第二章 天然纤维素纤维

第二章天然纤维素纤维本章要点：熟悉天然纤维素纤维的主要品种；了解棉、麻纤维的生长及种类；掌握棉、麻纤维的组成、形态结构及主要性能；了解棉、麻纤维的初加工；了解竹纤维的性能及开发应用；第一节棉纤维第一节棉纤维一、棉纤维的形成棉纤维生长的三个周期:

伸长期/加厚期/转曲期

几个概念：

天然转曲：棉铃裂开后吐絮，棉纤维与空气接触，纤维内水份蒸发，胞壁发生扭转，形成不规则的螺旋形，称为天然转曲

短绒：在开花第三天后从胚珠表面细胞层所发生的纤维初生细胞，往往不久即停止发育，最后成为附在种籽表面的短绒

棉纤维的主要组成物质是纤维素。化学结构式为(C6H10O5)n正常成熟的棉纤维纤维素含量约为94%。此外还有少量的多缩戊糖、蜡质、蛋白质、脂肪、水溶性物质，灰分等伴生物。伴生物的存在对棉纤维的加工使用性能有较大的影响。

二、棉纤维的主要组成物质三、棉纤维的形状结构1.棉纤维的截面形态结构正常成熟的棉纤维，截面是不规则的腰圆形，有中腔。未成熟的棉纤维，截面形态极扁，中腔很大；过成熟的棉纤维，截面呈圆形，中腔极小。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生成。（1）表皮层—具有防水和润滑作用（2）初生层初生层很簿，纤维素含量也不多。纤维素在初生层中呈螺旋形网络状结构。与棉纤维的表面性质密切相关。（3）次生层次生层是棉纤维在加厚期淀积而成的部分，几乎都是纤维素。

棉纤维的日轮;棉纤维具有天然转曲的原因：纤维素在次生层中的淀积并不均匀，以束状小纤维的形态与纤维轴倾斜呈螺旋形（螺旋角约250~300），并沿纤维长度方向有转向。次生层决定了棉纤维的主要物理性质。（4）中腔同一品种的棉纤维，外周长大致相等。中腔对棉纤维的颜色有影响。2.棉纤维的纵向形态棉纤维具有天然转曲，它的纵面呈不规则的而且沿长度方向不断改变转向的螺旋形扭曲。

①成熟正常的棉纤维转曲最多；未成熟的棉纤维呈薄壁管状物，转曲少；过成熟的棉纤维呈棒状，转曲也少。

②转曲数：棉纤维单位长度中扭转半周即180度的个数称为转曲数。一般长绒棉的转曲数多于细绒棉，细绒棉的转曲数约为39—65个/cm。

③天然转曲使棉纤维具有良好的抱合力，有利于纺纱工艺过程的正常进行和成纱质量的提高。但转曲反向次数过多的棉纤维强度较低。优点：棉纤维细长柔软，吸湿性好、耐强碱、耐有机溶剂、耐漂白剂以及隔热耐热，是最大宗的天然纤维。其不仅可以方便地进行各种染色和纺织加工，而且可进行丝光处理，或其他改性处理，以增加纤维的光泽、可染性及抗皱性等。缺点：弹性和弹性恢复性较差、不耐强无机酸、易发霉、易燃。四、棉纤维的特性丝光：棉纤维在一定浓度的氢氧化钠溶液或液氨中处理后，纤维横向膨化，从而截面变圆，天然转曲消失，使纤维呈现丝一般的光泽。如果膨化的同时再给予拉伸，则在一定程度上可改变纤维内部结构，从而可提高纤维强力。1.按品种分：细绒棉（陆地棉）/长绒棉（海岛棉）/粗绒棉（亚洲棉）/草棉（非洲棉）；2.按棉花色泽分:白棉、黄棉和灰棉。3.按初加工方法分:锯齿棉和皮辊棉。

轧花：原棉（皮棉）：衣分率：

五、棉纤维的分类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，整齐度较高长，低、短绒没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1.能抗虫的棉花品种2.能抗除草剂的棉花品种3.彩色棉定义：是指天然生长的非白色棉花。是纤维细胞发育过程中色素沉积的结果，是白色棉纤维色素基因变异的类型。

特点：回避染色加工，减少环境污染和能源消耗；色调偏深、暗；产量低、衣分率低、非纤维素成分含量高、纤维长度偏短、强度偏低、可纺性差等。彩色棉纤维长度一般为20~25mm，中段线密度为2.5~4.0dtex。

