纤维性能对纺纱质量的影响

1/6棉纤维性能对纺纱质量的影响棉花的种植，最早出现在公元前5000-4000年的印度河流域文明中。自从智慧的人类发现和发展了棉花这个神奇的物种，棉花改变了世界，改变了我们的生活，也成就了与棉花相关的产业。对纺纱企业来讲，原料占整个纺纱成本50-70%的比例，原料的质量不仅决定了纱线的生产成本，还决定了成纱的质量。了解棉纤维结构、性能及其与纺纱质量的关系，对改进纺织企业原料采购、科学配棉、稳定生产、降低成本和提高产品质量有着非常重要的意义。1棉纤维的生长、发育及组成要了解棉纤维性能，首先让我们简单了解一下棉纤维的来源、组成和结构等方面的知识。1.1棉纤维的发生、发育棉纤维是由种子表皮细胞延伸发育而成，具体来说棉纤维的发生需经历以下几个阶段：棉籽长成棉株、形成棉蕾、胚珠（后来发育成棉籽）表皮细胞开始突起、胚珠受精后表皮细胞继续迅速生长，最终发育成棉纤维。棉纤维的生长发育是从棉株开花到棉铃吐絮这一段时期，棉纤维的生长发育特点是先伸长长度，然后充实加厚胞壁。1.2棉纤维的形成过程棉纤维的形成过程可分为以下三个时期：伸长期：棉纤维伸长从胚珠受精后开始，至第25天左右伸长基本完成。加厚期：棉纤维加厚一般在棉珠开花后第21~25天左右开始，到开花后第45天左右基本完成。棉纤维加厚，表现为细胞壁加厚，中腔变小。棉纤维细胞壁的加厚，是由胞壁向内每天沉一层纤维素，使胞壁的厚度一天天增加。转曲期：棉纤维转曲一般在棉铃开裂后的3~4内天完成。1.3棉纤维的组成和形态结构棉纤维的主要组成物质是纤维素，其余为纤维素伴生物（脂肪、蜡质、果胶、含氮物质、灰分、有机酸和糖类物质等）。纤维素和纤维素伴生物的含量取决于棉纤维的成熟程度，完全成熟的棉纤维其纤维素的含量占棉纤维总量的90%以上，伴生物含量较少。棉纤维是一种细而长的物体，直径一般约10~20微米，它的外形是一根呈扁带状而内部中空的管状体，顶部较细，中部较粗。正常成熟的棉纤维纵向外观上具有天然转曲。2棉纤维性能及其对成纱质量的影响棉纤维主要性能指标有马克隆值（细度）、成熟度、长度、短纤维含量、强力、伸长、色泽、杂质和棉结等。(XX)直接影响(X)间接影响(-)无影响2/6生产实践和相关研究已充分证明：棉纤维的马克隆值、成熟度、长度、短纤维含量、强力对纱线质量，如条干、粗细节、棉结、毛羽、伸长率、外观及可染性等有直接的影响，其它指标如伸长率、棉结、杂质含量等也在一定程度上影响着纱线的质量。下面我将对原棉的一些主要性能指标进行分析。2.1棉纤维马克隆值/细度2.1.1纤维细度细度是棉纤维重要特性之一，对一定粗细的纱线而言，纤维细度决定了纱线横截面内纤维根数的多少，纤维越细，纱线横截面内所包含的纤维根数就越多，这样不仅提高了纱线的强力，同时可以使纱线获得更好的均匀度。通常来说，纤维细度主要影响适纺纱线的细度极限、纱线强力、纱线条干均匀度、生产效率及织物的悬垂性、光泽、手感。细而柔软的原棉，手感好，色泽柔和，富有弹性，成纱后纤维间抱合良好，强力较高；细度细但弹性差的原棉，成纱强力提高较少。实践证明：对于细号纱来说，纤维细度对成纱强力影响很大，而用细度较细的原棉纺粗号纱时，成纱强增加并不显著。2.1.2马克隆值原棉的马克隆值是传统配棉和接批的主要依据，同时也是现代自动配棉技术原棉分类的重要依据。棉纤维的马克隆值通常是通过气流仪法测得的。根据马克隆值的定义，马克隆值是一定量棉纤维在规定条件下的透气性的量度。气流法检测马克隆值时，是将一定重量的棉纤维均匀放入检测腔，给检测棉样施加一定压力后通入定流量的气流，通过检测纤维两端的压力差来确定纤维的透气性。纤维透气性好，马克隆值就高。相反，纤维透气性差，马克隆值低。透气性由棉纤维的比表面积决定，而比表面积大小与棉纤维的线密度和成熟度有关。实际上，当我们检测到原棉的马克隆值较低时，有两种情况，其一棉纤维的确较细，但还有另一种情况，就是所检测的棉纤维平均成熟度较差。