羊毛特性学习资料.docx
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羊毛特性学习资料
羊毛特性
纺织纤维特性
说到纺织纤维,我们先了解一下两个概念:
纤维:
从生产角度看,凡是直径在数微米到数十微米或略粗些,长度比直径大许多倍
(上千倍甚至更多)的物体。
纺织纤维:
纤维中长度达到数十毫米以上,具有一定的强度,一定可挠曲性和相互纠缠
的抱合性和其它的服用性能,而可以生产纺织制品的。
我们常用的纺织纤维有:
天然纤维、化学纤维、人造纤维。
第一节羊毛
羊毛是纺织工业的重要原料,特具有许多优良特性,如弹性好、吸湿性强、保暖性好、
不易沾污、光泽柔和。
这些性能使毛织物具有各种独特风格。
用羊毛可以织制各种高级衣用织物,如薄花呢等;有手感滑糯、丰厚有身骨、弹性好、呢面洁净、光泽自然的春秋织物,如中厚花呢等;有质地丰厚、手感丰满、保暖性强的冬季织物,如格类大衣呢等。
羊毛也可以织制工业用呢绒、呢毡、毛毯、衬垫材料等。
此外,用羊毛织制的各种装饰品如壁毯、地毯,名贵华丽。
一、羊毛的分子结构
(一)、蛋白质纤维的组成
所有蛋白质纤维都能被酸或碱溶液水解,水解后的最终产物为a-氨基酸。
下表为各种蛋白质纤维的蛋白类物质中a-氨基酸名称的含量:
a■氨基酸名称
羊毛角蛋白
桑蚕丝素
桑蚕丝胶
柞蚕丝素
甘氨酸
3.10---6.50
37.5---48.3
1.1---8.8
20.3---24.0
丙氨酸
3.29---5.70
26.4---35.7
3.5---11.9
34.7---39.4:
缬氨酸
2.80---6.80
3.0---3.5
1.2---3.1
0.6
亮氨酸
7.43---9.75
0.7---0.8
0.9---1.7
0.4
异亮氨酸
3.35---3.74
0.8---0.9
0.6---0.8
0.4
苯丙氨酸
3.26---5.86
0.5---3.4
0.3---2.7
0.5
脯氨酸
3.40---7.20
0.4---2.5
0.3---3.0
0.3
松氨酸
2.80---5.70
0.2---0.9
5.8---9.9
0.2
精氨酸
7.90---12.10
0.8---1.9
3.7---6.1
9.2---13.3
组氨酸
0.62---2.05
0.3---0.8
1.0---2.8
2.2
色氨酸
0.64---1.80
0.4---0.8
0.5---1.0
1.8---2.1
丝氨酸
2.90---9.60
12.6---16.2
13.5---33.9
9.8---12.2
苏氨酸
5.00---7.02
1.2---1.6
7.5---8.9
0.1---1.1
酪氨酸
2.24---6.76
10.6---12.8
3.5---5.5
3.6---4.4
羚脯氨酸
—
1.5
—
—
天冬氨酸
5.94---9.20
0.7---2.9
10.4---17.0
4.2
谷氨酸
12.30---16.00
0.2---3.0
1.0---10.1
0.7
胱氨酸
10.84---12.28
0.03---0.9
0.1---1.0
—
半胱氨酸
1.44---1.771
—
—
—
蛋氨酸
0.49---0.71
0.03---0.2
0.1
—
表中数字是100克干燥蛋白类物质水解后测得的各种氨基酸的干重克数,因此,他们的
总和是大于100的。
