第二章 天然纖維素纖維

內容提要：天然纖維素纖維（棉、麻）的分類；形態結構特征；主要性能的概念、指標，檢驗方法。
重點難點：重點的形態結構和指標。指標體系及表述是難點。
解決方法：建立清晰的概念，講課速度放慢一些，對在后面章節還會出現的長度、細度、強度等的概念和指標可采用螺旋上升的方法教學。成熟度要講透。

——天然生成，以纖維素為主要組織物質的纖維。
——也叫植物纖維，本章主要介紹棉、麻兩大類。
節 原棉
原棉——供紡織廠作紡紗原料等用的皮棉。
皮棉——籽棉經軋棉機加工，除去棉籽所得的纖維。
籽棉——從棉鈴中拾取的帶籽的棉瓣。
衣分（率）——皮棉重量占籽棉重量的百分率。
剝桃棉——從非自然開裂的棉鈴中剝取的棉花。
棉花——棉植物種子上的纖維，籽棉和皮棉的統稱。（有時亦做為棉植物，棉植物開的花的名稱）
一、原棉的種類
棉花在植物學上為：被子植物門，雙子葉植物綱，錦葵目，錦葵科，棉屬。棉屬植物很多，但在紡織上有經濟價值的裁培種目前只有四種。是一年生草本植物，多年生木本植物的木棉，目前主要用作紡織填料，救生圈、衣類的浮力材料。
（一）按棉花的品種分
1、亞洲棉（亦叫中棉）：是中國利用較早的天然纖維，已有2000多年，因纖維粗而短，又稱粗絨棉，為一年生草本植物。種植面積很少，基本作為種子源保留。
2、非洲棉（草棉）：也是粗絨棉，主體長度16~25mm，平均寬度20~25mm，細度0.25~0.4tex。
3、陸地棉：纖維長而細，又稱細絨棉，它產量較高，纖維長，品質好，是世界上的主要裁培種，我國的種植量占棉田總面積的95%。主體長度23~33mm，平均寬度18~20μm，細度0.15~0.2tex。
4、海島棉：纖維特別細長，又稱長絨棉。是棉纖維中品質的，可紡很細的紗，生產高檔織物或特種工業用紗。為世界次要裁培種，主體長度30~60mm，平均寬度14~17μm，細度0.12~0.14tex。
（二）按棉花的初步加工分
1、皮輥棉：用皮輥式軋棉機加工的皮棉。特點：皮棉是片狀，含雜含短絨較多，長度整齊度較差，黃根較多，但纖維長度損傷少，軋工疵點少。
2、鋸齒棉：用鋸齒式軋棉機加工的質棉。特點：皮棉呈松散狀，含雜含短絨羅少，長度較整齊。但損傷較長纖維，軋工疵點較多，含有棉結（束絲），帶纖維籽屑。
鋸齒軋棉機產量高，細絨棉多用此方法
（三）按原棉的色澤分
1、白棉：正常成熟，為紡用棉
2、黃棉：霜黃棉。少量使用。
3、灰棉：雨灰棉，棉鈴開裂時由于日照不足或雨淋，潮濕，霜等原因造成。很少用。
1、黃河流域棉區：棉區，約占50……
二、棉纖維的形成，形態和結構
（一）棉纖維的形成
棉纖維是棉屬植物種子表面生成的絨毛——種子纖維，它是胚珠表皮細胞經伸長加厚而成的，一根棉纖維就是一個植物單細胞。它的生長特點是：先伸長長度，然后充實加厚細胞壁。整個棉纖維的形成過程可分為三個時期。
1、伸長期：
2、加厚期：
3、轉曲期：（用畫圖的方法，介紹生長特點，為下面的形態、結構內容做好鋪墊）
（二）形態特征
1、縱向：具有天然轉曲，可見中腔。成熟度不同，形態和可紡性不同。見P24圖1-3
2、截面：棉纖維沿長度方向截面的形狀和面積都有很大變化。見P24表1-4，P25圖1-4。纖維截面形狀隨成熟程度不同而不同，正常成熟的棉纖維橫截面呈腰園形，并可見中腔，未成熟的纖維橫截面呈扁環狀，胞壁薄，中腔長，過成熟的纖維截面呈近圓形，中腔園而小�？傮w形態特征如下圖：

（三）結構
由于棉纖維生長過程中，纖維素每天淀積一層，所以，纖維由外向內許多同心層組成。大體可分為三個部分：見P25圖1-5。
1、初生層：棉纖的外層，即在伸長期所長成的初生胞壁和外表皮。外表皮是一層蠟質與果膠。初生層胞壁呈原纖網狀螺旋結構。厚約0.1-0.2μm。
2、次生層：位于初生層的下面，占棉纖維的絕大部分，是棉纖維的主體。呈原纖變向螺旋結構。
3、中腔：棉纖維停止生長后遺貿下來的空隙。在壁內面了附有原生質干燥后的固整殘留物。
在棉纖維橫截面上，次生胞壁在各部位處的結構顯著不同，主要表現為堆砌密度的差異。如下圖所示：

A區*密，B區比C區密。這種結構上的纖維素對稱型密度不勻堆砌狀態稱之為：雙邊結構，即兩個*密點連成的直線兩邊密度是一大一小。

三、原棉的性能與檢驗
原棉的性能要通過檢驗才能知曉，從而確定原棉的質量。對商業貿易來講，是按質論價的需要，對紡織廠來說，是為了充分掌握原棉的性能，達到合理使用原料，提高成紗質量（制定工藝參數）和產量，實現“優棉優價、優棉優用、粗糧細做、合理搭配、增強效益” 的目的。人們通過多年的不斷探索，不斷實踐，總結出了一套手感目測，儀器檢驗，單嘜試紡三者相結合的綜合檢驗方法，以全面了解原棉性能。三結合的具體內容：業務檢驗、物理性能（常規）檢驗、逐包檢查及單嘜試紡。
（一）商業檢驗（業務檢驗）
四項內容：品級、長度、水分、雜質疵點，檢驗突出一個‘快’字。
1、品級檢驗：按成熟度、色澤特征、軋工質量將細絨棉分為七級，1級，1-5級為紡用棉。細絨棉分五級，一級。實物標準是標準。
2、長度檢驗：用手扯法來測定，以手扯長度為計價的依據，每2mm為一價格差。（誤差由國家長度標準棉來校準）
3、水分檢驗：常用電阻式測濕儀快速測定。公定含水率10%。
4、雜質疵點：收購以時常用手工和目測法估算，或用纖維雜質分析機測定。
雜質——夾雜的非纖維性物質，如：泥紗，枝葉，棉籽，破籽，蟲屎等。
疵點——原棉中含有的有害紡紗的纖維性物質，如，索絲，棉結，軟籽表皮，帶纖維籽屑，黃根等。在準確分析時，常用以下指標：
原棉含雜率= �。�%） [反映制成率和質量]
標準規定的公定含雜率：皮輥棉為3% ，鋸齒棉2.5%。
疵點用手揀的方法。取10~20g代表性棉樣，分類揀出各類疵點，計算含有粒數和重量百分數。
疵點率= ×100（%）
疵點數= （粒/100g）
疵點的詳細分類見：教材第63頁

（二）物理性能檢驗（常規檢驗）用專門的儀器進行檢驗，在實驗室內進行
1、長度：
（1）概念：①伸直長度：伸直纖維兩端間的距離
②自然長度：自然伸展時兩端間的距離。相當于手扯長度。
（2）長度分布與工藝的關系

這種分布反映了原棉的長短及整齊度的高低。而長短與整齊度決定著成紗質量的好壞，生產效率的高低及工藝參數的制定。簡述其關系
（3）長度指標的測定：
長度測量意義重大，但為了反映整批原棉的長度全貌，用一個指標是不行的，只能多個指標綜合表達，某一指標只代表某一長度特征。不同的測量方法各項長度指標的含義也不同，目前普遍使用的長度指標有以下幾個。此處只介紹概念，具體計算在實驗課解決。
①主體長度；②平均長度（注意“權”的介紹）；③品質長度（為什么叫品質長度）；
④短絨率；⑤均方差；⑥變異系數。
測量長度的儀器和方法很多，可根據不同需要，不同場合來選用，這里簡單介紹幾種：（原理，所測結果）
A、遂根測量——基礎方法
B、羅拉式長度分析儀（朱可夫長度儀）
C、梳片式長度分析儀
D、光電長度儀（手扯長度儀，照影機）
E、YG081纖維長度分析儀（電容式）

2、細度：
（1）概念：纖維的直徑或截面面積的大小。
（2）細度與成紗質量
（3）細度指標：
由于直徑無法正確表達棉纖維的粗細，而截面面積的測量費時費力，制做樣片也較難，所以在實際工作中，我們常采用間接指標來達：由于歷史的原因，形成了許多指標，我國目前規定細度法定計量單位為特克斯。
特克斯：單位長度（1000米）纖維的質量數（克）(分特克斯，符號含義)
（特克斯）
旦尼爾： (旦 )
公制支數： （公支）
馬克隆尼值 M：用馬克隆尼氣流儀測得的綜合表達棉纖維細度與成熟度的指標。值越大，纖維越粗。
（4）細度測定：（原理、指標）
①中段切斷稱重法（注意教材第25頁圖1-4的介紹）
②氣流儀法
③其它方法：
A：測長稱重法（單根）B顯微放大投影法（寬度、截面積）

