第三章天然蛋白质纤维.ppt
2019/8/12,纺织与材料学院纺织工程系,1,第三章： 天然蛋白质纤维,2019/8/12,纺织与材料学院纺织工程系,2,内容提要： 羊毛的品种及分类；羊毛的结构；羊毛的长度、细度、卷曲、缩绒及含杂的表达。特种动物毛的种类、特性及一般用途。蚕丝性能简介。 重点难点： 羊毛的结构特点及因此而具备的特性，羊毛的品质核心。难点在于羊毛结构及性能的复杂性。 解决方法： 从概念入手，通过举例、归纳，使学生理解并掌握基本内涵。 属于天然蛋白质纤维的有：毛和蚕丝两大类，这两类纤维因性能独特品质优良，属高档纺织原料（如各种毛料，丝绸衣料）,2019/8/12,纺织与材料学院纺织工程系,3,第一节： 毛,第二节： 蚕丝,2019/8/12,纺织与材料学院纺织工程系,4,第一节 毛 毛者，动物（禽兽）身上长出的细长覆盖物也，可用于纺织的我们叫它毛纤维，有发毛（hair）和绒毛（wool）两种，发毛：粗、硬、长；绒毛：细而柔很适合衣用。其中用量最大的是绵羊毛简称羊毛，其它的动物毛则统称为特种动物毛。,2019/8/12,纺织与材料学院纺织工程系,5,一、特种动物毛的品种，性能及用途 （一）山羊绒（开司米）从绒山羊和能抓绒的山羊身上取得的绒毛。是品质极优的毛纤维，产地主要在大西北（内蒙、新疆、陕西、甘肃、宁夏、辽宁等）每头羊每年可产200克左右的绒，个别可达600克/羊，但美国、欧洲（英国）和日本为主消费国。山羊绒具有细而轻柔、手感滑糯，保暖性好等特性，可纯纺或混纺制成各种高档名贵纺织品。我国的山羊绒品质最优。,2019/8/12,纺织与材料学院纺织工程系,6,（二）马海毛（安哥拉山羊毛）是光泽很强的长山羊毛（mohair）。“马海”一词来源于阿拉伯文，意为“似蚕丝的山羊毛”。我国的中卫山羊毛也属此类。这种毛具有蚕丝一样的光泽，强度好，耐磨，且不易毡缩，容易洗涤。是一种中多用型纤维，可纯纺、混纺，可制作西服面料，提花毛毡，长毛绒，银枪大衣呢，雪花呢等高档纺织品。我国的陕北地区已经形成批量生产。 马海毛的平均直径小于23m为优级细毛，大于43m为低级粗毛。,2019/8/12,纺织与材料学院纺织工程系,7,（三）兔毛，纺织用的兔毛产自家兔（普通兔）和安哥拉兔，野兔毛因品质低仅供制笔和填料用。安哥拉兔种的毛最好，即长毛兔的毛。我国的兔毛产量占世界产量的90%。兔毛细而轻柔，保暖性很好，兔毛织物，手感特别轻滑，弹性也好，外观很美，重量轻（纯纺时，背心150克，围巾40克，毛衫180克）是很好的高级毛织品。 兔毛的毡制品外观极其细腻美观，是制呢礼帽的珍贵原料。 由于兔毛表面比较光滑，纤维间抱合力小，加之强度较低，纺织加工难度比较大。,2019/8/12,纺织与材料学院纺织工程系,8,（四）驼绒：骆驼有双峰和单峰之分，单峰驼绒无纺织价值，驼绒是骆驼身上的细毛，直径在5-40m之间，长40-127mm，驼绒的强度与羊毛接近，富有光泽，保暖性好（比绵羊毛），不易毡缩，是织造高级粗纺织物，毛毯等的高档原料，可与细羊毛相媲美。驼绒的最大生产国是中国（质量第一）、蒙古、阿富汗。因驼绒上有天然色，不能染其它彩色，或做浅色衣服，限制了产品花色。,2019/8/12,纺织与材料学院纺织工程系,9,（五）牦牛绒：我国的主要产地是青海、西藏。牦牛量占世界牦牛量的85%。也属高档毛纺原料。直径20m以下，长340-450mm，强度高（比羊毛），光泽柔和，弹性强，可与山羊绒相媲美，但它也是有色毛，限制了产品的花色。牦牛绒可纯纺或于羊毛混纺制成花呢，针织绒衫等。而粗一点的牦牛毛则是制造黑炭衬的理想原料，毛色黑，强韧光滑，富于弹性。 （六）其它：如羊驼毛,2019/8/12,纺织与材料学院纺织工程系,10,二、羊毛的种类 羊毛是人类在纺织上最早利用的天然纤维之一。