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纺织纤维知识全面解析:分类、特性与鉴别方法
浏览:210 时间:2024-09-10

纺织纤维,作为纺织工业的基础,其种类繁多,特性各异。为了帮助大家更好地了解和掌握纺织纤维的相关知识,本文将全面解析纺织纤维的分类、特性以及鉴别方法。通过本文,您将能够更加深入地了解纺织纤维的世界,为纺织行业的从业者或爱好者提供有价值的参考。

一:纺织纤维的分类
纤维,这一细长物质,在纺织工业中扮演着至关重要的角色。其直径通常在几微米至几十微米之间,而长度则远大于直径,达到百倍甚至千倍以上。然而,并非所有这样的纤维都适合用于纺织。纺织纤维,作为一种具有可纺性、可染性以及特定强度、弹性、柔软性、细度和长度的材料,是纺织行业不可或缺的原料。它们不仅形状细长,质地柔软且富有弹性,更是纺织生产的关键所在。

(一):基于纤维的几何结构分类

1、长丝:包括长度惊人的天然丝和化纤丝,它们或是连续的,或是经过特殊工艺制成的。长丝进一步分为单丝和复丝,其中复丝由两根或两根以上的单丝组成,这在纺织生产中更为常见。

2、短纤维:这类纤维的长度相对较短,可能是天然的,也可能是经过化学处理后切断的。它们根据长度和原料的不同,又进一步细分为棉型纤维、毛型纤维和中长纤维。短纤维在纺织中常用于纯纺纱和混纺纱的制造。

(二):依据纤维的来源分类

1、天然纤维:这些纤维直接来源于自然界,经过简单处理即可用于纺织生产。它们主要包括动物纤维、植物纤维和矿物纤维,各自具有独特的性能和优势。
2、化学纤维:以天然或合成的聚合物为原料,通过化学方法精心制成。它们主要包括再生纤维(如人造纤维)、合成纤维以及无机纤维。

接下来,让我们一起探索纺织纤维的特性和常用原料。

(一)纤维的粗细

对于长丝类原料,我们通常采用定长制方式来表示其粗细,即规定单位长度的纤维所具有的重量。数值越大,纤维越粗;反之,则越细。具体来说,有旦尼尔(D)、特克斯(Tex)和分特克斯(DTex)三种方式可供选择。

而对于短纤,我们则采用定重制方式来表示纤维的长度。规定单位重量的纤维所具有的长度越长,纤维越细;反之,则越粗。其中,公制支数(N)和英制支数(S)是两种常用的形式。

(二)常用纺织纤维原料的功能介绍

棉纤维是纺织工业中不可或缺的原料之一。它生长经历生长期、加厚期和转曲期三个阶段。根据品质和产地的不同,棉纤维可分为陆地棉、海岛棉、亚洲棉和非洲棉等多种类型。其中,陆地棉因其产量高、品质优良而受到广泛栽培和应用。海岛棉,又称长绒棉,是高档纺织产品的理想原料。而亚洲棉和非洲棉则因纤维较短粗,主要适用于个别纺织品的生产需求。
2、纵向形态特征:棉纤维在其生长过程中,会自然形成一种称为“转曲”的现象。这使得棉纤维的纵截面呈现出一种独特的不规则形态,其特点是沿纤维的长度方向不断改变转向,形成螺旋形的扭曲。这种形态特征对于棉纤维的物理性能和纺织加工过程中的性能表现都具有重要影响。
常规说法中棉纱的等级:

普梳纱:这是指采用普梳纺纱工艺所产出的纱线。
精梳纱:相较于普梳纱,精梳纱在纺制过程中增加了精梳工序,以品质上乘的棉纤维为原料,从而纺出更为细腻的纱线。目前,我们主要使用的纱线类型便是精梳环锭纺和精梳紧密纺。
接下来,我们探讨棉纤维的化学稳定性。棉纤维的主要成分是纤维素,这使得它具有耐碱不耐酸的特性。当棉纤维在特定浓度的氢氧化钠溶液或液氨中经过处理时,其横向会发生膨化,导致截面变圆,天然扭曲消失,进而展现出如丝般的光泽。若在膨化的同时施加拉伸力,还能在一定程度上改变纤维的内部结构,进而提升其强力,这就是所谓的丝光原理。但需注意,过高的碱浓度也会对棉纤维造成破坏。