3、成熟度：
（1）概念：棉纖維細胞壁的加厚程度。越厚，成熟越高，這是棉纖維所獨有的一個物理性能指標，是一個反映內在質量的綜合指標。棉纖維的幾乎所有性能都與它有密切關系。見教材第23頁圖1-2。
成熟程度與品種、生長條件的關系，成熟度的高低與紡紗工藝、成品質量的關系，請同學們自學。
（2）成熟度的表達
①成熟度系數： ,（令M=0～5，線性回歸后得此式）
②平均成熟度系數
③未成熟纖維（百分率、含量）

（3）成熟度的測量
①中腔胞壁對比法：*基本的測試方法。（見教材第51頁圖1-17）
②偏振興法：
A、 偏光顯微鏡法：用干涉的顏色判別
B、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。
③氣流儀法
④18%NaOH膨脹法

4、強度：
（1）概念：強力：纖維拉伸到斷裂所需的外力。強度：拉斷單位細度纖維所需的外力。
（采用多根測量和束方式測量的原因、差異）
（2）指標： （單纖維）斷裂長度。單位是千米，但表示的是纖維的相對強弱。定義：自身重力等于纖維斷裂強力時纖維所具的長度。（千米）
（3）測量：
①擺錘式（Y162）束纖維強力機（注意：實測值、真實值、斷裂不同時性，學習一種思維方式）
②卜氏強度機
③斯特洛強力儀
④單纖維強力儀

5、天然轉曲：
棉纖維的外形特征，轉曲的存在，使抱合力增大，有利于紡紗，提高產品的質量。形成的原因主要在于：棉纖維生長發育過程中微原纖集體性沿纖維軸向的螺旋變向所致。
其指標的應用和測量在企業中很少見。

6、綜合檢驗與可紡性能：
在紡織廠為了切實掌握原棉性能，搞好混配棉、工藝設計和操作管理，普遍采用手感目測、儀器檢驗，單嘜試紡結合的方法。
（1）手感目測：可結合 評定和手扯花度來進行，通過人體感覺器官進行原棉性能檢驗，是一種快速面廣的檢驗方式，但建立于長期經驗的基礎上。如用手扯、手捏、手摸、耳聽、鼻聞等。主要評價：長度及整齊度，強度，彈性，成熟度，色澤，抱合力，柔軟性，雜質疵點及其他質量問題等。
可在實驗車間現場進行（逐包檢驗）
它檢驗面廣，快速代表性強，但人的主觀影響大，一般無具體數據。
（2）儀器檢驗：實驗室專門儀器進行單項性測試，如長度、細度……，結果準確，可＊、穩定（重觀性好），人為因素少。但代表性較差，費時，且需專門儀器和經過訓練的技術人員。
（3）單嘜試紡
其結果可直接利用，可測得其它方法不能或無法檢驗的內容，試驗成本高，費時費力，一般只在新品種投產時才做，現在有小型試紡機，可加工棉花50g。三個方法各有長短，三者相結，可全面了解原棉特性。

7、其他性能：
（1）物理性能
①光學性能
②熱學性能
③電學性能
④密度
⑤服用性能：優點：吸濕好，透氣，保暖，抗溶，染色好……。
缺點：耐用差，抗皺免燙差，外觀保持性差，易發霉，彈性差……。
（2）化學性能：
①水的作用：不溶于水，但會膨脹，縱：1-2%，橫40-45%
②酸的作用：酸會使纖維素水解，或發生酯化反應，對棉纖維的破壞能力，隨強解，濃度，時間，溫度的變化而變化。不耐酸。
③堿的作用：纖維在堿中很穩定，不會被破壞，當鈉濃度達10%以上，才發生膨脹，此時若施加強力，則纖維會出現絲光一絲光外觀，但當有氧或空氣存在時，堿會使纖維發生氧化反應，而逐步降解破壞�？衫�用堿的這些特殊作用機理對棉纖維進行變性處理：如提高強度，吸濕少，染色少，光澤和尺寸穩定性。
④氧化劑的作用：氧化劑會使纖維素發生降解破壞，特別在堿性條件下更嚴重。
⑤微生物的作用：在潮濕條件下，微生物極易繁殖，他們會分泌出纖維酶和酸，使纖維變質變色而破壞。
⑥有機溶劑的作用：不溶于一般溶劑，但會與有些有機酸發生酯化，酢化反應。具體見教材第30~31頁的反應式。

第二節 麻纖維
一、麻纖維的種類
它有韌皮纖維和葉纖維兩大類，所以麻纖維是韌皮纖維和葉纖維的總稱。
韌皮纖維：雙子葉植物莖的韌皮層內部叢生成束的纖維。如： 苧麻、亞麻、黃麻、大麻、苘麻、蕁麻、羅布麻等
葉纖維：單子葉植物的葉鞘和葉身內的維管束纖維，如劍麻、蕉麻、菠蘿麻等。
屬于麻類的植物品種相當多，用于紡織的有十多種。韌皮纖維中的苧麻、亞麻是優良的麻種，其纖維沒木質化，強度高，伸長小，柔軟細長，可紡性能好，是織造夏季衣料的良好材料。用它們織成的織物挺括，吸汗，不貼身，透氣，涼爽。
黃麻、大麻、洋麻等纖維較粗，且短，適宜于包裝材料：麻袋、麻繩等。
對于葉纖維來講，經濟上有實用價值的品種主要為：劍麻和蕉麻，這類纖維比較粗硬，也稱硬質纖維，因纖維細胞壁已木質化，長度較長，伸長小，強度好，耐腐蝕，耐海水浸泡，常用于做航船和礦井用的繩纜，也可編粗麻袋或包裝用布，合成纖維的出現，麻制纜繩正逐漸被取代，此類纖維在紡織上幾乎不用，所以這里就不做進一步的介紹了。
麻纖維的使用在我國已有幾千年的歷史，*在公元前4000年前就開始采用苧麻纖維作為紡織原料（中國草），埃及人利用亞麻纖維纖維已有8000年的歷史，麻的應用要比棉早得多，而且麻紡設備與毛紡設備比較接近。

二、麻纖維的化學組成：
麻與棉同是天然纖維素，所以化學組成差不多，只是各種成份的比例不一樣而己。
麻纖維的化學組成（%）

成份麻別苧麻亞麻 黃麻纖維素65-75 70-8057-60半纖維素14-1612-1514-17木質素0.8-1.52.5-510-13果膠 4-51.4-5.71.0-1.2水溶物4-8 脂、蠟質0.5-1.01.2-1.80.3-0.6灰分2-50.8-1.20.5-1.5

半纖維素：木糖或甘露糖等組成的多糖的總稱（多縮戊糖）

三、麻纖維的形態特征
這里主要介紹一定苧麻、亞麻、黃麻這三個大量使用的麻纖維
（一）橫截形態特征
苧麻：橫截面呈腰園形，有中腔，胞壁上有裂紋。
亞麻和黃麻的橫截面呈多角形（五或六角）邊有中腔，（以上是單纖維）
（二）縱向形態特征：
苧麻：比較平直，有橫節，豎紋
亞麻：細長的兩端封閉的尖狀體，表面比較平滑但有橫向裂節。
黃麻：單纖維細胞為（多角形）長管狀，兩端漸細成封閉鈍角，表面光滑，無扭曲有光澤。
在多根纖維成束狀況下，纖維束上也有橫節，橫節是麻類纖維的特征。如下圖所示：

四、麻纖維的物理機械性質

成份單位 麻別苧麻亞麻黃麻密度克/厘米31.51~1.531.461.21單纖維長度毫米20~25017~252~4單纖維細度微米4012~1715~18公支 1100~22003500 單纖維強度克/旦7.6 斷裂伸長率% 3.832~4工藝纖維強度分斤/克25 30~40工藝纖維細度公支1100~2200400~800200~450工藝纖維長度厘米45~75100~350

亞麻，黃麻單纖維長度都很短，特別是黃麻只有2-4毫米，難以用來紡紗，在它們的韌皮組織中數十個纖維細胞膠粘在一起，又相互搭接成網狀（大麻不成網狀），為了能使纖維得以利用，采用半脫膠的方法，使粘接的纖維部分松散，再經過梳理加工（梳頭一樣）制成適于紡紗需要的纖維條，這種纖維條中的纖維束稱為工藝纖維。
常用的這些麻，其吸濕性比棉好，熱分解點高（200攝氏度）耐日曬，但大都比較粗硬，不太柔軟，與棉的化學性質類似。

作業：
1． 試述棉纖維的品種、初加工方式、生長發育特點及形態特征。
2． 簡述棉纖維的結構層次和各層次的結構特點。
3． 為什么成熟度是棉纖維的特征性質？
4． 習題集中第6～7頁的判斷題。
5． 簡述常用麻纖維的基本品質特征、形態特征。

