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1、第四章 天然蛋白质纤维教学目标：1、了解羊毛的基本知识，熟悉羊毛纤维的主要性能，了解羊毛的主要性能与纺纱工艺及成纱质量的关系，了解羊毛主要性能的测试，了解特种动物毛绒纤维及其主要特征。2、了解蚕丝的种类，蚕丝的特征、主要性能及其应用情况，了解蚕丝的品质评定方法。第一节 毛纤维wool一、羊毛概述羊毛为角蛋白物质，分为高硫角蛋白、存在于羊毛的无序和基质部分；低硫角蛋白，存在于原纤有序结构中，为典型的a螺旋角蛋白分子。羊毛截面为圆形或椭圆形，外向内分为鳞片层、皮质层和髓质层。 毛是指主体支撑的毛发较长和粗硬，绒是簇生的纤维较短和细软。二、. 羊毛纤维的结构特征1羊毛纤维的组成 羊毛纤维的基本组成是
2、氨基酸螺旋大分子，氨基酸是哺乳动物组织的基本组成。羊毛角蛋白大分子的构成及相互链接作用如图2-11所示，是多交联的结构，尤其是二硫键(SS)。 图2-11 角蛋白大分子的构成及分子间作用2羊毛纤维的组织结构羊毛纤维是多细胞结构体，有两类细胞：鳞片细胞和皮质细胞。每一个鳞片是一个细胞，称为表皮细胞(cuticle cell)，由细胞间质CMC(cell membrane complex)粘结组合成羊毛表面的连续覆盖层。皮质细胞(cortex cell)有正皮质(ortho-cortex)细胞和副皮质(para-cortex)细胞之分。羊毛的髓质层。 图2-12 羊毛纤维各层次结构综合示意图 3羊
3、毛的鳞片鳞片为角质化细胞，在成形后失去了细胞核和原生质，形成为死细胞组织的角质薄片。图2-13 羊毛鳞片表层膜结构示意图4羊毛的皮质细胞由于正、副皮质的结构差异，导致一刚一柔，一伸一缩，是羊毛的整体外观形态呈弯曲状。正皮质位于弯曲的外侧；副皮质位于弯曲的内侧。图2-14 羊毛纤维的天然卷曲5细胞间质 (CMC)图2-15 羊毛纤维的细胞间质三、我国绵羊的分类及其品种纺织用毛纤维最主要的是绵羊毛，通常称作羊毛，或者称毛纤维。绵羊毛按细度和长度可分为超细毛、细毛（18 27mm，长12cm）、半细毛（25 37mm，长36mm，长15 30cm）。按羊种品系可分为改良毛与土种毛两大类。美利奴羊 哈
4、萨克羊 按羊毛的分级可分为支数毛和级数毛。按羊毛质地均匀性分有同质毛和异质毛。按颜色分为本色毛和彩色羊毛。四、我国进口羊毛的种类和品质1、澳大利亚羊毛2、新西兰羊毛2、 拉圭羊毛3、 阿根廷羊毛4、 俄罗斯羊毛五、我国羊毛的分等（又称商业分等）我国的绵羊毛收购标准，现在执行的是1993年4月发布的GB152393绵羊毛新的国家标准。同质毛分为：细羊毛特等、细羊毛一等、细羊毛二等、半细羊毛特等、半细羊毛一等、半细羊毛二等；基本同质毛分为改良羊毛一等；异质毛分为分为改良羊毛二等。羊毛的工业分级：a无髓毛（绒毛） b两型毛 c粗毛 d死毛以往工业分级是根据羊毛的物理指标和外观形态分为支数毛和级数毛两
5、大类。支数毛属异质毛，其物理指标有平均线密度、线密度离散、粗腔毛率、油汗高度和毛丛长度；级数毛属基本同质毛和异质毛，其物理指标有平均线密度、粗腔毛率。六、羊毛的主要性能1、化学性质在羊毛分子结构中含有大量的碱性和酸性侧基。因此毛纤维具有既呈酸性又呈碱性的两性性质。2、羊毛的线密度羊毛的线密度指标：平均直径品质支数：羊毛的品质支数表示平均直径在某一范围内的羊毛线密度指标。羊毛线密度与纺纱及成纱品质的关系：线密度与毛织物的品质和风格的关系：3、羊毛纤维的长度毛丛长度；伸直长度。长毛纺纱系统中毛纤维长度要在9cm以上，粗梳毛纺系统中毛纤维长度可在5.5cm以上。4、羊毛的卷曲及其测定5、羊毛的摩擦性
