棉纖維

錦葵科棉屬植物的種籽上被覆的纖維，又稱棉花，簡稱棉。是紡織工業(yè)的重要原料。棉纖維制品吸濕和透氣性好，柔軟而保暖。棉花大多是一年生植物。它是由棉花種子上滋生的表皮細胞發(fā)育而成的。棉纖維的生長可以分為伸長期、加厚期和轉曲期三個階段。 棉纖維是我國紡織工業(yè)的主要原料，它在紡織纖維中占很重要的地位。我國是世界上的主要產(chǎn)棉國之一，目前，我國的棉花產(chǎn)量已經(jīng)進入世界前列。我國棉花種植幾乎遍布全國。其中以黃河流域和長江流域為主，再加上西北內(nèi)陸、遼河流域和華南、共五大棉區(qū)。

按棉花的品種分類

⑴細絨棉：又稱陸地棉。纖維線密度和長度中等，一般長度為25~35mm，線密度為2.12~1.56 dtex（4700~6400公支）左右，強力在4.5cN左右。中國種植的棉花大多屬于此類。

⑵長絨棉：又稱海島棉。纖維細而長，一般長度在33mm以上，線密度在1.54~1.18dtex（6500~8500公支）左右，強力在4.5cN以上。它的品質優(yōu)良，主要用于編制細于10tex的優(yōu)等棉紗。中國種植較少，除新疆長絨棉以外，進口的主要有埃及棉、蘇丹棉等。

此外，還有纖維粗短的粗絨棉，已趨淘汰。

按棉花的初加工分類

從棉花中采得的是籽棉，無法直接進行紡織加工，必須先進行初加工，即將籽棉中的棉籽除去，得到皮棉。該初加工又稱軋花。籽棉經(jīng)軋花后，所得皮棉的重量占原來籽棉重量的百分率稱衣分率。衣分率一般為30~40%。按初加工方法不同，棉花可分為鋸齒棉和皮輥棉。

⑴鋸齒棉：采用鋸齒軋棉機加工得到的皮棉稱鋸齒棉。鋸齒棉含雜、含短絨少，纖維長度較整齊，產(chǎn)量高。但纖維長度偏短，軋工疵點多.細絨棉大都采用鋸齒軋棉。

⑵皮輥棉：采用皮輥棉機加工得到的皮棉稱皮輥棉。皮輥棉含雜、含短絨多，纖維長度整齊度差，產(chǎn)量低。但纖維長度操作小，軋工疵點少，但有黃根。皮 軋棉適宜長絨棉、低級棉等。

按原棉的色澤分類

⒈白棉 正常成熟、正常吐絮的棉花，不管原棉的色澤呈潔白、乳白或淡黃色，都稱白棉。棉紡廠使用的原棉，絕大部分為白棉。

⒉黃棉 ；棉花生長晚期，棉鈴經(jīng)霜凍傷后枯死，鈴殼上的色素染到纖維上，使原棉顏色發(fā)黃。黃棉一般屬低級棉，棉紡廠僅有少量應用。

⒊灰棉 ；生長在多雨地區(qū)的棉纖維，在生長發(fā)育過程中或吐絮后，如遇雨量多、日照少、溫度低，纖維成熟就會受到影響，原棉呈現(xiàn)灰白色，這種原棉稱為灰棉?；颐迯姸鹊?、質量差，棉紡廠很少使用。

⒋彩棉 ；彩棉是指天然具有色彩的棉花，是在原來的有色棉基礎上，用遠緣雜交、轉基因等生物技術培育而成。天然彩色棉花仍然保持棉纖維原有的松軟、舒適、透氣等優(yōu)點，制成的棉織品可減少少許印染工序和加工成本，能適量避免對環(huán)境的污染，但色相缺失，色牢度不夠，仍在進行穩(wěn)定遺傳的觀察之中。

形態(tài)特征

在顯微鏡下觀察可發(fā)現(xiàn)，棉纖維縱向呈扁平的轉曲帶狀，封閉的一端尖細，生長在棉籽上的一端較粗且敞口。棉纖維的橫斷面由許多同心層組成，主要有初生層、次生層、中腔三個部分。

