植物纖維1課件

第三章植物纖維第一節(jié)種子纖維第二節(jié)韌皮纖維第三節(jié)葉纖維第四節(jié)維管束纖維2內容提要：植物纖維的分類棉纖維和木棉纖維的形態(tài)特征及其主要性能特點各類麻纖維的形態(tài)特征及主要性能特點竹纖維的形態(tài)特征及其主要性能特點第一節(jié)種子纖維

植物纖維的主要組成物質是纖維素，還有果膠、半纖維素、木質素、水溶物、灰分等。四類：種子纖維、韌皮纖維、葉纖維、維管束纖維種子纖維主要包括棉纖維、木棉纖維和椰殼纖維。51.按品種分類（1）

細絨棉（陸地棉）：原產于美洲大陸，占總種植面積98%以上，產量高。長度：23-32mm；細度：0.15-0.2tex；單纖強度：2.94-4.4cN/根。紡廠的主要原料（2）長絨棉（海島棉）：原產于美洲西印度群島，又細又長又結實的棉花，我國新疆盛產長絨棉。長度：33-75mm；細度：0.12-0.14tex；強度：3.9-4.9cN/根。是高檔棉紡產品的原料。（3）粗絨棉（亞洲棉）：原產于印度，纖維粗短只能紡粗特紗，產量低，紡織價值低，以趨淘汰。長度：15-24mm；細度：0.25-0.4tex；強度：4.4-6.9cN/根。（4）草棉（非洲棉）：纖維粗短，停止種植。（一）棉纖維的分類(1N=100cN)62.按初加工方法分初加工：將籽棉上的纖維與棉籽分離的過程，亦稱軋棉（yàmián）。（1）籽棉：帶有棉籽的棉花。（2）皮棉（原棉）：去除棉籽所得到的棉纖維。

皮棉重量占籽棉重量的百分數(shù)，稱為衣分率（30％～40％）。（3）鋸齒棉：用鋸齒軋花機加工的皮棉。紡紗用棉多為鋸齒棉。（4）皮輥棉：用皮輥軋花機加工的皮棉。

7特點鋸齒棉皮輥棉外觀形態(tài)松散薄片狀長度主體長度較短，短絨含量較低主體長度較長，短絨含量較高雜質、疵點含雜低，棉結束絲多含雜高，黃根多加工效率加工效率高加工效率低適宜加工品種細絨棉長絨棉、低級棉、留種棉鋸齒棉和皮輥棉的特點：9（二）棉纖維的生長發(fā)育與形態(tài)特征1、棉纖維的生長發(fā)育

整個棉纖維的形成過程可分為三個時期:伸長期、加厚期、轉曲期。（1）伸長期：主要增長長度而胞壁極薄，形成有中腔的細長薄壁管狀物。（16-25天）（2）加厚期：細胞壁由外向里逐日螺旋淀積纖維素，最后留有中腔，與成熟度有關。（35-55天）（3）轉曲期：棉纖維干涸后，胞壁產生扭轉，形成不規(guī)則的螺旋形，稱為天然轉曲。一定條件下形成“短絨”、“不孕籽”。影響棉纖維長度的因素：

品種、生長條件、后加工。102.棉纖維的形狀特征

（1）

縱向形態(tài)：具有天然轉曲的扁平帶狀。

縱向形態(tài)（正常成熟）11

“天然轉曲”的成因：纖維素以螺旋狀原纖形態(tài)一層一層沉積，螺旋方向有左也有右，在纖維的長度方向反復改變，當纖維干涸后，胞壁產生扭轉，形成“天然轉曲”。

天然轉曲使棉纖維具有一定的抱合力，有利于紡紗工藝的進行和成紗質量的提高。薄帶狀、沒有或很少轉曲呈棒狀，轉曲少見

成熟度低的棉:過成熟的棉:13截面形態(tài)及扁、中腔較大截面呈圓形、中腔很小的未成熟的棉：過成熟的棉：14（3）截面結構

棉纖維的截面由外至內主要由表皮層、初生層、次生層和中腔四個部分組成。棉纖維結構示意圖表皮層：影響表面性質（1）棉蠟、果膠和脂肪組成。（2）具有防水和潤滑作用，使棉纖維具有良好的適宜于紡紗的表面性能，但棉臘會影響染整加工，應在染整加工前將其去除。