第三章 天然蛋白質纖維

內容提要：羊毛的品種及分類；羊毛的結構；羊毛的長度、細度、卷曲、縮絨及含雜的表達。特種動物毛的種類、特性及一般用途。蠶絲性能簡介。
重點難點：羊毛的結構特點及因此而具備的特性，羊毛的品質核心。難點在于羊毛結構及性能的復雜性。
解決方法：從概念入手，通過舉例、歸納，使學生理解并掌握基本內涵。
屬于天然蛋白質纖維的有：毛和蠶絲兩大類，這兩類纖維因性能獨特品質優良，屬高檔紡織原料（如各種毛料，絲綢衣料）
節 毛
毛者，動物（禽獸）身上長出的細長覆蓋物也，可用于紡織的我們叫它毛纖維，有發毛（hair）和絨毛（wool）兩種，發毛：粗、硬、長；絨毛：細而柔很適合衣用。其中用量的是綿羊毛——簡稱羊毛，其它的動物毛則統稱為特種動物毛。
一、特種動物毛的品種，性能及用途
（一）山羊絨（開司米）從絨山羊和能抓絨的山羊身上取得的絨毛。是品質極優的毛纖維，產地主要在大西北（內蒙、新疆、陜西、甘肅、寧夏、遼寧等）每頭羊每年可產200克左右的絨，個別可達600克/羊，但美國、歐洲（英國）和日本為主消費國。山羊絨具有細而輕柔、手感滑糯，保暖性好等特性，可純紡或混紡制成各種高檔名貴紡織品。我國的山羊絨品質*優。
（二）馬海毛（安哥拉山羊毛）是光澤很強的長山羊毛（mohair）�！榜R�！币辉~來源于阿拉伯文，意為“似蠶絲的山羊毛”。我國的中衛山羊毛也屬此類。這種毛具有蠶絲一樣的光澤，強度好，耐磨，且不易氈縮，容易洗滌。是一種中多用型纖維，可純紡、混紡，可制作西服面料，提花毛氈，長毛絨，銀槍大衣呢，雪花呢等高檔紡織品。我國的陜北地區已經形成批量生產。
馬海毛的平均直徑小于23μm為優級細毛，大于43μm為低級粗毛。
（三）兔毛，紡織用的兔毛產自家兔（普通兔）和安哥拉兔，野兔毛因品質低僅供制筆和填料用。安哥拉兔種的毛，即長毛兔的毛。我國的兔毛產量占世界產量的90%。兔毛細而輕柔，保暖性很好，兔毛織物，手感特別輕滑，彈性也好，外觀很美，重量輕（純紡時，背心150克，圍巾40克，毛衫180克）是很好的高級毛織品。
兔毛的氈制品外觀極其細膩美觀，是制呢禮帽的珍貴原料。
由于兔毛表面比較光滑，纖維間抱合力小，加之強度較低，紡織加工難度比較大。
（四）駝絨：駱駝有雙峰和單峰之分，單峰駝絨無紡織價值，駝絨是駱駝身上的細毛，直徑在5-40μm之間，長40-127mm，駝絨的強度與羊毛接近，富有光澤，保暖性好（比綿羊毛），不易氈縮，是織造高級粗紡織物，毛毯等的高檔原料，可與細羊毛相媲美。駝絨的生產國是中國（質量）、蒙古、阿富汗。因駝絨上有天然色，不能染其它彩色，或做淺色衣服，限制了產品花色。
（五）牦牛絨：我國的主要產地是青海、西藏。牦牛量占世界牦牛量的85%。也屬高檔毛紡原料。直徑20μm以下，長340-450mm，強度高（比羊毛），光澤柔和，彈性強，可與山羊絨相媲美，但它也是有色毛，限制了產品的花色。牦牛絨可純紡或于羊毛混紡制成花呢，針織絨衫等。而粗一點的牦牛毛則是制造黑炭襯的理想原料，毛色黑，強韌光滑，富于彈性。
（六）其它：如羊駝毛

二、羊毛的種類
羊毛是人類在紡織上*早利用的天然纖維。史前4000年前（新石器時代）就開始使用了，羊毛纖維柔軟而富有彈性，有天然形成的波浪形卷曲，可用于制造呢絨，絨線、毛毯、氈呢等生活用和工業用品，其衣料具有手感豐滿，保暖性好，穿著舒適等特點。羊毛在紡織上狹義常專指綿羊毛。
綿羊毛根據紡織使用價值，通過按細度和長度分面細羊毛、羊細毛、長羊毛雜交種毛和粗羊毛等5類。
（一）細羊毛：細羊毛的品種是美麗奴羊身上的毛，我國的新疆改良細羊毛既屬此類。澳大利亞美利奴細羊毛直徑在25μm以下，毛叢長度5-12cm。
（二）半細毛：平均直徑15~37μm，長5~15厘米的同質毛，如英國的南丘羊，杜塞特羊。是我國的薄弱毛種。
（三）長羊毛：長度特長（15~30厘米）和光澤明亮為主要特征的綿羊毛，平均直徑大于36μm，典型的有林肯羊毛，萊斯特羊毛。
（四）雜交種羊毛：是美利奴細毛羊與長毛種羊的雜交羊的毛，長度、細度為其親本的折衷。著名的有考力代、哥化比亞、羅姆尼羊毛。
（五）粗羊毛：指毛被中兼有發毛和絨毛的異質毛，世界上大多數土種羊都屬此類。主要用途是制造地毯，也稱地毯羊毛。
我國未改良的蒙古、西藏、哈薩克羊毛（三大類）均屬此類。
細羊毛的用途以高級衣料為主，半細毛、長羊毛和雜交種毛用途廣泛些。除用于衣料外，也用于制造地毯、床毯、帷幕，較粗長些的可制地毯，漿粕毛毯、長毛絨等。粗羊毛不宜作衣料，主要用作地毯、粗毯、襯料等。

三、羊毛的形成及形態結構
（一）形成（圍繞形成這條主線，介紹毛纖維質量的概貌及相關的專業名詞）
見教材第137頁圖2-16----毛纖維形成示意圖。重點在結構特點。
油脂和汗液；毛叢；同質毛；異質毛；被毛（套毛）；
見教材第110頁圖2-6，羊毛在毛套上的分布狀況
在一批毛中可能存在有：細絨毛、粗絨毛、粗毛、發毛、兩型毛、死毛、腔毛等七種，類型的毛中的一種或幾種。詳見第102頁 [可請幾位同學念]
（二）形態結構：（可觀察到的結構）
羊毛和棉不一樣，羊毛是由許多角質化的細胞聚集成的，外觀幾何形態是細長的柱體，截面呈近圓形，粗毛呈橢圓形。
羊毛徑向從外向里可以分為三個組成部分：鱗片層、皮質層、髓質層。（稍加解釋）
對絕大多數毛來說，髓質層常出現在粗毛中，絨毛中無有，但兔毛例外，無論粗細均有髓質，且呈顆粒狀分布，成為兔毛的一個結構特征，用以鑒別。
形態特征：截面呈近圓形，越細越圓，縱向有方向性排列的鱗片，具有天然卷曲，粗毛中可見不規則髓腔。如下圖所示：

四、羊毛的品質特征
（一）細度
毛纖維的截面近似園形，所以可用直徑大不來表示它的粗細。
1、羊毛細度的變化概況
前面已講過羊身上不同地方的乞求的細度是不一樣的，即使是同一簇中，還有導向毛與絨毛之分，羊毛細度的變化，是隨羊毛、年齡、性別（公比母粗）、毛的生產部位和飼養條件的變化而改變的。從根部到稍部的細度變化如下圖：

2、細度的表達，單純用平均直徑反映羊毛粗細是不全面的，必須加離散指標，纖維愈粗，粗細波動和變化范圍愈大。
（1）平均直徑及細度不勻
（2）間接指標：特克斯、旦尼爾、公制支數等均可使用。
（3）品質支數：它現在的概念是表示直徑在某一范圍內的羊毛細度（講一下它的歷史來源）直徑與品質支數的關系見教材第118頁表2-5。
4、細度的測量方法：（簡單介紹）
（1）目測法（經驗測定法）
（2）儀器測定法
①顯微鏡投影法
②中段切斷稱重法（測長稱重法）
③氣流儀法
④電子式測量儀（光電式計算機圖像法，激光式細度儀）

（二）長度：
自然長度：不受任何外力的自然狀況下，纖維束兩端間的直線距離。常用來表示毛叢的長度，這種長度常在羊毛收購和選毛后搭配時使用（商業習慣叫羊毛高度）
伸直長度：在外力作用下，羊毛伸直時的長度，在工作生產中使用，并以此長度作為評定羊毛品質的依據。
1、羊毛長度的工藝地位
2、長度指標與測量方法：
不同的測量方法及不同的測量對象，得到不同的長度指標，作不同的用途。
（1）自然長度類：毛叢長度（商業、畜牧控制羊品種質量）
①手工法：用刻有0.25厘米為等間距刻度的尺子，測量一定數量的毛叢（國毛100米，外毛300米），求出：平均長度，均方差和變異系數。
②儀器法：利用光電傳感器快速測量。
（2）伸直長度類：
①單根纖維測量：將纖維逐根拉直，量其長度，可得平均長度和不勻率，為根數加權值。
②手工排圖法（手擺法）：（采用黑板作圖的方法，逐一介紹下面的七個指標）
*長長度，交＊長度，*短長度，長度差異率，整齊度，短毛率。
③梳片分組稱重法：這是國家標準規定的測量方法。（簡述測量原理及儀器結構）分組稱重得到一個長度一重量分布曲線。
平均長度，主體長度，短毛率，均方差和變異系數。（強化‘權’的概念，引入：巴勃長度概念）
④全自動電容式羊毛長度儀（Hauteur指標系列）
其物理概念：為截面加權值。用這種方法還可測任何長度的含量，*后結果全部由計算機打印輸出，從試樣測量到結果出約1分鐘。

