第三节 棉花的基本知识

棉花，是锦葵科棉属植物的种子纤维，原产于亚热带，植株灌木状，在热带地区栽培可长到6m高，一般为1～2m。花朵乳白色，开花后不久转成深红色然后凋谢，留下绿色小型的蒴果，称为棉铃。棉铃内有棉籽，棉籽上的茸毛从棉籽表皮长出，塞满棉铃内部。棉铃成熟时裂开，露出柔软的纤维。纤维白色或白中带黄，长2～4cm，含纤维素87%～90%，水5%～8%，其他物质4%～6%。

棉花的原产地是印度和阿拉伯。在棉花传入中国之前，中国只有可供充填枕褥的木棉，没有可以织布的棉花。宋朝以前，中国只有带丝旁的“绵”字，没有带木旁的“棉”字。“棉”字是从《宋书》起才开始出现的。可见棉花的传入，最早可能在南北朝时期，但是多在边疆种植。棉花大量传入内地，在宋末元初，关于棉花传入中国的记载是这么说的：“宋元之间始传种于中国，关陕闽广首获其利，盖此物出外夷，闽广通海舶，关陕通西域故也。”以此可以了解，棉花的传入有海陆两路。泉州的棉花是从海路传入的，并很快在南方推广开来，至于全国棉花的推广则迟至明初，是朱元璋用强制的方法才推开的。

棉花是世界上最主要的农作物之一，产量大、生产成本低，使棉制品价格比较低廉。棉花的种植范围很广，从北纬37°到南纬30°之间的温带地区均可种植。棉花产量最高的国家有中国、美国、印度等，巴基斯坦、巴西、埃及、苏丹等国也是重要的产棉国。

一、棉花的分类

1.按棉花品种分类

（1）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）之间，强力在4.5cN以上。它的品质优良，主要用于编制细于10tex的优等棉纱。中国种植较少，除新疆长绒棉以外，进口的主要有埃及棉、苏丹棉等。

（2）细绒棉。细绒棉又称陆地棉，原产中美洲，所以又称美棉。纤维线密度和长度中等，一般长度为25～35mm，线密度为2.12～1.56dtex（4700～6400公支），强力在4.5cN左右。中国种植的棉花大多属于此类。细绒棉中又分为彩色棉和白棉。目前，我国培育出的彩色棉只有棕色和绿色两种，市场上的产品主要是衬衣、T恤衫、浴巾、毛巾等。

（3）粗绒棉。粗绒棉又称亚洲棉，原产印度。纤维长度一般为15～24mm，线密度为2.5～4.0dtex，单根纤维的断裂长度为15～22km。由于粗绒棉的纤维粗短，应用价值较低，已渐趋淘汰。

2.按棉花的初加工分类 从棉花中采得的是籽棉，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。初加工又称轧花。按初加工方法不同，棉花可分为锯齿棉和皮辊棉。

（1）锯齿棉。采用锯齿轧棉机加工得到的皮棉称锯齿棉。锯齿轧棉机用锯片齿抓住纤维，由平行排列的肋条排阻挡住棉籽，采用撕扯的方式使棉纤维沿根部切断，与棉籽分离。机械对棉纤维的作用较大，棉纤维经过锯齿的勾拉和清理，锯齿轧棉机作用剧烈，容易损伤长纤维，但是纤维长度整齐度较高。锯齿棉的原棉形态发生了根本的变化，棉纤维比较紊乱、均匀蓬松。锯齿棉的污染部分被锯齿打散后均匀分布，纤维的整体色泽比较均匀一致，重点污染、僵瓣棉等不正常现象不太明显。皮棉的含杂率较低，品级为一级、二级、三级皮棉的含杂率大多在0.8%～1.2%之间，杂质成分主要以籽屑、叶屑、不孕籽为多，如果加工设备调整不当，或籽棉水分过高，加工过程中皮棉的棉结和索丝会明显增加。

（2）皮辊棉。采用皮辊棉机加工得到的皮棉称皮辊棉。用皮辊式轧棉机加工轧得的皮棉，由于机械对棉纤维的打击作用相对较小，棉纤维基本上没有损伤，整体上保持着原棉的自然形态，外观目测纤维平顺，成条块状，厚薄不均匀，有水波形刀花外观形态呈薄片状。皮棉的含杂率较高，品级为一级、二级、三级皮棉的含杂率大多在1.7%～2.3%之间，杂质成分主要以破籽、不孕籽、叶屑、籽屑为多。皮棉疵点较少，没有棉结和索丝，但黄根比较明显，主体长度较锯齿棉长。如果加工设备调整不当，或籽棉水分过高，在加工过程中易产生点状黑花。

