綿繊維の微細構造と繊維の性能の関係

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綿繊維は外力によって内応力と変形が生じ、加えられた外力の増加に伴って増大し、ある程度に達すると繊維が破壊されます。

綿繊維の外力作用による内応力と変形の関係は、綿繊維の機械的性質と呼ばれ、全体として強度、伸長、強度と剛性、曲げとねじり、摩擦、抱合などの面での作用が含まれています。

（1）綿繊維の強度と伸び

綿繊維は外力によって破壊された時、主と基本的な方繊維が切断され、綿繊維は引張破壊の強さに抵抗します。綿繊維の強度といいます。綿繊維の強さと細さの総合値です。

綿繊維の伸長とは、綿繊維が外力によって引張り変形を受ける能力のことです。

セルロースの大分子の構造は整然としていて、大分子の配列方向と繊維の軸方向には一定の関係があります。セルロースの大分子の主軸と繊維軸が平行な程度を配向度といいます。

普通は細い絨の綿の傾斜角は30°ぐらいで、長い綿花の25°ぐらい、傾斜角は小さいほど配向度が高く、繊維の強度が高いほど、破壊の伸び率が低いです。

（2）綿繊維の弾力性と剛性

（3）綿

綿繊維は紡績中、特にニットや裁縫中に、大きな曲げ変形を受けます。

曲げ変形が一定の程度に達すると、綿繊維も破断が発生し、繊維が曲げ変形に抵抗する能力をもっています。これは繊維内部構造、成熟度、弾性、温湿度及び繊維のサイズと形態と密接な関係があります。

綿繊維はどの物体と同じで、トルクによってもねじれ変形が発生します。

ねじれ変形が増大するにつれて、繊維中のせん断応力が増大し、繊維結晶領域の破壊と非結晶領域の大きな分子が切断される結果となり、ねじれ変形が一定限度に達すると、繊維は縦にせん断して裂け、次第に発展し、最終的に破断され、綿繊維は亜麻よりもねじれに強いが、絹糸と羊毛の破断歪より低い。

(4)

綿繊維の機械的性質は直接に綿糸と綿織物の機械的性質を決定します。

綿繊維は紡績加工と使用の間に相互間または他の材料との摩擦を受け、抵抗を生じる。

それは繊維間の表面に密接に接触する分子相互作用と繊維が表面に接触する部分の機械的制御作用に起因する。

一方，セルロースの堆積は螺旋方向に沿って外向内から逐日進行し，螺旋方向は絶えず変化した。

これは繊維の大きな分子、基原繊維、微原繊維などが繊維本体を構成する際にも一定の方向に集結し、綿繊維内部の径方向の不均一性をもたらします。

繊維の成長が止まると，その含有水分は減少し，体積は収縮する。

繊維内部構造の不均一性のために，その内部応力分布の不均一性が生じ，この不均一な交流の応力作用の下で，天然のねじれが形成された。

したがって，セルロースの螺旋堆積は自然にねじれ形成の内在的原因であり，水分を失うと自然にねじれ形成される外部条件である。

天然のねじれにより、綿繊維は特殊な摩擦性と抱和性などの良好な力学特性を持ち、綿繊維の良好な紡績性によって形態力学的特徴を打ち立てました。

4綿繊維の微細構造と熱学的性質と光学的性質の関係

綿繊維とその集合体は多孔性物質で、繊維の内部と繊維の間には多くの穴があり、空気が満ちています。内部の空気が流れない状態で、綿繊維は熱の不良導体で、保温の目的を達成できます。

高レベルの綿花は成熟度がいいので、弾力性が高く、緩んだ後は実入りにくく、穴が多いので、保温性が良いです。

綿繊維の強度は常温では普通は変わりません。100℃で5～10時間放置します。繊維の強度は明らかに変化しません。だから、綿織物はお湯に浸してアイロンをかけても大丈夫です。

しかし、100℃で20日間放置し、繊維強度は20℃で92%です。

綿繊維の耐熱性は天然繊維において優れていますが、一熱安定性は低いです。

綿繊維はまた、吸湿防熱性能、すなわち綿繊維の吸湿熱効果を持っています。

これは主に空気中の水分子が繊維の大きな分子の親水基によって引きつけられて結合され、水分子の運動エネルギーを低下させ、必然的にエネルギーの転換に伴って熱の形で放出される。

綿繊維の吸湿熱は他の天然繊維より小さい。

吸湿放熱は織物の保温性に有利であるが、湿潤量の高い綿繊維を貯蔵中に発熱させ、カビが生えて変質し、さらに自然発火を引き起こす。

綿繊維が光照射下に現れる性能を綿繊維の光学的性質といいます。

綿繊維の色は可視光の放射エネルギーで視覚的な感受性を引き起こします。綿繊維の色調は主に黄色で、しかもほぼ不変です。だから綿繊維の色度は黄色の飽和度と明度の二つの指標に簡略化できます。

それは綿繊維の光を反射する能力と関連しており，綿繊維の表面特性，表面形態および内部構造に依存している。

そして、綿繊維の成熟度と内面の品質をある程度反映しています。

成熟した木綿繊維は光を反射する性能が強く、光沢がよく、成熟度が低い木綿繊維は生物含有量が高く、光沢が顕著な暗いです。

セルロース堆積の不完全性は中空洞を持つ特殊な構造を形成する。

セルロースがある程度堆積したとき、すなわち繊維細胞壁の厚さが一定値に達した後、綿株の生理条件の影響を受けて、セルロースは完全に内腔を満たしていない場合、堆積は次第に停止し、最後に中腔を形成した。

このような中腔の存在のため、綿繊維を力を受ける時、その中の部分は力の影響を受けてとても小さくて、変性もとても小さくて、つまり繊維の中部は力の影響を受けてとても小さくて、この部分は“中性の階”と称します。

つまり，繊維が外力で働くと，繊維は機械的性質を保証する場合に，全繊維の密度を大幅に減少させることができる。

同時に綿繊維中の空洞は繊維の吸湿性、染色性を高め、綿織物の保温性と光学効果を高めることができます。