重量加權與截面加權兩者的關系：

權不同，指標值不同，不可進行比較：

（三）卷曲
對于絕大多數羊毛來講，均具有卷曲，卷曲的存在有助于改善紡紗性能和成品的手感與保暖，卷曲的波形和密度隨羊毛品種而異。
1、羊毛卷曲的形成與形態
羊毛只所以有卷曲是和正、偏兩種皮質細胞的非均勻分布有關。常見的分布是呈雙側結構。這種結構特點使得羊毛在外觀點出現了卷曲，當兩種皮質細胞呈皮芯結構時則羊毛的卷曲很微弱（偏心皮芯結構呈淺波帶卷曲，永久性的）。
卷曲的形態大致可分為：弱卷曲、常卷曲、強卷曲三大類，七種波形。詳見教材第131頁圖2-12
2、卷曲的測量與表達 （用畫圖法介紹）
（1）卷曲度：纖維在自然卷曲狀況下 沿纖維軸向平均1厘米長度內卷曲波的周期個數（波數/厘米）
（2）波高比：波長周期對半波高之比。
（3）卷曲伸直率B=（L2－L1）×100/L1 （%）； L2——伸直長度，L1——卷曲長度。
（4）卷曲彈性率

（四）摩擦性能與縮絨性 （簡單介紹）
1、摩擦性能：鱗片度，摩擦效應
2、縮絨性
3、防縮

（五）羊毛的含雜與凈毛率
羊毛含有較多的雜質，主要為：脂汗、砂土和植物質
1、油脂和汗
油脂是由綿羊皮膚內的皮脂腺分泌出來的。被覆在羊毛的表面，保護羊毛不受外界環境的破壞，其含量高對羊毛的保護作用則強。主要由高級脂肪酸和高級一元醇組成的復雜有機混合物，它不溶于水，但能溶于乙醚，石油醚，四氰化碳等。
汗則是羊皮膚上的汗腺分泌物，它對羊毛油脂有一定的溶解作用，可使油脂均勻地涂在羊毛上。重要組成成分是無機鹽，溶于水。
指標：
油汗高度：毛叢上脂汗高度/毛叢長度的比值；
含油脂率；乙醇提取物。
2、植物質：也叫環境夾雜物：草刺，草籽（蒼耳、牛蒡籽），草葉，草枝等。
3、砂土：放牧中粘附的砂石、塵土，羊毛食油脂率愈高，砂土粘附得就愈多。
4、其它：如標記毛，瀝青毛。
5、凈毛率：
凈毛量才可真實反映羊毛的價值
（1）洗凈毛率 （%）
對于洗凈的毛，人們往往折合成含公定量水分、油脂時的含量：

（2）凈毛率
（%）
（3）毛基凈毛率 （詳見教材第141頁表2-20，公式2-30，2-31）

五、化學性質與化學組成
（一）組成
構成羊毛纖維的主要組成物為各種α-氨基酸的多縮氨酸（蛋白質），氨基酸種類有25種之多（見教材第94頁）。特別是胱氨酸的存在使相鄰大分子產生交聯，呈網狀結構。這一點對羊毛來說很重要。
（二）性質
1、水：羊毛角蛋白不溶解于冷水，但可使纖維膨化，干燥后羊毛則會復原，但當處于110度以上的水中時，羊毛會遭到破壞，200度時幾乎全部溶解。
2、酸：弱酸或低濃度的強酸對羊毛不會構成破壞，短時間在硫酸作用下也不會損壞，但長時間會遭到破壞。
3、堿：對角骯的作用是劇烈的，在煮沸的NaOH溶液中（3%以上濃度）使羊毛全部溶解，表現出不耐堿。
4、氧化物：對羊毛是有損傷的，當濃度不高時，注意控制可用來漂白羊毛。
5、霉蛀性：耐霉菌，但不耐蟲蛀。
6、有機溶劑，耐一般的有機溶劑。

六、羊毛的品質評定：
根據羊毛的細度，結合長度，參照實物標樣，將羊毛分為：
支數毛與級數毛兩大類，將品質優良的同質細羊毛，按品質支數高低分支，而差一些的異質毛按級別分。

第二節 蠶絲
一、種類：
蠶絲是天然蛋白質類纖維，是自然界可供紡織用的天然長絲。分為家蠶絲與野蠶絲兩大類。
（一）家蠶絲：桑蠶：*早在我國利用的天然纖維，被織成綾羅綢緞……等許多織物，久負盛名，是高級紡織原料，纖維細柔平滑，富有彈性，光澤、吸濕好。
（二）野蠶絲：種類很多，常見有柞蠶絲，蓖麻蠶絲，樗蠶絲，樟蠶絲，天蠶絲等。其以柞蠶絲為主要產品，也是*早在中國利用的蠶絲。它的強伸度要比桑蠶絲好，耐腐蝕性，耐光性，吸濕性等方面也比桑蠶絲好，但它的細度差異大，絲上常有天然色，繅絲比較難，雜質也多，適合作中厚絲織物，質量好一些的絲可作薄型織物。

二、蠶絲的形成：
蠶絲是由蠶體內絹絲腺分泌出的絲依凝固而成的。吐出的絲則結成繭，對于一粒繭來說，可分為繭衣、繭層，蛹襯三個部分。
繭衣與蛹襯的絲細度細、強度小，適于絹紡
繭層為繭的主體，絲的質量。

三、形態結構：
（一）橫截面：近三角形
（二）縱向：繭絲（繭層之絲）：縱向有許多異狀的颣節，造成外觀毛糙。
生絲（繅絲之絲）：比繭絲要光滑、均勻
熟絲（全脫膠之絲）：表面光滑，粗細均勻，少數地方有粗細變化，光澤強而柔和。

四、化學組成

組成物質

桑蠶絲（%）

柞蠶絲（%）

絲蛋白

70～75

80～85

絲 膠

25～30

12～16

蠟質、脂肪

0.75～1.50

0.50～1.30

灰 分

0.50～0.80

2.50～3.20

五、物理機械性能：
（一）形態天寸

品種

長度（m）

直徑（微米）

桑蠶絲

1200～1500

13～18

柞蠶絲

500～600

21～30

（二）強伸度：強力比毛、棉高，但比麻低
（三）吸濕性：比毛、麻低，比棉高。
（四）抱合性：生絲的抱合性是指絲膠把若干根繭絲粘在一起的一種性能，以免在織造加工中絲束脫散，造成生產困難。它與我們通常所說的纖維間的抱合力這一概念不同。
（五）色澤：顏色與光澤，絲的顏色隨蠶的品種而變。（簡單說明一下光澤好的原因）

第四章 化學纖維

內容提要：成纖高聚物特征和化學纖維制造概述�；瘜W纖維的分類、性質及檢測； 常用化纖的特性；纖維鑒別的方法簡介。
重點難點：本章是纖維部分特性介紹的*后一章，在性能介紹中注意與前面章節的對比，突出特點的介紹，難點在于綜合性。
解決方法：采用對比、歸納教學法，突出重點，如長度、細度、強度、形態特征等內容到此建立完整的體系，使學生的理解和思維方法進一步得到提升。
節 化纖概況
一、化學纖維的誕生與應用
化學纖維的問世，結束了人類幾千年來只將天然纖維作為紡織原料的歷史。為紡織工業提供了一個穩定的，持續發展的原料來源。使人類的穿衣狀況得到了非常巨大的改善。
由于是人工產品，所以其性能不象天然纖維那樣性能是天生的，有限的，而是可以人為改變和控制的，可以制得各種不同性能的纖維，因而在民用、工農業、交通運輸，國防，醫療及尖端科學領域等方面具有廣闊的用途。
民用：大家很熟悉，強度高，比重輕，耐磨損，不霉蛀，易洗快干等。
工農業：包裝材料，傳送帶，漁網，繩索等。
交通運輸：輪胎簾子線。
醫療：人造器管，縫合線，消毒紗布，衛生用品
國防：炮衣，降落傘，軍用帳蓬，各種防護服
宇航：耐輻射，耐高低溫纖維，飛行服，宇宙飛船減速器。
長久以來，為了滿足人類穿著日益增長的需要，人們一直在尋找更多的纖維材料來源。蠶絲是自然界可供利用的長絲，而且它的形成獨具一格——由液體狀變成固體狀。我國早在南宋，就有記載，周去非的《嶺外代答》一書記述，廣西某縣楓樹上有“食葉之蟲”稱做“絲蟲”，它的外形“似蠶而呈赤黑色”，每當五月（農歷）間“蟲腹如蠶之熟”，當地人就捉回用醋浸漬，然后剖開蟲腹取出絲素，在醋中牽引成絲，一蟲可得絲長6-7尺，這種從野蠶身上抽絲的方法，堪稱是人類人工制絲技術*早的事實。
到十八世紀人們想到蠶吃了桑葉能吐出絲，那為什么不能用人工方法，把桑葉制成跟蠶絲相似的纖維呢？后來人們測定了蠶絲和桑葉的組成，發現：桑葉中大量含有碳、氫、氧三元素，而蠶絲中除含有上述元素外，還含有氮。這一發現，啟發人們用硝酸來處理纖維素來增加氮的部分。1884年在法國制得硝酸纖維。但因其容易燃燒，加上成本貴，又沒多少紡用價值，所以問世不久便停產了，但它畢竟是人類歷史上次人工制造的纖維。
1891年在英國有人將纖維素黃酸酯溶于稀堿中制成很粘的液體紡絲，因其很粘，故稱為粘膠，制成的纖維稱為粘膠纖維。它在1905年實現工業化生產。從此以后人造纖維開始走上了成功之路，發展到目前這種現狀�？梢哉f人造纖維的制造成功是仿生學的應用的成功。

