綿繊維の微細(xì)構(gòu)造及び繊維性能との関係

1綿繊維の微細(xì)構(gòu)造の形成過程

綿繊維の主な構(gòu)成物質(zhì)はセルロースで、殘りはセルロース伴生物です。

綿繊維の中のセルロースとその伴生物の含有量は綿繊維の成熟度に依存する。

正常に成熟した綿繊維はそのセルロースの含有量が綿繊維の総重量の94%ぐらいを占め、生物含有量が少ない。

綿繊維の初生層は30%のセルロースと中性、酸性多糖などで構(gòu)成され、綿繊維の表面特性と密接に関係しています。

綿繊維細(xì)胞の二次層の主成分はセルロースで、含有量は90%から95%までで、綿繊維の主な物理的機(jī)械的性質(zhì)を決定しました。

セルロースは天然高分子化合物で、多糖物質(zhì)であり、各セルロース高分子はn個(gè)のブドウ糖殘留基チェーンから形成されています。

セルロース高分子の配列は一般的に二種類の狀態(tài)が存在し，すなわち一部の局所領(lǐng)域は結(jié)晶化狀態(tài)の結(jié)晶化領(lǐng)域であり，一部の領(lǐng)域は非晶質(zhì)の非晶質(zhì)領(lǐng)域の結(jié)晶化領(lǐng)域である。

結(jié)晶領(lǐng)域では繊維の大きな分子は規(guī)則的に整列し，比較的に整然としていて，隙間の穴が少なく，分子間の相互に接近する個(gè)々の基の結(jié)合力は互いに飽和している。

同じように、繊維の中の大きな分子は結(jié)晶狀にならないように規(guī)則的に配列されているエリアはすべて非晶質(zhì)區(qū)といい、その中の大分子の配列は比較的亂れていて、積み上げは比較的緩やかで、その中には比較的多い隙間と穴があり、密度が低く、連絡(luò)力が小さく、完全に飽和していません。

一つの繊維には結(jié)晶領(lǐng)域と非晶質(zhì)領(lǐng)域が同時(shí)に存在し、結(jié)晶部分は全體の繊維の割合を結(jié)晶度と呼び、綿繊維の結(jié)晶度は約70%である。

結(jié)晶度が高い場合は繊維の吸濕が難しく、強(qiáng)度が高く、変形が小さく、結(jié)晶度が低いと吸濕しやすく、染色しやすく、強(qiáng)度が低く、変形が大きいことを示します。

綿の繊維の成長過程の後期、綿のベルは裂けて、綿を吐く後に、繊維は水分を失って、使用します。

2綿繊維の微細(xì)構(gòu)造と吸濕性能の関係

綿繊維は微細(xì)構(gòu)造から多孔性物質(zhì)であると同時(shí)に、セルロース大分子に多くの遊離親水基が存在し、濕っぽい空気から水分を吸収し、乾燥した空気に水分を放出することができます。この現(xiàn)象は綿繊維の吸濕性となります。

綿繊維の吸濕性は複雑な物理的特徴で、主に4つの方面の要因が決定されます。

（1）親水集団

綿繊維の主成分はセルロースです。

セルロースの大きい分子の上に大量の親水性グループがあって、水の分子に対してかなりの親和力があって、だから綿の繊維の成長の発育の過程の中で、分子の構(gòu)造の中の親水性の基はもっと多くて、綿の繊維の吸濕能力はもっと大きいです。

（2）分子配列

綿繊維中のセルロース分子鎖は互いに不均一に配列しており、結(jié)晶領(lǐng)域と非晶質(zhì)領(lǐng)域が存在し、結(jié)晶領(lǐng)域ではセルロース分子鎖が整然と配列しており、水分子が入りにくい。

非晶質(zhì)領(lǐng)域では、セルロース分子鎖の配列が亂れ、緩和した網(wǎng)狀構(gòu)造であり、ほとんどの親水性基が水分子に開放され、水分子が入りやすいので、綿繊維の吸濕は主に非晶質(zhì)領(lǐng)域で発生します。

したがって、綿繊維の結(jié)晶性は低いほど、吸濕能力が強(qiáng)いです。

（3）表面吸著

綿繊維は大気中に露出すると、繊維表面に一定量の水蒸気や他のガスを吸著します。この現(xiàn)象を表面吸著といいます。

表面吸著能力の大きさは綿繊維比表體積と一定の関係がある。

単位體積の綿繊維が持つ表面の體積を、綿繊維の比表體積といいます。

綿の繊維が細(xì)いほど、綿の繊維の中の隙間穴が多くなり、表の體積より大きくなり、吸濕性も大きくなります。

(4)

綿繊維の主要成分はセルロース以外にも、少量のペクチン、タンパク質(zhì)、ポリペントース、脂肪と蝋質(zhì)、及びいくつかの無機(jī)塩類などがあります。

脂肪と蝋質(zhì)は疎水性で、綿の繊維を保護(hù)して濕気を受けにくいです。

ペクチン、タンパク質(zhì)、ポリペントース、無機(jī)塩類はすべて親水性物質(zhì)で、綿繊維の吸濕性を高めることができます。

綿繊維は吸濕後に重量が増加し、密度が先に増加して減少し、強(qiáng)い伸長度が増加し、導(dǎo)電性が強(qiáng)くなり、繊維體積が膨張する現(xiàn)象が現(xiàn)れます。

成熟していない木綿繊維は成熟した木綿繊維と比較して、非晶質(zhì)區(qū)が占める割合が大きく、自由親水基が多く、繊維が細(xì)いので、表の體積より大きいです。これらは繊維の吸濕によく役立ちます。通常は同じ條件の下で、成熟していない低等級の綿はより強(qiáng)い吸濕性を持っています。

そのため、綿繊維の吸濕性を合理的に利用し、調(diào)整し、種子綿加工、繊維性能試験及び紡績生産などの過程において非常に重要な役割を果たしています。