（纺织工程专业论文）山羊绒和绵羊毛纤维鉴别的技术研究[纺织工程专业优秀论文].pdf

山羊绒和绵羊毛纤维鉴别的技术研究中文摘要 山羊绒和绵羊毛纤维鉴别的技术研究 中文捅芰 山羊绒属稀有特种动物纤维，它是一种极其珍贵的纺织原料。近些年来，纺织生产 企业为了合理利用山羊绒资源、调整产品结构等目的，开发并生产了多种不同混纺比的 山羊绒与绵羊绒、改性绵羊毛、马海毛、驼绒等混纺产品。由于山羊绒极高的品质与价 格因素，鉴别方法存在一定缺陷，市场上出现了一些人为掺假的产品，掺入的纤维情况 也比较复杂。因此，如何准确、有效、快速、经济地鉴别山羊绒纤维就显得十分重要。 在纤维原料和纺织品检测领域，山羊绒与绵羊毛以及其他毛类纤维的鉴别是大家 公认的技术难度很大的课题。目前，山羊绒与绵羊毛纤维鉴别主要采用检测方法是光 学投影显微镜法( l m ) 和扫描电镜法( s e m ) ，这种检测方法过分依赖于检测人员的 工作经验，由于检测人员对纤维种类的主观评定结果不同，从而造成检测结果的偏差 或波动，各个检测机构或人员之间的检测结果的一致性较差。 本文通过查阅文献资料和实验，在山羊绒和绵羊毛纤维的物理性能、化学性能、 纤维外观形态等方面开展了对比分析和研究工作，同时，基于扫描电镜图像来观察山 羊绒、绵羊毛纤维表层鳞片结构的细节，并以纤维细度( 直径) 、鳞片的厚度、鳞片 长度作为基本配置系数，提出了用扫描电镜配置系数法和图形区域法鉴别山羊绒与绵 羊毛的检测方法，检测结果客观准确、可以排除人为的主观判断因素。经过实验验证： 用配置系数k = 虿吾蓦纂作为鉴别指标，山羊绒的k 值范围为3 0 0 6 6 4 6 1 ，绵羊毛的k 值范围为6 4 8 - - - 1 9 1 6 ，对山羊绒、绵羊毛的鉴别准确率分别达到7 8 6 和9 1 - - - - 9 6 ；用鳞片厚度与鳞片长度的比率作为鉴别指标，山羊绒鳞片厚度与鳞 片长度的比率范围在0 0 1 8 - - 0 0 2 9 之间，绵羊毛的鳞片厚度与鳞片长度的比率范围在 0 0 3 6 - - 0 0 6 0 之间，图形区域法对山羊绒的鉴别准确率为8 5 ，对羊毛鉴别的准确度 高达9 2 - - - , 9 8 ，鉴别的结果与配置系数法相一致。 关键词：扫描电镜山羊绒绵羊毛纤维鉴别配置系数 作者：钱天一 导师t 蒋耀兴 t h er e s e a r c ho f t e c h n i q u eu s e di ni d e n t i f i c a t i o no fc a s h m e r ea n ds h e e pw o o lf i b e r a b s t r a c t t h er e s e a r c ho ft e c h n i q u eu s e di ni d e n t i f i c a t i o no f c a s h m e r ea n d s h e e pw o o lf i b e r a b s t r a c t c a s h m e r ei sar a r ea n ds p e c i a la n i m a lf i b e r s ，i ti sa l le x t r e m e l yv a l u a b l et e x t i l e m a t e r i a l s i nr e c e n ty e a r s ，t h et e x t i l em a n u f a c t u r e r sh a v ed e v e l o p e da n d p r o d u c e dav a r i e t y o fd i f f e r e n tb l e n d so fs h e e pw o o lf i b e ro rm o d i f i e ds h e e pw o o lo rm o h a i ro rc a m e lh a i r 、i t hc a s h m e r ei no r d e rt or a t i o n a l l yu s eo fc a s h m e r es o u i c c sa n da d j u s tt h ep r o d u c t s t r u c t u r e a sar e s u l to fh i g hq u a l i t yo fc a s h m e r ea n dp r i c ef a c t o r s ，a sw e l la ss o m ed e f e c t s i ni d e n t i f i c a t i o n , t h e r eh a v eb e e ns o m em a n - m a d ep r o d u c t sa d u l t e r a t e di nt h em a r k e t i n c o r p o r a t i o no ft h ef i b e ri sa l s om o r ec o m p l i c a t e d s oi t i se s s e n t i a lt oi d e n t i f