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棉花纖維詳解

来源:不详 | 编辑:管理员 | 发布时间:2015-11-02 | 栏目:棉花知識 | 点击:2835

棉株長在農田,棉鈴是其果實,內含種籽,籽上長著棉纖維.從棉鈴摘取後,經過軋棉機加工去掉棉籽,留下的棉纖維就原棉,原棉經過打包後,送往紡織廠加工制成紗.我國盛産棉花,産量約居各國之首.世界各國栽培的棉種主要有兩種:1細絨棉.我國有98%的棉田種植,産量高,質量也好.纖維長度23~33mm,細度1.5~2dtex,天然轉曲50~80轉/cm,可紡制10~60tex的紗;2長絨棉.産量稍低,質量優良,纖維長度33~45mm,細度1.2~1.4dtex天然轉曲80~120轉/cm,可紡5~12tex的紗.

原棉根據其成熟度,色澤特征和軋工優劣評級.細絨棉分爲七個級,三級爲標准級,七級以下爲級外棉;長絨棉分爲五個級.每只棉包都刷上唛頭,例如標志427的意義是:4表示原棉品級,27表示棉纖維手扯長度(mm),???表示鋸齒棉,即由鋸齒軋棉機加工而成的,若是皮輥棉,則不使用任何符號.

棉纖維的成熟度與生長的自然環境和收花期有關,它決定了纖維的細度,色澤,強力和彈性.正常成熟的纖維截面大,顔色白,強力高,彈性好.天然轉曲多.工廠常采用中腔胞壁對比法來檢驗纖維成熟度.

原棉的含濕量用含水率表示,而化纖,紗,布的含濕量用回潮率表示.雜質是指混在原棉內非纖維物質,例如棉籽,鈴殼,枝葉等碎屑,砂泥或煤屑,小金屬物,包皮碎片等.原棉中的雜質會影響用棉量和紗布質量.國家標准規定了原棉的含雜率;鋸齒棉爲2.5%,皮輥棉爲3%.

棉結是若幹根纖維糾纏在一起形成的小結,一般有兩種:1纖維結,它純由纖維形成,其中以下成熟纖維和死纖維形成者占多數.結的生成也與纖維細度和加工方法有關,例如細纖維的彎曲剛度差,易被搓成纖維結.2籽殼結:由纖維和其它雜質,如籽,葉,枝的碎屑共同組成.原棉中的棉結,大都在機械摘棉和劇烈軋棉過程中産生的.棉結數量一般在清棉車間會有所增加,而在梳棉車間會有所減少.棉結不僅在紗上産生明顯的粗節,而且在布面上形成斑點.

塵屑是指那些能懸浮在空氣中的物質微粒.原棉中的塵屑大多由加工造成.其中有50%~80%的纖維碎屑和碎葉皮屑,10%~25%的水溶性物質.塵屑大多存在原棉中或粘附在纖維上.塵屑汙染工作環境,危害工作健康,加速機件磨損.部份蘇丹的棉纖維肯膠粘物----蜜露(但不是經常有的),它是棉蟲的排泄物,屬醣類,性粘,能溶于溫水.蜜露在幹燥狀態下呈硬物,但在紡紗生産過程中因溫,濕度增高而軟化成粘性物,粘附或聚積在機件上導致纏繞,使生産不能正常進行.故這類原棉在使用前需經預處理,例如將醣化黴溫水噴灑在初步松解的原棉上,靜置24h後使用.

棉纖維的形態結構1棉纖維的截面形態結構成熟正常棉纖維,截面是不規則的腰圓形,中有中腔.示成熟的棉纖維,截面形態極扁,中腔很大,過成熟棉纖維.截面呈圓形,中腔很小.

棉纖維的截面由外至內主要由初生層,決生層和中腔三個部份組成.初生層是棉纖維在伸長形成的初生細胞壁,它的外皮是一層極薄的蠟質與果膠.初生層很薄,纖維素含量也不多.纖維素在初生層中呈螺旋形網絡狀結構.

次生層是棉纖維在加厚期澱積而成的部分,幾乎都是纖維素.由于每日溫差的關系,大多數棉纖維逐日澱積一層纖維素.形成了棉纖維的日輪.纖維素在次生層中的澱積並不均勻,以束狀小纖維的形態與纖維軸傾斜呈螺旋形(螺旋角約爲250~300),並沿纖維長度方向有轉向.這是使棉纖維具有天然轉曲的原因.次生層的發育加厚情況決于棉纖維的生長條件,成熟情況,它定了棉纖維的主要物理性質.