此外,我们还会接触到麻纤维。麻纤维主要分为茎纤维和叶纤维,分别从麻类植物的茎部和叶子中获取。不同种类的麻纤维在形态上有所差异,例如苎麻的截面大多呈腰圆形,具有中腔且胞壁有裂纹,而亚麻的截面则呈多角形。在化学稳定性方面,麻纤维与棉纤维相似,同样以纤维素为主要成分,因此也具有耐碱不耐酸的特点。
(三)粘胶纤维
粘胶纤维,一种人造纤维,源自木材和植物杆等纤维素原料。经过提取α-纤维素或以棉短绒为原料,经过纺丝原液的制作和湿法纺丝,最终形成人造丝和人造棉。

(四)莱赛尔纤维

莱赛尔纤维,也是一种纤维素纤维,采用独特的溶剂纺丝技术。其干强略低于涤纶,但湿强明显高于普通粘胶纤维。这种纤维具有高刚性、出色的水洗尺寸稳定性以及高吸湿性。其横截面为圆形或椭圆形,光泽优雅,手感柔软,悬垂性和飘逸性俱佳。

(五)莫代尔

莫代尔纤维,一种高湿模量的粘胶纤维素再生纤维,以云杉、榉木等天然材料为原料。经过专门的纺丝工艺,制成一种既保持了纤维素纤维的天然特性,又具备高强力的纤维。其干强接近涤纶,湿强显著提高,同时兼具光泽、柔软性、吸湿性、染色性及染色牢度等优异性能。

(六)涤纶

涤纶,化学名为聚对苯二甲酸乙二脂,属于聚脂纤维的一种。它采用熔体纺丝法制成,既有长丝也有短纤。例如,75D/100D/150D属于长丝,而45sT/32st/21 sT则属于短纤。

四:纺织纤维的鉴别
纤维鉴别是纺织领域中的一项关键技术。通过观察纤维的外观形态、颜色、光泽、长短、粗细、强力、手感以及含杂情况,可以初步判断纤维的种类。此外,形状、燃烧特点等也是鉴别纤维的重要手段。例如,棉纤维柔软且长度短,含有杂质和疵点;麻纤维手感粗硬;羊毛纤维较长并具有卷曲,柔软而富有弹性;而蚕丝则具有独特的光泽和柔软性。通过这些感官特征,我们可以初步判断出纤维的种类。

当然,纤维的形状也是鉴别的重要依据。不同种类的纤维,其横截面和纵截面形态各不相同。例如,棉纤维的横截面呈不规则腰圆形,纵截面则带有天然卷曲;而丝光棉的横截面近似圆形或不规则腰圆,纵截面则具有光泽和缝隙。通过观察这些形态特征,我们可以进一步确认纤维的种类。

此外,燃烧特点也是鉴别纤维的重要手段。不同种类的纤维在燃烧时的特性各不相同。例如,棉纤维遇火后立即燃烧,速度快,发出黄色火焰,并伴有烧纸的气味;而羊毛纤维在接近火焰时先卷缩,后冒烟,然后气泡燃烧,火焰呈橘黄色,离开火焰后停止燃烧。通过观察这些燃烧特点,我们可以更加准确地判断出纤维的种类。

综上所述,纺织纤维的鉴别需要综合运用多种手段,包括观察外观形态、颜色、光泽等感官特征,分析形状特征以及观察燃烧特点等。这些方法的综合运用将有助于我们更加准确地判断出纤维的种类和性质。
与火焰接触时,纺织纤维会经历一系列反应。例如,某些纤维在接触火焰后会先卷缩熔融,然后开始燃烧,同时伴有熔融物和黄色明亮的火焰,火焰顶部有时会有黑烟。当纤维离开火焰后,燃烧会立即停止。灰烬往往呈现黑褐色玻璃状硬块。
此外,不同种类的纺织纤维在燃烧时具有独特的特性。例如,锦纶纤维在接近火焰时会引起收缩,同时伴有小气泡。燃烧过程中,火焰呈边缘蓝色、顶部橘黄色的明亮火焰。离开火焰后,燃烧会迅速停止。锦纶纤维的燃烧通常伴随着烧漆味和芹菜的气味。燃烧后的纤维呈浅褐色玻璃珠状,且不易压碎。

在纺织原料方面,存在多种规格的纤维,如长丝类和短纤类。长丝类包括涤纶长丝、涤纶低弹丝、涤纶预取向丝和锦纶丝等,它们在规格上有所不同。短纤类则主要指棉纱类,其规格也多种多样。了解这些纤维的规格和特性,对于纺织品的生产和质量控制具有重要意义。
2、双股纱的规格则包括:32s/2、36s/2、40s/2、45s/2、50s/2、60s/2、80s/2、100s/2、120s/2和140s/2。