3.皮辊棉与锯齿棉的区别 由于皮辊轧花机和锯齿轧花机的工作原理和工艺流程不同，机械对棉纤维的打击作用不同，使皮辊棉和锯齿棉的外观形态和内在品质都有所不同。从外观形态上看皮辊棉杂质较多，重点污染明显，感观上要次于锯齿棉，但是从内在品质上来看，皮辊棉纤维受机械损伤小，皮棉的长度、整齐度、断裂比强度、短纤维指数指标都好于锯齿棉。

相对于锯齿棉来说，皮辊棉有害疵点少，表现在无索丝棉结。皮辊棉的纤维长度好于同一籽棉加工的锯齿棉。锯齿轧花机的高速勾拉和摩擦，使部分长纤维断裂，造成长度下降，特别是籽棉含水过小时，由于纤维强力下降，会拉断更多的纤维。使长度下降，整齐度也差。皮辊轧花机是皮辊低速牵引纤维，很少拉断纤维。同一籽棉加工的皮辊棉长度比锯齿棉长0.5mm以上。这就是加工长绒棉必须使用皮辊轧花机的原因。

皮辊棉和锯齿棉的整齐度对纺织的影响不同。皮辊棉的短纤维率主要是黄根，即3mm以下的纤维，在清梳棉工艺中容易排出，形成斩刀棉或飘落形成落棉，而锯齿棉的整齐度差是长短不一的断纤维形成的，对纺织影响较大。这个概念从手扯棉束时就可以明显的看出来，感觉皮辊棉比锯齿棉的整齐度好。

皮辊棉纤维层次清晰，受打击轻，疲劳程度好于锯齿棉。纤维之间相互缠绕程度轻，同一等级的皮辊棉和锯齿棉，经过梳棉机梳理后可以看出，皮辊棉梳理后纤维层次清晰，单纤化好，饱满度好，丝光好，而锯齿棉远不如皮辊棉。

皮辊棉有黄根，影响外观颜色，短纤维含量也较大。皮辊轧花机由于没有排杂装置和皮棉清理机，所以杂质较大，但皮辊棉的杂质面积较大，容易清理。虽然没有皮棉清理机，但其好处是减少了对纤维的打击，避免了有害疵点的生成。

纺高档棉纱或针织棉纱要求条干好，结杂少，适当配一定比例的皮辊棉就可以有效地降低结杂含量，提高条干均匀度。因为皮辊棉中的疵点主要是不孕籽和破籽，有害疵点少。不孕籽和破籽在清梳棉工艺中很容易被清理干净。不像锯齿棉中的棉结、索丝和带纤维籽屑等纤维性疵点不容易被清理干净，所以在纺织上被称为有害疵点。有害疵点不但增加棉纱的结杂含量，更影响棉纱的条干均匀度。在配棉中利用皮辊棉和锯齿棉质量互补的特点对提高纱线质量有明显的效果。

4.皮辊棉与锯齿棉的指标对比 皮辊棉与锯齿棉的差别，以中棉35品种，HVI大容量纤维测试仪测试结果为例，说明如下。

（1）皮辊棉。由于皮辊轧花机对棉纤维的打击作用较小，棉纤维的损伤小，整体上保持着原棉的自然形态，其内在品质都保持着原棉的本质，没有大的变化。

①纤维长度：仪器测试结合手扯长度，一级、二级、三级皮棉纤维长度大多在30.3～31.5mm之间。

②纤维整齐度：棉纤维的长度整齐度指数大多在85.5%～88%之间。

③断裂比强度：棉纤维断裂比强度大多在27～31cN/tex之间。

④短纤维指数：短纤维指数一般都在4.5%～6%。

（2）锯齿棉。由于锯齿轧花机对棉纤维的剧烈打击，棉纤维损伤较大，不仅使纤维的外观形态发生了很大变化，对棉纤维内在品质也有不同程度的影响。

①纤维长度：仪器结合手扯长度，一级、二级、三级皮棉纤维长度大多在29.2～30mm之间。

②纤维整齐度：棉纤维的长度整齐度指数大多在83%～86%之间。

③断裂比强度：棉纤维断裂比强度大多在26～28cN/tex之间。

④短纤维指数：短纤维指数一般都在7.5%～9%。

二、棉纤维的品质

1.棉纤维长度 棉纤维长度与纱线质量的关系十分密切。其他条件相同时，纤维越长，成纱强度越高。纤维长度与纺纱工艺的关系也十分密切，棉纺设备的型号、结构、尺寸及各道工序的工艺参数，都必须与所纺原料的纤维长度相适应。棉纤维长度的整齐度也是影响纱线质量、纺纱工艺的重要因素。