⒈初生層　是棉纖維的外層，即纖維細胞的初生部分。初生層的外皮是一層蠟質與果膠，表面有深深的細絲狀皺紋。初生層很薄，纖維素含量不多。纖維素在初生層中呈螺旋形網(wǎng)絡狀結構。

⒉次生層　棉纖維的初生層下面是一薄層次生細胞，由微原纖緊密堆砌而成。微原纖與纖維軸呈螺旋狀排列，傾斜角在25度至30度。在這一層中，幾乎沒有縫隙和孔洞。次生層是棉纖維在加厚期淀積形成的部分，幾乎都是纖維素。由于每日溫差的原因，大多數(shù)棉纖維逐日淀積一層纖維素，故可形成棉纖維的日輪。纖維素在次生層中的淀積并不均勻，但均以束狀小纖維的形態(tài)與纖維軸傾斜呈螺旋形，并沿纖維長度方向形成轉向，這是棉纖維具有天然轉曲的原因。次生層的發(fā)育情況取決于棉纖維的生長條件、成熟情況，它能決定棉纖維主要的物理性質。

⒊中腔　棉纖維生長停止后，胞壁內(nèi)遺留下來的空隙稱為中腔。同一品種的棉纖維，中段初生細胞周長大致相等。當次生胞壁厚時，中腔就??；次生壁薄時，中腔就大。當棉鈴成熟而示裂開時，棉纖維截面呈圓形，中腔亦成圓形，中腔截面相當于纖維截面積的1/2或1/3.當棉鈴自然裂開后，由于棉纖維內(nèi)水分蒸發(fā)，纖維胞壁干涸，棉纖維截面就呈腰圓形，中腔截面也隨之壓扁，壓扁后的中腔截面僅為纖維總面料的10%左右。

3組成性質

棉纖維的主要成份是纖維素，纖維素是天然高分子化合物，纖維素的化學結構式由α葡萄糖為基本結構單元重復構成，其元素組成為碳44.44%、氫6.17%、氧49.39%。棉纖維的聚合度在6000~11000間。此外，棉纖維還附有5%左右的其他物質，稱為伴生物，伴生物對紡紗工藝與漂練、印染加工均有影響。棉纖維的表面含有脂蠟質，俗稱棉蠟，棉蠟對棉纖維具有保護作用，是棉纖維具有良好紡紗性能的原因之一，但在高溫時，棉蠟容易熔融。所以棉布容易繞羅拉、繞膠輥。經(jīng)脫脂處理，原棉吸濕性增加，吸水能力可達本身重量的23~24倍。

長度

棉纖維的長度主要取決于棉花的品種、生長條件和初加工。通常細絨棉的手扯長度平均為23~33mm，長絨棉為33~45mm。棉纖維的長度與紡紗工藝及紗線的質量關系十分密切。一般長度越長、長度整齊度越高、短絨越少，可紡的紗越細、條干越均勻、強度越高，且表面光潔、毛羽少；棉纖維長度越短，紡出紗的極限線密度越高。各種長度棉纖維的紡紗線密度一般都有一個極限值。

棉纖維長度是指纖維伸直時兩端間的距離，是棉纖維的重要物理性質之一。棉纖維的長度主要由棉花品種、生長條件、初加工等因素決定。棉纖維長度與成紗質量和紡紗工藝關系密切。棉纖維長度長，整齊度好，短絨少，則成紗強力高，條干均勻，紗線表面光潔，毛羽少。

棉纖維的長度是不均勻的，一般用主體長度、品質長

棉纖維化學、物理性質

棉纖維化學、物理性質

度、均勻度、短絨率等指標來表示棉纖維的長度及分布。主體長度是指棉纖維中含量最多的纖維的長度。品質長度是指比主體長度長的那部分纖維的平均長度，它在紡紗工藝中，用來確定羅拉隔距。短絨率是指長度短于某一長度界限的纖維重量占纖維總量的百分率。一般當短絨率超過15%時，成紗強力和條干會明顯變差。此外，還有手扯長度、跨距長度等長度指標。