yt h e c a s h m e r em o r ea c c u r a t e l y , e f f e c f i v e l y ，r a p i d l ya n de c o n o m i c a l l y i nt h ef i e l do ff i b e rm a t e r i a la n dt e x t i l et e s t i n g ，i ti sw e l lk n o w nt h a tt h ei d e n t i f i c a t i o n a m o n gc a s h m e r ea n dw o o la n do t h e rh a i rf i b e r si sav e r yd i f f i c u l tt e c h n i c a lt a s k a tp r e s e n t ， t h ei d e n t i f i c a t i o no fc a s h m e r ea n dw o o lf i b e ri so f t e nu s e dl mo rs e m t e c h n i q u e t h e s e m e t h o d sa r el a r g ed e p e n d e n tu p o nt h et e s t e r se x p e r i e n c e b e c a u s ed i f f e r e n tt e s t e rw i l l r e s u l ti nd i f f e r e n ts u b j e c t i v ea s s e s s m e n t ，t h e r ea r es o m ev a r i a t i o n so ft h et e s t e dr e s u l t sa n d a l s oi ti sn o ts og o o df o rt h et e s t i n gc o n f o r m a n c eo fv a r i o u st e s t i n ga g e n c i e so rt e s t e r s i nt h i sp a p e r , r e f e r r i n gt ol i t e r a t u r e sa n de x p e r i m e n t s ，s o m ec o m p a r a t i v ea n a l y s i sa n d r e s e a r c hw o r kw i l lb ec a r r i e do u tb e t w e e nc a s h m e r ea n dw o o lf i b e ri nt h ep h y s i c a l p r o p e r t i e s ，c h e m i c a lp r o p e r t i e sa n df i b e rm o r p h o l o g i c a ls t r u c t u r e ，m e a n w h i l et oo b s e r v e t h es c a l e sd e t a i l so fc a s h m e r ea n dw o o lf i b e rb a s e do ns e mp i c t u r e a n dt a k i n gf i b e r f i n e n e s s ( o rd i a m e t e r ) rt h et h i c k n e s st a n dl e n g t ho fs c a l e sla st h eb a s i cc o n f i g u r a t i o n c o e f f i c i e n tkt or e n d e rt h et e s t i n gm e t h o do fi d e n t i f i c a t i o nf o rc a s h m e r ea n dw o o lf i b e rb y s e mc o n f i g u r a t i o nc o e f f i c i e n ta n dt h er e g i o no fc h a r t ，w h i c hc a l le l i m i n a t em a n m a d e f a c t o r so fs u b j e c t i v ej u d g m e n t s ，r e d u c et h ee r r o r so fi d e n t i f i c a t i o na n da c h i e v et h e o b j e c t i v ea n da c c u r a t ee f f e c t a f t e re x p e r i m e n t a lv e r i f i c a t i o n , i tc a nb ec a l c u l a t e dt h ekv a l u e ，w h i c hc a n e