6、能和缩绒性（1）羊毛的摩擦性能（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，并相互穿插纠缠，交编毡化。这一性能，称为羊毛的缩绒性。6、羊毛纤维的强度、伸度7、羊毛纤维的油脂含量脂汗由脂蜡和汗质两部分组成。一般细羊毛含的油脂多，粗羊毛和土种毛含的油脂少。我国细羊毛的油脂含量10%20%，土种毛含量在3%7%；澳大利亚细羊毛含量在14%25%。七、羊毛改性技术的应用 无氯化或低氯化学改性处理技术通过改性处理让羊毛纤维表面鳞片剥落，从而改善了纤维的表面性能，使羊毛变的柔软、光滑，且纤维细度有所降低。这中技术能够提高羊毛的可纺支数，制成的产品具有手感好、光泽
7、柔和、抗起球及较好的染色性能等，并可达到防缩机可洗要求。 低温等离子体处理技术利用低温等离子体处理对羊毛表面产生刻蚀作用，降低羊毛细度、增加纤维间的抱和力，从而提高可纺支数(相当于羊毛等级提高一档以上)。这种技术能够改善可纺性(纺纱断头可减少20以上)，并可应用于兔毛等特种动物纤维。 生物酶处理技术应用生物酶可对羊毛纤维进行剥鳞减量处理。对于改善毛织物手感、光泽和染色性能以及防起球有显著效果，如经过适当的预处理还可达到防毡缩的要求。该技术不会造成环境污染，有良好的发展前景。 高收缩羊毛改性技术这种技术以高弹作为重点，日东洋纺公司已成功地将此种羊毛商品化。其加工方法是在制条阶段，将拉伸状态下定形
8、的-未经定形的羊毛纤维以6535的比例混合成专，然后纺制成纱，最后进行热水松弛处理，利用未收缩羊毛在纱支中构成弧形弯曲而产生高回弹纱。 羊毛拉伸技术将羊毛纤维进行变性处理，然后采用机械拉伸方法将其拉长(约增加50)、变细(细度减少1120)，最后施加定形处理使其形态耐久应用。该方法可将中等细度长毛加工成超细、超长羊毛，极大提高羊毛使用价。由于在牵伸阶段发生羊毛纤维间的相互摩擦与挤压，从而使羊毛纤维的截面由原先圆形化为多棱角形，与此同时纤维直径也变细了34m。 第二节 其他动物（特种动物）纤维简介一、山羊绒山羊绒是山羊的绒毛，通过抓、梳获得，称抓毛。山羊绒又叫“开士米”或克什米尔（Cashmer
9、e）。山羊绒颜色有白、紫、青色，我国紫色较多。山羊绒无髓质，强伸性、弹性都优于相同细度的绵羊毛。二、马海毛马海毛（Mohair）是土耳其安哥拉山羊毛的音译商品名称。南非、土耳其和美国为马海毛的三大产地。马海毛的世界年产量约3万吨。马海毛是异质毛。马海毛的细度约10m 90m，长度约12cm 26cm。马海毛的特点是直、长、有丝光。三、兔毛用于纺织的兔毛主要为普通兔毛和安哥拉兔毛。安哥拉兔毛为长毛兔毛，有不同品系。兔毛有5 30m的绒毛（约占90%）与30 100m的粗毛（10%）两类纤维，绒毛的平均直径约11.515.9m。绒毛与粗毛都有发达的髓腔，为多腔多节结构，所以比重轻、吸湿性好，但强度
