棉纖維
錦葵科棉屬植物的種籽上被覆的纖維，又稱棉花，簡(jiǎn)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(xì)胞發(fā)育而成的。棉纖維的生長(zhǎng)可以分為伸長(zhǎng)期、加厚期和轉(zhuǎn)曲期三個(gè)階段。 棉纖維是我國(guó)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(guó)是世界上的主要產(chǎn)棉國(guó)之一，目前，我國(guó)的棉花產(chǎn)量已經(jīng)進(jìn)入世界前列。我國(guó)棉花種植幾乎遍布全國(guó)。其中以黃河流域和長(zhǎng)江流域?yàn)橹?，再加上西北?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(xì)絨棉：又稱陸地棉。纖維線密度和長(zhǎng)度中等，一般長(zhǎng)度為25~35mm，線密度為2.12~1.56 dtex（4700~6400公支）左右，強(qiáng)力在4.5cN左右。中國(guó)種植的棉花大多屬于此類。
⑵長(zhǎng)絨棉：又稱海島棉。纖維細(xì)而長(zhǎng)，一般長(zhǎng)度在33mm以上，線密度在1.54~1.18dtex（6500~8500公支）左右，強(qiáng)力在4.5cN以上。它的品質(zhì)優(yōu)良，主要用于編制細(xì)于10tex的優(yōu)等棉紗。中國(guó)種植較少，除新疆長(zhǎng)絨棉以外，進(jìn)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(wú)法直接進(jìn)行紡織加工，必須先進(jìn)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(lái)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(jī)加工得到的皮棉稱鋸齒棉。鋸齒棉含雜、含短絨少，纖維長(zhǎng)度較整齊，產(chǎn)量高。但纖維長(zhǎng)度偏短，軋工疵點(diǎn)多.細(xì)絨棉大都采用鋸齒軋棉。
⑵皮輥棉：采用皮輥棉機(jī)加工得到的皮棉稱皮輥棉。皮輥棉含雜、含短絨多，纖維長(zhǎng)度整齊度差，產(chǎn)量低。但纖維長(zhǎng)度操作小，軋工疵點(diǎn)少，但有黃根。皮 軋棉適宜長(zhǎng)絨棉、低級(jí)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(zhǎng)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(jí)棉，棉紡廠僅有少量應(yīng)用。
⒊灰棉 ；生長(zhǎng)在多雨地區(qū)的棉纖維，在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中或吐絮后，如遇雨量多、日照少、溫度低，纖維成熟就會(huì)受到影響，原棉呈現(xiàn)灰白色，這種原棉稱為灰棉。灰棉強(qiáng)度低、質(zhì)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(lái)的有色棉基礎(chǔ)上，用遠(yuǎn)緣雜交、轉(zhuǎn)基因等生物技術(shù)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(diǎn)，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(duì)環(huán)境的污染，但色相缺失，色牢度不夠，仍在進(jìn)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(zhuǎn)曲帶狀，封閉的一端尖細(xì)，生長(zhǎng)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(gè)部分。
⒈初生層 是棉纖維的外層，即纖維細(xì)胞的初生部分。初生層的外皮是一層蠟質(zhì)與果膠，表面有深深的細(xì)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(luò)狀結(jié)構(gòu)。
⒉次生層 棉纖維的初生層下面是一薄層次生細(xì)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(méi)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(zhǎng)度方向形成轉(zhuǎn)向，這是棉纖維具有天然轉(zhuǎn)曲的原因。次生層的發(fā)育情況取決于棉纖維的生長(zhǎng)條件、成熟情況，它能決定棉纖維主要的物理性質(zhì)。
⒊中腔 棉纖維生長(zhǎng)停止后，胞壁內(nèi)遺留下來(lái)的空隙稱為中腔。同一品種的棉纖維，中段初生細(xì)胞周長(zhǎng)大致相等。當(dāng)次生胞壁厚時(shí)，中腔就小；次生壁薄時(shí)，中腔就大。當(dāng)棉鈴成熟而示裂開(kāi)時(shí)，棉纖維截面呈圓形，中腔亦成圓形，中腔截面相當(dāng)于纖維截面積的1/2或1/3.當(dāng)棉鈴自然裂開(kāi)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(zhì)