線密度

棉纖維的線密度是指纖維的粗細程度，是棉纖維的重要品質指標之一，它與棉纖維的成熟程度、強力大小密切相關。棉纖維線密度還是決定紡紗特數(shù)與成紗品質的主

不同日均溫、土壤水量下不同品種棉纖維長度

不同日均溫、土壤水量下不同品種棉纖維長度

要因素之一，并與織物手感、光澤等有關。纖維較細，則成紗強力高，紗線條干好，可紡較細的紗。

成熟度

棉纖維的成熟度是指纖維細胞壁的加厚程度，即棉纖維生長成熟的程度，它與纖維的各項物理性能密切相關。正常成熟的棉纖維，截面粗、強度高、轉曲多、彈性好、有絲光、纖維間抱合力大、成紗強力也高。所以，可以將成熟度看成棉纖維內(nèi)在質量的一個綜合性指標。

棉纖維的成熟度差異很大，即使正常吐絮后采摘的同一批棉花中，也會含成熟的與不成熟的纖維。通常講的纖維成熟度，是指一批原棉的平均成熟度。

棉纖維成熟度的高低與紡紗工藝、成品質量關系十分密切，一般來說：

⑴成熟度高的棉纖維能經(jīng)受打擊，易清除雜質，不易產(chǎn)生棉結與索絲。

⑵成熟度高的棉纖維吸濕較低，彈性較好，加捻效率較低。

⑶成熟度高的棉纖維在加工過程中飛花和落棉少，成品制成率高。

⑷成熟度中等的棉纖維，由于纖維較細，因而成紗強度高；成熟度過低的棉纖維成紗強度不高；成熟度過高的棉纖維偏粗，成紗強度亦低，但成熟度高的棉纖維在加工成織物后，耐磨性較好。

⑸成熟度高的棉纖維吸色性好，織物染色均勻。薄壁纖維吸色性差，容易在深色織物上顯現(xiàn)白星，影響外觀。

成熟度用成熟度系數(shù)表示，是指棉纖維中段截面恢復成圓形后相應于雙層壁厚與外徑之比的標定值。實際檢驗時采用中腔胞壁比值法測定，即用可見中腔寬對可見一側壁厚的比值來確定。

正常成熟陸地棉的成熟度系數(shù)一般在1.5~2.0，低級棉的成熟度系數(shù)在1.4以下。從紡紗工藝與成紗品質來考慮，成熟度系數(shù)在1.7~1.8時較為理想。海島棉的成熟度系數(shù)較陸地棉高，通常都在2.0左右。如果種植海島棉的地區(qū)氣溫偏低，則海島棉的成熟度系數(shù)將顯著降低，成熟不良。

強度和彈性

棉纖維的強度是纖維具有紡紗性能和使用價值的必要條件之一，纖維強度高，則成紗強度也高。棉纖維的強度常采用斷裂強力和斷裂長度表示。細絨棉的

常用纖維的基本性能

常用纖維的基本性能

強力為3.5~4.5cN，斷裂長度為21~25km；長絨棉的強力為4~6cN，斷裂長度為30km.由于單根棉纖維的強力差異較大，所以一般測定棉束纖維強力，然后再換算成單纖維的強度指標。棉纖維的斷裂伸長率為3%~7%，彈性較差。