10、低。兔毛密度小，纤维细软、制品蓬松、轻质。兔毛表面光滑、少卷曲，所以光泽强，但鳞片厚度较低、纹路倾斜，且表面存在类滑石粉状物质，故摩擦系数小、抱合力差、易落毛，纺纱性能差。 四、骆驼绒骆驼绒是从骆驼身上自然脱落或梳绒采集获得。骆驼身上的外层毛粗而坚韧，称为骆驼毛，在外层粗毛之下有细短柔软的绒毛，称为骆驼绒。五、绵羊绒绵羊绒是土种粗绵羊毛（包括裘用绵羊）异质毛被中的底层绒毛。六、羊驼毛羊驼毛强力较高，断裂伸长率大，加工中断头率低。与羊毛相比，羊驼毛长度较长，1540cm，细度偏粗，2030m，不适合纺高支纱。羊驼毛表面的鳞片贴伏、鳞片边缘光滑，卷曲少、卷曲率低，顺、逆鳞片摩擦系数较羊毛小，所以，
11、羊驼毛富有光泽、有丝光感，抱合力小、防毡缩性较羊毛好。羊驼毛的洗净率高达90以上，不需洗毛直接应用。七、牦牛绒与牦牛毛牦牛绒(毛)大多是黑色、褐色，少量白色。从牦牛剪下来的毛被中有粗毛和绒毛，绒毛有很高的纺用价值。牦牛绒由鳞片层与皮质层组成，髓质层极少。牦牛绒鳞片呈环状，边缘整齐，紧贴于毛干上。有无规则卷曲，缩绒性与抱合力较小。牦牛绒平均直径约20m，平均长度30mm 40mm。牦牛绒的断裂强力在4.4 cN左右，高于山羊绒、驼绒、兔毛。第三节 天然丝纤维（silk）命名即该植物名+蚕丝构成。有家蚕丝和野蚕丝之分。桑蚕为家养，是最大宗的丝纤维；野蚕丝的主要代表为柞蚕丝。一、蚕丝的组成及分子结构
12、不溶性蛋白质丝朊。由丝素和丝胶组成，它们都是蛋白质。丝素不容于水。桑蚕丝丝素占70%80%，柞蚕丝丝素占85%。二、蚕丝的形成和形态结构1桑蚕丝桑蚕又称家蚕，由桑蚕茧缫得的丝称为桑蚕丝。桑蚕茧由外向内分为茧衣、茧层和蛹衬三部分。其中茧层可用来做丝织原料，茧衣与蛹衬因细而脆弱，只能用做绢纺原料。一根蚕丝由两根平行的单丝（丝素），外包丝胶构成。单丝截面呈三角形。表1-1 桑蚕茧丝的工艺性质参数表指标春蚕茧秋蚕茧茧丝长(m)1000 1400850 950茧丝量(g)0.22 0.480.2 0.4茧层率(%)鲜：18 24；干：48 51缫丝率(%)71 85缫折(kg)220 280解舒长：50
13、0 900m；率：65 80%2柞蚕丝柞蚕在国外称中国柞蚕。由柞蚕茧所缫制的丝称柞蚕丝。柞蚕生长在野外的柞树(即栎树)上。柞蚕茧丝的平均细度为6.16dtex(5.6旦)，比桑蚕茧粗。柞蚕茧的春茧为淡黄褐色，秋茧为黄褐色，而且外层较内层颜色深。柞蚕丝的横截面形状为锐三角形，更为扁平呈楔状。桑蚕丝 柞蚕丝图 两种蚕丝截面形态对比表 柞蚕茧丝的工艺性质参数表指标春茧秋茧茧丝长(m)约600700 1000茧丝量(g)0.24 0.280.42 0.58干茧层率(%)6 11缫丝率(%)60 66缫折(kg)1340 1450解舒长：360 490m；率：30 50%桑蚕蛹及茧 柞蚕丝及其产品3蜘蛛
14、丝蜘蛛与蚕一样，属于节肢动物，蜘蛛是八条腿的蛛形纲成虫。蜘蛛丝呈金黄色、透明，它的横截面呈圆形。蜘蛛丝的平均直径为6.9m，大约是蚕丝的一半，是典型的超细、高性能天然纤维，与其它天然纤维和化学纤维的对比见表。表 蜘蛛丝与部分纤维的性能对比纤维密度模量强度韧度断裂伸长率(g/cm3)(GPa)(GPa)(MJ/m3)(%)蜘蛛丝1.3101.116027锦纶661.150.958018Kevlar491.41303.6503蚕丝1.370.67018羊毛1.30.50.26050钢丝7.82001.561三、茧的工艺加工茧的工艺加工，一般系指从剥茧到制取生丝的整个工艺过程，包括剥茧、选茧、煮茧、