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(xué)結(jié)構(gòu)式由α葡萄糖為基本結(jié)構(gòu)單元重復(fù)構(gòu)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(zhì)，稱為伴生物，伴生物對(duì)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(zhì)，俗稱棉蠟，棉蠟對(duì)棉纖維具有保護(hù)作用，是棉纖維具有良好紡紗性能的原因之一，但在高溫時(shí)，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(dá)本身重量的23~24倍。
長(zhǎng)度
棉纖維的長(zhǎng)度主要取決于棉花的品種、生長(zhǎng)條件和初加工。通常細(xì)絨棉的手扯長(zhǎng)度平均為23~33mm，長(zhǎng)絨棉為33~45mm。棉纖維的長(zhǎng)度與紡紗工藝及紗線的質(zhì)量關(guān)系十分密切。一般長(zhǎng)度越長(zhǎng)、長(zhǎng)度整齊度越高、短絨越少，可紡的紗越細(xì)、條干越均勻、強(qiáng)度越高，且表面光潔、毛羽少；棉纖維長(zhǎng)度越短，紡出紗的極限線密度越高。各種長(zhǎng)度棉纖維的紡紗線密度一般都有一個(gè)極限值。
棉纖維長(zhǎng)度是指纖維伸直時(shí)兩端間的距離，是棉纖維的重要物理性質(zhì)之一。棉纖維的長(zhǎng)度主要由棉花品種、生長(zhǎng)條件、初加工等因素決定。棉纖維長(zhǎng)度與成紗質(zhì)量和紡紗工藝關(guān)系密切。棉纖維長(zhǎng)度長(zhǎng)，整齊度好，短絨少，則成紗強(qiáng)力高，條干均勻，紗線表面光潔，毛羽少。
棉纖維的長(zhǎng)度是不均勻的，一般用主體長(zhǎng)度、品質(zhì)長(zhǎng)
棉纖維化學(xué)、物理性質(zhì)
棉纖維化學(xué)、物理性質(zhì)
度、均勻度、短絨率等指標(biāo)來(lái)表示棉纖維的長(zhǎng)度及分布。主體長(zhǎng)度是指棉纖維中含量最多的纖維的長(zhǎng)度。品質(zhì)長(zhǎng)度是指比主體長(zhǎng)度長(zhǎng)的那部分纖維的平均長(zhǎng)度，它在紡紗工藝中，用來(lái)確定羅拉隔距。短絨率是指長(zhǎng)度短于某一長(zhǎng)度界限的纖維重量占纖維總量的百分率。一般當(dāng)短絨率超過(guò)15%時(shí)，成紗強(qiáng)力和條干會(huì)明顯變差。此外，還有手扯長(zhǎng)度、跨距長(zhǎng)度等長(zhǎng)度指標(biāo)。
線密度
棉纖維的線密度是指纖維的粗細(xì)程度，是棉纖維的重要品質(zhì)指標(biāo)之一，它與棉纖維的成熟程度、強(qiáng)力大小密切相關(guān)。棉纖維線密度還是決定紡紗特?cái)?shù)與成紗品質(zhì)的主
不同日均溫、土壤水量下不同品種棉纖維長(zhǎng)度
不同日均溫、土壤水量下不同品種棉纖維長(zhǎng)度
要因素之一，并與織物手感、光澤等有關(guān)。纖維較細(xì)，則成紗強(qiáng)力高，紗線條干好，可紡較細(xì)的紗。
成熟度
棉纖維的成熟度是指纖維細(xì)胞壁的加厚程度，即棉纖維生長(zhǎng)成熟的程度，它與纖維的各項(xiàng)物理性能密切相關(guān)。正常成熟的棉纖維，截面粗、強(qiáng)度高、轉(zhuǎn)曲多、彈性好、有絲光、纖維間抱合力大、成紗強(qiáng)力也高。所以，可以將成熟度看成棉纖維內(nèi)在質(zhì)量的一個(gè)綜合性指標(biāo)。
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(huì)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(zhì)量關(guān)系十分密切，一般來(lái)說(shuō)：
⑴成熟度高的棉纖維能經(jīng)受打擊，易清除雜質(zhì)，不易產(chǎn)生棉結(jié)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(guò)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(xì)，因而成紗強(qiáng)度高；成熟度過(guò)低的棉纖維成紗強(qiáng)度不高；成熟度過(guò)高的棉纖維偏粗，成紗強(qiáng)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(fù)成圓形后相應(yīng)于雙層壁厚與外徑之比的標(biāo)定值。實(shí)際檢驗(yàn)時(shí)采用中腔胞壁比值法測(cè)定，即用可見(jiàn)中腔寬對(duì)可見(jiàn)一側(cè)壁厚的比值來(lái)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(jí)棉的成熟度系數(shù)在1.4以下。從紡紗工藝與成紗品質(zhì)來(lái)考慮，成熟度系數(shù)在1.7~1.8時(shí)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(qiáng)度和彈性
棉纖維的強(qiáng)度是纖維具有紡紗性能和使用價(jià)值的必要條件之一，纖維強(qiáng)度高，則成紗強(qiáng)度也高。棉纖維的強(qiáng)度常采用斷裂強(qiáng)力和斷裂長(zhǎng)度表示。細(xì)絨棉的