在棉纤维的长度指标中，除了主体长度、平均长度、品质长度和手扯长度外，短绒率也是一个重要指标。短绒率是指纤维长度短于某一长度界限的纤维重量占纤维总重量的百分比。一般将长度在12.7mm或16mm以下的棉纤维定为短绒，也有将长度在19.5mm和15.5mm以下的棉纤维分别定为长绒棉和细绒棉的短绒。

2.棉纤维长度等级分类 普通细绒棉以1mm为级距，分级如下。

25mm，包括25.9mm及以下。

26mm，包括26.0～26.9mm。

27mm，包括27.0～27.9mm。

28mm，包括28.0～28.9mm（标准级长度）。

29mm，包括29.0～29.9mm。

30mm，包括30.0～30.9mm。

31mm，包括31.0～31.9mm。

32mm，32.0mm及以上。

3.成熟度 棉纤维的成熟度是指棉纤维细胞壁的增厚程度。正常成熟的棉纤维，其截面粗、强度高、弹性好、有丝光，并且有较多的天然转曲。成熟度差的棉纤维，其细度、较细，强力较低，吸湿较多，染色性能差。过成熟的棉纤维，纤维偏粗，成纱强力低。成熟度是棉纤维内在质量的一个综合指标，用成熟度系数来表示。

棉纤维的次生胞壁淀积过程中呈螺旋结构，在棉铃吐絮、纤维干涸收缩时产生扭转，形成随机分布的左旋和右旋，称为天然转曲。随生长时的昼夜温度、光照不同，次生胞壁淀积速度也不同，形成疏密相间的同心层次，称为“日轮”。在显微镜下观察，成熟棉纤维有较多丰满的绳状转曲，胞壁较厚，中腔较小，截面呈腰圆形；未成熟棉纤维纵向转曲少，胞壁较薄，中腔明显，腔宽大于胞壁厚度；极不成熟棉纤维纵向呈扁平带状，无转曲或有极少折转，胞壁极薄，截面形态很不规则；过成熟棉纤维呈棒状，极少转曲，中腔不明显。

同一品种棉纤维的外圆周长基本相同，因而纤维胞壁厚度可作为纤维成熟程度的量度。胞壁愈厚，成熟度愈好。成熟度高的纤维强度高、纤维粗、转曲多、颜色洁白、光泽明亮、富有弹性、染色性能好、纤维间抱合力大，成纱质量高；过成熟纤维胞壁过厚，纤维刚硬，成纱质量差；未成熟纤维较细，强度低，颜色滞白，光泽暗淡，缺乏弹性，吸湿快，回潮率高，常易黏附较多夹杂物，纺纱时易断裂，质量较差；极不成熟纤维胞壁很薄，染色性能很差。

在纺纱过程中，成熟纤维中所附着的杂质容易清除，不易产生索丝和棉结，落棉少，制成率高，断头率低，产量高，织成的布面丰满匀净，染色均匀，富有光泽，坚牢耐用；过成熟纤维纺纱时加拈效率低，成纱强力略差，但织物耐磨好；未成熟纤维在加工时容易损伤和扭结，附着的杂质难以排除，飞花多，制成率低，布面灰暗、粗糙，容易显现染疵和白星；极不成熟的纤维纺纱困难，成纱的外观和内在质量都很差。

棉纤维的成熟度是棉纤维内在质量的一项综合性指标。除长度外，棉纤维的各项性能几乎都与成熟度有密切的关系。正常成熟的棉纤维精亮而有光泽，平均回潮率低，吸色性能和染色均匀度好，天然转曲多，弹性好，强力高。

棉纤维成熟度的高低与成品质量、纺织工艺的关系十分密切。成熟度好的棉纤维能经受机械打击，易清除杂质，不易产生棉结束丝，纤维间的抱合力大，成纱强力高。但过成熟的棉纤维天然转曲少，纤维间的抱合力小，纤维粗，单位线密度棉纱的纤维根数少，成纱强力反而低。成熟差的棉纤维天然转曲少，抱合力小，强力低，吸色性和染色性差，在纺纱工序中容易断裂成短纤维或纠缠成棉结，染色后的棉结会在织物表面上显现成淡色的或白色的斑点。因此，纺织厂需要选择满足纺纱质量要求的成熟纤维，尤其需要控制未成熟纤维的百分率以确保成纱的质量。

