知识放送：棉花纤维详解

　　生意社9月14日讯　棉株长在农田,棉铃是其果实,内含种籽,籽上长着棉纤维.从棉铃摘取后，经过轧棉机加工去掉棉籽,留下的棉纤维就原棉,原棉经过打包后,送往纺织厂加工制成纱.我国盛产棉花,产量约居各国之首.世界各国栽培的棉种主要有两种:1细绒棉.我国有98%的棉田种植,产量高,质量也好.纤维长度23~33mm,细度1.5~2dtex,天然转曲50~80转/cm,可纺制10~60tex的纱;2长绒棉.产量稍低,质量优良,纤维长度33~45mm,细度1.2~1.4dtex天然转曲80~120转/cm,可纺5~12tex的纱.

　　原棉根据其成熟度,色泽特征和轧工优劣评级.细绒棉分为七个级,三级为标准级,七级以下为级外棉;长绒棉分为五个级.每只棉包都刷上唛头,例如标志427的意义是:4表示原棉品级,27表示棉纤维手扯长度(mm),〜〜〜表示锯齿棉,即由锯齿轧棉机加工而成的,若是皮辊棉,则不使用任何符号.

　　棉纤维的成熟度与生长的自然环境和收花期有关,它决定了纤维的细度,色泽,强力和弹性.正常成熟的纤维截面大,颜色白,强力高,弹性好.天然转曲多.工厂常采用中腔胞壁对比法来检验纤维成熟度.

　　原棉的含湿量用含水率表示,而化纤,纱,布的含湿量用回潮率表示.杂质是指混在原棉内非纤维物质,例如棉籽,铃壳,枝叶等碎屑,砂泥或煤屑,小金属物,包皮碎片等.原棉中的杂质会影响用棉量和纱布质量.国家标准规定了原棉的含杂率;锯齿棉为2.5%,皮辊棉为3%.

　　棉结是若干根纤维纠缠在一起形成的小结,一般有两种:1纤维结,它纯由纤维形成,其中以下成熟纤维和死纤维形成者占多数.结的生成也与纤维细度和加工方法有关,例如细纤维的弯曲刚度差,易被搓成纤维结.2籽壳结:由纤维和其它杂质,如籽，叶,枝的碎屑共同组成.原棉中的棉结,大都在机械摘棉和剧烈轧棉过程中产生的.棉结数量一般在清棉车间会有所增加,而在梳棉车间会有所减少.棉结不仅在纱上产生明显的粗节,而且在布面上形成斑点.

　　尘屑是指那些能悬浮在空气中的物质微粒.原棉中的尘屑大多由加工造成.其中有50%~80%的纤维碎屑和碎叶皮屑,10%~25%的水溶性物质.尘屑大多存在原棉中或粘附在纤维上.尘屑污染工作环境,危害工作健康,加速机件磨损.部份苏丹的棉纤维肯胶粘物----蜜露(但不是经常有的),它是棉虫的排泄物,属醣类,性粘,能溶于温水.蜜露在干燥状态下呈硬物,但在纺纱生产过程中因温,湿度增高而软化成粘性物,粘附或聚积在机件上导致缠绕,使生产不能正常进行.故这类原棉在使用前需经预处理,例如将醣化霉温水喷洒在初步松解的原棉上,静置24h后使用.

　　棉纤维的形态结构1棉纤维的截面形态结构成熟正常棉纤维,截面是不规则的腰圆形,中有中腔.示成熟的棉纤维,截面形态极扁,中腔很大,过成熟棉纤维.截面呈圆形,中腔很小.

　　棉纤维的截面由外至内主要由初生层,决生层和中腔三个部份组成.初生层是棉纤维在伸长形成的初生细胞壁,它的外皮是一层极薄的蜡质与果胶.初生层很薄,纤维素含量也不多.纤维素在初生层中呈螺旋形网络状结构.

　　次生层是棉纤维在加厚期淀积而成的部分,几乎都是纤维素.由于每日温差的关系,大多数棉纤维逐日淀积一层纤维素.形成了棉纤维的日轮.纤维素在次生层中的淀积并不均匀,以束状小纤维的形态与纤维轴倾斜呈螺旋形(螺旋角约为250~300),并沿纤维长度方向有转向.这是使棉纤维具有天然转曲的原因.次生层的发育加厚情况决于棉纤维的生长条件,成熟情况,它定了棉纤维的主要物理性质.