蛋白质纤维的蛋白类物质中,各种a-氨基酸含量的比例差别是很大的。
同一种蛋白质纤维,不同品种是成分差别也很大,甚至同一只羊身上的纤维由于饲料的变化,各个时期也有差异。
毛尖和毛干部分,由于日晒雨淋、气候作用等所引起的物理化学变化不同,也会引起组成成分的差异。
因此在我们日常生产当中,看是同一原
料的品种,虽然工艺条件一致,但生产中仍会有差异。
(二)羊毛纤维的分子结构
羊毛纤维的大分子是由许多a-氨基酸用酰胺键(又称肽键)联结构成的多缩氨酸链为主链。
在组成羊毛的20多种a-氨基酸中,以二氨基酸——精氨酸、松氨酸,二羚基酸一—谷氨酸、天门冬氨酸和硫氨基酸——胱氨酸等的含量最高,因此在羊毛角蛋白大分子主链间能形成盐式键、二硫交联和氢键等空间横向联键。
蛋白质纤维的大分子链的单分子空间结构形式通常有两大类:
一类是直线型曲折链,
另一类是螺旋连,其中最普通的是a-氨基酸,羊毛的大分子间,依靠分子引力、盐式
键、二硫键和氢键等相结合,呈较稳定的空间螺旋状态,称为a-角蛋白。
在一定条件下,受到张力作用,大分子链伸展转变为角蛋白,张力撤去后,在一定条件下,他又恢复到原来的弯曲状态---a角蛋白,有时甚至会出现过缩。
、羊毛的形态结构及其类型
(一)、羊毛的形态结构
纺织用的毛类纤维,最大量的是绵羊毛,统称羊毛。
毛纤维覆盖于绵羊皮肤的表面,并非均匀分布,而是呈簇状密集在一起。
在每一小簇中,有一根直径较粗、毛囊较深的导向毛,其他较细毛纤维围绕着导向毛生长,形成毛丛。
同支毛中的导向毛较细,与周围毛细度、长度差异较小;异支毛中的导向毛与他周围的毛长短、粗细差异较大。
所以说,毛丛的形态和质量,是羊毛品质好坏的重要标志。
毛丛中纤维形态相同,长度、细度相近,生长密度大,又有较多的脂汗使纤维相互粘连,形成上下基本一致的形状,从外部看呈平顶状的,称平顶毛丛。
具有这种毛从的羊毛品质最好,同质细羊毛多属这一类型。
毛从中纤维粗细混杂、长短不一,短而细的毛靠近毛丛底部,粗长纤维突出在毛丛外面并扭结成辫,形成底部大、上部小的圆锥形,呈这种辫状的羊毛品质较差。
羊毛是由许多细胞聚集构成。
他可分为三个组成部分:
包覆在毛干外部的鳞片层;组成羊毛实体主要部分的皮质层;在毛干中心不透明毛髓组成的髓质层。
髓质层只存在于较粗的纤维中,细毛无髓质层。
鳞片层由角质化了的扁平状角蛋白细胞组成。
各种羊毛的鳞片大小基本上相同,平均宽度28微米,高度36微米,厚度0.5—1.0微米。
鳞片在羊毛上覆盖的密度因羊的品种和羊毛的粗细而又较大差异。
细羊毛上鳞片排列的密度比粗羊毛大,鳞片可见高度小。
有观察实测,细羊毛1毫米长度中约有鳞片100层左右。
鳞片可见高度约为8—10微米;粗羊毛1毫米长度中约有鳞片50层,鳞片可见高度大。
鳞片在羊毛表面上覆盖的形态,基本有三种:
环状覆盖、瓦状覆盖和龟裂状覆盖。
鳞片层的主要作用,是保护羊毛不受外界条件的影响而引起性质变化。
鳞片排列的疏密和附着程度,对羊毛的光泽和表面性质有很大的影响。
粗羊毛上鳞片较稀,易紧贴于毛干上,使纤维表面光滑,光泽强,如林肯毛。
美利奴细羊毛,纤维细,鳞片紧密,反光小,光泽柔和近似银光。
此外,鳞片层的存在,是羊毛具有毡化的特性。
皮质层在鳞片层的里面,是羊毛的主要组成部分,也是决定羊毛物理化学性质的基本物质。
髓质层是由结构松散和从满空气的角蛋白细胞组成,细胞间相互联系较差。
在显微镜下观察,髓质层呈暗黑色。
含髓质层多的羊毛,脆而易断,不易染色。