棉纖維生長停止後遺留下來的內部空隙就是中腔,同一品種的棉纖維,外周長大致相等,次生層厚時中腔就小,次生層薄時就大.中腔內留有少數原生質和細胞核殘余,它對棉纖維顔色有影響.2棉纖維縱向形態:棉纖維具有天然轉曲,它的縱面呈不規則的而且沿纖維長度不斷改變轉向的螺旋形扭曲.成熟正常的棉纖維轉曲最多.未成熟棉纖維呈薄壁管狀物,轉曲少.過成熟棉纖維呈捧狀,轉曲也少.棉纖維單位長度中扭轉半周,即1800的個數稱爲轉曲數.一般長絨棉的轉曲數多于細絨棉,細絨棉的轉曲約爲39~65個/cm.天然轉曲使棉纖維具有一定的抱合力,有利于紡紗工藝過程的正常進行和成紗質量的提高,但轉曲反向次數多的棉纖維強度較低.

棉纖維的組成一棉纖維素

棉纖維素是一種碳水化合物,是在棉花長生過程中由二氧化碳和水經過光合作用而形成的.經過元素定量分析,得知纖維素是由碳素(C),氫(H),氧(O)三元素組成,其組成比例爲碳44.4%,氫6.2%,氧49.4%.

纖維素的分子式可以寫成(C6H10O5)n,其中n爲聚合度,是指一個纖維素分子中含有的基本單元即(C6H10O5)的個數.棉纖維素的分子量和聚合度並不是一個分子都是一樣的,這是高分子化合物的特征之一,稱爲不均勻性或多分散性.有關資料上所載棉纖維素的分子量和聚合度是指一個樣品中很多分子的平均值.棉纖維素的聚合度越高,分子量越大,棉纖維的某些物理機械性能也就越好.

根據棉纖維素在一定濃度的氫氧化溶解的不同情況,通過分離,可以得到聚合度和某些性質不同的纖維素,分別稱爲α—纖維素β—纖維素γ—維生素.

α—纖維素:是在室溫(20℃)下不溶于17.5%氧化溶液中的素,其聚合度在150以上.

β—纖維素:是在室溫(20℃)下能溶于17.5%氧化溶液,再用醋酸中和沈澱出來的素,其聚合度在15~150.

γ—維生素:是在室溫(20℃)下能溶于17.5%,氧化溶液,再用醋酸中和亦不沈澱的素,其聚合度在15以下.

β—纖維素和γ—維生素也可以概括稱爲半纖維素,又叫氧化纖維素或水解纖維素.成熟度不好的棉纖維,半纖維素含量較高,則α—纖維素含量相對降低.所以用作軍工或化工原料的棉短絨需要經過化驗.α—纖維素的含量越高,原料的利用率就越高.

二棉纖維素伴生物

棉纖維素伴生物除天然有色棉的色素由于含量極微和一小部份其它物質尚未查明外,主要有下列幾類.(一)脂肪和蠟質棉纖維表面含有層脂肪和蠟質,其含量隨棉纖維成熟程度提高而降低.它能保護棉纖維不易受潮並增潤棉纖維的光澤,含量適當時在紡紗過程中能起潤滑作用,但它防礙棉纖維及其制品的著色能力.用乙醚,酒精和堿溶液解可以把它除去.

(二)果膠物質

用水抽提棉纖維而得到的水溶液性物質主要爲果膠物質,所以也稱爲水溶物,果膠物質會防礙棉纖維的毛細管作用,除去果膠物質後的棉纖維吸濕性高.

(三)含氮物質主要是蛋白質和其它含氮的化合物.隨著棉纖維成熟度的提高.含氮物質含量則降低.把棉纖維放在水中加熱或用堿液蒸煮即可除去.

(四)糖類物質

是指多縮戊糖,在棉纖維中含量不多,用乙醚和熱水抽取了脂肪,蠟質,有色物質以後剩下的能溶于稀堿溶液的物質,統稱爲糖類物質.它是以多縮戊糖爲主,還有多縮已糖和多縮醛糖等的混合物.因爲它們都屬于多糖類,有著相似的化學性質,很難分離,因此在用化學分析方法測定時都按多縮戊糖計算.含糖較多的棉纖維在紡紗過程中容易引起繞羅拉,繞皮輥,繞皮圈等現象,影響紡紗工藝及産品質量.