次生層：纖維主體，決定主要的物理機械性質（1）棉纖維在加厚期淀積而成的部分，幾乎都是纖維素。（2）纖維素逐日淀積一層形成了棉纖維的日輪。（3）與棉纖維的成熟度、天然轉曲有關。（纖維素以束狀小纖維的形態(tài)與纖維軸傾斜呈螺旋形,在纖維長度方向上有左有右，使得棉纖維有天然轉曲。）

日輪18中腔：影響顏色、保暖性等（1）纖維停止生長后，胞壁內遺留下來的空隙。同一品種的棉纖維，外周長大致相等，次生層厚時中腔就小，次生層薄時中腔就大。（2）含有少量原生質和細胞核殘余，對棉纖維的顏色有影響。19（三）棉纖維的組成及化學性質

1.組成主要成份：纖維素（葡萄糖?；攒真I反轉180°相連），約95%。伴生物：蠟質、糖份、果膠、灰分，占5%左右纖維素分子式：纖維素的化學結構：n：6000-1500021

絲光后結構變化：天然轉曲消失成為棒狀；無定形區(qū)有所增加，結晶區(qū)有所下降；取向度提高。

絲光后性能變化：光澤、染色性改善；強力增大，尺寸穩(wěn)定性增加；化學性能活潑。單絲光：用純棉紗織成布后，再將布進行絲光后處理。雙絲光：紗線經過絲光處理后織成布，再將布進行絲光處理。

絲光棉橫向絲光棉縱向22（3）酸的作用：不耐酸（遇強酸水解或發(fā)生酯化反應）,利用該性質可生產滌棉爛花布。

滌棉包芯紗織物通過與有花紋的酸滾筒接后制得的半透明織物。23（4）氧化劑的作用：氧化劑會使纖維素發(fā)生降解破壞，特別在堿性條件下更嚴重。（氧化性漂白的條件控制）（5）微生物的作用：不耐霉菌，霉變后強力下降。

（6）染色性：染色性好，可用多種染料進行染色。

25業(yè)務檢驗工商交接時進行的檢驗，或稱商業(yè)檢驗。

檢驗項目有品級、（手扯）長度、含水、含雜。

（1）品級細絨棉——1-7級，3級為標準級，1-5級為紡用棉，7級以下為級外棉。長絨棉——1-5級品級評定依據：成熟度、色澤特征、軋工質量評定方法：實物標準結合文字標準（品級條件）

（五）棉纖維的業(yè)務檢驗26

實物標準(每年更新)2930（3）含水棉花收購中用電阻測濕儀快速測定。（4）含雜棉花中夾雜的非纖維性物質，如泥沙，枝葉，棉籽，破籽，蟲屎等。用目光估計，或用纖維雜質分析機測定。312.嘜頭代號（原棉質量標識）

嘜頭代號按類型、品級、長度、馬克隆值的順序標示（六、七級原棉不標馬克隆值級）。

類型：黃棉“Y”，灰棉“G”，白棉不作標示；

品級：“1”、…、“7”；

長度：“25”、…、“31”；

馬克隆值：用A、B、C標示；

軋工：皮輥棉在質量標識下加“__”，鋸齒棉不標。例：229A2表示2級棉，29表示手扯長度為29mm，馬克隆值A級，該棉為鋸齒棉白棉。32（六）棉纖維的性能檢驗

用專門的儀器進行檢驗，在實驗室內進行。對紡織廠來說，是為了充分掌握原棉的性能，以合理使用原料。包括以下幾方面：1.長度2.細度3.成熟度4.強度5.天然轉曲6.原棉的水分、雜質與疵點7.綜合檢驗331.長度（1）長度分布隨機取出一束纖維試樣，其中各根纖維的長度都是不相等的、長短不齊的?？捎妹蘩w維的自然長度排列圖和長度-重量分布曲線直觀地表達。如果將一束試樣從長到短逐根排列，并使各根纖維的一端在一條直線上，就可得到棉纖維的自然長度排列圖。

自然長度排列圖（拜氏圖）34

將不同長度的纖維稱重，可作出纖維長度-重量分布曲線，其一般為右偏曲線。

1.短纖維棉2.中纖維棉3.長纖維棉重量

圖1-9棉纖維長度-重量曲線（韋氏圖）長度35（2）纖維長度與紗線質量的關系

與成紗強度：在一定范圍內，長，成紗強度大；整齊度高，強度大；與成紗細度：長，極限細度細（保證強度）；與成紗毛羽：長，毛羽少；與成紗條干：長、整齊度高，條干好。36（3）長度指標與檢驗（單位mm）①手扯長度Lh：按一定手法，整理而得的纖維束的長度。工商交接中按該長度進行結算。②主體長度Lm：一批棉樣中含量最多的纖維的長度，

