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1、,第三章 植物纤维,第一节 种子纤维第二节 韧皮纤维第三节 叶纤维第四节 维管束纤维,2,内容提要：植物纤维的分类棉纤维和木棉纤维的形态特征及其主要性能特点各类麻纤维的形态特征及主要性能特点竹纤维的形态特征及其主要性能特点,第一节 种子纤维,植物纤维的主要组成物质是纤维素，还有果胶、半纤维素、木质素、水溶物、灰分等。四类：种子纤维、韧皮纤维、叶纤维、维管束纤维,种子纤维主要包括棉纤维、木棉纤维和椰壳纤维。,4,棉的生长过程:,原棉（皮棉）,籽棉,采摘,一、棉纤维(cotton fiber),棉铃或棉桃,吐絮,5,1.按品种分类（1）细绒棉（陆地棉）：原产于美洲大陆，占总种植面积98%以上，产量
2、高。长度：23-32mm；细度：；单纤强度：根。纺厂的主要原料（2）长绒棉（海岛棉）：原产于美洲西印度群岛，又细又长又结实的棉花，我国新疆盛产长绒棉。长度：33-75mm；细度：；强度：根。是高档棉纺产品的原料。（3）粗绒棉（亚洲棉）：原产于印度，纤维粗短只能纺粗特纱，产量低，纺织价值低，以趋淘汰。长度：15-24mm；细度：；强度：根。（4）草棉（非洲棉）：纤维粗短，停止种植。,（一）棉纤维的分类,(1N=100cN),6,2.按初加工方法分 初加工：将籽棉上的纤维与棉籽分离的过程，亦称轧棉（y min）。（1）籽棉：带有棉籽的棉花。（2）皮棉（原棉）：去除棉籽所得到的棉纤维。皮棉重量占籽棉
3、重量的百分数，称为衣分率（3040）。（3）锯齿棉：用锯齿轧花机加工的皮棉。纺纱用棉多为锯齿棉。（4）皮辊棉：用皮辊轧花机加工的皮棉。,7,锯齿棉和皮辊棉的特点：,8,3.按色泽分（1）白色棉：有白棉（纺织原料）、黄棉、灰棉。（2）彩色棉：天然生长的非白色棉花，有称有色棉。产品不用染色，无污染。,9,（二）棉纤维的生长发育与形态特征,1、棉纤维的生长发育 整个棉纤维的形成过程可分为三个时期:伸长期、加厚期、转曲期。（1）伸长期：主要增长长度而胞壁极薄，形成有中腔的细长薄壁管状物。（16-25天）（2）加厚期：细胞壁由外向里逐日螺旋淀积纤维素，最后留有中腔，与成熟度有关。（35-55天）（3）转
4、曲期：棉纤维干涸后，胞壁产生扭转，形成不规则的螺旋形，称为天然转曲。一定条件下形成“短绒”、“不孕籽”。影响棉纤维长度的因素：,品种、生长条件、后加工。,10,2.棉纤维的形状特征,（1）纵向形态：具有天然转曲的扁平带状。,纵向形态（正常成熟）,11,“天然转曲”的成因：纤维素以螺旋状原纤形态一层一层沉积，螺旋方向有左也有右，在纤维的长度方向反复改变，当纤维干涸后，胞壁产生扭转，形成“天然转曲”。天然转曲使棉纤维具有一定的抱合力，有利于纺纱工艺的进行和成纱质量的提高。,薄带状、没有或很少转曲,呈棒状，转曲少见,成熟度低的棉:,过成熟的棉:,12,（2）横向形态：腰圆形有中腔。,棉纤维的横向形态
5、,正常成熟,13,截面形态及扁、中腔较大,截面呈圆形、中腔很小的,未成熟的棉：,过成熟的棉：,14,（3）截面结构,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组成。,棉纤维结构示意图,表皮层：影响表面性质,（1）棉蜡、果胶和脂肪组成。（2）具有防水和润滑作用，使棉纤维具有良好的适宜于纺纱的表面性能，但棉腊会影响染整加工，应在染整加工前将其去除。,初生层：约束和保护作用,纤维的初生细胞壁，由网状原纤组成。对棉纤维整体起约束和保护作用。,次生层：纤维主体，决定主要的物理机械性质,（1）棉纤维在加厚期淀积而成的部分，几乎都是纤维素。（2）纤维素逐日淀积一层形成了棉纤维的日轮。（3