x p r e s s e d a sf o l l o w s ： t h er e s e a r c ho f t e z h n i q u eu s e di ni d e n t i f i c a t i o no f c a s h m e r ea n ds h e e pw o o lf i b e ra b s t r a c t i o l 2 ( r x t ) t h ek r a n g ei s3 0 0 6 6 4 6 1f o rc a s h m e r ea n d6 4 8 1 9 1 6f o rw o o lf i b e r t h e f o r m e r si d e n t i f i c a t i o na c c u r a c ym a yb eu pt o8 6 a n dt h el a t t e r sm a yb eu pt o91 一 9 6 t a k i n gt h er a t i ob e t w e e nta n dla si d e n t i f i e di n d e x ，i t sr a t i or a n g ei s 0 o18 o 0 2 9 f o rc a s h m e r ea n d0 0 3 6 一o 0 6 0f o rw o o lf i b e r a n df o rt h er e g i o no fc h a r t ，t h e i d e n t i f i c a t i o na c c u r a c yi s8 5 f o rc a s h m e r ea n d9 2 - 9 8 f o rw o o lf i b e r ，w h i c h c o n f o r m st o t h ekv a l u ei n d e x k e yw o r d s ：s e m ，c a s h m e r e ，w o o l ，f i b e ri d e n t i f i c a t i o n ，c o n f i g u r a t i o nc o e f f i c i e n t i i i w r i t t e n b yq i a nt i a ny i s u p e r v i s e db yj i a n gy a ox i n g 苏州大学学位论文独创性声明及使用授权的声明 学位论文独创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进 行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含 其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得苏州大学 或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律 责任。 研究生签名：么努天一日研究生签名：7 匀匆八。日 学位论文使用授权声明 苏州大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、清华大学论文 合作部、中国社科院文献信息情报中心有权保留本人所送交学位论文的 复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本 人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文 外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分 内容。论文的公布( 包括刊登) 授权苏州大学学位办办理。 期： 期： z , o oc ! 5 伢 疑 名名雠潞懿珞娅师 山羊绒和绵羊毛纤维鉴别的技术研究 第一章前言 第一章前言 1 1 本课题研究的背景 1 1 1 山羊绒产品特性 山羊绒属稀有特种动物纤维n 】，俗称“羊绒”，它是一种极其珍贵的纺织原料， 素有“软黄金 、“纤维之王、“纤维钻石 等美誉，也是唯一以“克”为计价单 位的纤维原料，国际市场称其为“开士米”( c a s h m e r e ) 。山羊绒可以纯纺或混纺，产 品具有轻、柔、滑、糯、保暖、光泽好等优良特性，产品外观细腻、华丽宝贵，手感 轻柔而滑糯，因此，山羊绒织物历来是高档服装的首选面料之一。 1 1 2 山羊绒绵羊毛混纺产品的市场现状分析 首先，在保持山羊绒制品风格基础上，为了合理利用山羊绒资源，调整山羊绒产 品结构，弥补山羊绒纤维的性能缺陷、改善和提高产品的服用性能、适当控制成本， 更好地满足消费市场的实际需求，近些年来，纺织生产企业开发并生产了多种不同混 纺比的山羊绒与绵羊绒圆、改性绵羊毛、马海毛、驼绒等混纺产品。其次，因山羊绒 极高的品质与价格因素，鉴别方法存在一定缺陷，市场上确实也出现了一些人为掺假 的伪劣产品，掺入的纤维变得多样化。因此，如何准确、有效、快速、经济地鉴别山 羊绒纤维就显得十分重要。 