(二)毛纤维分类
1按纤维组织结构分类:
细绒毛、粗绒毛、粗毛、发毛、两型毛、死毛
细绒毛:
直径在30微米以下,无髓质层,鳞片多呈环状,油汗多,卷曲多,光泽柔和。
异质毛中底部的绒毛,也称为细绒毛。
粗绒毛:
直径在30—52.5微米。
粗毛:
直径在52.5---75微米,有髓质层,卷曲少,纤维粗直,抗弯刚度大,光泽强。
发毛:
直径大于75微米,纤维粗长,无卷曲,在一个毛丛中经常突出于毛丛顶端,行程毛辫。
两型毛:
一个纤维上同时兼有绒毛和粗毛的特征,有断断续续的髓质层,纤维粗细差异较大,我国没有改良好的羊毛多属这种类型。
死毛:
除鳞片层外,整根羊毛充满髓质层,纤维脆弱易断,枯白色,没有光泽,不易染色,无纺纱价值。
500
粗毛
近年来工业上规定:
凡毛直径在52.5微米以上的为粗毛,毛纤维有髓腔。
当在倍显微镜投影仪下观察,髓腔长达25毫米以上、宽为纤维直径的1/3以上为腔毛。
和腔毛统称为粗腔毛。
2、按取毛后原毛的形状分:
有被毛、散毛、抓毛
丛绵羊身上剪下的毛,粘连成一个完整的毛被叫被毛;剪下的毛不成整个片状的,叫散毛;如果在绵羊脱毛季节,用铁梳子把毛梳下来,这种毛叫抓毛。
抓毛中含有不同类型的毛纤维,加工时需要分开。
3、按纤维类型分:
有同质毛和异质毛
4、按剪毛季节分:
春毛:
春天剪取的毛叫春毛;毛长,底绒多,毛质细,油汗多,品质较好。
秋毛:
秋天剪取的毛叫秋毛;毛短,无底绒,光泽较好。
伏毛:
有的地方夏天还剪一次毛,叫伏毛;毛短,品质差。
三、绵羊毛质量分布情况
羊毛的质量,随绵羊品种、养羊地区的气候及饲养条件不同而有差异。
即使在同一只羊身上,不同的部位,质量也不同。
同质毛被各部位的羊毛品质的分布是比较有规律的,异质毛被的羊毛品质的变化较为复杂,总的趋势是,从绵羊的头部到尾部,羊毛品质逐渐变粗。
绵羊各部位毛的质量分布情况,以肩部及体侧毛最好,较细而长,生长密度大。
背部毛略粗。
颈部和腹部毛比体侧毛较粗,经常被杂草污染。
臀部毛较粗,有草刺及粘结。
头部和四肢上的毛统称为边坎毛,一般在剪毛后去掉。
四、羊毛的品质特征
(一)、化学性质
在羊毛分子结构中含有大量的碱性侧基和酸性侧基,因此毛纤维具有即呈酸性又呈碱性的两性性质。
1酸的作用:
酸的作用主要使角蛋白分子的盐式键断开,并与游离氨基相结合。
此外,可使稳定性较弱的缩氨酸链水解和断裂,导致俊基和氨基的增加。
这些变化的大小,依酸的类型,浓度高低、温度高低和处理时间长短而不同。
例如:
80%硫酸溶液,
短时间常温下处理,羊毛的强力几乎不受损伤。
稀硫酸的作用比较缓和。
2碱的作用:
碱对羊毛的作用比酸剧烈。
碱的作用使盐式键断开,多缩氨酸键减
短,胱氨酸发生水解。
随着碱的浓度增加,温度升高,处理时间延长,羊毛受到严重损伤和明显的损坏。
碱使羊毛变黄,含硫量降低以及部分溶解,羊毛在PH值〉10的碱溶液中,不能超过50C.在温度100C时,即使PH值在8—9,羊毛也会受到损伤。
在5%勺氢氧化钠溶液中煮沸10分钟,羊毛全部溶解。
不同类型的羊毛对碱的敏感程度不一样,经碱作用后,有髓毛的强力损伤比无髓毛
大。
3、氧化剂作用:
氧化剂主要用于羊毛的漂白,作用结果也导致胱氨酸分解,羊毛性质发生变化。
氧化法和氯化法是当前工业上广泛使用的羊毛纺织品防缩处理法,通过氧化使羊毛表面鳞片变性而达到防缩的目的。
4、还原作用:
还原剂对胱氨酸的破坏作用较大,特别是在碱性介质中尤为激烈。
(二)、细度
