中观察时，可以看到象扁平的带子上有着许多螺旋形的扭曲，这种扭曲是棉纤维在生长过程中自然形成的，因此称之为“天然转曲”。天然转曲一般以单位长度（1cm）中扭转180度的个数表示，细绒棉的转曲数约为39-65次/cm原棉综合检验目的：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。棉纤维的其他检验方法—试纺单唛试纺成份试纺一条龙试纺HVI（HighVolumeInspection）//UI/Default.aspx/news/html/2008-8-13/n89337.htmlXJ120快速棉纤维性能测试仪长岭纺电/qikan_xiang.asp?id=61总结原棉的形态和结构原棉的品质评定（品质检验及公量计算）原棉的常规检验（基本定义，各种指标，和成纱关系，计算）返回第二节麻纤维分类化学组成麻纤维的形态结构麻纤维的主要性能常见麻纤维介绍麻纤维分类★韧皮纤维（软质