(五)灰分

棉纖維在生長過程中伴有灰分.它是鐵,鈣,鎂.鈉,鉀等金屬元素氧化物的總稱.棉纖維成熟度越高,灰分含量越低.軍工和化工用的棉短絨化驗灰含量,具有重要意義.

棉纤维的主要性能1长度: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平均为23~33mm,长绒棉为33~45mm.棉纤维的长度与纺纱工艺及纱线的质量关系十分密切.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:棉纤维的线密度(细度)指针是指纤维单位长度的重量.特克斯(tex)是我国线密度的法定计量单位名称,是指1000米长纤维的重量以克表示.其计算式如下;Ntex=(G/L)X1000 (2-1)式中:Ntex—线密度(tex);L—纤维长度(m)G—纤维重量(g)特克斯(tex)的千分之一,十分之一和一千倍分别称为毫特(mtex),分特(dtex)和千特(ktex).以往曾以公制支数作为棉纤维的细度指标.公制支数是指每毫克棉纤维所具有的长度毫米数,其计算式为:Nm=L/G (2-2)式中:Nm—公制支数;L—纤维长度(mm)

G—纖維重量(mg)

棉纤维的线密度主要决于棉花品种,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).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.如果由于成熟差而造成的纤维线密度小,如未成熟,死纤维等,在加工过程中容易扭结,折断,形成棉结,短纤维,对成纱品质有害.3吸湿性:表示吸湿性的指标是回潮率.回潮率是指材料所含水分的材料干量的百分率,其计算式如下:W=(G-G0) G0X100(%) 2-3)式中:W—回潮率(%)G0—材料干量(g)G—材料湿量(g)

我國原棉的回潮率一般在8%~13%.原棉含水的多少會影響重量,用棉量的計算及以後的紡紗工藝.回潮率太高的原棉不易開松除雜,影響開清棉工序順利進行,還容易扭結成“羅蔔絲”.回潮率太低則會産生靜電現象,造成繞羅拉,繞皮輥,紗條中纖維紊亂,紗的條幹不均勻等.

目前我国很多地方原棉的含水多少仍沿用含水率这个指标.含水率是指原棉中所有含水分重量占原棉湿量的百分率.其计算如下:M=(G-G0)/GX100 (%) (2-4)我国规定原棉的标准含水率为10%.

4强伸性:棉纤维的强伸性通常可用拉伸断裂强力或比强度,断裂长度伸长率表示.拉伸断裂强力是纤维拉伸到断裂时所需的最大外力P,单位是牛顿(N).由于纤维的细度影响纤维的强力,为了比较不同粗细纤维的拉伸性质,可将其换算到单位线密度纤维所能承受的最大外力,即断裂比强度Pt,单位为牛每特(N/tex),计算式如下:Pt=P/Ntex (2-5)

斷裂長度是以長度形成式表示的強度指標.它的物理意義是設想纖維頭尾銜接懸吊起來,直到它因自身重力而斷裂時的長度,也就是重力等于強力時的纖維長度。

棉纖維在紡織加工過程于中不斷受到外力作用,一定的強度是纖維具有紡織加工性能的必備條件之一,並且纖維強度越高紡得的紗線也越高.棉纖維的強度主要取決于纖維的品種,粗細等.一般細絨棉的斷裂長度均爲20~30km,長絨棉更高一些.棉纖維的濕強度增加2%~10%.

棉纤维的断裂伸长率是指纤维拉伸到断裂时的伸长与原长的比值的百分率.计算式如下:ε=(La-Lo)/LOX100 (%) (2-6)式中ε为断裂伸长率(%);La为拉伸断裂时的纤维长;LO为拉伸前纤维表度(原长).棉纤维的断裂伸长率为3%~7%.5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.酸会促使纤维素水解,使大分子断裂,从而破坏棉纤维.稀碱溶液在常温下处理棉纤维不发生破坏作用,但会使棉纤维膨化.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,则在一定程度上改变纤维的内部结构,从而可提高纤维强力.这一处理称为丝光.浓碱高温对棉纤维可能起破坏作用.6成熟度: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.随着成熟度的增加,细胞壁增厚,中腔变小,棉纤维在生长期内,如果受到病,虫,霜等的侵害就会影响纤维的成熟度.棉纤维的成熟度几乎与各项物理性能都有密切关系.成熟正常的棉纤维,天然转曲多,抱合力大,弹性好,有丝光,对加工性能和成纱质量都有益.成熟正常差的棉纤维,线密度小,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.成熟度与纤维各项物理性能关系很大,因此成熟度能综合地反映棉纤维的内在质量.表示成熟度的指标常用的有成熟系数,成熟度比和成熟纤维百分率.