　　棉纤维生长停止后遗留下来的内部空隙就是中腔,同一品种的棉纤维,外周长大致相等,次生层厚时中腔就小,次生层薄时就大.中腔内留有少数原生质和细胞核残余,它对棉纤维颜色有影响.2棉纤维纵向形态：棉纤维具有天然转曲,它的纵面呈不规则的而且沿纤维长度不断改变转向的螺旋形扭曲.成熟正常的棉纤维转曲最多.未成熟棉纤维呈薄壁管状物,转曲少.过成熟棉纤维呈捧状,转曲也少.棉纤维单位长度中扭转半周,即1800的个数称为转曲数.一般长绒棉的转曲数多于细绒棉,细绒棉的转曲约为39~65个/cm.天然转曲使棉纤维具有一定的抱合力,有利于纺纱工艺过程的正常进行和成纱质量的提高,但转曲反向次数多的棉纤维强度较低.

　　棉纤维的组成一棉纤维素

　　棉纤维素是一种碳水化合物,是在棉花长生过程中由二氧化碳和水经过光合作用而形成的.经过元素定量分析,得知纤维素是由碳素(C),氢(H),氧(O)三元素组成,其组成比例为碳44.4%,氢6.2%,氧49.4%.

　　纤维素的分子式可以写成(C6H10O5)n,其中n为聚合度,是指一个纤维素分子中含有的基本单元即(C6H10O5)的个数.棉纤维素的分子量和聚合度并不是一个分子都是一样的,这是高分子化合物的特征之一,称为不均匀性或多分散性.有关资料上所载棉纤维素的分子量和聚合度是指一个样品中很多分子的平均值.棉纤维素的聚合度越高,分子量越大,棉纤维的某些物理机械性能也就越好.

　　根据棉纤维素在一定浓度的氢氧化溶解的不同情况,通过分离,可以得到聚合度和某些性质不同的纤维素,分别称为α—纤维素β—纤维素γ—维生素.

　　α—纤维素:是在室温(20℃)下不溶于17.5%氧化溶液中的素,其聚合度在150以上.

　　β—纤维素:是在室温(20℃)下能溶于17.5%氧化溶液,再用醋酸中和沉淀出来的素,其聚合度在15~150.

　　γ—维生素:是在室温(20℃)下能溶于17.5%,氧化溶液,再用醋酸中和亦不沉淀的素,其聚合度在15以下.

　　β—纤维素和γ—维生素也可以概括称为半纤维素,又叫氧化纤维素或水解纤维素.成熟度不好的棉纤维,半纤维素含量较高,则α—纤维素含量相对降低.所以用作军工或化工原料的棉短绒需要经过化验.α—纤维素的含量越高,原料的利用率就越高.

　　二棉纤维素伴生物

　　棉纤维素伴生物除天然有色棉的色素由于含量极微和一小部份其它物质尚未查明外,主要有下列几类.(一)脂肪和蜡质棉纤维表面含有层脂肪和蜡质,其含量随棉纤维成熟程度提高而降低.它能保护棉纤维不易受潮并增润棉纤维的光泽,含量适当时在纺纱过程中能起润滑作用,但它防碍棉纤维及其制品的着色能力.用乙醚,酒精和碱溶液解可以把它除去.

　　(二)果胶物质

　　用水抽提棉纤维而得到的水溶液性物质主要为果胶物质,所以也称为水溶物,果胶物质会防碍棉纤维的毛细管作用,除去果胶物质后的棉纤维吸湿性高.

　　(三)含氮物质主要是蛋白质和其它含氮的化合物.随着棉纤维成熟度的提高.含氮物质含量则降低.把棉纤维放在水中加热或用碱液蒸煮即可除去.

　　(四)糖类物质

　　是指多缩戊糖,在棉纤维中含量不多,用乙醚和热水抽取了脂肪,蜡质,有色物质以后剩下的能溶于稀碱溶液的物质,统称为糖类物质.它是以多缩戊糖为主,还有多缩已糖和多缩醛糖等的混合物.因为它们都属于多糖类,有着相似的化学性质,很难分离,因此在用化学分析方法测定时都按多缩戊糖计算.含糖较多的棉纤维在纺纱过程中容易引起绕罗拉,绕皮辊,绕皮圈等现象,影响纺纱工艺及产品质量.

　　(五)灰分

　　棉纤维在生长过程中伴有灰分.它是铁,钙,镁.钠,钾等金属元素氧化物的总称.棉纤维成熟度越高,灰分含量越低.军工和化工用的棉短绒化验灰含量,具有重要意义.

