儀器儀表微觀察技術(shù)在棉紡織業(yè)的應(yīng)用（二）
| (三)深入了解棉纖維： 微結(jié)構(gòu)法在天然棉纖維上之應(yīng)用，不為廣泛，祇有在成熟度上利用顯微鏡法，主要觀察其成熟度情況，而評定此批棉纖之成熟系數(shù)之其中一個指標(biāo)。 首先探討棉纖之結(jié)構(gòu)特征： (a)宏觀外型結(jié)構(gòu)：一根天然棉纖維為一單細(xì)胞，從胚珠表皮細(xì)胞，經(jīng)過約25-30天延伸期，進(jìn)入約25-30天加厚期而成長。成熟的纖維,呈細(xì)長而略扁的管狀，頂部最高,中部次之而稍粗,基部最低，橫截面，中部******，基部次之,頂部最小，纖維長度與寬度之比約為1000-3000，成熟的纖維，向外具有天然卷曲，呈螺旋形左及右扭曲，此為棉纖維之特征，成熟的棉纖維扭曲數(shù)約為39-65個/厘米，約每毫米反轉(zhuǎn)向一次，未成熟或過度成熟纖維則較少。 (b)截面內(nèi)層結(jié)構(gòu)： 棉纖維截面多為呈腰果型,其次圓形，耳朵形等，由許多同心層組成.徐初生表層外，主要分層外皮下之初生層，主要由果膠及纖維素纖維組成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，厚度很薄，約為0.2微米。 其次為次生層，是棉纖維初生層內(nèi)部淀積的一層胞壁，為棉纖維的主要部份，成熟棉纖維次生層厚度約為0.4-5微米，層中纖維素微原纖(microfibril)，沿著纖維長度方向呈螺旋狀排列，有左及右旋，螺旋傾斜方向約20-45度，就是棉纖維之主要形態(tài)特征—天然轉(zhuǎn)曲。內(nèi)部為中腔，是棉纖維生長停止后，次生胞壁遺留下來的未被纖維素填滿的內(nèi)部空腔。棉纖維經(jīng)過延伸期及加厚期，纖維素淀漬速度不一，形成明顯疏密不同的層次，稱為日輪，一般日輪層總共有25-40層，我們可通過銅氨液膨化處理的棉纖維截面，用顯微鏡觀察。這三部份各層的結(jié)構(gòu)與纖維的表面性能有著密切關(guān)系，并決定其主要物理機(jī)械性。 (四）棉纖之結(jié)構(gòu):特征所產(chǎn)生之物理性質(zhì)對成紗之影響： (1)天然轉(zhuǎn)曲影響紗線中纖維間抱合力，因而影響成紗之強(qiáng)力，天然轉(zhuǎn)曲多，成紗強(qiáng)力高，未成熟和過成熟原棉，天然轉(zhuǎn)曲減少，成紗強(qiáng)力低。 (2)表皮層(初生表層)主要成份為果膠，棉臘，對纖維加工及儲存性能影響大。 (3)天然纖維素的結(jié)晶形式，主要是纖維素I和纖維素II，棉纖維經(jīng)堿絲光處理后，會由纖維素I轉(zhuǎn)變成纖維素II，而且纖維結(jié)晶度會有所降低，光澤顯著增加，棉纖維相對密度為1.54-1.56，線密度為1.1-2.2dtex，供絲光工藝作參考。 (4)纖維截面的各部份位置收縮應(yīng)力都不同，腰果形細(xì)胞兩邊曲率******，結(jié)構(gòu)較緊，中間頂部次之，兩邊內(nèi)側(cè)為過渡區(qū)，中間凹入處可及性******，易存積其它物質(zhì)及色素，纖維中腔結(jié)構(gòu)，對光澤等光學(xué)性質(zhì)影響極大，并使纖維輕而且保暖，對纖維染色性，卷縮性，手感等有密切關(guān)系。 (五)再簡單了解棉纖維的化學(xué)成份： 棉纖維的化學(xué)成份以纖維素為主，占93-95%，其余為纖維素伴生物，如：蠟質(zhì)和脂肪約占0.3-1.0%，果膠質(zhì)約1.0-1.5%，含氮物約1.0-1.5%，灰分約0.8-1.8%，其它約1.0-1.5%。