成熟系數是根據棉纖維中腔寬度與胞壁的比值訂出的相應數值,如表2-1所示.成熟系數越大,表示棉纖維越成熟.一般正常成熟的細絨棉平均成熟系數爲1.5~2.0左右.成熟系數在1.7~1.8時,對紡紗工藝和成紗質量都較理想.長絨棉的成熟系數如用同樣的腔寬壁厚比值來看要較細絨棉高些,通常爲2.0左右.表2-1成熟系數與腔寬壁厚比值對照表

成熟系数0.0 0.25 0.50 0.75 1.0 1.25 1.50 1.75 2.0腔宽壁厚比值a/b 30~22 21~13 12~9 8~6 5 4 3 2.5 2

成熟系数2.25 2.50 2.75 3.0 3.25 3.50 3.75 4.0 5.0腔宽壁厚比值a/b 1.5 1 0.75 0.5 0.33 0.20

成熟度比是纖維胞壁增厚對任意選定等于0.577的標准增厚之比.纖維胞壁增厚度是纖維胞壁的實際截面積對具有相同周長的圓面積之比.成熟度比值爲1時,說明纖維成長率度良好.低于0.8時,說明纖維未成熟.

成熟纖維百分率是一批纖維中,成熟纖維占批纖維根數的百分率.

棉花質量要求和經濟技術指標一棉花質量要求:1品級GB1103—1999規定棉花根據其成熟程度,色澤特征,軋工質量,棉花品級分成七級,即一至七,三級爲品級標准級,七級以下爲級外棉.

根據品級條件和品級參考指針,制作品級實物標准.品級實物標准爲基本標准和紡制標准.皮輥棉,鋸齒棉紡制標准是評定棉花品級的依據,各級實物標准都是底線.黃棉,灰棉,拔杆剝桃棉,由各産棉省,自治區,直轄市參照基本標准副本的品級程度制作參考棉樣,最高品級不高于四級.2長度:棉花纖維長度以1mm爲級距,分爲25mm,包括25.9mm及以下26mm,包括25.0~26.9mm,27mm.包括27.0~27.9mm,28mm,包括29.0~29.9mm,30mm,包括30.3~30.9mm,31mm,包括31.0mm及以上.

28mm爲長度標准級.五級棉花長于27mm,按27mm計,六,七級棉花均按25mm計.3馬克隆值:馬克隆值分爲三個級,即A,B,C級.B級爲馬克隆值標准級.馬克隆值分級範圍爲:3.7~4.2之間爲A級;3.5~3.6或4.3~4.9之間爲B級;3.4以下或5.0及以上爲C級.4回潮率:棉花公定回潮率爲8.5%;棉花回潮率最高限度爲10.5%.5含雜率:棉花標准含雜率皮輥棉爲3.0%,鋸齒棉爲2.5%.6危害性雜物:棉花中嚴禁混入危害性雜物.采摘,交售棉花,禁止使用化纖維編織袋等非棉布口袋,禁止使用有色的或非棉線,繩紮口.收購,加工皮棉時,發現混有異性纖維,色纖維及其它危害性雜物的,必須挑揀幹淨.棉花加工過程中,不得混入危害性雜物.二棉花加工經濟技術指標1軋花:(1)皮棉品級,長度,籽棉經過軋花所出的皮棉,其品級,長度應對照國家標准嚴格檢驗,不低于原收購籽精試軋衣分時的品級,長度.棉花品級以品級實物標准結合品級條件決定;棉花長度檢驗用手扯尺量法測定.棉花品級條件參考指標見表6-1.(2)皮棉含雜率:皮輥棉爲3.0%,鋸齒棉爲2.5%.收購時可機檢或估檢,估檢結果應經常與機檢結果相對照,對估檢結果有異議時,以機檢結果爲准,成包皮棉含雜率按機檢爲准.

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