毛纤维截面近似圆形,一直用直径大小来表示它的粗细,称之为细度,单位为微
米。
细度是确定羊毛品质和使用价值的重要指标。
1、细度的表示方法:
有品质支数、平均直径、公制支数
(1)、品质指数:
是毛纺织生产活动中长期沿用下来的一个指标。
一定的品质支数反映羊毛细度在某一直径范围内。
羊毛品质支数和平均直径的关系
品质支数
120
110
100
90
80
70
66
64
60
58
平均直径
14.5:
15.5
16.5
「17.5:
18.5
19.5
:
21.0
22.5
24.0
:
26.0
最咼纺纱支数
125
108
98
88
78
68
58
50
45
38
(2)、平均直径(d):
羊毛细度常以直径表示,由于羊毛粗细不匀,一般测量根
数较多,同质毛测量300根,异质毛测量400根,(原来用显微镜做细度时必须每根测量,然后加权平均,现在用OFDA—100可以直接做出细度平均和细度离散,既简单又准确。
)
(3)、公制支数(Nm):
是指单位重量的毛纤维所具有的长度。
Nm=L/G式中G---L长纤维所具有的重量;L---纤维的长度。
纤维的重量G可用下式表示:
G=S.L.rS---纤维的截面积;r---纤维的密度。
同一种纤维的比重为一定值,因此,公制支数与纤维的截面积的倒数成反比。
公制支数是应用较广的细度指标,也适用于毛纱。
毛纤维的横截面积近似圆形,羊毛的密度值因毛的组织结构不同而有差异,一般为1.30〜1.32.
2、细度的测量方法:
(1)、显微镜投影测量法:
从原毛或毛条中抽出具有代表性的试样,切取0.8毫米的片段,用甘油或液体石蜡等浸润搅拌匀,放置在载玻片上,用显微镜或纤维投影仪
进行测量。
根据测量结果计算平均细度和细度变异系数。
(2)、气流仪测量法:
这是一种快速测量纤维的细度的方法。
他是通过气流仪的流量或压力差的变化,来反应羊毛直径的大小,他只能测得平均直径,而不能反应细度的离散。
特点是:
速度快,操作简单,试样大,代表性广,数据稳定,同时改善了测试工作条件。
主要影响测试因素为:
羊毛的密度、含油率及大气状态。
(3)、USTEROFDA—100测量方法。
3、细度与纺织产品性能的关系
羊毛的细度和他的各种性质都有密切的联系。
一般的说,羊毛越细,细度离散小,相对强度高,卷曲度大,鳞片密,光泽柔和,脂汗含量高,但长度偏短。
因此细度是决定羊毛品质好坏的重要指标。
他对成纱性质和加工工艺也有很大影响。
(1)、细度与纺纱支数的关系:
在精纺工艺中,试验证明,毛纤维的各种性质对毛纱强度和条干均匀度的影响,用百分数来表示,细度占80%或以上,长度约占15%-20%其它性能如羊毛强度、卷曲、柔软等只有在出现反常状态时才起一定影响。
因此羊毛的纺纱性能,只要取决于羊毛细度。
为了保证纱线具有一定的强度和良好的纺纱状态,常以细纱截面中羊毛的平均根数来衡量纺纱能力,一般以股纱30〜40根较为适宜,单纬纱一般不低于54根。
例:
当用品质支数70支(19.8微米)、64支(22.5微米)、的羊毛纺40支毛纱时,纱线截面纤维根数分别为53根、41根,相应的细纱千锭时断头分别是25根、50根。
显然,纱线截面纤维根数多,纺纱断头率就低。
因此,在纱线品质要求一定是,细纤维可纺高支纱。
纱线截面中毛纤维的根数n可用下式来计算:
N=Nm/N现用:
n毛=917000/细度平方.纱线支数
(2)、细度、细度不匀与细纱的理论不匀率关系:
毛纤维的细度对纱的条干不匀率有很大影响。