Lm≈Lh。根數(shù)Lm：纖維中根數(shù)最多的那部分纖維的長度重量Lm：纖維中重量最重的那部分纖維的長度（即主體長度落在重量最大的一組中）。常采用重量主體長度。

37③平均長度：纖維長度的平均值。有重量加權平均長度Lg和根數(shù)平均長度Ln。④品質長度Lp：又稱右半部平均長度，比主體長度長的那部分纖維的重量加權平均長度。（用于確定工藝參數(shù)）⑤短絨率：長度在某一界限以下的纖維所占的百分率（表示長度整齊度的指標）。界限：細絨棉16mm，長絨棉20mm。⑥2.5％跨距長度：數(shù)字式照影儀測試時，離纖維梳子即鉗口線3.81mm（0.15in）處纖維相對根數(shù)設為100％時從鉗口線到纖維相對根數(shù)為2.5％處的距離。整齊度=(L50%/L2.5%)×100%2.細度

分直接指標和間接指標。（P25）（1）直接指標：用直徑、截面積及寬度等來表達。截面接近圓形時，常用這些指標，單位（μm）。非圓形的面纖維，可用理論直徑來表示。D：理論直徑；Ｃ－周長；

測量方法：顯微鏡切片法。40（2）間接指標①特克斯（定長制）：1000米長的纖維所具有的質量克數(shù)

公式：

長絨棉：0.12-0.14tex；細絨棉：0.15-0.2tex②公制支數(shù)（定重制）：1g纖維所具有的長度m數(shù)。

公式：

長絨棉：6500公支以上；細絨棉：5000公支左右特克斯和公制支數(shù)的換算：41③馬克隆值M（Micronaire）

用馬克隆氣流儀測得的綜合表達棉纖維細度與成熟度的指標。本身無量綱，相當于單位長度（英寸）的重量（微克）。值越大，纖維越粗。

42M在3.5-4.9范圍內的棉花具有正常的紡紗價值（優(yōu)質馬克隆值），過高的馬克隆值，紡紗時的落棉量較少、棉紗條干均勻、紗疵少、棉紗外觀等級高，但棉紗抱合力下降、斷頭率增加，棉紗強力和可紡支數(shù)下降；過低的馬克隆值，棉紗強力和可紡支數(shù)較高，但紡紗時的落棉量較多、棉紗外觀等級低。美國農業(yè)部1966年做為分級指標，目前是歐美棉花市場的品質指標。我國2000年新棉花標準中增設了馬克隆值，按馬克隆值的大小分A、B、C三級（A級最好）。馬克隆值A級（3.7-4.2）、B級（3.5-3.6,4.3-4.9）、C級（3.4級以下，5.0級以上）。

43①中段切斷稱重法步驟：梳理—切斷(Lc=10mm)—稱重(Gc,mg)—數(shù)根數(shù)(nc)—計算纖維細度(公制支數(shù))

細度公式：②氣流儀法

比表面積S0：單位體積的表面積。原理：在一定容積的容器內放置一定重量的纖維，容器兩端有網眼板，可以通過空氣，當兩端有一定壓力差的空氣流過時，則空氣流量與纖維的比表面積平方成反比。讀數(shù)標定：結合中斷稱重法。氣流儀工作動畫。

Nm＝L/G=10×nc/Gc（3）測試方法44（4）細度與成紗質量、紡紗工藝的關系①成紗強度及極限細度

其它條件相同時，纖維越細，成紗強度越高；可紡紗的極限細度愈細。②成紗條干

纖維越細，成紗條干越均勻。

③紡紗工藝

纖維越細，加工時易扭結、折斷而產生棉結、短纖維。纖維越細時，剛性越差，細纖維不宜做起絨織物的起絨紗。

453.成熟度

棉纖維細胞壁的加厚程度。胞壁愈厚，愈成熟。（1）指標

成熟度系數(shù)是根據棉纖維腔寬與壁厚比值的大小所定出的相應數(shù)值，值越大越成熟。

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將棉纖維成熟程度分為18組后所規(guī)定的18個數(shù)值，最不成熟的棉纖維成熟度系數(shù)定為零，最成熟的棉纖維成熟度系數(shù)定為5，用以表示棉纖維成熟度的高低。棉纖維成熟度系數(shù)與腔寬壁厚比值間的對應關系見下表。47