6、）与棉纤维的成熟度、天然转曲有关。（纤维素以束状小纤维的形态与纤维轴倾斜呈螺旋形,在纤维长度方向上有左有右，使得棉纤维有天然转曲。）,日轮,18,中腔：影响颜色、保暖性等,（1）纤维停止生长后，胞壁内遗留下来的空隙。同一品种的棉纤维，外周长大致相等，次生层厚时中腔就小，次生层薄时中腔就大。（2）含有少量原生质和细胞核残余，对棉纤维的颜色有影响。,19,（三）棉纤维的组成及化学性质,1.组成主要成份：纤维素（葡萄糖剩基以苷键反转180相连），约95%。伴生物：蜡质、糖份、果胶、灰分，占5%左右,纤维素分子式：,纤维素的化学结构：,n：6000-15000,20,2.化学性质,（1）水的作用：不溶
7、于水，但会膨胀。纵向：1%-2%；横向：40%-45%（织物变厚导致缩水）。（2）碱的作用：在碱中较稳定，不会被破坏。丝光：通常是指棉制品（纱、布）在张紧状态下经浓碱液(NaOH或液氨)处理，以获得持久的光泽，并提高对染料吸附能力的加工过程。,21,丝光后结构变化：天然转曲消失成为棒状；无定形区有所增加，结晶区有所下降；取向度提高。丝光后性能变化：光泽、染色性改善；强力增大，尺寸稳定性增加；化学性能活泼。单丝光：用纯棉纱织成布后，再将布进行丝光后处理。双丝光：纱线经过丝光处理后织成布，再将布进行丝光处理。,丝光棉横向,丝光棉纵向,22,（3）酸的作用：不耐酸（遇强酸水解或发生酯化反应）,利用该
8、性质可生产涤棉烂花布。涤棉包芯纱织物通过与有花纹的酸滚筒接后制得的半透明织物。,23,（4）氧化剂的作用：氧化剂会使纤维素发生降解破坏，特别在碱性条件下更严重。（氧化性漂白的条件控制）（5）微生物的作用：不耐霉菌，霉变后强力下降。（6）染色性：染色性好，可用多种染料进行染色。,24,（四）棉制品的特性1.具有较好的吸湿透气性，回潮率10左右；2.不是很怕阳光，但过度暴晒会使棉制品产生氧化现象；3.耐虫蛀不耐霉菌，最怕潮湿；4.虽然穿着舒适，但容易起皱，所以大多数洗后需要熨烫。,25,业务检验 工商交接时进行的检验，或称商业检验。检验项目有品级、（手扯）长度、含水、含杂。（1）品级细绒棉1-7级
9、，3级为标准级，1-5级为纺用棉，7级以下为级外棉。长绒棉1-5级品级评定依据：成熟度、色泽特征、轧工质量评定方法：实物标准结合文字标准（品级条件）,（五）棉纤维的业务检验,26,实物标准(每年更新),文字标准,28,（2）（手扯）长度 用手扯法来测定：按照规定的工作法，反复拉扯棉束，把梳理好的棉纤维放在黑绒板上，用钢板尺测量。以1mm分档：25mm,26,31mm（28mm为长度标准级）,29,30,（3）含水 棉花收购中用电阻测湿仪快速测定。（4）含杂 棉花中夹杂的非纤维性物质，如泥沙，枝叶，棉籽，破籽，虫屎等。用目光估计，或用纤维杂质分析机测定。,31,2.唛头代号（原棉质量标识）,唛头
10、代号按类型、品级、长度、马克隆值的顺序标示（六、七级原棉不标马克隆值级）。类型：黄棉“Y”，灰棉“G”，白棉不作标示；品级：“1”、“7”；长度：“25”、“31”；马克隆值：用A、B、C标示；轧工：皮辊棉在质量标识下加“_”，锯齿棉不标。例：229A 2表示2级棉，29表示手扯长度为29mm，马克隆值A级，该棉为锯齿棉白棉。,32,（六）棉纤维的性能检验,用专门的仪器进行检验，在实验室内进行。对纺织厂来说，是为了充分掌握原棉的性能，以合理使用原料。包括以下几方面：1.长度2.细度3.成熟度4.强度5.天然转曲6.原棉的水分、杂质与疵点7.综合检验,33,1.长度（1）长度分布 随机取出一束纤
11、维试样，其中各根纤维的长度都是不相等的、长短不齐的。可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。如果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。,自然长度排列图（拜氏图）,34,将不同长度的纤维称重，可作出纤维长度-重量分布曲线，其一般为右偏曲线。,35,（2）纤维长度与纱线质量的关系,与成纱强度：在一定范围内，长，成纱强度大；整齐度高，强度大；与成纱细度：长，极限细度细（保证强度）；与成纱毛羽：长，毛羽少；与成纱条干：长、整齐度高，条干好。,36,（3）长度指标与检验（单位mm）手扯长度Lh：按一定手法，整理而得的纤维束的长度。工
