綿繊維の微細構造及び繊維性能との関係

1綿繊維の微細構造の形成過程

綿繊維の主な構成物質はセルロースで、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械的性質を決定しました。

セルロースは天然高分子化合物で、多糖物質であり、各セルロース高分子はn個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が存在し，すなわち一部の局所領域は結晶化狀態の結晶化領域であり，一部の領域は非晶質の非晶質領域の結晶化領域である。

結晶領域では繊維の大きな分子は規則的に整列し，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々の基の結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晶狀にならないように規則的に配列されているエリアはすべて非晶質區といい、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、連絡力が小さく、完全に飽和していません。

一つの繊維には結晶領域と非晶質領域が同時に存在し、結晶部分は全體の繊維の割合を結晶度と呼び、綿繊維の結晶度は約70%である。

結晶度が高い場合は繊維の吸濕が難しく、強度が高く、変形が小さく、結晶度が低いと吸濕しやすく、染色しやすく、強度が低く、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綿繊維の微細構造と吸濕性能の関係

綿繊維は微細構造から多孔性物質であると同時に、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、結晶領域と非晶質領域が存在し、結晶領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。

非晶質領域では、セルロース分子鎖の配列が亂れ、緩和した網狀構造であり、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領域で発生します。

したがって、綿繊維の結晶性は低いほど、吸濕能力が強いです。

（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、ポリペントース、脂肪と蝋質、及びいくつかの無機塩類などがあります。

脂肪と蝋質は疎水性で、綿の繊維を保護して濕気を受けにくいです。

ペクチン、タンパク質、ポリペントース、無機塩類はすべて親水性物質で、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、強い伸長度が増加し、導電性が強くなり、繊維體積が膨張する現象が現れます。

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、非晶質區が占める割合が大きく、自由親水基が多く、繊維が細いので、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。