1 1 3 山羊绒绵羊毛混纺产品鉴别的国内外研究现状与技术难点 山羊绒与绵羊毛相比较，无论在纤维的结构、外观形态，还是在纤维的物理性能、 化学性能方面，两者都具有很多相似或相近之处，所以采用常规的纤维鉴别方法如化 学溶解法等是很难实现准确、有效、快速、经济地鉴别山羊绒纤维的。虽然，山羊绒 绵羊毛混纺产品鉴别课题的研究非常复杂而困难，但是，国内外商业界、学术界的 很多科研人员都已投入大量精力开展了一系列研究工作，并取得了一些研究成果。 1 9 8 3 年，m a a s s d o 印等人口1 分析了纺织纤维光泽与表面特性之间的关系，指出了 山羊绒与绵羊毛在光泽方面有差异；1 9 8 4 年，m a r s h a l lr c 等人h 1 提出了采用电泳 现象鉴别特种动物纤维的实验方法；1 9 8 7 年，澳大利亚t e s t e rd h 陆1 用透射电镜研 究了山羊绒与超细美利奴羊毛纤维的皮质细胞结构；1 9 8 9 年，苏格兰s c o t t i s h 纺织 山羊绒和绵羊毛纤维鉴别的技术研究第一章前言 学院r o b s o n 等人首先提出用计算机图像分析技术，分析山羊绒与绵羊毛表面鳞片的 特征与差异；1 9 9 0 年，s a g a ra j g 等人n 1 用化学方法分析了各种蛋白质纤维的特性； 1 9 9 2 年，h a m l y np e 等人阻3 制作了具有绵羊毛特性的d n a 探头，可区别出从山羊绒、 绵羊毛、马海毛分离出来的d n a 。尽管在山羊绒与绵羊毛的差异性方面研究已取得了 一些研究成果，但这些实验方法在山羊绒绵羊毛混纺产品定性鉴别和定量分析上应 用还存在许多技术上的困难。 到目前为止，使用较广泛、技术较成熟的山羊绒绵羊毛混纺产品定量分析( 鉴 别) 方法是“显微镜鉴别法。显微镜鉴别法是通过光学显微镜( l m ) 或扫描电镜( s e m ) 观察样品，并根据山羊绒与绵羊毛或其他动物纤维在外观形态上的差异来准确区分纤 维的类别，然后再计算出各组成纤维的比例。虽然用“显微镜鉴别法”可以对山羊绒 与绵羊毛或其他动物纤维的混纺产品进行定性鉴别，也可以在显微镜观察的基础上进 行统计与分析，计算混纺比。但这种检测方法在很大程度上依赖于检测人员的工作经 验来进行主观判定，随着检测技术的发展如扫描电镜图像分析技术应用可以提高纤维 识别的准确率，但在实际的检测工作中还存在一些亟待解决的技术问题。例如：在山 羊绒绵羊毛混纺产品鉴别的实际检测过程中，要求检验员必须具备一定的实践经验， 能够准确判别山羊绒及绵羊毛等其他动物纤维，但由于检验人员自身的判断标准不 同，或是技术装备水平的差异，所以因人为因素或技术装备水平造成的误判概率对检 验结果的准确性产生了很大影响。主观判定的不确定性和波动性是客观存在的，不同 的检验人员和检测机构之间对同一样品的检测结果会有差别。研究人员普遍认为：现 阶段尚没有一种切实有效的检测方法能够准确鉴别较为复杂的山羊绒与绵羊毛或其 它动物纤维的混纺产品。 1 2s e m 图像技术在山羊绒纤维鉴别中的应用 自1 9 6 5 年第一台扫描电镜的问世，加速推进了人们对微观结构的认识。扫描电镜 具有其优良的分辨本领、高放大倍数和大景深，在山羊绒纤维的鉴别中起着非常重要 作用。绵羊毛和山羊绒在物理和化学性能上非常接近，主要区别在于它们的表面形态 不同，那么可以通过扫描电镜观察其鳞片的形态、密度、鳞片翘角、厚度等参数进行 判断区分。其测试原理是从待测样品中取得短纤维片段，并均匀分布到适当的样品板 上，经镀金膜后放入扫描电子显微镜中，在约1 0 0 0 倍的放大倍数下通过s e m 的监控 2 山羊绒和绵羊毛纤维鉴别的技术研究第一章前言 器结合动物纤维鳞片结构与其他特征，利用图像判断纤维片段的类型，然后即可得到 每个类型纤维的数量。其特点是能够清晰观察和再现纤维的宏观和微观结构，其使用 的是二次电子并用高亮度调节方法获得的扫描图像，其图像具有分辨率高、景深大、 立体感强的特点，而且放大倍数大，图像非常清晰，可以清晰地看出纤维表面鳞片的 分布状态，可以测试鳞片的厚度、高度和翘角等，纤维的横截面清晰且立体感强。 国际毛纺织品组织标准i w t 0 - 5 8 - 0 0 扫描电子显微镜对特种动物纤维、羊毛及其 混纺纤维的分析方法提出利用绵羊毛与特种动物毛纤维鳞片边缘高度( h e i g h to f t h e i rs u r f a c e sc a f e s ，即鳞片厚度) 将绵羊毛纤维从特种动物纤维中区分出来提出利用 绵羊毛与特种动物毛纤维鳞片边缘高度( h e i g h to ft h e i rs i l l f a c e st a l e s ，即鳞片厚度) 将 绵羊毛纤维从特种动物纤维中区分出来。 1 9 8 3 年，k u s c hp 等人采用扫描电镜对大量的绵羊毛纤维试样及特种动物纤维试 样进行了分析、测试结果表明绵羊毛纤维表面鳞片的边缘高度值在o 7 1l jm 之间， 山羊绒纤维在0 3 3 0 4 1l lm 2 _ 间。证实了关于羊毛和特种动物纤维在鳞片边缘处表 皮鳞计具有高度差异的观察，这些差异对区别不同种类的纤维是实用的。1 9 8 6 年， w o r t m a nf j 等人建议采用扫描电镜方法，以纤维表面鳞片的边缘高度值为标准鉴 别这两种纤维。