元素成份為：碳44.4%，氫6.2%，氧49.4%。 棉纖維的化學(xué)成份所產(chǎn)生之化學(xué)性質(zhì)對成品之影響： (1)棉纖維成份以纖維素為主，纖維素在長時間作用下，或經(jīng)氧化劑處理，分子鍵產(chǎn)生斷裂，纖維素被分解。 (2)日照亦使纖維素大分子破壞，尤以紫外線破壞力最強(qiáng)，令纖維素聚合度下降，纖維強(qiáng)力降低及脆化。 (3)棉纖維所吸收之水份，在熱至100度C時被蒸發(fā)，到160度C時纖維脫水，240度C時纖維被破壞至變黃，400-450度C時碳化。 (4)棉纖維吸水后膨化但不易溶解，截面積可擴(kuò)大40-50%，長度增加1-2%。但在酸溶液或高溫水作用下，聚合度下降，強(qiáng)力亦降低。 (5)棉纖維在常溫下，對稀堿穩(wěn)定，在18%燒堿處理時可產(chǎn)生絲光作用。 (6)棉纖維含水率大于9%，相對濕度在75%以上時，纖維素易被微生物分解，棉纖維易發(fā)霉。 現(xiàn)行業(yè)沿用測試棉纖維成熟度之方法：有 (1)中腔胞壁對比法， (2)棉纖維成熟度試驗法(偏光儀法)， (3) 棉纖維成熟度試驗法(顯微鏡法)， (4) 棉纖維成熟度試驗法(氣流法)。 現(xiàn)將每種方法簡單介紹，首先了解其中一些名詞定義。 (a)成熟度比(maturity ratio)：纖維胞壁的增厚度與選定的0.577標(biāo)準(zhǔn)增厚度之比。 (b)死纖維(dead fibres)：以無轉(zhuǎn)曲，很少轉(zhuǎn)曲，或幾乎沒有纖維胞壁的扁平管狀到胞壁稍有發(fā)育，轉(zhuǎn)曲較多等各種形態(tài)，纖維胞壁的厚度等于或小于纖維******寬度的五分一。 (c)正常纖維(normal fibres)：經(jīng)18%氫氧化鈉溶液膨脹后，中腔呈不連續(xù)或幾乎沒有任何中腔痕跡的棒狀纖維，沒有輪廓分明的轉(zhuǎn)曲。 (d)薄壁纖維(thin-walled fibres)：經(jīng)18%氫氧化鈉溶液膨脹后，不能劃為正常纖維或死纖維的纖維。 (e) 纖維胞壁增厚度(degree of fibre wall thickening)：纖維胞壁的實際橫截面積對同樣周長的圓面積之比。 (f)成熟纖維百分率(percentmaturity)：在同一樣品中，成熟纖維占纖維總根數(shù)的平均百分率。 (g)不成熟纖維(immature fibres)：發(fā)育不良而胞壁薄的纖維，經(jīng)18%氫氧化鈉溶液膨脹后，呈螺旋狀或扁平狀態(tài)，纖維胞壁薄且呈透明的纖維，纖維胞壁的厚度，小于纖維******寬度的四分一。 (h)成熟纖維(mature fibres)：發(fā)育良好而胞壁的纖維，經(jīng)18%氫氧化鈉溶液膨脹后，呈無轉(zhuǎn)曲的棒狀纖維，纖維胞壁的厚度等于纖維******寬度的四分一。 (1)中腔胞壁對比法： 首先按照棉纖維試驗取樣方法(如中國國家標(biāo)準(zhǔn)GB6097-85)，制備的試驗棉條中取出重約4-6mg的樣品，用手扯法加以整理，使成一端齊整的小棉束，先用稀梳，后用密梳梳去短纖維，用手指捏住齊整的一端纖維，梳理另一端纖維，去掉棉束兩旁纖維，留下中間部份180-220根纖維，將載玻片擦拭干凈，放在黑絨板上，在載玻片邊緣上粘貼一些膠水，左手捏住齊整的一端，右手以夾子從棉束另一端取數(shù)根纖維，均勻地排列在載玻片上，連逐排列至排完為止，待膠水干后，用挑針把纖維整理平直，并用膠水粘好纖維另一端，然后輕輕地在纖維上面放置載玻片，用400倍顯微鏡沿載玻片中部逐根觀察，根據(jù)腔寬壁厚比值確定纖維成熟系數(shù)，并可參照標(biāo)準(zhǔn)圖示的纖維形態(tài)，確定纖維成熟系。 