二、種類和分子組成
（一）人造纖維
1、粘膠纖維：以木材，棉短絨，蘆葦，甘蔗渣等植物纖維素為原料制成。
（簡介*近發展的幾個新品：Modal，Tencel，竹子纖維）
2、人造蛋白質纖維：大豆纖維（不是純蛋白）。
（二）合成纖維
（按教材第170頁表3-1，了解制造化纖的主要原料）
1、 普通合成纖維（按教材第173頁表3-2介紹類名，具體纖維名，組成單體，結構學名，商品常用名，時間約10分鐘）
2、 特種纖維
（1）氨綸 （萊卡）。彈性纖維。
（2）芳綸。耐高溫、高絕緣、高強度
（3）氟綸。耐腐蝕纖維
（4）導電纖維。金屬的，復合的。
（5）碳纖維。復合材料的骨架增強材料

（三）改性纖維：
合成纖維可按我們的需要來生產，它可制成作一般用途的普通纖維，也可制成具有特殊性能的特種纖維，普通纖維制造簡單方便，價格也低廉，但他們往往在吸濕性，染色性，抗靜電性，抗污性及抗起毛起球等性能比較差，需要加以改善。
改性方法：
1、化學改性：（1）接枝，（2）共聚，（3）纖維化學處理。改善纖維的吸濕，染色性，抗靜電性，難燃性等。
2、物理改性：
（1）改變噴絲孔的形狀——異形纖維
（2）改變纖維伸直為卷曲——變形纖維
（3）不同聚合物從同一噴絲孔噴出→復合纖維
改善：膨松性，伸縮彈性，光澤，抗污等，增強特性或功能。

三、化學纖維的制造
大體分為：紡絲液的制備，紡絲成形，后加工三個過程。
（一）紡絲液的制備
要將成纖高聚加工成纖維，則必須首先把它制成一種粘稠的液體——紡絲液，但不是所有的高聚物都可加工成纖維。成纖高聚物要滿足三個條件：①線性分子結構；②適當的分子量；③凝固后的纖維中，大分子間應該具有足夠的結合能。
紡絲液的制備方法：目前*主要的有熔體法和溶液法兩種。
為了使紡絲液具有均勻和良好的紡絲性能，紡絲液還必須進行混合，過濾，脫泡等工序，然后送去紡絲。在紡絲液中加入不同量的消光劑（二氧化鈦），可生產不同光澤的纖維：有光，半光，無光。加入顏料，可生產色牢度很好的有色纖維。下面的照片是不同光澤度的纖維，清晰可見消光劑。

（二）紡絲成形：
按紡絲液制備方法不同，分熔體紡絲法和深液紡絲法。
1、熔體紡絲：（畫示意圖）
2、溶液紡絲：
（1）濕法紡絲
（2）干法紡絲
除了上述三種*常用，*基本的方法以外還有一些新的紡絲方法。
如：熱壓法：（加熱溫度低于熔點，使軟化，用高壓使其從孔中噴出，冷卻成形，用于熔化即分解，而暫行找不到適當溶劑的那些高分子物）。
裂膜成纖法：高分子物熔融擠壓為薄膜，用切刀或針刺使之破裂成條，如丙綸扁絲。
噴射紡絲：紡絲液從噴絲孔壓出后，受周圍高速氣流噴吹，并進行高倍拉伸，使纖維直徑小于0.5-3μm，成超細纖維。
復合紡絲：由兩種或兩種以上紡絲液，按一定比例，復合噴絲，形成多組分復合纖維。
異形紡絲：改變噴絲孔形狀，得各種異性纖維。
高速紡絲：POY絲

（三）后加工
經過紡絲工序，高聚物已初具纖維形態，稱它“初生絲”。它必須經過一系列后處理加工（后加工）才能得結構穩定，性能優良，可以進行紡織加工的纖維。
以短纖維后加工路線為例來說明。
①集束→②拉伸（關鍵工序，產生不同力學類型纖維）→③上油（介紹目的作用）→④卷曲（解釋為什么要加卷曲）→⑤干燥熱定形（這是次接觸‘熱定型’一詞，注意解釋：熱定形是為了消除纖維在拉伸時所產生的內應力，確保結構在后期使用中的穩定性，以提高纖維的尺寸穩定性，保持卷曲效果，改善機械性能和其它物理性能。）→⑥切斷、打包（按成品要求切成不同的長度規格（解釋三種類型，注意內容更新），打包入庫，準備售出）。

第二節 化纖性能檢驗

一、 長度：
化纖的長度是可以人為控制的，分兩大類： 等長纖維和異長纖維
1、等長纖維（棉型化纖）的長度測定
由于加工機械不良可能使其中含有超長、倍長纖維（解釋概念），用它們的含有率來表示，是疵點，所以含有率越高，說明質量越不好。
（1）中段切斷稱重法： （異長纖維不能用此法）

式中：Ln——平均長度（mm）；W——纖維總重（mg）；Wc——中段重（mg）
Lc——中段長度（mm）。
（2）手扯法：用手扯法將纖維整理成兩端平齊的纖維束，在用鋼尺量取其長度。

2、異長纖維（毛型化纖）的長度測定
實際產品表明，具有一定長短差異的纖維，紡出的紗線品質比等長纖維紗好。
（1）梳片式長度儀：方法與毛纖維的類似。
（2）單根測量：測得根數加權平均長度Ln。 [ Lg=Ln（1+CVn2）]
（3）電子自動化儀器測量

二、細度：
在棉纖維細度一節中我們講過：Nm、Tex、D、M、d對于化纖除M不用外，剩下的全都可用。（單絲、復絲的表示方法有區別）。
1．振動測量法：
有關細度測量方法已在棉纖維、毛纖維一章中詳細介紹，均適用于化纖。這里只介紹一種對化纖較適用的細度測量方法。
纖維兩端夾持，由儀器在纖維上施加一橫向振動，使纖維產生共振，此時，可用下面的公式計算：

式中：N----纖維的線密度(g/cm)；P----張力（cN）；L----纖維的長度(cm)；
f----共振頻率（Hz）。

對于異形纖維，也可用Tex，D來表示細度，但在同樣D數情況下，與園形截面的纖維相比粗細感不同。（周長一定時，園的面積，反過來，同樣面積的情況下園的周長*�。┐送�，纖維的光澤，抗起球，抗活，膨松性，保暖性也有很大改變。
異形程度的大小對上述性能起決定性作用，異形度的微小變化，光澤產生顯著差異，抗彎，耐磨等物理機械性能也會發生變化，在化纖生產時必須嚴格控制異形度的大小和均一性，對異形纖維，異形度是主要指標。
同樣，中空纖維也有類似情況。
除教材第215~216頁的3-15、3-16、3-17三個公式外，再增加兩個指標：
異形度（%）=（1- ）×100
中空度（%）：= 實際生產和檢驗中主要測這兩個指標
三、密度：
密度是化纖物理性能的重要參數，利用它可研究纖維內部大分子的排列狀況，結果程度，化纖制造工藝是否正常及對纖維結構的影響，對紡織工藝也有一定的影響。
各種纖維的密度見教材第217頁表3-8（注意“干燥”兩字）
根據纖維的密度可計算出，纖維的結晶度：（教材第218頁的公式3-19）

測量密度的方法很多，常用的是密度梯度法（簡述原理）

第三節 常見化纖特性簡述（普通纖維）

一、 粘膠（吸濕易染）：
是人造纖維素纖維，由溶液法紡絲制得，由于纖維芯層與外層的凝固速率不一致，形成皮芯結構——橫截面切片可明顯看出。粘膠是普通化纖中吸濕*強的，染色性很好，穿著舒適感好，粘膠彈性差，濕態下的強度，耐磨性很差，所以粘膠不耐水洗，尺寸穩定性差。比重大，織物重，耐堿不耐酸。
用途廣泛，幾乎所有類型的紡織品都會用到它，如長絲作襯里、美麗綢、旗幟、飄帶、輪胎簾子線等；短纖維作仿棉、仿毛、混紡、交織等

二、 滌綸（挺括不皺）：
強度高、耐沖擊性好，耐熱，耐腐，耐蛀，耐酸不耐堿，耐光性很好（僅次于腈綸），曝曬1000小時，強力保持60-70%，吸濕性很差，染色困難，織物易洗快干，保形性好�！跋纯纱�”
用途也較廣：長絲——常作為低彈絲，制作各種紡織品；短纖：棉、毛、麻等均可混紡，工業上：輪胎簾子線，漁網、繩索，濾布，緣絕材料等。是目前化纖中用量的。