吸濕性

棉纖維是多孔性物質，且其纖維素大分子上存在許多親水性基團（—OH），所以其吸濕性較好，一般大氣條件下，棉纖維的回潮率可達8.5%左右。

耐酸堿性

棉纖維耐無機酸能力弱。棉纖維對堿的抵抗能力較大，但會引起橫向膨化?？衫孟A溶液對棉布進行“絲光”。

此外，棉纖維中還夾著雜質和疵點，雜質有泥沙、樹葉、鈴殼等，疵點有棉結、索絲等。它們即影響紡織的用棉量，也影響加工和紗部質量，所以必須進行檢驗，嚴格控制。

化學穩(wěn)定性

由于棉纖維的主要組成物質是纖維素，所以它較耐堿而不耐酸。燒堿可使棉纖維劇烈膨化，直徑變大，長度縮短，以致引起棉制品的強烈收縮。此時，若施加張力，限制其收縮，棉制品表面會變得平整光亮且大大改善染色性能，此加工稱為絲光；若不加張力任其收縮，稱為堿縮。針織物經(jīng)堿縮后會變得緊密而富有彈性，而且保形性好。酸能使棉纖維強度變差，尤其是強酸濃酸應忌用，它可溶于70%以上濃硫酸中，濃鹽酸、濃硝酸對其強度也有嚴重影響。

天然卷曲

在顯微鏡中觀察成熟的棉纖維時，可以看到在扁平的帶狀纖維上有許多螺旋形的扭曲，這種扭曲是棉纖維在生長過程中自然形成的，稱為“天然轉曲”。天然轉曲是棉纖維的形態(tài)特征，可用天然轉曲這一特點將棉與其他纖維區(qū)別開。天然轉曲一般以單位長度（1cm）中扭轉180度的個數(shù)表示。

一根棉纖維上的轉曲數(shù)有多有少，一般成熟正常的棉纖維轉曲最多，薄壁纖維轉曲很少，過成熟纖維外觀呈棒狀，轉曲也少。不同品種的棉花，轉曲數(shù)也有差異，一般長絨棉的轉曲多，細絨棉的轉曲少。細絨棉的轉曲數(shù)約為39~65個/cm。棉纖維的轉曲方向可沿纖維長度不斷改變，有時左旋，有時右旋，稱為轉曲的反向，反向數(shù)約為10~17次/cm。天然轉曲使棉纖維具有良好的抱合性能與可紡性能，天然轉曲越多的棉纖維品質越好。

轉曲的形成是由于棉纖維生長發(fā)育過程中微原纖沿纖維軸向呈螺旋形排列的結果。棉鈴開裂前，纖維內(nèi)含有較多水分，纖維不出現(xiàn)轉曲；只有當棉纖維干涸以后，螺旋排列的微原纖才會由于內(nèi)應力的作用形成轉曲。煮沸以后的棉纖維內(nèi)部固有的結構決定了轉曲的數(shù)目、方向和位置。棉纖維的轉曲較多時，纖維間的抱合作用大，在加工中不易產(chǎn)生破棉網(wǎng)、破卷等現(xiàn)象，有利于纖維的紡紗工藝與成品質量，但轉曲反向次數(shù)過多會使棉纖維的強度下降。單位長度中反向次數(shù)多的棉纖維強度較低，反向次數(shù)少的棉纖維強度較高。

特點

棉型織物是指以棉紗或棉與棉型化纖混紡紗線織成的織品。它具有以下特點：

⒈吸濕性強，縮水率較大，約為4~10%

⒉耐堿不耐酸。棉布對無機酸極不穩(wěn)定，即使很稀的硫酸也會使其受到破壞，但有機酸作用微弱，幾乎不起破壞作用。棉布較耐堿，一般稀堿在常溫下對棉布不發(fā)生作用，但強堿作用下，棉布強度會下降。常利用20%的燒堿液處理棉布，可得到“絲光”棉布。

⒊耐光性、耐熱性一般。在陽光與大氣中棉布會緩慢的被氧化，使強力下降。長期高溫作用會使棉布遭受破壞，但其耐受125~150℃短暫高溫處理。

⒋微生物對棉織物有破壞作用，表現(xiàn)在不耐霉菌。

⒌衛(wèi)生性：棉纖維是天然纖維，其主要成分是纖維素，還有少量的蠟狀物質和含氮物與果膠質。純棉織物經(jīng)多方面查驗和實踐，織品與肌膚接觸無任何刺激，無負作用，久穿對人體有益無害，衛(wèi)生性能良好。（編輯：家紡百事通原料百科）