棉纤维的品种与性能及对纱线质量的影响分析
发布时间：2008-06-23 11:15:37
一、要点
棉纤维是我国纺织工业的主要原料，它在纺织纤维中占有很重要的地位。我国是世界上的主要产棉国之一，目前，我国的棉花产量已进入世界最前列。我国棉花的种植几乎遍布全国。其中以黄河流域和长江流域为主，再加上西北内陆、辽河流域和华南、共五大棉区。棉花大多是一年生植物。它是由棉花种子上滋生的表皮细胞发育而成的。棉纤维的长年可以分为伸长期、加厚期和转曲期三个阶段。棉花种类很多，目前主要按以下的两种方法分类。
二、棉纤维的品种与加工分类
1. 棉纤维的品种分类
1.1细绒棉
细绒棉又称陆地棉，纤维线密度和长度中等，一般长度为25～35mm，线密度为2.12-1.56 dtex（4700-6400公支）左右，强力在4.5cN左右。我国目前种植的棉花大多属于此类。
1.2长绒棉
长绒棉又称海岛棉。纤维细而长，一般长度在33mm以上，线密度在1.54-1.18dtex（6500-8500公支）左右，强力在4.0cN以上。它的品质优良，主要用于编制细于10tex的优等棉纱。目前，我国种植较少，除新疆长绒棉外，进口的主要有埃及棉、苏丹棉等。此外，还有纤维粗短的粗绒棉，目前已趋淘汰。
2.棉纤维的加工分类
从棉田中采得的是籽棉，无法直接进行纺织加工，必须先进行初加工，即将籽棉中的棉籽除去，得到皮棉。该初加工又称轧花。籽棉经轧花后，所得皮棉的重量占原来籽棉重量的百分率称衣分率。衣分率一般为30%-40%按初加工方法不同，棉花可分锯齿棉和皮辊棉。
2.1锯齿棉
采用锯齿轧棉机加工得到的皮棉称锯齿棉。锯齿棉含杂、含短绒少、纤维长度较整齐，产量高。但纤维长度偏短，轧工疵点多。
目前，细绒棉大都采用锯齿轧棉。
2.2皮辊棉
采用皮辊轧棉机加工得到的皮棉称皮辊棉。皮辊棉含杂、含短绒多，纤维长度整齐度差，产量低。但纤维长度操作小，轧工疵点少，但有黄根。皮辊轧棉适宜于长绒棉、低级棉等。
三、棉纤维的主要物理和化学性质
1.长度
棉纤维长度是指纤维伸直时两端间的距离，是棉纤维的重要物理性质之一。棉纤维的长度主要由棉花品种、生长条件、初加工等因素决定。棉纤维长度与成纱质量和纺纱工艺关系密切。棉纤维长度长，整齐度好，短绒少，则成纱强力高，条干均匀，纱线表面光洁，毛羽少。棉纤维的长度是不均匀的，一般用主体长度、品质长度、均匀度、短绒率等指标来表示棉纤维的长度及分布。主体长度是指棉纤维中含量最多的纤维的长度。品质长度是指比主体长度长的那部分纤维的平均长度，它在纺纱工艺中，用来确定罗拉隔距。短绒率是指长度短于某一长度界限的纤维重量占纤维总重量的百分率。一般当短绒超过15%时，成纱强力和条干会明显变差。此外，还有手扯长度、跨距长度等长度指标。
2.线密度
棉纤维的线密度是指纤维的粗细程度，是棉纤维的重要品质指标之一，它与棉纤维的成熟程度、强力大小密切相关。棉纤维线密度还是决定纺纱特数与成纱品质的主要因素之一，并与织物手感、光泽等有关。纤维较细，则成纱强力高，纱线条干好，可纺较细的纱。
3.成熟度
棉纤维的成熟度是指纤维细胞壁的加厚程度，即棉纤维生长成熟的程度，它与纤维的各项物理性能密切相关。正常成熟的棉纤维，截面粗、强度高、转曲多、弹性好、有丝光、纤维间抱合力大、成纱强力也高。所以，可以将成熟度看成是棉纤维内在质量的一个综合性指标。
4.强伸度和弹性
棉纤维的强度是纤维具有纺纱性能和使用价值的必要条件之一，纤维强度高，则成纱强度也高。棉纤维的强度常采用断裂强力和断裂长度表示。细绒棉的强力为3.5-4.5cN，断裂长度为21～25km；长绒棉的强力为4-6cN，断裂长度为30km。由于单根棉纤维的强力差异较大，所以一般测定棉束纤维强力，然后再换算成单纤维的强度指标。棉纤维的断裂伸长率为3%-7%，弹性较差。
5.吸湿性
棉纤维是多孔性物质，且其纤维素大分子上存在许多亲水性基因（－OH），所以其吸湿性较好，一般大气条件下，棉纤维的回潮率可达8.5%左右。
6.耐酸碱性