纱条干不匀率反应了纱的短片段内粗细不匀的情况,他除了影响织物的外观,和纱线的强度也有关。
条干不匀率高的纱,他的强度也较低。
通常情况下,毛纤维越细,细度越均匀,纱线截面中纤维根数越多,则
纱线的截面不匀率较小,纱的条干就越均匀。
但是,毛纤维的细度越细时,长度相对较
短,短毛较高,且在纺纱过程中易纠缠成结,会影响纱线质量。
过细的毛纤维,易使织物表面产生起毛、起球现象。
(3)、细度与毛织物的品质和风格的关系:
粗纺纤维中要求手感丰满、柔软,质地紧密的高级织物,多选用品质支数为60—64
支的细羊毛或一级改良毛。
精纺产品一般为轻薄织物,要求织物表面光洁,纹路清晰,
手感爽,因而,大都选用同质细羊毛或改良毛。
(三)、长度
由于天然的卷曲存在,毛纤维长度可分为自然长度和伸直长度。
一般用自然长度表
示毛丛长度。
毛纤维消除弯曲以后的长度,称为伸直长度。
在毛纺厂生产中,多用伸直长度来评价羊毛的品质。
羊毛长度在工艺上的意义仅次于细度。
它不仅影响毛织物的品质,更重要的它是决
定纺纱系统和选择工艺参数的依据。
羊毛长度对毛纱品质也有较大的影响。
细度相同的毛,纤维长的可纺高支纱,纱支
一定,长纤维纺出的纱线强度高,条干好,纺纱断头率低。
上次杨守仁博士讲课曾提
到:
同原料细度,纺相同纱支,长度增加10毫米,细纱断头会减少56流右,细纱车速可允许提高14%细纱捻度可允许降低12%对纱线不匀度的影响,增加20毫米的纤维长度相当于细度减少1微米,对纱线强度的影响,增加7毫米的纤维长度,相当于细度减少1微米。
影响纱线条干的另一重要因素,是30毫米以下的短纤维含量,因为短纤维在牵伸
过程中不易被牵伸机构所控制,易形成浮游纤维,造成毛纱粗、细节,大肚纱等疵点,因此在前纺精梳毛条中对短纤维的含量控制是很关键的。
长度指标一般用豪特长度和巴布长度,豪特长度H是指截面积加权平均,巴布长度
B是指重量加权平均,一般比较适合纺纱的长度离散为:
CVH%42%---52%CVB%30%--
33%,—般B=1.25H,目前工艺单使用的为豪特长度。
前纺隔距也是依豪特长度来制定。
(四)、卷曲
羊毛的自然形态,并非直线,而是沿长度方向有自然的周期性卷曲。
一般以每厘米的卷曲数来表示羊毛卷曲的程度,叫卷曲度。
一般有弱卷曲、常卷曲和强卷曲二种。
一'般,纤维细度越细,卷曲越多。
(五)、摩擦性能和缩绒性
1、羊毛的摩擦性能
羊毛表面有鳞片,鳞片的根部附于毛干,尖端伸出毛干的表面而指向毛尖。
由于鳞片的指向这一特点,羊毛沿长度方向的摩擦,因滑动方向不同,致摩擦系数不同。
滑动方向从毛尖到毛根,为逆鳞片摩擦;滑动方向从毛根到毛尖,为顺鳞片摩擦。
逆鳞片摩擦系数比顺鳞片摩擦系数要大。
这一差异是羊毛缩绒的基础。
差异越大,羊毛毡缩性越好。
2、羊毛的缩绒性
羊毛在湿热及化学试剂作用下,经机械外力反复挤压,纤维集合体逐渐收缩紧密,并且相互纠缠,交编毡化。
这一性能,称为羊毛的缩绒性。
温湿度、化学试剂和外力作用是促进羊毛缩绒的外因。
缩绒分酸性缩绒和碱性缩绒,常用方法为碱性缩绒,如皂洗。
PH=8-9,温度35-45C,缩绒效果较好。
(六)、羊毛纤维的定形
羊毛纤维在一定温度、湿度、外力的作用下,经过一段时间,会使其形状稳定下来,称之为羊毛的热定形。
(七)羊毛的汗脂和杂质
羊毛是一种含杂较多的天然纤维,原毛中含有的主要杂质是脂汗、沙土和植物质
纺纱二车间工艺
吕黎丽
2008-12-16