绵羊表面鳞片的边缘高度值大于0 6i lm ，山羊绒纤维表面鳞片的边缘 高度值小于o 5l am 。我国于1 9 9 4 年规定采用此种方法。 应用扫描电子显微镜，对绵羊毛和特种动切纤维山羊绒混合物进行分析，测得的 表皮细胞的鳞片边缘高度是可以作为区别不同纤维的标准。不过，这种鉴别纤维的方 法也有其局限性，试验人员的实际经验对分析结果的可靠性是非常关键的。 1 3 本课题研究的意义 我国是世界山羊绒资源大国，也是世界山羊绒产品的生产、加工、出口、销售和 消费大国，目前，中国山羊绒产量约为1 3 5 0 0 吨年，占世界山羊绒产量的8 0 左右， 世界山羊绒看中国的局面已基本形成。我国山羊绒衫产量位居世界首位，全国山羊绒 加工企业2 6 0 0 多家，加工能力2 0 0 0 万件年左右( 占世界总产量的7 0 以上) ，出口 山羊绒衫i 0 0 0 万件年左右。随着我国国民经济的发展，消费水平逐年提高，山羊绒 产品的消费已趋向于平民化，消费量逐年增加。 在国际市场上，我国山羊绒制造业的竞争优势在逐步提高，但由于生产企业在 山羊绒和绵羊毛纤维鉴别的技术研究 第一章前言 装备、技术与工艺水平的差距以及使用原料的差异造成了市场上山羊绒产品良莠不 齐，不规范的恶性竞争给我国山羊绒产业带来不利影响，甚至出现了假冒伪劣产品， 损害了消费者利益，影响到我国山羊绒产业的健康发展。目前，山羊绒行业受到了 由于非技术原因造成的掺入山羊绒中异纤错误标注的不良影响，严重破坏了贸易规 则，我国在美国、欧洲、日本等市场上销售的山羊绒产品，因错误标注而被进口国 家的海关等权威机构罚没，在某种程度上山羊绒制品的“错误标注 问题已相当严 重。掺杂使假以及由此引发的错误标注问题主要归因于三个方面因素：一是供求关 系不平衡，山羊绒制品从富有消费品逐步变成大众消费品，纺织品配额取消或放宽 也促使出口的山羊绒制品快速增长，全球范围内的羊绒需求量迅速攀升，而在山羊 绒供应方面，中国作为主要产绒国，由于内蒙古自治区实施了禁止放养的畜牧政策， 严格控制了山羊数量，山羊绒产量的增长受到一定限制，导致供求关系不平衡；二 是价格机制扭曲，国际上原料( 分梳山羊绒) 价格在2 0 0 3 年触底后一直缓慢攀升， 而我国同期出口到美国的羊绒衫价格在大幅下跌，价格机制被严重扭曲；三是掺入 异纤多样化，个别不法企业为了降低成本、提高利润，在生产过程中向山羊绒纤维 中掺入价值相对较低的绵羊毛等其他纤维，掺假原料极易与山羊绒纤维混淆，掺入 的异纤在光学显微镜下已很难准确辨别。 由于非技术原因造成的山羊绒制品的“错误标注 已经对山羊绒生产企业、贸易 企业和消费者造成了危害，影响了我国山羊绒行业的国际声誉，所以，准确鉴别山羊 绒纤维是十分重要，为了解决山羊绒绵羊毛混纺产品鉴别的技术难题，本研究课题 旨在制订种不需要很高技能或专业经验的专家就能够实现山羊绒绵羊毛混纺产品 鉴别的检测方法，即通过扫描电子显微镜( s e m ) 图像识别技术，对选定部位进行测量， 然后通过统计、分析、归类、计算。 1 4 本课题研究的内容 目前对于山羊绒的鉴别研究还不十分完善，不同检测机构的检测结果差别也很 大。本课题从以下几个方面进行探讨和研究： ( 1 ) 从山羊绒和绵羊毛纤维的物理性能、化学性能、纤维外观形态等方面较为 系统和全面地对山羊绒和绵羊毛进行对比试验与分析，从而为本课题的进一步研究提 供理论和实验基础。 4 山羊绒和绵羊毛纤维鉴别的技术研究第一章前言 ( 2 ) 用常规鉴别法对山羊绒和绵羊毛进行鉴别实验，对各个实验结果进行统计、 分析，比较常规鉴别法的优缺点，适用范围，以进一步对山羊绒鉴别提供发展方向。 ( 3 ) 通过扫描电镜实验，提出新的鉴别方法。进一步对山羊绒纤维的鉴别指标 进行研究，提出扫描电镜配置系数法和图形区域法，并通过检测纤维细度( 直径) 、 鳞片结构参数，根据对山羊绒和绵羊毛的鉴别结果( 实验结果) 来验证本检测方法的 可行性，同时对本文的鉴别结果进行对比分析，阐明描电镜配置系数法和图形区域法 的鉴别准确率。 山羊绒和绵羊毛纤维鉴别的技术研究第二章山羊绒和绵羊毛性能、结构的对比分析 第二章山羊绒和绵羊毛性能、结构的对比分析 山羊绒和绵羊毛同属于蛋白质纤维，虽然两者在物理性能、化学性能以及外观形 态结构方面有很多相似的地方，但在某些方面也存在一些比较明显的差异，如纤维的 染色性能、纤维细度( 直径) 和表面的鳞片结构等，可否依据纤维性能或结构的差异 来鉴别山羊绒和绵羊毛，这是本章分析与比较的重点内容。 2 1 山羊绒和绵羊毛物理性能的对比分析 2 1 1 纤维细度( 平均直径) 、长度的对比分析 纤维细度和长度是影响毛纤维品质的重要物理指标，但作为纤维鉴别的依据，山 羊绒和绵羊毛纤维的细度与长度指标差异是十分明显的，两者相比较：山羊绒纤维长 度比绵羊毛短，纤维细度比绵羊毛小。因此，在某些特定的条件下，可以依据纤维细 度、长度的特征指标来判别纤维类别。但是，山羊绒和绵羊毛的纤维细度、长度与原 料的产地、气候条件、颜色、分梳工艺等诸多因素有关。 首先，产于不同国家和地区的山羊绒细度、长度是不同的，产自不同国家的山羊 绒纤维细度( 平均直径) 范围如表2 1 【l l 】。