六、棉的其他品种4.木棉（1）属果实纤维；（2）形态结构截面为圆形或椭圆形，薄壁、大中空结构；纵向呈薄壁圆柱形，表面有微细凸痕，无转曲。（3）木棉的基本性能木棉纤维块体浮力好强力较低，伸长能力小吸湿性好于棉耐酸碱性较好上染率比棉纤维低虽不适于单纤维纺纱，但可以混纺，尤其是作为絮填隔热吸声材料和浮力救生材料极佳七、棉纤维的主要性能1.长度

(1)影响棉纤维长度的主要因素

棉纤维的长度主要取决于棉花的品种，生长条件和初加工。通常细绒棉的手扯长度均为23—33mm，长绒棉为33—45mm

(2)棉纤维的长度与纺纱工艺及成纱质量关系

一般长度越长，且长度整齐度越高，短绒越少，可纺纱越细，纱线条干越均匀，强度高，且表面光洁，毛羽少。2.线密度(细度)（1）我国棉纤维的线密度检验现采用中段称重法和气流测定法。由于气流测定法快速、简便、代表性强，故已广泛应用于国产细绒棉。长绒棉和部分外棉则尚用中段称重法。(2)影响棉纤维线密度的因素

棉纤维的线密度主要取决于棉花品种、生长条件等。一般长绒棉较细，为1.11~1.43dtex（9000—7000公支），细绒棉较粗，约1.43—2.22dtex（7000—4500公支）。(3)棉纤维的线密度（细度）与纺纱工艺及成纱质量关系

在成熟正常的情况下，棉纤维的线密度小，有利于成纱强力和条干均匀度，可纺线密度低的纱。3.吸湿性（1）我国原棉的回潮率一般在8%—13%（2）我国规定原棉的标准含水率为10%（3）回潮率与纺纱工艺的关系

原棉含水的多少会影响重量、用棉量的计算及以后的纺纱工艺。回潮率太高的原棉不易开松除杂，影响开清棉工序的顺利进行，还容易扭结成“萝卜丝”。回潮率太低则会产生静电现象，造成绕罗拉、绕皮辊、纱条中纤维紊乱、纱的条干不均匀等4.化学稳定性由于棉纤维的主要组成物质是纤维素，所以它较耐碱而不耐酸。5.成熟度(1)成熟度的定义

棉纤维中细胞壁的增厚程度，即棉纤维生长成熟的程度称为成熟度。(2)棉纤维的成熟度与其他物理性能的关系

成熟正常的棉纤维，天然转曲多，抱合力大，弹性好，有丝光，对加工性能和成纱品质都有利。成熟度差的棉纤维，线密度较小，强力低，天然转曲少，抱合力差，吸湿较多，且染色性和弹性较差，加工中经不起打击，容易纠缠成棉结。过成熟的棉纤维天然转曲少，纤维偏粗，也不利于成纱强力。

成熟度能综合反映棉纤维的内在质量。

(3)表示成熟度的指标--成熟系数。成熟系数是根据棉纤维中腔宽度与胞壁厚度的比订出的相应数值。成熟系数越大，表示棉纤维越成熟。一般正常成熟的细绒棉平均成熟系数为1.5~2.0左右。成熟系数在1.7—1.8时，对纺纱工艺和成纱质量都较理想。长绒棉的成熟系数如用同样的腔宽壁厚比值来看较细绒棉高些，通常为2.0左右。6.马克隆值国际标准中用马克隆气流仪来测定棉纤维的细度，以克隆值来表示。马克隆值是指每英寸长棉纤维重量的微克数。马克隆值是反映棉花成熟程度和细度的综合指标，马克隆值越大，棉纤维越粗，同时也反映棉纤维成熟度较高。我国国标中也采用马克隆值来测定棉纤维细度。国家标准把马克隆值分为A、B、C三级。A级：3.7—4.2；B级：3.5—3.6、4.3—4.9；C级：3.4及以下、5.0及以上。测定马克隆值的仪器是Y145（或Y175）气流仪。7.强伸性湿强比干强增加2%-10%8.弹性弹性较差9.耐热性一般10.染色性较好11.防霉变性不好八、原棉检验