三、 錦綸（結實耐磨）：
特點是結實耐磨，是*優的一種。
密度小，織物輕，彈性好，耐疲勞破壞，化學穩定性也很好，耐堿不耐酸
缺點是耐日光性不好，織物久曬就會變黃，強度下降，吸濕也不好，但比腈綸，滌綸好。
用途：長絲，多用于針織和絲綢工業；短纖，大都與羊毛或毛型化纖混紡，作華達呢，凡尼丁等。工業：簾子線和漁網，也可作地毯，繩索，傳送帶，篩網等。

四、 腈綸（膨松耐曬）：
腈綸的性能很象羊毛，所以叫“合成羊毛”。
腈綸在內部大分結構上很獨特，呈不規則的螺旋形構象，且沒有嚴格的結晶晶區，但有高序排列與低序排列之分。由于這種結構使腈綸具有很好的熱彈性（可加工膨體紗），腈綸密度小，比羊毛還小，織物保暖性好。
腈綸：耐日光性與耐氣候性很好（居位），吸濕差，染色難。
純粹的丙烯腈纖維，由于內部結構緊密，服用性能差，所以通過加入第二，第三單體，改善其性能，第二單體改善：彈性和手感，第三單體改善染色性。
用途：主要作民用，可純紡也可混紡，制成多種毛料、毛線、毛毯、運動服也可：人造毛皮、長毛絨，膨體紗，水龍帶，陽傘布等。

五、 維綸（價廉耐用）：
特點是吸濕性大，合成纖維中的，號稱“合成棉花”。強度比錦、滌差，化學穩定性好，不耐強酸，耐堿。耐日光性與耐氣候性也很好，但它耐干熱而不耐濕熱（收縮）彈性*差，織物易起皺，染色較差，色澤不鮮艷。
用途：多和棉花混紡：細布，府綢，燈芯絨，內衣，帆布，防水布，包裝材料，勞動服等。

六、 丙綸（質輕保暖）：
*輕的纖維。它幾乎不吸濕，但具有良好的芯吸能力，強度高，織物尺寸穩定，耐磨彈性也不錯，化學穩定性好。但：熱穩定性差，不耐日曬，易于老化脆損。
用途：可以織襪，蚊帳布，被絮，保暖填料、尿布濕等。工業上：地毯、漁網，帆布，水龍帶，醫學上帶代替棉紗布，做衛生用品。

七、 氨綸（彈性纖維）：
彈性，強度*差，吸濕差，有較好的耐光、耐酸、耐堿、耐磨性。

常用纖維的性能詳見教材第240~251頁，課后大家多看看。

第四節 紡織纖維的鑒別
紡織纖維有共性也各有特性，進行纖維鑒別，則是利用纖維各自的特性或個性加從區別，（利用各種纖維在某些性能或外觀形態上的差異，將它們區別開來。）
鑒別纖維的方法很多，有的粗略些，有的詳盡些。
一、 手感目測法：
前面我們已經做過的“纖維認識實驗”中，有一項目就是“手感目測法”這種方法相當實用，除感知材料的性能外，還可用來鑒別紡織材料。
這種方法可有效地鑒別天然纖維——棉、毛、絲、麻，對化學纖維則顯得無能為力（除普通粘膠外），特別是改性纖維的大量出現，只能告知我們某原料是天然還化學纖維。
二、 燃燒法
根據各種纖維在燒燒中所表現出來的燃燒狀態，加以區別，對燃燒性狀接近者，不能加以區別（舉例）。
三、 顯微鏡觀察法
見教材第229~234頁圖3-23
通過纖維縱向與橫截面在外形上的特征加以區別
四、 著色法
同一化學試劑，不同纖維可能顯出不同的顏色（未染色纖維）
五、 溶解法：P236表3-12
利用各種纖維在不同的化學溶劑中的溶解性能來鑒別纖維（利用各種物質具有不同溶解性的原理我們前面作過什么實驗呢？（含油，含植））。見教材第236頁表3-12
用這種方法鑒別纖維比前面的方法準確，可＊。
用這種方法應注意控制好“溶液濃度，溶解時間和溫度”。
六、 熔點法：
化學纖維中大部分具有可熔融性，但它們的熔融溫度不在一點，可加以區別。
七、 紅外光譜法：
不同的化合物對同一波長的紅外線具有不同的吸收率（或衰減率），同一化合物對不同波長的紅外線具有不同的吸收率，所以對一個物質來講測出它對不同小波長的吸收率，并作圖——得紅外吸收光譜，某一光譜時應某一物質，該光譜具有“指紋性”。
這樣一來我們可根據未知纖維的譜圖與已知的標準譜圖對照便可查知是什么纖維。
八、 其它方法：
熒光（顏色）法，雙折射法，密度法，強度法等

進行纖維鑒別應注意多種方法同時驗證。

第五章 紡織材料的吸濕性

內容提要：吸濕指標及計算；吸濕性隨內外因變化的一般規律；吸濕性對纖維性能的一般影響規律；烘箱法與電阻法測纖維回潮率的一般原理及優缺點。
重點難點：吸濕機理和測試方法，難點是吸濕滯后性、吸濕平衡的概念和應用。
解決方法：采用分層、獨立因素分析法，在掌握概念的基礎上，引導學生應用。

節 吸濕指標與吸濕機理
一、吸濕指標及常用術語
（一）回潮率、含水率及其換算關系 （通過前面章節引入，進一步強化定義）
（二）標準回潮率（注意它是范圍值，并解釋標準大氣，見教材第323~324頁表6-1，6-2）
（三）公定回潮率（為什么要制定公定回潮率？）
（四）實際回潮率（實測回潮率）
（五）調濕與預調濕
（六）標準重量（公定重量）
二、吸濕機理（內在因素）
（一）親水基團及其作用：
纖維大分子上是否存在親水性基團，是決定纖維吸濕性能的決定性因素。極性基團的多少、極性的強弱、結構狀態等綜合影響吸濕性，適當舉例說明。
（二）結晶度（結晶區與非結晶區的比例）
實驗證明：纖維的吸濕作用主要發生在非結晶區，這是肯定的，水分能否進入結晶區，目前尚有爭議，但水分進入結晶區的量是很少的。
除結晶度影響纖維的吸濕性以外，在相同的結晶度條件下，晶型和晶粒的大小對吸濕也有影響，一般來說，晶粒小，吸濕性大。
（簡單說明取向度、聚合度對吸濕性的影響）
（三）比表面積：
單位體積的纖維所具有的表面積。比表面積越大，吸濕能力愈強。
（簡單解釋原理，舉例）
（四）伴生物的性質和含量：

第二節 影響吸濕性的外界因素
一、吸濕平衡與平衡回潮率（時間）：
（吸濕平衡是動態的，其穩定性很差，而且是自動進行的，外界條件一變，平衡就立即遭到破壞，而且要達到新的平衡需一定的時間。舉例說明纖維集合體狀態、外界風速對平衡時間的影響，使同學有一個數量的概念）
二、吸濕等溫線（溫度）：
在大氣壓力和溫度一定且不變的條件下，材料的吸濕平衡回潮率隨相對濕度變化的曲線。具體各纖維的吸濕等溫線見教材第334頁圖6-3。
由圖我們首先可以看出：講順序并討論，各種纖維的平衡回潮率在相同的濕度條件下是不同的，這是材料本身的差異造成的。
不同的纖維具有不同的吸濕等溫線，但我們可以看到它們的曲線形狀都呈反S形，反S形的明顯程度是有一些差異，但它們的吸濕機理應當說在本質上基本一致的。
解釋這一規律可用前面講過的吸濕過程來說明。
在開始階段，自由的極性基團較多，以化學吸附為主，隨著相對濕度的提高，化學吸著水迅速增加而后趨于穩定。
毛細吸收水在開始階段增加的緩慢，當相對濕度較大時，毛細水迅速增加，這主要是水分子進入較大的孔隙，加上纖維的膨化，水氣分壓的增加，表面吸附能力的增加，使得毛細水和表面凝結水大量增加，曲線快速上升。
對于化學纖維，由于它的大分子親水基團少，結構緊密，使化學吸著水（直接吸數）和毛細吸數水量都少，使反S形不明顯。
吸濕等溫線與溫度有密切的關系，溫度不同，吸濕等溫線的形狀位置就會發生變化，這一點希望大家能夠注意，要比較材料的平衡回潮率，必須在相同的條件下去做。
三、吸濕滯后性（濕歷史）：
在同一空氣條件下，紡織材料吸濕平衡回潮率比放濕平衡回潮率小的現象叫吸濕滯后性（或叫吸濕保守性，吸濕滯后現象）。（簡單解釋其原因，用作圖法解釋滯后規律）
四、吸濕等濕線（溫度的影響）：
相對濕度一定時，平衡回潮率隨溫度變化的曲線。
當纖維周圍空氣的溫度較高時，水分子逸出纖維的動能增加，容易離開纖維，纖維的平衡回潮率較小，一般是溫度越高，回潮率越小，但在高溫高濕時，由于纖維的熱膨脹等原因，隨溫度的增高纖維回潮率會略有增加。