12、商交接中按该长度进行结算。主体长度Lm：一批棉样中含量最多的纤维的长度，Lm Lh。根数Lm：纤维中根数最多的那部分纤维的长度 重量Lm：纤维中重量最重的那部分纤维的长度（即主体长度落在重量最大的一组中）。常采用重量主体长度。,37,平均长度：纤维长度的平均值。有重量加权平均长度Lg 和根数平均长度 Ln。品质长度Lp：又称右半部平均长度，比主体长度长的那部分纤维的重量加权平均长度。（用于确定工艺参数）短绒率：长度在某一界限以下的纤维所占的百分率（表示长度整齐度的指标）。界限：细绒棉16mm，长绒棉20mm。,2.5跨距长度：数字式照影仪测试时，离纤维梳子即钳口线3.81mm（0.15in）处
13、纤维相对根数设为100时从钳口线到纤维相对根数为2.5处的距离。整齐度=(L50%/L2.5%)100%,2.细度,分直接指标和间接指标。（P25）（1）直接指标：用直径、截面积及宽度等来表达。截面接近圆形时，常用这些指标，单位（m）。非圆形的面纤维，可用理论直径来表示。,D：理论直径；周长；,测量方法：显微镜切片法。,40,（2）间接指标特克斯（定长制）：1000米长的纤维所具有的质量克数 公式：长绒棉：；细绒棉：公制支数（定重制）：1g纤维所具有的长度m数。公式：长绒棉：6500公支以上；细绒棉：5000公支左右 特克斯和公制支数的换算：,41,马克隆值 M（Micronaire）用马克隆
14、气流仪测得的综合表达棉纤维细度与成熟度的指标。本身无量纲，相当于单位长度（英寸）的重量（微克）。值越大，纤维越粗。,42,M在范围内的棉花具有正常的纺纱价值（优质马克隆值），过高的马克隆值，纺纱时的落棉量较少、棉纱条干均匀、纱疵少、棉纱外观等级高，但棉纱抱合力下降、断头率增加，棉纱强力和可纺支数下降；过低的马克隆值，棉纱强力和可纺支数较高，但纺纱时的落棉量较多、棉纱外观等级低。美国农业部1966年做为分级指标，目前是欧美棉花市场的品质指标。我国2000年新棉花标准中增设了马克隆值，按马克隆值的大小分A、B、C三级（A级最好）。马克隆值A级（）、B级（）、C级（3.4级以下，5.0级以上）。,4
15、3,中段切断称重法 步骤：梳理切断(Lc=10mm)称重(Gc,mg)数根数(nc)计算纤维细度(公制支数)细度公式：气流仪法 比表面积S0：单位体积的表面积。原理：在一定容积的容器内放置一定重量的纤维，容器两端有网眼板，可以通过空气，当两端有一定压力差的空气流过时，则空气流量与纤维的比表面积平方成反比。读数标定：结合中断称重法。气流仪工作动画。,NmL/G=10nc/Gc,（3）测试方法,44,（4）细度与成纱质量、纺纱工艺的关系成纱强度及极限细度 其它条件相同时，纤维越细，成纱强度越高；可纺纱的极限细度愈细。成纱条干 纤维越细，成纱条干越均匀。纺纱工艺 纤维越细，加工时易扭结、折断而产生棉
16、结、短纤维。纤维越细时，刚性越差，细纤维不宜做起绒织物的起绒纱。,45,3.成熟度,棉纤维细胞壁的加厚程度。胞壁愈厚，愈成熟。（1）指标 成熟度系数是根据棉纤维腔宽与壁厚比值的大小所定出的相应数值，值越大越成熟。,46,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。,47,一般正常成熟的细绒棉成熟度系数为1.52.0左右，长绒棉成熟度系数2.0左右，从纺纱角度考虑成熟度系数为1.7 1.8较为理想。（2）测试方法A.中腔胞壁对比法：最基本的测试方法B