一般正常成熟的細絨棉成熟度系數(shù)為1.5~2.0左右，長絨棉成熟度系數(shù)2.0左右，從紡紗角度考慮成熟度系數(shù)為1.7~1.8較為理想。（2）測試方法A.中腔胞壁對比法：最基本的測試方法B.偏振光法偏光顯微鏡法：用干涉的顏色判別偏光成熟度儀：成熟度不同偏振光透過率不同，得平均成熟度等數(shù)。C.NaOH膨脹法（顯微鏡法）：18%NaOHD.氣流儀法48（3）成熟度與纖維、紗線的關系①正常成熟的棉纖維，截面粗、強度高、彈性好、有絲光、有較多的天然轉曲。②成熟差的棉纖維細度較細，強力較差，加工中經不起打擊，容易糾纏成棉結，染色性差。③未成熟與過成熟的棉纖維天然轉曲少，過成熟的棉纖維扁粗，對成紗強力不利。494.強度（1）指標強力P（絕對強度）：拉斷一根纖維所需的力，單位cN或N。細絨棉3.5-4.5cN/根，長絨棉4-6cN/根。比強度P0（相對強度）：拉斷單位細度纖維所需的外力，單位N/tex或cN/tex、cN/dtex。斷裂長度L

：自身重力與斷裂強力相等時的長度，單位是千米，但表示的是纖維的相對強度。

棉纖維的濕強大于干強。50例：細絨棉0.2tex，斷裂強力4.0cN，計算斷裂長度（20.4Km）

細絨棉L：21~25Km，長絨棉L：>30Km

)Km(4.208.9×2.04×10L==P10xL×=gNtexLP0的單位為cN/dtex；51（2）測試

A.單纖維測試：逐根測試纖維的拉斷強力，然后計算各項指標。

B.束纖維測試（速度快）卜氏（Pressley）束纖維強力儀斯特洛（Stelometer）強力儀

525.天然轉曲棉纖維的外形特征之一，轉曲的存在，使抱合力增大，有利于紡紗，提高產品的質量。其指標的應用和測量在企業(yè)中很少見。（1）指標：轉曲數(shù)，每1cm中扭轉180度的個數(shù)（2）測試：顯微鏡或投影儀，一定長度纖維上轉

180度的次數(shù)，再換算成每厘米的轉曲個數(shù)。（轉曲存在反向）（3）轉曲多、抱合力大、品質好。（1）原棉水分以含水率或回潮率表示(多用回潮率)。

含水率M

－－紡織材料中所含的水分重量對紡織材料濕重的百分比?；爻甭蔠

－－紡織材料中所含的水分重量對紡織材料干重的百分比。

Ga——紡織材料濕重；G0——紡織材料干重。

6.水分、雜質與疵點54（2）含雜與疵點雜質：原棉中夾雜的非纖維性物質，如泥沙，枝葉，棉籽，破籽，蟲屎等。疵點：原棉中存在的有害于紡紗的纖維性物質，如索絲、棉結等。在準確分析時，常用下列指標：

標準含雜率：皮輥棉為3%，鋸齒棉2.5%。實際含雜不足或超過標準時，應按標準進行調整。557.原棉紡紗性能綜合檢驗

手感目測、儀器檢驗、單嘜試紡相結合（三結合）。（1）手感目測通過手扯、手捏、手摸等人體感覺器官進行原棉性能檢驗。檢驗項目：長度及整齊度，強度，彈性，成熟度，色澤，抱合力，柔軟性，雜質疵點等。優(yōu)點：取樣多、速度快、代表性強、可在車間現(xiàn)場進行。缺點：對檢驗人員要求較高、人的主觀影響大，一般無具體數(shù)據。56

（2）儀器檢驗用實驗室專門儀器進行單項性質測試。檢驗項目：長度、細度、強度、成熟度、含水、含雜等。優(yōu)點：數(shù)據比較可靠、穩(wěn)定（重現(xiàn)性好）。缺點：試驗數(shù)量少、花費時間長、需專門儀器和經過訓練的技術人員。57（3）單嘜試紡單一批量的原棉在小型紡紗機臺或車間大機上進行紡紗試驗，從紡紗細度、成紗強度、條干、結雜以及紡紗過程中產生的問題來最后評定該批原棉的紡紗性能。優(yōu)點：可以測定單項指標不能或無法檢驗的內容；缺點：試驗成本高，費時費力。58（4）HVI900系統(tǒng)