棉纤维耐无机酸能力薄弱。棉纤维对碱的抵抗能力较大，但会引起横向膨化。可利用稀碱溶液对棉布进行“丝光”。此外，棉纤维中还夹着杂质和疵点，杂质有泥沙、枝叶、铃壳等，疵点有棉结、索丝等。它们即影响纺织的用棉量，也影响加工和纱布质量，所以必须进行检验，严格控制。
四、下游企业对棉纤维品质的要求
目前下游企业用棉数量最大的仍是纤维主体长度为27-31mm的中绒棉和中长绒棉，但对纤维长度31mm以上的长绒棉和25mm左右较短粗的原棉也有一定的需求。所以，还要大力发展专用棉，如长绒棉、高比强棉、有机棉和彩色棉等。以满足纺织工业对各类原棉的需求。随着纺织工业的改造，气流纺、摩擦纺等新型纺机的逐步发展，对棉纤维强力的要求也提到了第一位。为使我国的纺织产品在国际市场上具有竞争能力，提高原棉品质，特别是提高棉纤维强力就显得特别重要。
表1 下游企业对各长度棉纤维的需求
纤维长度/mm 所占比例/％ 可纺支数/Ne
长绒棉 1.56 120-80
31 60-50
29 48 42-30
27 31.88 26-20
25 18.55 18及以下
表2 不同纺纱设备对原棉品质的侧重
环纺 气流纺 摩擦纺 喷气纺
长度 强度 强度 细度
整齐度 细度 细度 长度
强度 长度 长度 整齐度
细度 整齐度 整齐度 强度
伸长率 杂质 摩擦力 杂质
杂质 摩擦力
五、棉纤维的各项物理指标与成纱的关系
1.棉纤维长度与成纱的关系
棉纤维长度是原棉品质的一项主要物理指标，也是纺织使用价值高低的主要因素。用较长的棉花纺纱，纤维在棉纱中彼此相重叠的部分也较长，纺成的纱强力也就大，在其他条件相同时，纤维越长，成纱强力也就越高，纺出的纱支可以越细。纤维长且整齐度好，成纱后纤维之间摩擦力大，滑脱困难，成纱条干也好。用强力高、长度较长的纤维纺细支纱时，对提高成纱强力作用显著。因此，棉纤维长度与成纱强力有密切关系。纺纱工艺中调整罗拉隔距、粗细纱的捻系数等工艺参数的确定都与棉纤维长度有关。
2.棉纤维强力与成纱的关系
棉纤维强力是纺纱中的一个重要指标，对提高纺织品的品质是至关重要的。在其他条件相同时，比强度越高，纺纱的品质指标也就越高。纤维强力对纺纱生产效率也有影响，纤维强力低时，纺纱过程中易折断，使断头率增高，影响成纱条干，而且还使用棉量增加，加大生产成本，降低生产效率。
3.棉纤维细度与成纱的关系
棉纤维细度直接影响成纱质量。纤维细度细，手感柔软而富有弹性，成纱后纤维抱和良好，强力较高。若纤维成熟不好，纤维虽细，则弹性较差，成纱过程中易形成短绒和棉结，影响成纱质量。而过粗的棉纤维韧性较差，会增加棉纱的断头，降低棉纱强力。纤维越细、越强，纺织价值越高。
4.棉纤维成熟度与成纱的关系
棉纤维成熟度可以作为评定棉纤维内在品质的一个综合指标，它直接影响棉纤维的色泽、强力、细度、天然转曲、弹性、吸湿、染色等性能，因此，可以根据棉纤维的成熟度来估计或衡量棉纤维的其他各项物理性能指标。成熟好的棉纤维天然转曲多，弹性好，色泽好，在纺纱过程中不宜形成棉结和索丝，纤维的抱和性和可纺性能好，成纱条干均匀，疵点少，其成纱强力也高。而纤维成熟度太差时，纤维强力低，细度细，弹性和韧性差，在纺纱过程中易形成扭结，使纤维外观疵点增多，棉结杂质也增加。但过成熟的棉花纤维粗，成纱截面积内的纤维根数相对减少，亦影响成纱强力。
六、结论
棉花是纺织工业的主要原料，棉纤维品质直接关系纺织产品的质量。国内外的研究一致表明，棉纤维长度、长度整齐度、比强度及棉纤维细度是决定成纱强度最重要的四项指标，棉纤维成熟度是决定成纱棉结的重要指标。而我国近年来推广棉纤维品种的品质存在的突出问题是纤维强力偏低，纤维类型单一，品质综合性状匹配不合理，欠缺纤维长度31mm以上的适纺精高档纱及长度在25mm左右、纤维短粗类型的、适纺低支纱的棉花品种。国家细绒棉标准将马克隆值分三个级，即A、B、C级，B级为马克隆值标准级，3.5-4.9视为正常范围，最佳范围是3.7-4.2。据农业部2002年对我国47个主栽品种的纤维品质抽查，有34个品种的马克隆值在4.2以上，由此可见，我国大部分品种的马克隆值偏高。据调查，我国主栽品种的平均比强度28.99cN/tex(HVICC校准，换算成ICC校准为20.71cN/tex)，比强度偏低。