接下来,我们谈谈纯纺纱。纯涤纱或纯粘胶纱的单股纱规格有:20s/1、25s/1、32s/1、40s/1和50s/1,而双股纱则主要包括:32s/2、40s/2和50s/2。

再来看混纺纱类。单股混纺纱的规格多样,例如:20s/1 T/C、21s/1 T/R、25s/1 T/R、40s/1 T/R以及32s T/W等。双股混纺纱则通常包括:32s/2 T/C、50s/2 T/R和50s/2 CD/T/R(阳涤粘)等。

了解这些不同规格的纺织纤维,对于纺织品的生产、质量控制以及后续的织造工艺都至关重要。

一、织物形成原理
传统的两向机织物,其形成过程可概括为经纬交织。在织机上,经纱和纬纱通过一系列的机械动作相互交织,最终形成织物。这一过程涉及多个机构的协同工作,包括开口机构、引纬机构和打纬机构等。

二、上机图
穿棕图、纹版图、穿瘘图以及组织图,这四者构成了织物上机织造前不可或缺的关键工艺条件,统称为上机图。接下来,我们将深入探讨织物的组织结构。

最常规的克重计算方法
以一个具体例子来说明:
假设一个品种的规格为:100D32S JC,13080,我们需要计算其含棉量及克重。

首先,克重是经纬重量之和。
经向重量计算为:130(经向密度)*58(成品门幅)*100(经向原料粗细)/9000(系数)=83.7(经向重量),再除以0.92(理论织缩)得到91g。
纬向重量计算为:166(纬向密度,由5315/32得出,假设纬向32s)*9000(系数)*165(上机门幅宽度)*30(上机纬密)=91.2g。

由此可知,此品种的棉含量约为50%。
进一步计算克重,将经纬重量相加后除以0.95(考虑织缩),再乘以0.98(考虑公定回潮率),最后得到每平方米的克重为126g。

接下来,我们将探讨染色机理。
棉织物的练漂加工主要包括原布准备、烧毛、退浆、煮练、漂白和丝光等步骤。其中,烧毛的目的是去除布面上的绒毛,使布面更加光洁,防止染色不匀及印花疵病。
为了确保纺织厂能够顺利进行织布工作,通常会对经纱进行上浆处理,以增强其强力和耐磨性。然而,坯布上的浆料不仅会影响织物的吸水性能,还会对染整产品的质量产生不良影响,甚至增加染化药品的消耗。因此,在煮练之前,必须先去除这些浆料,这个过程被称为退浆。棉织物上的浆料可以通过碱退浆、酶退浆或酸退浆等方法去除。碱退浆通过使浆料膨化并降低其与纤维的粘着力,从而经水洗去除;而酶和酸则使淀粉降解,增加其在水中溶解度后经水洗去除。尽管酸对棉纤维有一定的损伤,但它通常与酶退浆或碱退浆联合使用,以提高退浆效果。

接下来是煮练步骤。在棉纤维生长过程中,会伴随产生一些天然杂质,如:果胶质、蜡状物质和含氮物质等。经过退浆处理后,大部分浆料和部分天然杂质已被去除,但仍有少量浆料和大部分天然杂质残留在织物上。这些杂质导致棉织物布面偏黄,渗透性差,并影响棉布的外观质量。因此,需要通过在高温浓碱液中长时间煮练来去除这些残留杂质。煮练过程中,烧碱和其他煮练助剂与果胶质、蜡状物质、含氮物质以及棉籽壳发生化学降解反应或乳化、膨化等作用,使杂质从织物上彻底去除。

最后是漂白步骤。由于棉织物纤维上还残留有天然色素,其外观不够洁白,这会影响染色或印花的效果和色泽的鲜艳度。因此,需要通过漂白来去除这些色素,赋予织物必要的和稳定的白度。常用的漂白方法包括次氯酸钠法、双氧水法和亚氯酸钠法。次氯酸钠漂白方法简单、成本低,但可能对织物强度造成损伤且白度较低;双氧水漂白则在高温下进行,能获得高而稳定的白度并去除浆料及天然杂质,但设备要求高且成本较高;在适当条件下与烧碱联合使用,甚至能实现退浆、煮练、漂白一次完成。亚氯酸钠漂白的漂液PH值适中且对纤维损伤较小。
丝光处理是棉织物加工中的重要环节。在室温或低温条件下,棉织物受到经纬方向的张力作用,随后用浓烧碱溶液进行处理,从而改善织物的性能。经过丝光处理的棉织物,其纤维发生膨化,纵向天然扭转消失,横截面呈椭圆形,使得光线反向更加有序,进而增强了织物的光泽度。同时,纤维无形定区的增加也提高了染色时染料的上染率。此外,丝光处理还能提高织物的取向度,从而增强其强力,并起到定形作用。完成丝光处理后,必须通过冲吸去碱、蒸箱去碱或平洗地去碱等方法充分去除织物中的碱液,直至呈中性。