常用纖維的基本性能
常用纖維的基本性能
強(qiáng)力為3.5~4.5cN，斷裂長(zhǎng)度為21~25km；長(zhǎng)絨棉的強(qiáng)力為4~6cN，斷裂長(zhǎng)度為30km.由于單根棉纖維的強(qiáng)力差異較大，所以一般測(cè)定棉束纖維強(qiáng)力，然后再換算成單纖維的強(qiáng)度指標(biāo)。棉纖維的斷裂伸長(zhǎng)率為3%~7%，彈性較差。
吸濕性
棉纖維是多孔性物質(zhì)，且其纖維素大分子上存在許多親水性基團(tuán)（—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(dá)8.5%左右。
耐酸堿性
棉纖維耐無(wú)機(jī)酸能力弱。棉纖維對(duì)堿的抵抗能力較大，但會(huì)引起橫向膨化?？衫孟A溶液對(duì)棉布進(jìn)行“絲光”。
此外，棉纖維中還夾著雜質(zhì)和疵點(diǎn)，雜質(zhì)有泥沙、樹(shù)葉、鈴殼等，疵點(diǎn)有棉結(jié)、索絲等。它們即影響紡織的用棉量，也影響加工和紗部質(zhì)量，所以必須進(jìn)行檢驗(yàn)，嚴(yán)格控制。
化學(xué)穩(wěn)定性
由于棉纖維的主要組成物質(zhì)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(zhǎng)度縮短，以致引起棉制品的強(qiáng)烈收縮。此時(shí)，若施加張力，限制其收縮，棉制品表面會(huì)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(huì)變得緊密而富有彈性，而且保形性好。酸能使棉纖維強(qiáng)度變差，尤其是強(qiáng)酸濃酸應(yīng)忌用，它可溶于70%以上濃硫酸中，濃鹽酸、濃硝酸對(duì)其強(qiáng)度也有嚴(yán)重影響。
天然卷曲
在顯微鏡中觀察成熟的棉纖維時(shí)，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(zhǎng)過(guò)程中自然形成的，稱為“天然轉(zhuǎn)曲”。天然轉(zhuǎn)曲是棉纖維的形態(tài)特征，可用天然轉(zhuǎn)曲這一特點(diǎn)將棉與其他纖維區(qū)別開(kāi)。天然轉(zhuǎn)曲一般以單位長(zhǎng)度（1cm）中扭轉(zhuǎn)180度的個(gè)數(shù)表示。
一根棉纖維上的轉(zhuǎn)曲數(shù)有多有少，一般成熟正常的棉纖維轉(zhuǎn)曲最多，薄壁纖維轉(zhuǎn)曲很少，過(guò)成熟纖維外觀呈棒狀，轉(zhuǎn)曲也少。不同品種的棉花，轉(zhuǎn)曲數(shù)也有差異，一般長(zhǎng)絨棉的轉(zhuǎn)曲多，細(xì)絨棉的轉(zhuǎn)曲少。細(xì)絨棉的轉(zhuǎn)曲數(shù)約為39~65個(gè)/cm。棉纖維的轉(zhuǎn)曲方向可沿纖維長(zhǎng)度不斷改變，有時(shí)左旋，有時(shí)右旋，稱為轉(zhuǎn)曲的反向，反向數(shù)約為10~17次/cm。天然轉(zhuǎn)曲使棉纖維具有良好的抱合性能與可紡性能，天然轉(zhuǎn)曲越多的棉纖維品質(zhì)越好。
轉(zhuǎn)曲的形成是由于棉纖維生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中微原纖沿纖維軸向呈螺旋形排列的結(jié)果。棉鈴開(kāi)裂前，纖維內(nèi)含有較多水分，纖維不出現(xiàn)轉(zhuǎn)曲；只有當(dāng)棉纖維干涸以后，螺旋排列的微原纖才會(huì)由于內(nèi)應(yīng)力的作用形成轉(zhuǎn)曲。煮沸以后的棉纖維內(nèi)部固有的結(jié)構(gòu)決定了轉(zhuǎn)曲的數(shù)目、方向和位置。棉纖維的轉(zhuǎn)曲較多時(shí)，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(zhì)量，但轉(zhuǎn)曲反向次數(shù)過(guò)多會(huì)使棉纖維的強(qiáng)度下降。單位長(zhǎng)度中反向次數(shù)多的棉纖維強(qiáng)度較低，反向次數(shù)少的棉纖維強(qiáng)度較高。
特點(diǎn)
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(diǎn)：
⒈吸濕性強(qiáng)，縮水率較大，約為4~10%
⒉耐堿不耐酸。棉布對(duì)無(wú)機(jī)酸極不穩(wěn)定，即使很稀的硫酸也會(huì)使其受到破壞，但有機(jī)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(duì)棉布不發(fā)生作用，但強(qiáng)堿作用下，棉布強(qiáng)度會(huì)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(yáng)光與大氣中棉布會(huì)緩慢的被氧化，使強(qiáng)力下降。長(zhǎng)期高溫作用會(huì)使棉布遭受破壞，但其耐受125~150℃短暫高溫處理。
⒋微生物對(duì)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(zhì)和含氮物與果膠質(zhì)。純棉織物經(jīng)多方面查驗(yàn)和實(shí)踐，織品與肌膚接觸無(wú)任何刺激，無(wú)負(fù)作用，久穿對(duì)人體有益無(wú)害，衛(wèi)生性能良好。（編輯：家紡百事通原料百科）