第三節 吸濕性對紡織材料性能的影響
一、對重量的影響
強調一下公定重量，及回潮率對工藝設計、成本核算、貿易等的影響。
二、對幾何尺寸的影響
紡織纖維是由大分子組成的一個各向異性體，吸濕后膨脹明顯表現乃各向異性，具體講就是：長度方向和直徑方向上的膨脹增加率不一樣。
纖維膨脹和內部結構的關系是很密切的。結構影響膨脹，而膨脹反映結構狀況。
纖維的濕膨脹，使得由它織造的織物，同樣要發生一些變化，如織物、變厚、變硬、變短，織物洗滌以后尺寸變短，就是我們常見的縮水，這一點大家都有經驗。
三、對密度和體積的影響
對密度的影響，大家看教材第293頁圖6-7，纖維的密度是隨回潮率的增加，先上升，然后下降。
對含水纖維來講，總質量是干纖維與水的質量和，隨水的進入，是線性增加的。
而體積由三部分組成：干纖維本身的體積，內部空隙的體積，再加上進入的水的體積。
（簡單解釋，對于密度小于1的纖維又怎樣呢？）
四、對機械性質的影響
只講一下總體的大致規律。
五、對熱學性質的影響
保暖性、耐熱性和吸濕放熱，通過吸濕放熱進一步說明吸濕機理。介紹兩個指標：吸濕積分熱和吸濕微分熱，參見教材第296圖 6-8和圖6-9
六、對電學性質的影響
絕緣與靜電。
七、對光學性質的影響
對折射率，耐光性，光澤，顏色等的影響。

第四節 吸濕性的測試方式
測量方法很多，可分為直接法與間接法
一、直接法：
所謂直接法就是根據吸濕指標的定義，直接測量出公式中的各個參數：G干，G濕，直接法的關鍵在于：烘干和稱重。
發展到現在使纖維干燥的方式方法已有很多，如：吸干、抽取、烘燥、紅外、高頻、微波等，效率各不相同。
下面我們以烘箱法為例測試的基本原理。
（一）烘箱法：
干燥：對于烘箱它叫烘干，由烘箱內的熱空氣提供能量，使水分子獲得得足夠的汽化能，從而脫離纖維，所以從溫度上來講應當高于水的沸點。在此同時降低箱內相對濕度以提高烘干效率。由于我們無法將相對濕度降到0%，即一點水分都沒有是辦不到，所以材料只是在很低的相對濕度條件下達到濕平衡。那么平常所說的干重并不是絕對干重，是一個相對干重，是一個條件值。
稱重：對于上述烘得的相對干重能否稱準呢？對于試樣來講，烘前是冷而濕的，烘后是熱而干的，在此條件下是在烘箱內稱重，還是在烘箱外稱重結果是不一樣的。在烘箱內由于是熱空氣，所以其密度小，對試樣浮力小，所以稱的重量偏重。
在箱外稱，首先是冷空氣密度大，浮力大，此時的試樣干而熱，在箱外熱冷空氣對流也要產生浮力，而且浮力在不停的變。試樣很干，在空氣中一暴露，就馬上進行強吸濕，所以在稱量時，很不穩定。
如果把試樣放冷以后再稱可消除一部分不穩定因素，但你能保證試樣在冷卻過程中一點也不吸濕嗎？即便可以達到忽略不計的程度，試驗時間無疑又被加長了。所以一般要采用箱內熱稱。又是一個條件值。
由以上介紹可看出：無論是干燥還是稱重都是在一定條件下進行的，條件一旦改變，結果也馬上改變，從而*終結果是一個條件值，盡管該試驗方法有這樣或那樣的不足，但試驗結果還是穩定的，能滿足貿易、工業加工中的要求，并作為一種基礎測試方法。
二、間接測定法：
所謂間接法是利用某引起物理量，如電阻，介電系數，外來輻射的吸收等和材料回潮率間的關系間接測得回潮率。它以不必趕出材料中的水分為其特征。以快速為其特點。下面以電阻式測濕儀為例簡介其原理。
1、電阻式測濕儀：
顧名思義：利纖維的電阻與回潮率的關系，測知纖維的電阻間接知曉回潮率是多少，當然事先應對一定種類的纖維的回潮率和電阻值作好標定，其數值可直接從纖維回潮率的形式表示出來。
電阻測濕儀是接觸式的。
影響因素：
（1）試樣的回潮率分布是否均勻。因為電阻將以阻值*小處作為對外表現。即使只有一個濕潤點處在電極間也將明顯影響測量結果。
（2）測量范圍：即量程的讀數范圍，一般應在滿量程的20-75%范圍內讀數，盡量避免在起始端和滿刻度端使用，因為在這兩處，測量結果不穩定，可＊性下降。
（3）溫度影響：溫度對纖維的電阻有很大的影響，所以結果要進行溫度修正。
（4）其它導電物的影響，除水以外，棉上的棉蠟，毛上的油脂，蠶絲上的絲膠，化纖上的油劑等這些都會使電阻降低。
（5）纖維集合體的結構狀態
在儀器使用中，只要控制好上述影響因素，就能得到滿足可＊的結果。這種儀器使用方便，測量快速目前已在一般性的試驗中大量使用。

第六章 纖維材料的機械性質

內容提要：描述纖維拉伸性質的指標；影響纖維斷裂強伸度的測試條件；粘彈體的基本力學特征；纖維的表面力學性質；纖維彎曲、扭轉、壓縮破壞的形式及基本指標。
重點難點：影響拉伸、摩擦的因素，粘彈體的基本力學特征。難點是影響因素的分析和蠕變、應力松弛、疲勞
解決方法：注意深入淺出、啟發式教學。多舉例。

紡織纖維的機械性質（或力學性質）是纖維及其制品在使用過程中的重要性質。纖維材料的力學性質的好與壞（優與劣）是根據它在受外力作用時，所表現的耐破壞性能（不一定拉斷）來評價的。纖維在外力作用下遭到破壞的形式很多，其中以拉伸斷裂為*主要的破壞形式。
節 拉伸性質
各種材料都有自己所獨有的拉伸性質，要表征這一客觀變化規律，我們要借助于各種指標，這些指標可告訴我們這些變化規律的變化狀況及特征，從而幫助我們了解拉伸斷裂的本質、拉伸斷裂的機理。
一、拉伸斷裂指標：
（對于各類指標大家應從以下幾個方面理解和記憶：
（1）定義，（2）公式，（3）單位，（4）表示紡織材料的什么特征等）
（一）絕對強力P
纖維材料受拉伸至斷裂時，所能承受的負荷。單位：牛頓，厘牛頓。
（二）相對強力指標：
1、斷裂應力：σ，材料單位面積上承受的拉斷力。單位：牛頓/毫米2 ，厘牛/毫米2。
（在前面章節的學習中，大家一定知道了，我們的紡織纖維絕大多數，其橫截面是不規則的，加上有的還有空隙、孔洞等，拉伸時還在不斷變化，使得其面積很難求測，所以該指標在日常應用中多用于理論研究。實際生產中很少使用。）
2、強度（比強度）：P0，單位細度的材料斷裂時所能承受的負荷。單位：牛頓/特克斯，厘牛/分特克斯
3、斷裂長度：LR，纖維由自身重力將本身拉斷時所具有的長度。單位：千米。

4、濕干強度比：η，濕強度占干強度（標準大氣下）的百分率。
η=濕強/干強×100%
了解材料吸濕后強度的變化狀況，絕大多數纖維是η＜100%，而棉麻等天然纖維素纖維則＞100%，希望大家能夠解釋。
5、10%定伸長負荷
專用于棉型化纖，為混紡時性能匹配時應用的指標。

（三）斷裂伸長率：ε
纖維材料拉伸至斷裂時的伸長量占拉伸前原長的百分率。
二、拉伸變形曲線及有關指標
以上指標只反映在斷裂時的力學狀況。材料在日常使用中耐破壞的能力與拉伸破壞的過程是密切相關的。
（一）應力—應變曲線（負荷—伸長曲線，拉伸圖）
纖維的種類是非常多的，實際得到的應力—應變曲線具有各種各樣的形狀。其典型形式如下。

（二）拉伸圖上的有關指標：
1、斷裂點的指標（前面已經介紹）
2、初始模量：纖維材料拉伸曲線的起始較直部分伸直延長線上的應力與應變之比。
（畫線作圖，并定義公式，單位）
3、屈服點f的應力、應變
拉伸曲線由伸長較小部分轉向伸長較大部分的轉折點（產生明顯塑性變形的*小應力點）
屈服點所代表的物理概念是什么呢？
從材料力學方面，對于金屬材料；屈服點的概念是相當明確的，應變在屈服點以下，是完全可恢復的，而屈服點以上就要產生塑性變形（不可恢復的變形）是有一個點的界限的。
但對于我們的紡織材料則不然，屈服轉變是一個區間而不是一個點，在屈服點以下，變形絕大部分是彈性變形，有很少部分的變形是塑性，而屈服點以上部分所產生的塑性變形較多，但仍有彈性變形的存在。
盡管紡織材料的屈服發生在一個區間上，但我們仍希望用一個點來表示，這樣便于分析和解決問題。
屈服點高的纖維，其織造的織物的保形性就好，不易起拱，起皺，抗永久（塑性）變形的能力強。（介紹求取屈服點的作圖方法）
4、斷裂功
（1）斷裂功W
（2）體積比功Wav 拉斷單位體積纖維所需要的功。
（3）質量比功Wam拉斷單位質量纖維所需要的功。
（4）比功Wa 拉斷單位細度單位長度纖維所需要的功。
（5）功系數η 曲線下面積/ (P0·L0)所包的矩形面積。
（上面5個指標定義式，單位，及關系，不規則面積的求法）