接下来是染色工艺。染色是通过染料与纤维之间的物理或化学结合,或在纤维上生成颜料,赋予纺织品一定色泽的过程。这个过程需要在特定的温度、时间、PH值和染色助剂条件下进行,以确保染色产品色泽均匀且具有优良的染色牢度。染色方法主要分为浸染和轧染两类。浸染是将织物浸入染液中,使染料逐渐上染织物,适用于小批量多品种的染色需求。而轧染则是先将织物浸渍于染液中,再通过轧辊将染液均匀轧入织物内部,经过汽蒸或热熔等处理后完成染色,更适用于大批量织物的染色。

此外,还有不同类型的染料可供选择。例如,直接染料能溶于水,在中性或弱碱性溶液中可直接上染棉纤维,其色谱齐全且染色方法简便。然而,这种染料的染色牢度不够理想,因此需要进行固色处理以增强其耐久性。另外,活性染料也是一种重要的染料类型,其反应性基团能与纤维发生化学反应,形成共价键结合,从而具有较高的染色牢度。
3. 还原染料
还原染料是一种不溶于水的染料,无法直接染色。它需要在碱性和强还原性的环境中,如烧碱和保险粉的溶液中,被还原为隐色体。这种隐色体能够上染棉纤维,并通过氧化反应恢复为不溶性染料,从而固着在纤维上。尽管还原染料的色谱齐全、色泽鲜艳,且日晒和皂洗色牢度都很好,但其价格相对较高,某些黄、橙品种还存在光敏脆损的问题,这在一定程度上限制了其应用。在染色或印花过程中,需要加强皂煮后处理,以去除浮色并提高色彩鲜艳度。

可溶性还原染料
可溶性还原染料是还原染料的衍生产品,它可溶于水。在染色过程中,染料会被纤维吸收,随后在酸液中经过氧化处理,水解并氧化成不溶性的还原染料,从而牢固地染着在纤维上。这种染料的染色工艺相对简单且均匀,染色牢度也较高。然而,由于其价格昂贵,它主要被用于浅色和中等深色的棉织物染色和印花。

硫化染料
硫化染料不溶于水,但能在硫化钠溶液中溶解并被还原为隐色体。这种隐色体能够被棉纤维吸收,并通过氧化反应恢复为不溶性染料而固着在纤维上。硫化染料常用于棉纤维深色产品的染色,其水洗和日晒色牢度都很好,染色方法简便且价格实惠。但需要注意的是,某些染料(如硫化黑)在储存过程中可能对纤维造成脆损,因此需要进行防脆处理。同时,黄、橙色的硫化染料可能对纤维有光敏脆损作用,需要特别关注。

不溶性偶氮染料(此部分未给出具体内容,可根据实际情况描述或略去)
不溶性偶氮染料是由色酚和色基组成,染色时,织物先与色酚的烧碱溶液反应打底,再经色基的重氮化溶液显色。这一过程中,色酚与色基的重氮化合物偶合,从而生成不溶性偶氮染料,牢固地固着在织物上。由于重氮化反应需用冰,因此这类染料又被称作冰染料。它们色泽鲜艳,耐皂洗和耐日晒色牢度均佳,但磨擦和湿摩擦牢度稍差。

稳定不溶性偶氮染料

这类染料是色酚钠盐与暂稳定重氮化合物的混合物,通常两者不会发生偶合反应。但在印花后的特定处理下,暂稳定重氮化合物会转化为活泼的重氮化合物,进而与色酚偶合,生成不溶性偶氮染料。这类染料主要用于印制小面积的花纹图案。

分散染料
分散染料是一类非离子型染料,其分子量较小且不携带水溶性基团。由于难溶于水,它们在染色时需借助分散剂的作用,以细小颗粒状态均匀分散在染液中。这类染料主要用于涤纶的染色,染色温度通常在130度左右。

阳离子染料染色
阳离子染料是一类色泽鲜艳的水溶性染料。在水溶液中,它们电离为阳离子,通过电荷引力与带阴离子的纤维结合进行染色。这类染料主要用于阳离子和腈纶的染色。