4.马克隆值 棉纤维的马克隆值是纤维细度和成熟度的综合反映，成熟度不同，不仅会引起纤维性能的变化，而且对成纱工艺、质量及织物质量也会产生很大的影响。棉纤维的马克隆值可作为评价棉纤维内在品质的一个综合指标，直接影响纤维的色泽、强力、细度、天然性、弹性、吸湿、染色等。生长期过长、过成熟的棉纤维较粗，不适合于纺制中高档棉纱。马克隆值在4.1～4.3范围的棉纤维，生长期较短，欠成熟，相对衣分率较低，但纤维细度细，纤维单较高，成纱截面纤维根数多，强力高，可以纺制中高档棉纱。棉纤维的马克隆值共分三个级，即A级、B级、C级，其中B级为马克隆值标准级。马克隆值分级范围见表2-4。

表2-4 马克隆值分级范围

5.天然转曲 天然转曲是棉纤维的形态特征，天然转曲的多少取决于棉纤维的成熟度和棉花的品种。棉纤维天然转曲较多时，纤维间的抱合力大，有利于纺纱工艺和纺织品的质量。一般说来，天然转曲越多的棉纤维其品质越好。

6.杂质与疵点

（1）杂质。杂质是指原棉中夹杂的非纤维性物质，包括泥沙、枝叶、铃壳、棉籽、籽棉、虫屎、虫浆等。杂质对纺纱工艺和成品质量有一定的影响，大部分杂质可在清梳工序中去除。棉纤维经过生长发育、收获、加工、运输等环节，或多或少都含有一定量的杂质。棉纤维在生长发育期间，因自身的生理特点和不良的气候因素的影响，每个棉瓣中往往都会含有一至数粒不孕籽。棉铃开裂后，若遭到风沙的袭击，砂粒、尘土会吹入棉纤维中。特别是风雨以后，棉株下部棉铃中的纤维容易溅入泥沙。落地的棉铃或籽棉瓣更易黏附泥沙。受害虫侵袭，棉纤维中会遗留有虫屎、虫尸。籽棉成熟不好，轧花时容易产生软籽表皮和帯纤维籽屑等。晚期吐絮的棉铃，因枝叶枯萎，容易黏附在棉纤维上。人工采摘籽棉时，若不小心，将碎叶、铃壳、小棉枝等混入纤维中，也会增加杂质含量。籽棉收获后，运输、晒干、储藏过程中，也常有砂土混入棉纤维中。如果将籽棉直接放在地上摊晒，运输工具又不清洁，更易混入泥沙，甚至混入特殊杂质，如砖石、土块等。籽棉初加工中，由于清花不净，残留部分杂质；或因籽棉含水过大杂质不易排除；或由于轧花机调节不当，管理不善等原因，产生破籽、籽屑等。有时棉籽、籽棉也混入纤维，增加了杂质含量。

（2）疵点。疵点是原棉中存在的有害于纺纱的纤维性物质，主要有索丝、棉结、黄根、带纤维籽屑、僵片、不孕籽、破籽等。疵点在纺纱过程中不易清除，特别是细小疵点往往包裹在纱条中或附着在纱条上，使纱线条干恶化，断头增加，影响成品的外观质量。

7.颜色级划分 2011年，我国质量监督检验检疫总局和国家标准化管理委员会批准、发布、实施了GBll03—2007《棉花 细绒棉》。新标准中依据棉花黄色深度将棉花分为白棉、淡点污棉、淡黄染棉、黄染棉4种类型。其中，白棉颜色特征表现为洁白、乳白、灰白的棉花；淡点污棉颜色特征表现为白中略显阴黄或有淡黄点的棉花；淡黄染棉颜色特征表现为整体显阴黄或灰中显阴黄的棉花；黄染棉颜色特征表现为整体泛黄的棉花。

依据棉花的明暗程度将白棉分5个级别，淡点污棉分3个级别，淡黄染棉分3个级别，黄染棉分2个级别，共13个级别。颜色级用两位数字表示，第一位表示级别，第二位表示类别。

表2-5 细绒棉颜色等级表