第二節 影響纖維斷裂的外在因素
一、 溫、濕度 （再次強化、總結一次）
二、 試樣長度
試樣愈長，強力愈低。因為沿纖維長度方向，強度是不均一的，纖維總是在*薄弱處斷裂，試樣愈長，出現*薄弱環節的概率越大，越容易發生斷裂，強力下降——弱環定理（舉例說明之）
三、 纖維根數（再次強調）
束纖維中的纖維根數愈多，由束纖維強力計算得的平均單纖維強力愈低，而且比單根測量時的平均強力低。（斷裂的不同時性，亦舉例說明）
四、 拉伸速度（弱環定律）
一般情況下，隨拉伸速度增加，斷裂強力，初始模量，屈服應力均會提高，而斷裂伸長無一定規律。
五、 拉伸形式（或儀器類型）
（1）等速牽引（CRT）
（2）等加負荷（CRL）
（3）等速伸長（CRE），此方法現在為推廣方法。

第三節 粘彈體力學特征
一、 粘彈性的概念：
粘彈性質也叫流變性質。物體（包括液態）在力的作用下，會發生形狀尺寸的變化——即形變（變形）常用應變來表示（變形量與原尺寸之比）。
*單純的形變形式有兩種：理想彈性變形（虎克變形）；純粘性流動（牛頓變形）。
這兩種基本變形的應力應變關系如下：
虎克變形： ；σ-應力，E-模量，ε-應變
牛頓變形： ； —粘滯系數，t-時間
對以高分子為主要組成物質的纖維來講，它不僅具有彈性，而且也具有粘性，這種粘性與彈性的組合即為粘彈性，具有粘彈性的物體即為粘彈體，從應力應變的變化特性方面看，可以將 “材料在外力作用下，應力～應變的關系隨時間而變的性能”叫做粘彈性。

二、 三種變形
（一）、急彈性變形
（二）、緩彈性變形
（三）、塑性變形
雖然我們把纖維的變形分為三類逐一來說明，但實際上他們之間是互相聯系，互相制約的，使總變形是時間的條件值，在材料受外力時，它們同時出現，只是在不同時間，不同負荷或不同拉伸階段時它們間的比例不同而己。
三、 蠕變與應力松馳
蠕變：在一定（固定）的拉伸（負荷）條件下，纖維的變形隨時間逐漸增加的現象。
應力松馳：當纖維被拉伸到一定變形值，保持恒定時，其內應力隨時間逐漸減小的現象。蠕變和應力松弛實質上是一個問題的兩個方面：都是反映大分子鏈不斷作構象改變的運動情況。（舉一二個例子再說明之）
四、 纖維的彈性與疲勞
（一）、纖維的彈性：
纖維的彈性是指纖維承受負荷后產生變形，負荷取除后，具有恢復原來尺寸和形狀的能力，它影響到紡織材料的：耐磨性，抗折皺性，手感，尺寸穩定性，耐沖擊性，抗廢勞性等許多性能。
纖維的彈性包含變形能力與變形的恢復能力兩方面。通常只講變形的恢復能力。
常用兩類指標來表示：
彈性恢復率=
（根據恢復時間可分為急，緩兩種彈性恢復，根據作用形式又可分為：定負荷彈性恢復和定伸長彈性恢復）

（通過拉伸曲線獲得，這一指標與織物的抗折皺性，耐疲勞破壞關系密切。）
(二)、疲勞
小應力長期作用下發生的破壞，就叫疲勞。這是一種*普遍的破壞形式。
影響疲勞的因素主要有：
（1）纖維的結構與性能（分子鏈的變形能力及變形后的恢復能力大，則耐疲勞）
（2）負荷大小
（3）作用方式 （引出：疲勞耐久限）：作用時間，恢復時間，頻率等
（4）溫濕度

第四節 纖維的表面力學性質

一、 基本指標：
（一）、摩擦力 cN
(二)、摩擦系數 f
（三）、抱合力 F抱
（四）、切向阻抗系數

（五）、抱合系數h
（六）、抱合長度Ln
二、 影響摩擦的因素：
（一）法向壓力（或張力）
切向阻力的增加率不隨正壓力上升成等比例增加，但切向阻力是增加的。切向阻抗系數隨法向壓力的增加而下降，逐漸趨于一定值。見教材第425頁圖7-58、7-59。
（二）溫、濕度
在通常情況下切向阻抗系數隨溫度的上升而降低，但在90℃以上的高溫情況下切向阻抗系數卻上升。切向阻抗系數隨相對濕度的增加而增加，出現液態水時有一個下跳。見教材第426頁圖7-60、7-61，第428頁圖7-66。
（三）表面潤滑劑狀況：
纖維表而后潤滑情況對摩擦力影響很大，為了減少摩擦纖維表面常涂一些潤滑劑（毛有和毛油，化纖有化纖油劑，棉有天然棉臘等）。潤滑劑的粘滯系數和滑動速度構成對摩擦力的影響（舉例畫圖）。
（四）表面粗糙度
物理表面的粗糙程度對摩擦性狀影響很大，因為摩擦力是由于兩物體間接觸產生的，所以摩擦力的大小與接觸表面的情況有關。規律：見教材第428頁圖7-64。
（四）滑動速度：
滑動速度對切向阻力的影響規律如教材第427頁圖7-62，7-63。
在低速區切向阻力是一個在一定范圍內波動的變值，我們把這種現象叫“粘滑現象”，粘滑現象發生在滑動速度很小的區域�！罢郴�現象”還有下列現象：
①切向阻力值的波動范圍隨速度增加而縮小即粘滑現象變小
②纖維受的張力（正壓力）越大粘滑現象越嚴重。
③纖維動、靜摩擦系數差異越大，粘滑現象越大。

三、 摩擦抱合的測定方法
具體的測量方法很多，大致可分為三類。
（一）測量無粘纖維條拉斷時所需的力�？蓽y量纖維的抱合力。若在纖維束側向加一壓力，則可測纖維的切向阻力。
（二）測量單纖維在纖維或其他物體（如金屬的，陶瓷的，橡膠）上產生相對運動（剛開始運動時，即靜摩擦，或保持恒定速度運動時，即動摩擦）所需的力。這類方法中*常用的是絞盤法，用歐拉公式可計算出摩擦系數。
（三）測量兩個纖維片發生對滑動時所需的力
這一類方法中常用的有斜面法，牽伸法。這也是傳統方法。

四、 纖維的磨損 （這部分內容為可選部分）
（一）概念：互相接觸并滑移的兩物體，在接觸面上所產生的破壞——磨損。
廣義概念：在非表面接觸的其它作用下引起的表面破壞也稱為磨損。
（二）造成磨損的主要客觀因素
1.力學作用：（1）犁耕（縱向劃槽）；（2）刮削；（3）切割（橫向劃槽）；（4）咬嚙剪切；
（5）撕剝；（6）疲勞性脫落（疲勞龜裂，脫下局部顆粒）等
2.熱學作用：表面熱熔（從高溫體擦過）而被揩拭落下。（局部過熱）
3.化學作用：在化學試劑等作用的同時，受力摩擦使表面局部被揩掉。
磨損使纖維的尺寸、體積、重量、強度、剛性、外形（觀）乃至結構發生改變（變化）。
（三）描述（衡量）磨損程度的指標
1.因磨損某些性能的絕對損失量。如直徑或線密度，重量，強伸性能，光澤等
2. 因磨損某些性能的損失率。（或變化率）
實驗室測試與實際耐磨程度的關系：
要模擬實際或正確反映實際的耐磨程度有一定的困難，因為①實驗它只能單因素或幾個因素測試，各因素的綜合比例很難確定。②磨損終點的判斷，實驗室是按磨斷來判定，而實際環境中是按使用價值判定。③纖維耐磨規律的不一致性或復雜性給正確評價帶來困難<如：輕、重負荷時不同的下降率，實際使用是輕（或很輕）的負荷，長時間，而實驗室是重負荷， 短時間。
第五節 紡織纖維的彎曲、扭轉和壓縮
一、纖維的彎曲
（一）、概念
纖維是極易變直為彎的，有的本身就是卷曲的。我們這里所說的彎曲則是指外力作用下的彎曲變形。
（二）、影響因素： 形狀，粗細，模量
（三）、破壞形式： 彎斷，實質是彎曲外緣的拉斷或內緣的擠裂。
（四）實用指標
1．抗彎剛度
2．打結強度（率）
3．勾結強度（率）
二、纖維的扭轉
（一）、概念
纖維在剪切扭矩作用下，產生的扭轉彎形。
（二）、影響因素： 形狀，粗細，模量
（三）、破壞形式： 縱向劈裂
（四）實用指標
斷裂捻角，常用圈數表示。

三、纖維的壓縮
（一）、概念
纖維一般在強壓縮條件下才會產生破壞，大多可能產生壓傷。單纖維的壓縮研究很困難，結論很少，大多數是研究集合體的壓縮特性（或彈性）