史前4000年前（新石器时代）就开始使用了，羊毛纤维柔软而富有弹性，有天然形成的波浪形卷曲，可用于制造呢绒，绒线、毛毯、毡呢等生活用和工业用品，其衣料具有手感丰满，保暖性好，穿着舒适等特点。羊毛在纺织上狭义常专指绵羊毛。 绵羊毛根据纺织使用价值，通过按细度和长度分面细羊毛、羊细毛、长羊毛杂交种毛和粗羊毛等5类。,2019/8/12,纺织与材料学院纺织工程系,11,（一）细羊毛：细羊毛的最好品种是美丽奴羊身上的毛，我国的新疆改良细羊毛既属此类。澳大利亚美利奴细羊毛直径在25m以下，毛丛长度5-12cm。 （二）半细毛：平均直径1537m，长515厘米的同质毛，如英国的南丘羊，杜塞特羊。是我国的薄弱毛种。 （三）长羊毛：长度特长（1530厘米）和光泽明亮为主要特征的绵羊毛，平均直径大于36m，典型的有林肯羊毛，莱斯特羊毛。 （四）杂交种羊毛：是美利奴细毛羊与长毛种羊的杂交羊的毛，长度、细度为其亲本的折衷。著名的有考力代、哥化比亚、罗姆尼羊毛。,2019/8/12,纺织与材料学院纺织工程系,12,（五）粗羊毛：指毛被中兼有发毛和绒毛的异质毛，世界上大多数土种羊都属此类。主要用途是制造地毯，也称地毯羊毛。 我国未改良的蒙古、西藏、哈萨克羊毛（三大类）均属此类。 细羊毛的用途以高级衣料为主，半细毛、长羊毛和杂交种毛用途广泛些。除用于衣料外，也用于制造地毯、床毯、帷幕，较粗长些的可制地毯，浆粕毛毯、长毛绒等。粗羊毛不宜作衣料，主要用作地毯、粗毯、衬料等。,2019/8/12,纺织与材料学院纺织工程系,13,三、羊毛的形成及形态结构 （一）形成（围绕形成这条主线，介绍毛纤维质量的概貌及相关的专业名词） 见教材第137页图2-16-毛纤维形成示意图。重点在结构特点。 油脂和汗液；毛丛；同质毛；异质毛；被毛（套毛）； 见教材第110页图2-6，羊毛在毛套上的分布状况 在一批毛中可能存在有：细绒毛、粗绒毛、粗毛、发毛、两型毛、死毛、腔毛等七种，类型的毛中的一种或几种。详见第102页 可请几位同学念,2019/8/12,纺织与材料学院纺织工程系,14,（二）形态结构：（可观察到的结构） 羊毛和棉不一样，羊毛是由许多角质化的细胞聚集成的，外观几何形态是细长的柱体，截面呈近圆形，粗毛呈椭圆形。 羊毛径向从外向里可以分为三个组成部分：鳞片层、皮质层、髓质层。（稍加解释） 对绝大多数毛来说，髓质层常出现在粗毛中，绒毛中无有，但兔毛例外，无论粗细均有髓质，且呈颗粒状分布，成为兔毛的一个结构特征，用以鉴别。,2019/8/12,纺织与材料学院纺织工程系,15,形态特征：截面呈近圆形，越细越圆，纵向有方向性排列的鳞片，具有天然卷曲，粗毛中可见不规则髓腔。如下图所示：,2019/8/12,纺织与材料学院纺织工程系,16,四、羊毛的品质特征 （一）细度 毛纤维的截面近似园形，所以可用直径大不来表示它的粗细。 1、羊毛细度的变化概况 前面已讲过羊身上不同地方的乞求的细度是不一样的，即使是同一簇中，还有导向毛与绒毛之分，羊毛细度的变化，是随羊毛、年龄、性别（公比母粗）、毛的生产部位和饲养条件的变化而改变的。从根部到稍部的细度变化如下图：,2019/8/12,纺织与材料学院纺织工程系,17,2019/8/12,纺织与材料学院纺织工程系,18,2、细度的表达，单纯用平均直径反映羊毛粗细是不全面的，必须加离散指标，纤维愈粗，粗细波动和变化范围愈大。 （1）平均直径及细度不匀 （2）间接指标：特克斯、旦尼尔、公制支数等均可使用。 （3）品质支数：它现在的概念是表示直径在某一范围内的羊毛细度（讲一下它的历史来源）直径与品质支数的关系见教材第118页表2-5。