2.1.3马克隆值与纤维细度的关系通常情况下，马克隆值高时，纤维较粗；马克隆值低时，纤维较细。值得注意的是，马克隆值并不是在任何时候都是等同于细度。例如，埃及优质长绒棉品种Giza87，它的马克隆指标在3.6左右时，纤维细度约130mtex，细度很细，棉纤维的成熟度和光泽也很好，是纺200支以上特高支纱的最佳原料。对新疆长绒棉新海28品种而言，成熟度较好时，其马克隆值可能在4.3左3/6右，纤维细度约145mtex，细度中等，较为适合纺50-100支高支纱；而马克隆值在3.6左右时，其纤维细度约140mtex，但其成熟已非常差，不适宜大量用在优质纱线的配棉中。因此，我们不能简单地用马克隆值来判断棉纤维的细度和可纺性。2.1.4棉纤维马克隆值与成纱质量的关系马克隆值高的棉纤维，成纱条干均匀，外观光洁，但马克隆值过高会影响成纱强力。马克隆值过低的棉纤维，往往成熟度较差，易产生棉结和有害疵点，染色性也较差。只有马克隆值适中的棉花，才能兼顾两个方面，获得较全面的经济效果。一般来说，原棉的马克隆值在3.0~5.5之间，马克隆值低于3.0时，纤维非常细，而高于5.5其细度非常粗。国际上将马克隆值介于3.5～4．9之间的棉花作为正常马克隆值棉花，特别是马克隆在3.7~4.2范围内的原棉，交易时需加价。2.2棉纤维成熟度2.2.1棉纤维成熟度的定义从外形来看，棉纤维是一根呈扁带形而内部中空的管状体。正常成熟的棉纤维，细胞壁较厚，中腔较小，转曲数较多，横截面呈腰圆形；成熟度低的棉纤维纵向呈薄带状，没有或转曲很少；过成熟的棉纤维外观呈棒状，中腔不明显，无转曲或转曲很少。而从微观结构来分析，棉纤维由细胞壁和中腔组成，成熟度指数取决于胞壁的加厚程度。成熟纤维，其细胞壁截面面积占整个纤维截面面积的50-80%；不成熟纤维，其细胞壁截面面积占整个纤维截面面积的30-45%；死纤维，其细胞壁截面面积占整个纤维截面面积比例低于25%。我们通常所说的原棉成熟度，是指一定数量原棉的平均成熟度。我们应明确，原棉中没有不成熟纤维是不可思义的，只是数量多少的问题。2.2.2棉纤维成熟度对纺纱质量的影响。成熟度高的棉纤维，天然转曲多，色泽好，强力高，在纺纱过程中承受打击的能力强，不易产生棉结、短绒，杂质易于清除，飞花、落棉少，制成率高。同时，成熟度高的棉纤维具有良好的染色性，织物染色均匀，耐磨性也好。成熟度低的棉纤维，细胞壁薄，吸色性能差，在深色织物上容易出现白星、横挡及条影等外观疵点。成熟度过高的棉纤维，纤维细度过粗，成纱截面内纤维根数相对较少，同时纤维卷曲少，纤维间的抱合力差，成纱强力降低。总之，为了稳定与提高纺纱质量，减少棉结及短绒，消除织物横档疵点，保证织物外观质量的提高，对原棉的成熟度问题必须给予高度重视。2.2.3原棉成熟度的检验棉纤维成熟度传统的检测方法有中腔胞壁对比法、偏振光法及显微镜法等。但随着棉纤维检验仪器HVI及AFIS的问世，原棉成熟度传统的检测方法已悄然退出了历史的舞台。虽然，HVI的成熟度指数、AFIS仪检测出的不成熟纤维含量及成熟度对我们了解原棉成熟情况有一定的帮助，但在实际应用中，由于仪器检测到的棉纤维数量有限，代表性不强，不能确切地反映出不成熟纤维在原棉中的分布情况，对配棉和生产的参考价值有限。因此，仅仅依靠仪器检测出的成熟度指标来判断原棉成熟度是远远不够的，4/6只有将传统的目测法、手感法判断原棉成熟程度与HVI、AFIS测仪的测试数据相结合，才能让我们对原棉成熟情况有一个全面的了解，才能为原棉的采购和选配提供更有价值的信息。2.3棉纤维长度2.3.1棉纤维长度的含义长度，是棉纤维主要性能指标之一。棉纤维具有天然卷曲，即使相同品种、相同产地的原棉，由于每个棉铃中的纤维生长情况和成熟程度不同，纤维之间长度差异较大。因此，棉纤维长度指的是棉纤维经手扯或仪器梳理平行、伸直后测得的多数纤维中适合纺纱的代表长度。2.3.2长度的检验目前，我国长度的检测方法有两种，一种是手扯尺量法，另一种是仪器测定法。