原棉检验的目的：

原棉检验是为了充分掌握原棉的性能及其与成纱质量的关系，以达到合理使用原棉，提高成纱产量与质量的目的。特别是新棉上市与使用外棉，要认真调查研究，掌握它的性能，采取相应措施。所以原棉检验是棉纺厂的一项重要工作。1.原棉检验的方法：根据我国的经验，原棉抽检验采用手感目测、仪器检验和单批（单唛）试纺三者结合的方法进行。2.手感目测是依靠人们的感官，如手扯、手摸、眼看、耳听等，根据个人长期积累的经验来检验原棉的各种性能。特点：优点—检验面广，代表性大，速度快，更重要的是能检验目前工厂中尚不能以一般仪器来检验的性质，如柔软度、抱合力、色泽等。缺点—检验结果因人、因条件而异，且一般无具体数据表示。3.仪器检验---是利用仪器来测量原棉的各种性能，如长度、线密度、强力、成熟度、含水、含杂等。特点：优点--它可得出原棉各项性能的具体指标，比较客观、科学。缺点--但由于试样少，故代表性差，检验速度慢，还存在试验误差和仪器误差，试验项目还有局限性。4.单批（单唛）试纺---是将单一批号（唛头）的原棉小量试纺成纱后，根据成纱质量和试纺中的生产情况正常与否，掌握该原棉的性能。特点：优点--其结果对生产具有直接参考价值。缺点--但费时费力。由于纺纱条件不同，与实际大面积生产有时也有一定差距。手感目测、仪器检验和单批（单唛）试纺三结合的方法可以取长补短，相互核对，从而做到正确掌握原棉。三结合的具体内容包括业务检验、物理性能检验、逐包检验等三个检验以及单批（单唛）试纺，必要时还可以进行成分试纺。业务检验包括：分级、手扯长度、含水、含杂检验等内容。物理性能检验包括：长度、线密度、强力、成熟度检验等内容，另外还要进行疵点检验和含糖检验等。逐包检验是把发进车间的每一包原棉，使用前逐包进行手感目测检验，如发现异常应另行处理。(一）业务检验在原棉的工商交接验收时，需对棉花品质进行综合评定，这一工作称为业务检验。根据其四项检验中的品级和手扯长度确定价格，含水和含杂确定原棉重量（1）取样(扦样)在进行检验前需先取样。取样的原则是随机抽取。按批检验抽样：数量按包数10%抽样。每包抽取约300g，形成批样。回潮率批样（100g/包）要密闭。

逐包检验抽样（针对大包型）：用专用取样装置在每个棉包两侧中部切取两个切割样品260×105(或124)mm，重量不少于125g。（2）品级检验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。品是品质，级是级别。

品级划分依据：成熟程度、色泽特征、轧工质量分级情况：细绒棉分七级，一级至七级（无级外棉）。三级为标准级，一级至五级为纺用棉。长绒棉分为一至五级，三级为品级标准级，五级以下为级外棉。彩棉分为一至三级，二级为品级标准级，三级以下为级外棉。

品级标准分为文字标准和实物标准评级方法：在分级室内人工模拟昼光光线或北窗射入的正常光线下，手持棉样，在实物标准旁逐样对照，决定棉样品级。

。黄棉、灰棉、剥桃棉等成熟度差、光泽呆滞、强力低、缺乏弹性，不得超过四级。（3）手扯长度检验将品级检验后棉样用手扯的方法整理成没有丝团、杂质，纤维平直，一端平齐的小棉束，放在黑绒板上，量取平齐端到另一端不露黑绒板处的距离即为手扯长度。手扯长度的量度单位是毫米，在业务检验中以1mm间距分档，分为7个级。五级花长度长于27mm时，按27mm计。六级、七级棉花长度均按25mm计。长绒棉则分为33mm、35mm、37mm三档。（4）含水检验测定原棉的回潮率或含水率。常用的方法是电测法和烘箱法（5）含杂检验原棉中含有的非纤维性物质及其着生的纤维，如沙土、枝叶、铃壳、虫屎、虫尸、棉籽、破籽、不孕籽、带纤维籽屑、软籽表皮等称为杂质。原棉含杂多少以含杂率表示。含杂率是指原棉中所含杂质的重量占原棉重量的百分率。其计算式如下：I=Gi/G×100（%）式中：I—原棉含杂率（%）Gi—杂质重量（g）G—原棉重量（g）我国规定原棉标准含杂率，皮辊棉为3%，锯齿棉为2.5%。实际含杂率不足或超过时，原棉重量除应按标准含水率折算外，还要同时按标准含杂率折算。其折算公式为：九、原棉质量标识和刷唛格式1、质量标识：为了交接和使用上的方便，每批原棉在品级、手扯长度等决定之后，规定将其以代号形式刷在棉包上，称为原棉质量标识或唛头代号。它是按棉花类型、品级、长度级、马克隆值级顺序表示。6、7级棉花不标马克隆值级。类型代号：黄棉以Y标示；灰棉以G标示；白棉不做标示。品级代号：一级至七级用“1”——“7”标示。长度级代号：25mm至31mm用“25”——“31”标示马克隆值级代号：A、B、C级，分别A、B、C标示。皮辊棉、锯齿棉代号：皮辊棉在质量标识下方划横线，锯齿棉不做标示。2、刷唛格式棉包一般为重约220Kg的大包，刷唛格式规定如下：产地：刷省（区、市）、县（市）加工单位：刷轧花厂全称质量标识：按国家规定标准执行批号：按规定的代码表示产地、产区、年份等包号：所在批次的棉包编号毛重：刷棉包实际称见重量，单位为公斤，精确到小数点后一位。生产日期：第二节麻纤维一、分类：