17、.偏振光法偏光显微镜法：用干涉的颜色判别偏光成熟度仪：成熟度不同偏振光透过率不同，得平均成熟度等数。C.NaOH膨胀法（显微镜法）：18%NaOHD.气流仪法,48,（3）成熟度与纤维、纱线的关系,正常成熟的棉纤维，截面粗、强度高、弹性好、有丝光、有较多的天然转曲。成熟差的棉纤维细度较细，强力较差，加工中经不起打击，容易纠缠成棉结，染色性差。未成熟与过成熟的棉纤维天然转曲少，过成熟的棉纤维扁粗，对成纱强力不利。,49,4.强度,（1）指标强力P（绝对强度）：拉断一根纤维所需的力，单位cN或N。细绒棉根，长绒棉4-6cN/根。比强度P0（相对强度）：拉断单位细度纤维所需的外力，单位N/tex或c
18、N/tex、cN/dtex。断裂长度L：自身重力与断裂强力相等时的长度，单位是千米，但表示的是纤维的相对强度。棉纤维的湿强大于干强。,50,例：细绒棉0.2tex，断裂强力4.0cN，计算断裂长度（20.4Km）,细绒棉L：21 25Km，长绒棉L：30Km,L,P0的单位为cN/dtex；,51,（2）测试 A.单纤维测试：逐根测试纤维的拉断强力，然后计算各项指标。B.束纤维测试（速度快）卜氏（Pressley）束纤维强力仪 斯特洛（Stelometer）强力仪,52,5.天然转曲,棉纤维的外形特征之一，转曲的存在，使抱合力增大，有利于纺纱，提高产品的质量。其指标的应用和测量在企业中很少见。
19、（1）指标：转曲数，每1cm中扭转180度的个数（2）测试：显微镜或投影仪，一定长度纤维上转 180度的次数，再换算成每厘米的转曲个数。（转曲存在反向）（3）转曲多、抱合力大、品质好。,（1）原棉水分 以含水率或回潮率表示(多用回潮率)。含水率M 纺织材料中所含的水分重量对纺织材料湿重的百分比。回潮率W 纺织材料中所含的水分重量对纺织材料干重的百分比。,Ga纺织材料湿重；G0纺织材料干重。,6.水分、杂质与疵点,54,（2）含杂与疵点 杂质：原棉中夹杂的非纤维性物质，如泥沙，枝叶，棉籽，破籽，虫屎等。疵点：原棉中存在的有害于纺纱的纤维性物质，如索丝、棉结等。在准确分析时，常用下列指标：标准含杂
20、率：皮辊棉为3%，锯齿棉2.5%。实际含杂不足或超过标准时，应按标准进行调整。,55,7.原棉纺纱性能综合检验,手感目测、仪器检验、单唛试纺相结合（三结合）。（1）手感目测 通过手扯、手捏、手摸等人体感觉器官进行原棉性能检验。检验项目：长度及整齐度，强度，弹性，成熟度，色泽，抱合力，柔软性，杂质疵点等。优点：取样多、速度快、代表性强、可在车间现场进行。缺点：对检验人员要求较高、人的主观影响大，一般无具体数据。,56,（2）仪器检验 用实验室专门仪器进行单项性质测试。检验项目：长度、细度、强度、成熟度、含水、含杂等。优点：数据比较可靠、稳定（重现性好）。缺点：试验数量少、花费时间长、需专门仪器和
21、经过训练的技术人员。,57,（3）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：可以测定单项指标不能或无法检验的内容；缺点：试验成本高，费时费力。,58,（4）HVI900系统 HVI于80年代在美国问世，推出HVI800、900系列，HVI1000是2004年Uster公司推出的新机型，它结合了世界科技新技术，是一种大容量、多指标、快速、准确的综合性棉花全自动检测仪器。其由一名操作员操作，系统自动进行纤维取样，每一次测试可获得纤维长度、长度整齐度、短纤维指数、断裂比强度、断裂伸长率、
22、马克隆值、光反射率、黄度、杂质粒数、杂质面积百分比等十多项指标的测试结果，只需2030s时间。,59,60,1.彩色棉概况 彩色棉是天然生长的非白色的棉花。1982年美国南部地区研究中心改良了彩色棉花的性能，已拥有棕、绿、紫、灰、橙等色泽品种。1994年我国开始彩色棉花的引进与种植研究，彩色棉花的产量已居世界第二位。彩色棉附加价值高（是白棉的3-5倍），加工成本低，代表纤维发展的方向。,二、彩色棉,彩 色 棉,62,彩棉图片,2.彩色棉纤维的形态与结构,横向形态：腰圆形或椭圆形，中腔大。纵向形态：类似白棉，扁平带状，有天然扭曲。结晶度约60-70，小于白棉。纤维素的含量小于白棉。,绿棉横截面