,2019/8/12,纺织与材料学院纺织工程系,19,3、细度的测量方法：（简单介绍） （1）目测法（经验测定法） （2）仪器测定法 显微镜投影法 中段切断称重法（测长称重法） 气流仪法 电子式测量仪（光电式计算机图像法，激光式细度仪）,2019/8/12,纺织与材料学院纺织工程系,20,（二）长度： 自然长度：不受任何外力的自然状况下，纤维束两端间的直线距离。常用来表示毛丛的长度，这种长度常在羊毛收购和选毛后搭配时使用（商业习惯叫羊毛高度） 伸直长度：在外力作用下，羊毛伸直时的长度，在工作生产中使用，并以此长度作为评定羊毛品质的依据。 1、羊毛长度的工艺地位 2、长度指标与测量方法：,2019/8/12,纺织与材料学院纺织工程系,21,不同的测量方法及不同的测量对象，得到不同的长度指标，作不同的用途。 （1）自然长度类：毛丛长度（商业、畜牧控制羊品种质量） 手工法：用刻有0.25厘米为等间距刻度的尺子，测量一定数量的毛丛（国毛100米，外毛300米），求出：平均长度，均方差和变异系数。 仪器法：利用光电传感器快速测量。,2019/8/12,纺织与材料学院纺织工程系,22,（2）伸直长度类： 单根纤维测量：将纤维逐根拉直，量其长度，可得平均长度和不匀率，为根数加权值。 手工排图法（手摆法）：（采用黑板作图的方法，逐一介绍下面的七个指标） 最长长度，交叉长度，最短长度，长度差异率，整齐度，短毛率。 梳片分组称重法：这是国家标准规定的测量方法。（简述测量原理及仪器结构）分组称重得到一个长度一重量分布曲线。 平均长度，主体长度，短毛率，均方差和变异系数。（强化权的概念，引入：巴勃长度概念）,2019/8/12,纺织与材料学院纺织工程系,23,全自动电容式羊毛长度仪（Hauteur指标系列） 其物理概念：为截面加权值。用这种方法还可测任何长度的含量，最后结果全部由计算机打印输出，从试样测量到结果出约1分钟。 重量加权与截面加权两者的关系：,权不同，指标值不同，不可进行比较：,2019/8/12,纺织与材料学院纺织工程系,24,（三）卷曲 对于绝大多数羊毛来讲，均具有卷曲，卷曲的存在有助于改善纺纱性能和成品的手感与保暖，卷曲的波形和密度随羊毛品种而异。 1、羊毛卷曲的形成与形态 羊毛只所以有卷曲是和正、偏两种皮质细胞的非均匀分布有关。常见的分布是呈双侧结构。这种结构特点使得羊毛在外观点出现了卷曲，当两种皮质细胞呈皮芯结构时则羊毛的卷曲很微弱（偏心皮芯结构呈浅波带卷曲，永久性的）。 卷曲的形态大致可分为：弱卷曲、常卷曲、强卷曲三大类，七种波形。详见教材第131页图2-12,2019/8/12,纺织与材料学院纺织工程系,25,2、卷曲的测量与表达 （用画图法介绍） （1）卷曲度：纤维在自然卷曲状况下 沿纤维轴向平均1厘米长度内卷曲波的周期个数（波数/厘米） （2）波高比：波长周期对半波高之比。 （3）卷曲伸直率B=（L2L1）×100/L1 （%）； L2伸直长度，L1卷曲长度。 （4）卷曲弹性率 （四）摩擦性能与缩绒性 （简单介绍） 1、摩擦性能：鳞片度，摩擦效应 2、缩绒性 3、防缩,2019/8/12,纺织与材料学院纺织工程系,26,（五）羊毛的含杂与净毛率 羊毛含有较多的杂质，主要为：脂汗、砂土和植物质 1、油脂和汗 油脂是由绵羊皮肤内的皮脂腺分泌出来的。被覆在羊毛的表面，保护羊毛不受外界环境的破坏，其含量高对羊毛的保护作用则强。主要由高级脂肪酸和高级一元醇组成的复杂有机混合物，它不溶于水，但能溶于乙醚，石油醚，四氰化碳等。 汗则是羊皮肤上的汗腺分泌物，它对羊毛油脂有一定的溶解作用，可使油脂均匀地涂在羊毛上。重要组成成分是无机盐，溶于水。 指标： 油汗高度：毛丛上脂汗高度/毛丛长度的比值； 含油脂率；乙醇提取物。,2019/8/12,纺织与材料学院纺织工程系,27,2、植物质：也叫环境夹杂物：草刺，草籽（苍耳、牛蒡籽），草叶，草枝等。 