　　棉纤维的主要性能1长度：棉纤维的长度主要取决于棉花的品种,生长条件和初加工.通常细绒棉的手扯长度平均为23~33mm,长绒棉为33~45mm.棉纤维的长度与纺纱工艺及纱线的质量关系十分密切.一般长度越长,且长度整齐度越高,短绒越少,可纺纱越细,纱线条干越均匀,强度高,且表面光洁,毛羽少.2线密度：棉纤维的线密度(细度)指针是指纤维单位长度的重量.特克斯(tex)是我国线密度的法定计量单位名称,是指1000米长纤维的重量以克表示.其计算式如下;Ntex=(G/L)X1000 (2-1)式中:Ntex—线密度(tex);L—纤维长度(m)G—纤维重量(g)特克斯(tex)的千分之一,十分之一和一千倍分别称为毫特(mtex),分特(dtex)和千特(ktex).以往曾以公制支数作为棉纤维的细度指标.公制支数是指每毫克棉纤维所具有的长度毫米数,其计算式为:Nm=L/G (2-2)式中:Nm—公制支数;L—纤维长度(mm)

　　G—纤维重量(mg)

　　棉纤维的线密度主要决于棉花品种,生长条件等.一般长绒棉较细,为1.11~1.43dtex(9000~7000公支),细绒棉较粗,约1.43~2.22dtex(7000~4500公支).在成熟正常的情况下,棉纤维的线密度小,有利于成纱强力和条干均匀度,可纺线密度低的纱.如果由于成熟差而造成的纤维线密度小,如未成熟,死纤维等,在加工过程中容易扭结,折断,形成棉结,短纤维,对成纱品质有害.3吸湿性：表示吸湿性的指标是回潮率.回潮率是指材料所含水分的材料干量的百分率,其计算式如下:W=(G-G0) G0X100(%) 2-3)式中:W—回潮率(%)G0—材料干量(g)G—材料湿量(g)

　　我国原棉的回潮率一般在8%~13%.原棉含水的多少会影响重量,用棉量的计算及以后的纺纱工艺.回潮率太高的原棉不易开松除杂,影响开清棉工序顺利进行,还容易扭结成“罗卜丝”.回潮率太低则会产生静电现象,造成绕罗拉,绕皮辊,纱条中纤维紊乱,纱的条干不均匀等.

　　目前我国很多地方原棉的含水多少仍沿用含水率这个指标.含水率是指原棉中所有含水分重量占原棉湿量的百分率.其计算如下:M=(G-G0)/GX100 (%) (2-4)我国规定原棉的标准含水率为10%.

　　4强伸性：棉纤维的强伸性通常可用拉伸断裂强力或比强度,断裂长度伸长率表示.拉伸断裂强力是纤维拉伸到断裂时所需的最大外力P,单位是牛顿(N).由于纤维的细度影响纤维的强力,为了比较不同粗细纤维的拉伸性质,可将其换算到单位线密度纤维所能承受的最大外力,即断裂比强度Pt,单位为牛每特(N/tex),计算式如下:Pt=P/Ntex (2-5)

　　断裂长度是以长度形成式表示的强度指标.它的物理意义是设想纤维头尾衔接悬吊起来,直到它因自身重力而断裂时的长度,也就是重力等于强力时的纤维长度,

　　棉纤维在纺织加工过程于中不断受到外力作用,一定的强度是纤维具有纺织加工性能的必备条件之一,并且纤维强度越高纺得的纱线也越高.棉纤维的强度主要取决于纤维的品种,粗细等.一般细绒棉的断裂长度均为20~30km,长绒棉更高一些.棉纤维的湿强度增加2%~10%.

　　棉纤维的断裂伸长率是指纤维拉伸到断裂时的伸长与原长的比值的百分率.计算式如下:ε=(La-Lo)/LOX100 (%) (2-6)式中ε为断裂伸长率(%);La为拉伸断裂时的纤维长;LO为拉伸前纤维表度(原长).棉纤维的断裂伸长率为3%~7%.5化学稳定性：由于棉纤维的主要组成物质是纤维素,所以它较耐碱而不耐酸.酸会促使纤维素水解,使大分子断裂,从而破坏棉纤维.稀碱溶液在常温下处理棉纤维不发生破坏作用,但会使棉纤维膨化.棉纤维在一定浓度的氢氧化钠溶液或液氨中处理后,纤维横向膨化,从而截面变圆,天然转曲消失,使纤维呈丝一般的光泽,如果膨化的同时再给予拉伸,则在一定程度上改变纤维的内部结构,从而可提高纤维强力.这一处理称为丝光.浓碱高温对棉纤维可能起破坏作用.6成熟度：棉纤维中细胞壁的增厚程度,即棉纤维生长成熟的程度称为成熟度.随着成熟度的增加,细胞壁增厚,中腔变小,棉纤维在生长期内,如果受到病,虫,霜等的侵害就会影响纤维的成熟度.棉纤维的成熟度几乎与各项物理性能都有密切关系.成熟正常的棉纤维,天然转曲多,抱合力大,弹性好,有丝光,对加工性能和成纱质量都有益.成熟正常差的棉纤维,线密度小,强力低,天然转曲少,抱合力差,吸湿较多,且染色性和弹性较差,加工中经不起打击,容易纠缠成棉结.过成熟的棉纤维天然转曲少,纤维偏粗,也不利于成纱强力.成熟度与纤维各项物理性能关系很大,因此成熟度能综合地反映棉纤维的内在质量.表示成熟度的指标常用的有成熟系数,成熟度比和成熟纤维百分率.