中国、蒙古出产的山羊绒品质较好，为细 而均匀的优质山羊绒，国产山羊绒纤维平均细度为1 3 - 1 7 o g r e ( 变异系数为1 8 - - - 2 0 ) 。 表2 1 产自不同国家的山羊绒纤维细度( 单位：l a i n ) 国家中国蒙古 前苏联伊朗土耳其 巴基斯坦新西兰 澳大利亚 细度 1 3 1 71 3 1 61 8 1 91 7 5 1 9 51 6 1 71 7 91 3 - 1 9 51 4 1 9 其次，山羊绒按颜色可以分为白绒、紫绒、青绒和红绒，其中自绒最为珍贵。不 同颜色的山羊绒纤维细度、长度指标并不相同，白绒纤维长度最长、青绒次之、紫绒 最短。我国1 8 个重点产区的不同颜色的山羊绒纤维长度和细度测定结果如表2 2 i l 列。 产绒地区的气候条件对山羊绒纤维长度也有明显影响，不同产区的山羊绒纤维长 度差异较大，如产于气候寒冷的内蒙地区的山羊绒纤维有效长度大多在5 0 m m 以上， 产于气候较为温暖的河北、山东、山西等地区的山羊绒纤维有效长度约4 0 m m 。此外， 6 山羊绒和绵羊毛纤维鉴别的技术研究第二章山羊绒和绵羊毛性能、结构的对比分析 山羊绒原料经过分梳除杂后，纤维的长度指标发生明显变化，如表2 3 t 1 3 1 。 表2 - 2 不同颜色的山羊绒纤维长度与细度 品种 平均细度i t m细度范围u m 平均长度i m m长度范围i m m 白绒1 4 7 11 3 7 4 - - 1 7 0 94 0 7 53 4 6 4 5 7 9 3 青绒 1 4 2 7 1 3 2 7 1 6 4 2 3 9 7 8 3 3 0 1 4 0 0 7 紫绒 1 4 0 11 3 2 3 1 5 2 33 5 4 03 0 6 6 4 0 8 0 表2 3 山羊绒与绵羊毛纤维长度对比( 单位：r a m ) 、堂标 最长交叉有效中间最短 长度差异率短毛率 平均 纤维长度长度长度长度长度 长度 洗净山羊绒 1 1 3 7 05 33 8 1 4 3 0 23 0 o3 9 洗净绵羊毛( 7 0 支) 1 2 51 0 67 06 11 52 0 o1 3 15 9 分梳后山羊绒 8 57 05 l3 61 23 5 52 0 o3 8 分梳后绵羊毛( 7 0 支) 1 2 51 0 57 65 61 33 0 02 8 35 5 与山羊绒相比较，绵羊毛纤维较粗，纤维直径的分布范围很广。国产细绵羊毛平 均直径范围大多在1 8 5 2 5 o 岬范围【9 】，但细支澳毛的平均直径在1 9 岬以下，经过绵 羊毛细化如用6 k o h 正丁醇溶液处理后，绵羊毛纤维的直径有进一步下降的趋势1 0 】 ( 如图2 1 所示) ，由此将对山羊绒与绵羊毛纤维鉴别形成直径分布的“交叉区域”，若 用纤维直径指标直接作为鉴别的依据，则误判的概率会增大。 基 谊 嘉 专 图2 1 绵羊毛纤维细度与处理时间关系 7 山羊绒和绵羊毛纤维鉴别的技术研究第二章山羊绒和绵羊毛性能、结构的对比分析 2 1 2 纤维卷曲性能的对比试验结果 2 1 2 1 实验材料与测试仪器 实验材料为1 6 8 2 m n = o 国内蒙古山羊绒、1 9 5l a i n 美利奴绵羊毛；测试仪器为y g 3 6 2 型纤维卷曲弹性仪。 2 1 2 2 实验方法与测试条件 从实验室样品中随机均匀地抽取卷曲未被损坏的若干纤维试样，将纤维试样排列 于黑绒板上，再从中随机取2 0 根纤维进行纤维弹性测试。每个实验室样品n 2 0 次，每 次1 根纤维。 试验大气条件为：温度2 0 ，相对湿度6 5 。测量时，加轻负荷0 0 2m n d t e x ，加 重负荷l m n d t e x ，加负荷时间3 0 s ，松弛时间1 2 0 s 。 2 1 2 3 实验结果与分析 纤维卷曲率c 、卷曲弹性回复率c e 、残余卷曲率c r 的测量结果从纤维卷曲弹性 仪的显示管上直接读出，卷曲数c n 按下面公式进行计算， 一一胛，+ 刀g ht 式中：c ，广_ 卷曲数，个1 0 r a m ； 挎，- 一右侧波峰数，个1 0 m m ； 左侧波峰数，个1 0 m m 。 表2 - 4 山羊绒、绵羊毛的卷曲性能指标 登 c i i 个1 0 m m 1 c v c n c c v c c e c v c e c rc v 纤维 觞 山羊绒 6 22 5 16 8 22 0 28 8 73 8 03 6 03 6 4 1 9 5l a r n 美利奴绵羊毛8 32 4 96 8 9 2 8 59 2 4 3 7 23 6 23 5 2 注：c n ：卷曲数；c v - 变异系数；c ：卷曲率；c e ：卷曲弹性回复率；c r ：残余卷曲率。 经测量，山羊绒、绵羊毛的卷曲性能指标实验结果如表2 4 。实验结果表明：山 羊绒纤维的平均卷曲数为6 2 个1 0 m m ，1 9 5l a i n 美利奴绵羊毛的8 3 个1 0 m m ；山羊绒 纤维的卷曲率平均值为6 8 2 ，与绵羊毛相近；山羊绒纤维的卷曲弹性回复率平均值为 8 8 7 ，低于1 9 5g m 美利奴绵羊毛的9 2 4 。