23、棕棉横截面,3.彩色棉纤维的主要性能,（1）物理性质 长度偏短，强度偏低。马克隆值高低差异大，长整齐度较差，短绒含量高等。织物易褶皱。（2）化学性质 基本化学性能类似白棉，但因含色素，在一定条件下会发生颜色变化。（3）色泽不均匀,白棉与彩棉品质指标的比较,4.彩棉的缺陷,天然彩色棉的市场份额目前还很微小，原因如下：（1）颜色浅，不够鲜艳，且品种少，现可被加工的天然彩色棉目前主要有棕色和绿色两大系列色彩。,（2）天然彩色棉色素很不稳定，纤维色泽不匀，稳定性差：色素遗传不稳定，后代有白色等颜色；纺织加工中色素不稳定，遇酸、碱、氧化剂等化学试剂或温度、PH值变化时，会变色、退色、掉色等；服用过程中色
24、素不稳定，穿着过程中受日晒、洗涤、熨烫也会变色、退色、掉色。,彩棉的缺陷,（3）天然彩色棉产量低、亩产不稳定、成熟度差，纤维单强偏小，纤维较短，细度偏细，含棉籽壳、棉杂较多；短绒率高。因此天然彩色棉的纺织加工技术不能完全套用白棉的加工工艺，天然彩色棉的许多纺织加工技术与白棉纺织品的加工技术完全不同，比白棉纺织品的加工技术要求更高更严格，加工工艺更加复杂，有其独特性，是一门全新的纺织加工技术。,彩棉的缺陷,彩棉-绿色希望,彩色棉的“生态、绿色、环保”特性，在消费者的心目中已经牢固地树立环保的理念。天然彩色棉最适于开发贴近皮肤的纺织品和服装系列产品，以及婴、幼儿系列产品。在相当长的时间内，天然彩色
25、棉在绿色纺织品中可以独树一帜，但还不到占据市场消费的主流阶段。,5.彩棉的加工方法,因彩棉较短、细、强力低，在纺织加工中单独生产还受到一定的限制，常进行混纺：与白色棉混纺：不同混纺比可形成不同色调、亮度的纱线，便于制造不同色彩的面料。与合成纤维混纺：混入少量合成纤维（通常不超10%），可提高纱线强度等。以合成纤维长丝为芯进行包缠纺。保证了彩色棉花天然纤维特性，纱线强度高，成衣有良好的形态稳定性。彩色棉纤维与其它功能性纤维混纺，制成具有保健功能的织物。,目前，我国有新疆天彩科技股份有限公司、北京大彩纺织服装有限公司、江苏常州顶呱呱服装有限公司、河南安阳周天彩色棉公司、大连九彩罗彩色棉公刘、海南琼
26、天彩色棉公司、甘肃飞大彩色棉公司等多家企业在进行彩色棉产品开发。仅新疆天彩科技股份有限公司就开发了二十多种彩棉纱、26种针织面料、58种机织而料；北京天彩也开发了近百种面料。,71,三、木棉,木棉树,木棉花,木棉又称英雄树、攀枝花。,木棉纤维,72,木棉纤维由木棉蒴果壳体内壁细胞发育、生长而成。严格讲木棉属果实纤维，不必经轧棉加工去除棉籽。纤维与蒴果壳体内壁的附着力也比较小，易于分离。,73,（一）木棉纤维的形态与结构 纵向：圆柱形，无转曲，两端封闭；中段较粗，根端钝圆，梢端较细。横向：圆形或椭圆形，中空，壁薄。未破裂时呈气囊结构，破裂后纤维呈扁带状。,木棉的主要组成为纤维素，结晶度为33，聚
27、合度为10000。（棉：结晶度为65-72，聚合度为6000-15000）,74,（二）木棉纤维的主要性能 1.纤维规格 长度8-34mm。2.密度 中空度高（80-90），密度g/cm3。木棉纤维是目前天然纤维中最轻、中空度最高、最保暖的纤维材质。纤维块体在水中可承受相当于自身2036倍的负荷而不致下沉。3.强度与伸长 强力低伸长小。单纤，断裂伸长1.5-3。,75,4.扭转刚度 扭转刚度高（大于玻璃纤维），难以单独纺纱,可混纺性较差。5.吸湿性 吸湿性好于棉纤维。6.光学性能 折射率1.718，略高于棉纤维的1.596。7.耐酸性 耐酸性好，常温下，稀酸、弱酸对其无影响。,76,8.耐碱性 耐碱性良好，常温下NaOH对其无影响。9.染色性 染色性不如棉好。10.色泽 有白、黄和黄棕三种。,77,（三）木棉纤维的应用 可和其它纤维进行混纺，多用作填充材料。,