韧皮纤维（软质纤维）：苎麻，亚麻，黄麻，大麻，罗布麻等叶纤维（硬质纤维）：剑麻，蕉麻

二、麻纤维的初步加工目的：从韧皮或叶子中取出纤维；包括剥制和脱胶。脱胶的方法主要有：微生物脱胶和化学脱胶。脱胶程度：全脱胶和半脱胶。工艺纤维：又称束纤维。亚麻、黄麻等单纤维很短，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作为纺纱用纤维，称为工艺纤维。麻纤维的主要组成是纤维素，其含量视麻的品种而定,一般约占60％~80％。其中苎麻，亚麻的纤维素含量略高。黄麻等则低些。除纤维素外还有木质素、果胶、脂肪及蜡质、灰分和糖类物质等。三、麻纤维的基本组成四、麻纤维的特性麻纤维的吸湿性好、强度高、变形能力小，纤维以挺爽为特征；苎麻原产中国，有中国草之称，也以我国产量最多。其品质优良，有较好的光泽，呈青白色或黄白色。苎麻织物宜作夏季面料和西装面料，也是抽纱、刺绣工艺品的优良用布五、苎麻(中国草)1.苎麻纤维结构纵向外观为圆筒形或扁平形，没有转曲，纤维外表面有的光滑，有的有明显的条纹，纤维头端钝圆；横截面为椭圆形，且有椭圆形或腰圆形中腔，胞壁厚度均匀，有辐射状裂纹。2.苎麻纤维的主要性能1）纤维规格：可单纤维纺纱2）断裂比强度与断裂伸长率：强度是天然纤维中最高的，伸长率较低。3）初始模量：较高4）弹性：弹性恢复性较差，苎麻织物抗皱性和耐磨性较差。5）具有较强的光泽6）吸湿性：具有非常好的吸、放湿性能7）耐酸碱性：较耐碱不耐酸8）耐热性：耐热性好于棉9）染色性：较好亚麻对气候的适应性强，种植区域很广。原苏联的产量最多，我国主要产地是黑龙江、吉林等省。亚麻品质也较好。脱胶后呈淡黄色。用途较广，除服装和装饰用外，亦可用于水龙带等工业用布。六、亚麻1.亚麻纤维形态结构纵向中间粗，两端尖细，中空，两端封闭无转曲；中部纤维截面为多角形，纤维细胞壁厚2.亚麻纤维主要性能1）纤维规格：工艺纤维纺纱2）断裂比强度与断裂伸长率：有较好的强度，伸长率较低。3）初始模量：较高4）具有较好的光泽5）吸湿性：具有很好的吸、导湿性能6）抗菌性：对细菌具有一定的抑制作用七、黄麻1.黄麻纤维形态结构纵向光滑，无转曲，富有光泽；横截面一般为五角形或六角形，中腔为圆形或椭圆形，且中腔的大小不一致；2.黄麻纤维主要性能1）纤维规格：工艺纤维纺纱2）断裂比强度与断裂伸长率：有较好的强度，伸长率较低。3）富有光泽4）吸湿性：具有很好的吸、导湿性能5）耐热性：燃点低，易燃八、汉（大）麻1.汉麻纤维的形态结构横截面：多为不规则的三角形、四边形、扁圆形、腰圆形或多角形等，中腔呈椭圆形，中腔较大。纵向：有许多裂纹和微孔，并与中腔相连；2.汉麻纤维主要性能1）纤维规格：工艺纤维纺纱2）断裂比强度与断裂伸长率：优于亚麻，