HVI于80年代在美國問世，推出HVI800、900系列，HVI1000是2004年Uster公司推出的新機型，它結合了世界科技新技術，是一種大容量、多指標、快速、準確的綜合性棉花全自動檢測儀器。其由一名操作員操作，系統(tǒng)自動進行纖維取樣，每一次測試可獲得纖維長度、長度整齊度、短纖維指數(shù)、斷裂比強度、斷裂伸長率、馬克隆值、光反射率、黃度、雜質粒數(shù)、雜質面積百分比等十多項指標的測試結果，只需20~30s時間。59601.彩色棉概況彩色棉是天然生長的非白色的棉花。1982年美國南部地區(qū)研究中心改良了彩色棉花的性能，已擁有棕、綠、紫、灰、橙等色澤品種。1994年我國開始彩色棉花的引進與種植研究，彩色棉花的產量已居世界第二位。彩色棉附加價值高（是白棉的3-5倍），加工成本低，代表纖維發(fā)展的方向。二、彩色棉彩色棉62彩棉圖片2.彩色棉纖維的形態(tài)與結構橫向形態(tài)：腰圓形或橢圓形，中腔大?？v向形態(tài)：類似白棉，扁平帶狀，有天然扭曲。結晶度約60％-70％，小于白棉。纖維素的含量小于白棉。

綠棉橫截面棕棉橫截面

3.彩色棉纖維的主要性能（1）物理性質

長度偏短，強度偏低。馬克隆值高低差異大，長整齊度較差，短絨含量高等?？椢镆遵薨櫋＃?）化學性質基本化學性能類似白棉，但因含色素，在一定條件下會發(fā)生顏色變化。（3）色澤不均勻項目白棉棕棉綠棉長度（mm）27~3325~2825~27細度（公支）5000~60006000~66006000~6600強力（克力）3.0~4.52.5~3.22.5~3.2伸長（%）6~77.5~87.5~8成熟度（馬克?。?.5~4.93.4~3.62.4~2.6短絨率（%）10~1513~1818~21整齊度（%）75~8548~5044~46白棉與彩棉品質指標的比較4.彩棉的缺陷天然彩色棉的市場份額目前還很微小，原因如下：（1）顏色淺，不夠鮮艷，且品種少，現(xiàn)可被加工的天然彩色棉目前主要有棕色和綠色兩大系列色彩。（2）天然彩色棉色素很不穩(wěn)定，纖維色澤不勻，穩(wěn)定性差：色素遺傳不穩(wěn)定，后代有白色等顏色；紡織加工中色素不穩(wěn)定，遇酸、堿、氧化劑等化學試劑或溫度、PH值變化時，會變色、退色、掉色等；服用過程中色素不穩(wěn)定，穿著過程中受日曬、洗滌、熨燙也會變色、退色、掉色。彩棉的缺陷（3）天然彩色棉產量低、畝產不穩(wěn)定、成熟度差，纖維單強偏小，纖維較短，細度偏細，含棉籽殼、棉雜較多；短絨率高。因此天然彩色棉的紡織加工技術不能完全套用白棉的加工工藝，天然彩色棉的許多紡織加工技術與白棉紡織品的加工技術完全不同，比白棉紡織品的加工技術要求更高更嚴格，加工工藝更加復雜，有其獨特性，是一門全新的紡織加工技術。

彩棉的缺陷

彩棉---綠色希望

彩色棉的“生態(tài)、綠色、環(huán)?！碧匦裕谙M者的心目中已經牢固地樹立環(huán)保的理念。天然彩色棉最適于開發(fā)貼近皮膚的紡織品和服裝系列產品，以及嬰、幼兒系列產品。在相當長的時間內，天然彩色棉在綠色紡織品中可以獨樹一幟，但還不到占據市場消費的主流階段。5.彩棉的加工方法因彩棉較短、細、強力低，在紡織加工中單獨生產還受到一定的限制，常進行混紡：與白色棉混紡：不同混紡比可形成不同色調、亮度的紗線，便于制造不同色彩的面料。與合成纖維混紡：混入少量合成纖維（通常不超10%），可提高