3、砂土：放牧中粘附的砂石、尘土，羊毛食油脂率愈高，砂土粘附得就愈多。 4、其它：如标记毛，沥青毛。 5、净毛率： 净毛量才可真实反映羊毛的价值 （1）洗净毛率,对于洗净的毛，人们往往折合成含公定量水分、油脂时的含量：,（%）,2019/8/12,纺织与材料学院纺织工程系,28,（2）净毛率,（3）毛基净毛率 （详见教材第141页表2-20，公式2-30，2-31）,（%）,2019/8/12,纺织与材料学院纺织工程系,29,五、化学性质与化学组成 （一）组成 构成羊毛纤维的主要组成物为各种-氨基酸的多缩氨酸（蛋白质），氨基酸种类有25种之多（见教材第94页）。特别是胱氨酸的存在使相邻大分子产生交联，呈网状结构。这一点对羊毛来说很重要。 （二）性质 1、水：羊毛角蛋白不溶解于冷水，但可使纤维膨化，干燥后羊毛则会复原，但当处于110度以上的水中时，羊毛会遭到破坏，200度时几乎全部溶解。,2019/8/12,纺织与材料学院纺织工程系,30,2、酸：弱酸或低浓度的强酸对羊毛不会构成破坏，短时间在硫酸作用下也不会损坏，但长时间会遭到破坏。 3、碱：对角肮的作用是剧烈的，在煮沸的NaOH溶液中（3%以上浓度）使羊毛全部溶解，表现出不耐碱。 4、氧化物：对羊毛是有损伤的，当浓度不高时，注意控制可用来漂白羊毛。 5、霉蛀性：耐霉菌，但不耐虫蛀。 6、有机溶剂，耐一般的有机溶剂。,2019/8/12,纺织与材料学院纺织工程系,31,六、羊毛的品质评定： 根据羊毛的细度，结合长度，参照实物标样，将羊毛分为： 支数毛与级数毛两大类，将品质优良的同质细羊毛，按品质支数高低分支，而差一些的异质毛按级别分。,2019/8/12,纺织与材料学院纺织工程系,32,第二节 蚕丝 一、种类： 蚕丝是天然蛋白质类纤维，是自然界唯一可供纺织用的天然长丝。分为家蚕丝与野蚕丝两大类。 （一）家蚕丝：桑蚕：最早在我国利用的天然纤维，被织成绫罗绸缎等许多织物，久负盛名，是高级纺织原料，纤维细柔平滑，富有弹性，光泽、吸湿好。,2019/8/12,纺织与材料学院纺织工程系,33,（二）野蚕丝：种类很多，常见有柞蚕丝，蓖麻蚕丝，樗蚕丝，樟蚕丝，天蚕丝等。其以柞蚕丝为主要产品，也是最早在中国利用的蚕丝。它的强伸度要比桑蚕丝好，耐腐蚀性，耐光性，吸湿性等方面也比桑蚕丝好，但它的细度差异大，丝上常有天然色，缫丝比较难，杂质也多，适合作中厚丝织物，质量好一些的丝可作薄型织物。,2019/8/12,纺织与材料学院纺织工程系,34,二、蚕丝的形成： 蚕丝是由蚕体内绢丝腺分泌出的丝依凝固而成的。吐出的丝则结成茧，对于一粒茧来说，可分为茧衣、茧层，蛹衬三个部分。 茧衣与蛹衬的丝细度细、强度小，适于绢纺 茧层为茧的主体，丝的质量最好。,2019/8/12,纺织与材料学院纺织工程系,35,三、形态结构： （一）横截面：近三角形 （二）纵向：茧丝（茧层之丝）：纵向有许多异状的颣节，造成外观毛糙。 生丝（缫丝之丝）：比茧丝要光滑、均匀 熟丝（全脱胶之丝）：表面光滑，粗细均匀，少数地方有粗细变化，光泽强而柔和。,2019/8/12,纺织与材料学院纺织工程系,36,四、化学组成,2019/8/12,纺织与材料学院纺织工程系,37,五、物理机械性能： （一）形态天寸,2019/8/12,纺织与材料学院纺织工程系,38,（二）强伸度：强力比毛、棉高，但比麻低 （三）吸湿性：比毛、麻低，比棉高。 （四）抱合性：生丝的抱合性是指丝胶把若干根茧丝粘在一起的一种性能，以免在织造加工中丝束脱散，造成生产困难。它与我们通常所说的纤维间的抱合力这一概念不同。 （五）色泽：颜色与光泽，丝的颜色随蚕的品种而变。（简单说明一下光泽好的原因）,