15、缫丝和复整等工序。四、绢纺原料是养蚕业、缫丝和丝织业的副产品（一）桑蚕原料桑蚕原料是绢纺厂用得最多的原料，可分为茧类、丝吐类、滞头和茧衣等几类。（二）柞蚕绢纺原料柞蚕原料主要来源干缫丝厂的下脚茧和副产品，其次是复摇与绸厂的少量废丝。五、蚕丝的性能（一）化学性质蚕丝纤维的酸性大于碱性，是一种弱酸性物质。（二）线密度和均匀度桑蚕茧丝的线密度约为2.83.9dtex(2.53.5旦)，经脱胶后的单根丝的线密度小于茧丝的一半。柞蚕茧丝略粗，为5.6dtex(5旦)左右。（三）机械性质蚕丝的强度大于羊毛而接近棉，桑蚕丝为2.53.5cN/dtex，湿强比干强下降10%25%；柞蚕丝的强度为33.5cN/
16、dtex，湿强比干强略高4%10%。蚕丝的伸长率小于羊毛而大于棉，桑蚕丝的断裂伸长率为15%25%；柞蚕丝的断裂伸长率为23%27%。蚕丝的弹性恢复能力也小于羊毛而优于棉。（四）吸湿性一般大气条件下，桑蚕丝回潮率可达8%9%。柞蚕丝达10%以上，吸湿达到饱和时可达35%，且散湿速度快，吸湿后纤维膨胀，直径可增加65%。柞蚕丝由于截面比较扁平，织物局部遇水滴后，纤维因吸湿膨胀，改变了单纤维在纤维束或纺织品中的排列角度，当光照射到织物上时，就会形成反射上的差异，而成水渍印。（五）光学性质丝的颜色因原料茧种类不同而不同，以白色、黄色茧最为常见。我国饲养的杂交种均为白色，有时有少量带不同深浅的淡红色。
17、丝的光泽是反射的光所引起的感官感觉。由于丝素的三角形截面和丝蛋白的层状结构，使桑蚕丝脱去丝胶后具有优雅悦目的光泽。生丝的光泽与生丝的表面形态、生丝中的含单丝数量等有关。一般地说，生丝截面越接近圆形，光泽柔和均匀，表面越光滑，反射光越强。蚕丝的耐光性较差，在日光照射下，蚕丝容易泛黄。在阳光曝晒之下，紫外线的照射会使丝素中的酪氨酸、色氨酸的残基氧化裂解，使蚕丝发脆泛黄，强力下降。日照200h,桑蚕丝纤维强度损失50%左右。柞蚕丝的泛黄程度比桑蚕丝严重。对分泌液丝纤维的特征，人们较多地欣赏丝纤维的光泽。（六）化学稳定性蚕丝在酸碱作用下能被水解破坏，尤其对碱的抵抗能力更差，遇碱即膨化水解。强的无机酸和
18、有机酸对蚕丝影响不大。同样条件下，柞蚕丝的耐酸碱性比桑蚕丝强。蚕丝的耐盐性也较差，中性盐一般易被蚕丝吸收，使蚕丝脆化。（七）热学性质蚕丝耐干热性较强，能长时间耐受100的高温。温度升至130。蚕丝会泛黄、发硬。其分解点在150左右。蚕丝也是热的不良导体，导热率比棉还小。（八）密度蚕丝的密度比较小，且随丝胶含量的多少而有差异，因为丝胶的密度大于丝素，一般生丝密度为1.301.37g/cm3,熟丝为1.251.30 g/cm3。（九）丝鸣干燥的蚕丝相互摩擦或搓揉时发出特有的清晰微弱的声响，称为丝鸣。丝鸣成为蚕丝独具的风格特征。六、生丝的品质评定各种检验中包括有不同的项目。1、重量检验：包括净重、公量和除胶；2、品质检验：有外观疵点检验和仪器检验。项目有线密度、匀度、清洁、洁净、强伸力和抱合力和微茸。外观检验是通过肉眼观察和手感来检验生丝的整齐度、整理状况和生丝的性状。生丝的分级：生丝品质的优劣，根据受验生丝的物理指标和外观质量的综合成绩进行分级，分为6A、5A、4A、3A、2A A、B、C、D、E、F级和级外品。18d及以上不设6A级。