虽然山羊绒、绵羊毛的卷曲性能指标存 山羊绒和绵羊毛纤维鉴别的技术研究第二章山羊绒和绵羊毛性能、结构的对比分析 在一定差异，但从山羊绒绵羊毛混纺产品中取样的时候，由于纤维卷曲已受到一定 程度损坏，即经过纺织加工后，纤维原有的卷曲形态将发生明显变化，所以把纤维卷 曲性能指标直接作为鉴别依据并不科学。 2 1 3 纤维吸湿性能的比较试验 2 1 3 1 实验材料与测试仪器 实验材料为1 6 8 2 9 m 中国内蒙古山羊绒、1 9 5 岬美利奴绵羊毛；测试仪器为 y g 7 4 7 型通风式快速八篮恒温烘箱。 2 1 3 2 实验方法与测试条件 “回潮率相对湿度关系曲线 的测量方法与实验条件：称取约5 0 9 重的试样，将 纤维烘干后称取重量g l ，然后分别置于不同相对湿度的大气环境下吸湿平衡6 d x 时( 条 件平衡) 后再分别称重g ，计算出纤维中水分重量。测试时，大气温度2 0 c ，设定烘 箱温度为1 0 5 。回潮率计算公式为， w ( ) ；竺当1 0 0 g l 式中：w 一回潮率，； g l 试样干重，g ； o 试样在不同的相对湿度大气环境下吸湿平衡6 小时后的重量，g 。 “回潮率吸湿平衡时间关系曲线 的测量方法与实验条件：称取约5 0 9 重的试样， 将纤维完全烘干后，置于温度为2 0 ( 2 、相对湿度为6 5 的大气条件下进行吸湿平衡试 验，即在不同时间分别称取试样重量，按回潮率计算公式，计算出在不同吸湿平衡时 间的纤维回潮率。 2 1 3 3 实验结果与分析 山羊绒和绵羊毛的回潮率相对湿度关系曲线如图2 2 所示，回潮率吸湿平衡时间 关系曲线如图2 3 所示。实验的结果表明： 1 山羊绒纤维的吸湿性能稍好于绵羊毛，在同样的温湿度条件下，山羊绒的吸 湿能力较细绵羊毛高1 5 。 2 山羊绒纤维吸湿速率与绵羊毛相近。在吸湿平衡的初始阶段，山羊绒、绵羊 毛吸湿速率都较快，几乎呈直线增加。随着时间的延长，吸湿速率的变化逐渐减慢， 呈平缓增长状态，直到吸湿平衡。 9 山羊绒和绵羊毛纤维鉴别的技术研究 第二章山羊绒和绵羊毛性能、结构的对比分析 3 由于山羊绒与绵羊毛在纤维吸湿性能方面的差异并不十分明显，因此难以作 为纤维鉴别的依据。 3 5 3 0 ；2 5 茎2 ；l o 1 5 邑l o 褂 露式 囡u o 霉1 ，二t 。，07 0 ：o ；4：“j ，一；o t _ = 。：。r 1 ：、：j 萋-|：；j_。j：-。-：ij：!：三二兰2二：二；专髫|：；j：i参j_：| 绵羊毛 靛曼萎蠹鬟菱主。纛蠢：溢 山羊绒 0 1 02 03 04 06 08 01 0 0 相对湿度 图2 - 2 山羊绒、绵羊毛吸湿曲线 051 01 52 03 04 05 06 07 08 01 0 0 时间( 分) 图2 - 3 山羊绒与绵羊毛吸湿速率曲线 2 1 4 纤维摩擦性能的对比试验 2 1 4 1 实验材料与仪器设备 实验材料为1 6 8 2 岬中国内蒙古山羊绒、1 9 5 岫美利奴绵羊毛，测试仪器为 y 1 5 1 型纤维摩擦系数仪。 2 1 4 2 实验方法与测量条件 试验在标准大气条件下( t = 2 0 c ，r h = 6 5 ) 进行。从试样中随机取出o 5 9 左右 的纤维，制作成纤维辊。将被测纤维或挂丝两端夹上同等质量的张力钳1 0 0m g ，然后 绕在摩擦辊上，使外边的一个张力钳骑挂在扭力天平的秤钩上，另一张力钳自由悬垂， 并使纤维或挂丝之间的包角成18 0 ，扭力天平秤钩充分受力，测出扭力天平受力大 小所，即正等于张力钳重量，石为张力钳重量与朋之差。根据欧拉公式 i n - i n ( f 2 - m ) ，分别计算出纤维的逆鳞片摩擦系数睥、顺鳞片摩擦系 7 r 1 0 山羊绒和绵羊毛纤维鉴别的技术研究第二章山羊绒和绵羊毛性能、结构的对比分析 数呻，定向摩擦效应d e f 按下面公式进行计算， d e f ( ) ：竺! = 兰! 1 0 0 i l 口+ uj 式中：d e f - 定向摩擦效应，； i l a 一逆鳞片摩擦系数； 岭顺鳞片摩擦系数。 2 1 4 3 实验结果与分析 山羊绒、绵羊毛摩擦系数测量结果见表2 5 。实验结果表明：山羊绒纤维的动、 静摩擦系数以及摩擦效应均小于绵羊毛。这是因为山羊绒纤维的鳞片密度和厚度较 小，使纤维的摩擦系数及摩擦效应降低，缩绒性减少。一方面，缩绒性减少使织物服 用过程中由于缩绒引起的尺寸变短现象相应减小；但另一方面，作为纤维鉴别的依据， 由于山羊绒、绵羊毛摩擦性能的明显差异，两者在织物手感上的差别比较明显，所以 可作为感官判别的重要依据。 表2 5 山羊绒、绵羊毛摩擦系数测量结果 动摩擦静摩擦 纤维种类 t x a吣 d e f ( ) l x ai t s d e f ( ) 山羊绒 0 2 9 3 50 1 9 8 31 9 3 60 3 5 7 20 2 5 6 71 6 3 7 7 0 公支澳毛 0 4 6 4 00 2 6 1 72 7 8 80 5 1 3 50 3 2 5 12 2 6 0 注：逆鳞片摩擦系数阻，顺鳞片摩擦系数雌，定向摩擦效应d e f 2 1 5 纤维强伸性和沸水收缩率 2 1 5 1 实验材料与仪器设备 实验材料为1 6 8 2 1 a m 中国内蒙古山羊绒、1 9 5i t m 美利奴绵羊毛，测量仪器为 y g 3 6 4 型短纤维热收缩仪、y g 0 0 3 a 电子式单纤维强力仪。 