　　成熟系数是根据棉纤维中腔宽度与胞壁的比值订出的相应数值,如表2-1所示.成熟系数越大,表示棉纤维越成熟.一般正常成熟的细绒棉平均成熟系数为1.5~2.0左右.成熟系数在1.7~1.8时,对纺纱工艺和成纱质量都较理想.长绒棉的成熟系数如用同样的腔宽壁厚比值来看要较细绒棉高些,通常为2.0左右.表2-1成熟系数与腔宽壁厚比值对照表

　　成熟系数0.0 0.25 0.50 0.75 1.0 1.25 1.50 1.75 2.0腔宽壁厚比值a/b 30~22 21~13 12~9 8~6 5 4 3 2.5 2

　　成熟系数2.25 2.50 2.75 3.0 3.25 3.50 3.75 4.0 5.0腔宽壁厚比值a/b 1.5 1 0.75 0.5 0.33 0.20不可察觉不可察觉

　　成熟度比是纤维胞壁增厚对任意选定等于0.577的标准增厚之比.纤维胞壁增厚度是纤维胞壁的实际截面积对具有相同周长的圆面积之比.成熟度比值为1时,说明纤维成长率度良好.低于0.8时,说明纤维未成熟.

　　成熟纤维百分率是一批纤维中,成熟纤维占批纤维根数的百分率.

　　棉花质量要求和经济技术指标一棉花质量要求：1品级GB1103—1999规定棉花根据其成熟程度,色泽特征,轧工质量,棉花品级分成七级,即一至七,三级为品级标准级,七级以下为级外棉.

　　根据品级条件和品级参考指针,制作品级实物标准.品级实物标准为基本标准和纺制标准.皮辊棉,锯齿棉纺制标准是评定棉花品级的依据,各级实物标准都是底线.黄棉,灰棉,拔杆剥桃棉,由各产棉省,自治区,直辖市参照基本标准副本的品级程度制作参考棉样,最高品级不高于四级.2长度：棉花纤维长度以1mm为级距,分为25mm,包括25.9mm及以下26mm,包括25.0~26.9mm,27mm.包括27.0~27.9mm,28mm,包括29.0~29.9mm,30mm,包括30.3~30.9mm,31mm,包括31.0mm及以上.

　　28mm为长度标准级.五级棉花长于27mm,按27mm计,六,七级棉花均按25mm计.3马克隆值：马克隆值分为三个级,即A,B,C级.B级为马克隆值标准级.马克隆值分级范围为:3.7~4.2之间为A级;3.5~3.6或4.3~4.9之间为B级;3.4以下或5.0及以上为C级.4回潮率：棉花公定回潮率为8.5%;棉花回潮率最高限度为10.5%.5含杂率：棉花标准含杂率皮辊棉为3.0%,锯齿棉为2.5%.6危害性杂物：棉花中严禁混入危害性杂物.采摘,交售棉花,禁止使用化纤维编织袋等非棉布口袋,禁止使用有色的或非棉线,绳扎口.收购,加工皮棉时,发现混有异性纤维,色纤维及其它危害性杂物的,必须挑拣干净.棉花加工过程中,不得混入危害性杂物.二棉花加工经济技术指标1轧花：(1)皮棉品级,长度,籽棉经过轧花所出的皮棉,其品级,长度应对照国家标准严格检验,不低于原收购籽精试轧衣分时的品级,长度.棉花品级以品级实物标准结合品级条件决定;棉花长度检验用手扯尺量法测定.棉花品级条件参考指标见表6-1.(2)皮棉含杂率：皮辊棉为3.0%,锯齿棉为2.5%.收购时可机检或估检,估检结果应经常与机检结果相对照,对估检结果有异议时,以机检结果为准,成包皮棉含杂率按机检为准.