各種不同成熟度纖維分成18組，分別用不同成熟系數(shù)表示，完全未成熟的棉纖維，成熟系數(shù)為0.00，最成熟的棉纖維,成熟系數(shù)為5.00，從0.00—3.75間每隔0.25為一組,即：0.00，0.25，0.50，0.75，1.00，1.25，1.50，1.75，2.00，2.25，2.50，2.75，3.00，3.25，3.50，3.75，再加上4.00和5.00兩組共18組。 成熟系數(shù)越大，棉纖維成熟度越高，一般成熟度在1.4—2.00范圍內(nèi)最適中。腔寬壁厚比值與,成熟系數(shù)對照： 0.00(成熟系數(shù))=30-22(腔寬壁厚比值)， 0.25(成熟系數(shù))=21-13(腔寬壁厚比值)， 0.50(成熟系數(shù))=12-9(腔寬壁厚比值)， 0.75(成熟系數(shù))=8-6(腔寬壁厚比值)， 1.00(成熟系數(shù))=5(腔寬壁厚比值)， 1.25(成熟系數(shù))=4(腔寬壁厚比值)， 1.50(成熟系數(shù))=3(腔寬壁厚比值)， 1.75(成熟系數(shù))=2.5(腔寬壁厚比值)， 2.00(成熟系數(shù))=2(腔寬壁厚比值)， 2.25(成熟系數(shù))=1.5(腔寬壁厚比值)， 2.50(成熟系數(shù))=1(腔寬壁厚比值)， 2.75(成熟系數(shù))=0.75(腔寬壁厚比值)， 3.00(成熟系數(shù))=8-6(腔寬壁厚比值)， 3.25(成熟系數(shù))=0. 5(腔寬壁厚比值)， 3.50(成熟系數(shù))=0.33(腔寬壁厚比值)， 3.75(成熟系數(shù))=0. 2(腔寬壁厚比值)， 4.00(成熟系數(shù))=0 (腔寬壁厚比值)， 5.00為不可察覺。 一般觀察一個視野來決定每根纖維的成熟系數(shù)，如形態(tài)特殊的纖維，可擴(kuò)大觀察范圍，或進(jìn)一步用測微尺測量幾個轉(zhuǎn)曲的腔寬壁厚比例來決定，估計或測量腔寬壁厚時，應(yīng)在纖維轉(zhuǎn)曲中部寬度最寬處測定，若兩壁厚薄不同，可取其平均數(shù)，沒有轉(zhuǎn)曲的纖維亦須在觀察范圍內(nèi)最寬處測定。每根試驗棉條試驗兩個試驗試樣，每個觀測180-220根纖維，兩個試驗試樣試驗結(jié)果的差值應(yīng)符合精密度的測定，試驗結(jié)果以平均成熟系數(shù)計算。 (2)棉纖維成熟度測試方法 ( 顯微鏡法 )： 此方法是利用顯微鏡測試經(jīng)氫氧化鈉膨脹后，棉纖維成熟度的試驗方法。適用于未經(jīng)化學(xué)處理的棉纖維，棉卷，棉條以及紗線中取出的棉纖維。 首先以國家標(biāo)準(zhǔn)GB 6097 棉纖維試驗取樣方法取樣，原理是利用棉纖維經(jīng)18%氫氧化鈉溶液膨脹后，成熟好的纖維胞壁厚而中腔寬度小，纖維呈捧狀，成熟差的纖維胞壁薄而中腔寬度大，纖維呈扁平帶狀，因此，可根據(jù)棉纖維中腔寬度，胞壁厚度的比值和纖維形態(tài)來測定棉纖維成熟度。 儀器，工具和試劑： (1)倍數(shù)為400倍的顯微鏡. (2) 載玻片，蓋玻片，玻璃捧，絨板，鉗子，50mm纖維尺，稀梳，挑針，膠水等。 (3)用于纖維分類計數(shù)的計數(shù)器。 |