手扯尺量法测得的长度我们常称之为手扯长度，这种方法常用于棉纤维长度的快速检测，在原棉的收购和现场检验时较为实用。仪器测定法的代表仪器为乌斯特的HVI，由于它采用了全世界认可的原棉标准样品做为其检查和校验的依据，该仪器具有功能齐全、自动化程度高、检测数据准确、检测效率高等特点，它是目前世界上应用最为广泛的原棉检测仪器，其检验结果常做为原棉交易和选配的依据。2.3.3影响棉纤维长度的因素影响棉纤维长度的主要因素有原棉的品种、土质、气侯条件、病虫害、轧花方式等。不同品种的棉花具有不同的纤维长度；不同的土质、不同的气侯条件对棉纤维长度有不同的影响，一般土质肥所产的棉花纤维长，土质瘦所产的棉花纤维短；另外，病虫害、轧花方式等对纤维长度也有一定的影响。2.3.4纤维长度与成纱质量的关系纤维长度是决定纺纱特数和工艺参数的重要依据。在其它条件相同时，纤维愈长，适纺纱线的极限细度就越细；纤维长度长，纱线内纤维间的接触面积大、摩擦力大，不易滑脱，纱条光洁、毛羽少、条干好、强力高，纺纱断头少。用长度较长的纤维纺细特纱时，对提高成纱强力作用显著。因此，纺细特纱时，应选用较长的纤维。2.4棉纤维强度和伸长棉纤维在纺纱过程中要不断地受到外力的作用，纤维具有一定的强度是纤维具有纺纱性能的必要条件之一，所以强度和伸长是反映棉纤维性能的重要指标。棉纤维强度通常用断裂比强度来表示，用HVI检验所得的棉纤维断裂比强度其单位是克/tex。HVI采用的是束纤维测原理，当我们测得棉纤维断裂比强度高时，必然是纤维较细或单纤维强力高。如果其它条件相同，纤维强度高成纱强度亦高，纤维强度低，成纱的强度亦低。伸长率被规定为伸长部分相对于原始长度的百分比，棉纤维的伸长率一般在5-8%这个范围。由于没有弹性的纺织品几乎没有可用性，所以棉纤维的弹性伸长性能是相当重要的。棉纤维在不同回潮率条件下，强度和断裂伸长率不同。一般情况下，回潮率较大时，强度较高，断裂伸长较大。5/62.5棉纤维的刚性当纤维做滚动、转动和扭转运动时，其刚性起着重要的作用。刚性太大的纤维难以适应这些运动，如，纤维不能被适当地被束缚进纱体内，产生毛羽，或在加工中被损失掉。相反，纤维性刚不足，刚弹性太小，变形后不易恢复原来的形状，且没有纵向抵抗力，在大多情况下会导致棉结的产生。纤维的刚性通常用纤维长径比来表示，即纤维长度/纤维直径。纤维长度长，同时细度细，其刚性必然差，这就是为什么用细而长的棉花纺特高支纱时生活难做（容易粘、缠）、棉结不易控制的原因。2.6棉结原棉中的棉结是维纤结或小的纤维的缠结，一般而言，棉结可分为纤维棉结和籽屑棉结。前者是纤维组成的小结，后者是指含有碎壳、籽片或叶片等杂质粒子的小结，原棉中的棉结大部分是在采摘和剧烈的轧花时产生的。研究表明，在原棉的棉结中，纤维棉结占主要。原棉中的棉结与原棉的成熟度、细度有很大的关系，尤其不成熟纤维和死纤维是纤维棉结产生的主要根源。2.7原棉中的杂质和有害疵点2.7.1杂质和有害疵点的定义原棉中的杂质，是指混入棉纤维中的碎叶、铃片、小棉枝、虫屎、沙土等非纤维性杂物和不孕籽、棉籽、破籽、籽棉、带纤维籽屑和软籽表皮等。原棉疵点，是指由于棉花生长发育不良和轧工不良而形成的对纺纱有危害的纤维性物质，包括索丝、棉结、软籽表皮、黄根、带纤维籽屑、僵片、破籽、不孕籽等，一般在纺纱过程中不易清除。2.7.2杂质和疵点对成纱质的影响原棉中的杂质和疵点直接影响成纱棉结和杂质数量的多少，特别是索丝、棉结、软籽表皮和带纤维籽屑对纺纱过程和成纱质量影响更大。2.7.3原棉杂质分析时注意事项我们在对原棉的杂质进行分析时，不仅要重视原棉含杂率的高低，更要重视原棉中杂质的种类和数量。原棉中粗大的杂质如破籽、不孕籽和原棉枝干，因为它们重量较大，在纺纱过程中的清梳工序易排除，对成纱质量影响不大；而原棉中的细小叶屑、带纤维籽屑等在纺纱过程中排除比较困难，对成纱质量危害较大。2.8原棉回潮率原棉回潮率高，棉纤维刚性低、易扭曲，纤维间粘连力大，杂质不易排除，成纱棉结杂质多，当原棉成熟差时更为显著。回潮率过