2 1 5 2 实验方法和测试条件 纤维强伸性试验在标准大气条件( t = 2 0 。c ，r h = 6 5 ) 下进行，预加张力为o 0 5 c n d t e x ，试样夹持长度1 0 m m ，断裂时间控制为2 0 s 。 纤维沸水收缩率试验在标准大气条件( t = 2 0 。c ，r h = 6 5 ) 下进行，测试时， 加轻负荷0 18 m n d t e x ；加热槽温度升至煮沸，恒温计时3 0 m i n 。 山羊绒和绵羊毛纤维鉴别的技术研究第二章山羊绒和绵羊毛性能、结构的对比分析 2 1 5 3 实验结果与分析 山羊绒、绵羊毛纤维的强伸度和沸水收缩率的测量结果见表2 6 。实验结果表明， 山羊绒纤维的断裂强度、断裂伸长率高于绵羊毛，具有较好的强伸性能，经过沸水处 理后，山羊绒纤维的收缩率大于绵羊毛。由此可见，山羊绒与绵羊毛纤维在强伸度、 沸水收缩率方面的差异比较明显，但由于山羊绒和绵羊毛纤维的强伸度与纤维的品种、 产地、加工工艺等因素有着密切关系，所以作为纤维鉴别的依据存在技术上的困难。 表2 6 山羊绒、绵羊毛纤维的强伸度和沸水收缩率 纤维 断裂强力断裂强度断裂伸长率沸水收缩率 种类 c no n d t e x 1 肠 山羊绒 3 81 43 9 34 6 7 0 公支绵羊毛 4 21 2 3 8 44 0 2 1 6 纤维弹性比较试验 2 1 6 1 实验材料与仪器设备 实验材料为1 5 4 3 p m 中国内蒙古山羊绒、1 9 5l a i n 美利奴绵羊毛，测试仪器为 y g 0 0 3 a 电子式单纤维强力仪。 2 1 6 2 实验方法与测试条件 试验在标准大气条件( t = 2 0 ，r h = 6 5 ) 下进行，试验方式选择“定伸长弹 性试验”，定伸长百分率取1 5 ，试样松驰时间t l = t 2 = 5 s ，预加张力为0 2 c n 。 2 1 6 3 实验结果与分析 表2 7 山羊绒、绵羊毛的弹性回复率测试结果 纤维 干态湿态 种类 弹性回复率r e c v 弹性回复率r e c v 山羊绒 4 8 02 0 1 04 3 31 1 5 7 绵羊毛 5 6 7 3 4 2 2 5 1 13 3 5 4 在湿态和干态试验条件下，山羊绒、绵羊毛的弹性回复率测试结果见表2 7 。从 表2 7 的实验结果可以发现，在1 5 的定伸长弹性试验条件下，山羊绒纤维的干态和 湿态弹性回复率分别为4 8 0 、4 3 3 ，都低于绵羊毛。虽然山羊绒和绵羊毛的弹性 1 2 山羊绒和绵羊毛纤维鉴别的技术研究第二章山羊绒和绵羊毛性能、结构的对比分析 指标有着明显差异，但作为纤维鉴别的依据并不具有实用价值。 2 。2 山羊绒和绵羊毛化学性能对比分析 2 2 1 山羊绒与绵羊毛的化学组成特点 表2 8 山羊绒与绵羊毛的a 氨基酸含量 山羊绒绵羊毛 序号。氨基酸 m g 1 0 0 m g 试样m g 1 0 0 l n g 试样 1 甘氨酸4 9 04 8 2 2 丙氨酸3 5 83 5 9 3 颉氨酸 5 85 9 0 4 亮氨酸 7 1 47 4 6 5 异亮氨酸 2 8 02 8 6 6 苯丙氨酸 4 1 53 8 5 7 脯氨酸 4 1 33 8 4 8 松氨酸( 赖氨酸) 3 0 53 1 8 9 精氨酸 9 2 09 0 8 1 0 组氨酸 o 9 00 9 3 1 1 色氨酸 1 2 丝氨酸 8 7 l8 3 3 1 3 苏氨酸 7 8 85 6 1 1 4 酪氨酸 5 1 55 0 7 1 5 天冬氨酸 6 2 56 4 3 1 6 谷氨酸 1 4 2 71 4 5 0 1 7 胱氨酸 1 5 8 91 4 6 9 1 8 蛋氨酸 0 4 40 4 6 山羊绒的化学组成与绵羊毛相似，同属于蛋白质纤维，基本组成单元为q 氨基酸， 以酸水解法制测得的氨基酸残基含量如表2 8 所示【1 4 】。由表2 8 可知，山羊绒与绵羊毛 的化学组成主要是1 8 种q 氨基酸组成的角朊蛋白质，以含硫量高为其主要特征，我国 山羊绒的含硫量在3 4 左右，硫主要存在于胱氨酸中，角朊的化学反应在一定程度上 与化合的胱氨酸有关，它极易被氧化或还原。由于山羊绒与绵羊毛在氨基酸组成方面 1 3 山羊绒和绵羊毛纤维鉴别的技术研究第二章山羊绒和绵羊毛性能、结构的对比分析 比较相似，并无显著性的特征差异，所以氨基酸测量方法在山羊绒和绵羊毛鉴别中的 应用比较困难。 2 2 2 碱( 或酸) 溶液对山羊绒、绵羊毛的作用 山羊绒与绵羊毛同属于蛋白质纤维，强碱对山羊绒或绵羊毛的化学破坏作用都很 明显。例如，将山羊绒或绵羊毛纤维置于温度为5 0 的不同浓度的n a o h 溶液中处理 3 0 m i n ( 浴比1 ：1 0 0 ) ，纤维重量将发生明显变化【1 5 】，其重量损失率的测定结果见表 2 - 9 。这是由于角朊蛋白对碱比较敏感，碱首先破坏纤维大分子间的二硫键，随着p h 值升高，还会破坏盐式键，如果碱浓度继续升高，还会破坏分子长肽键。同时，温度 升高将促进碱的破坏作用。