第三節 棉花的基本知識

棉花，是錦葵科棉屬植物的種子纖維，原產于亞熱帶，植株灌木狀，在熱帶地區栽培可長到6m高，一般為1～2m。花朵乳白色，開花后不久轉成深紅色然后凋謝，留下綠色小型的蒴果，稱為棉鈴。棉鈴內有棉籽，棉籽上的茸毛從棉籽表皮長出，塞滿棉鈴內部。棉鈴成熟時裂開，露出柔軟的纖維。纖維白色或白中帶黃，長2～4cm，含纖維素87%～90%，水5%～8%，其他物質4%～6%。

棉花的原產地是印度和阿拉伯。在棉花傳入中國之前，中國只有可供充填枕褥的木棉，沒有可以織布的棉花。宋朝以前，中國只有帶絲旁的“綿”字，沒有帶木旁的“棉”字。“棉”字是從《宋書》起才開始出現的。可見棉花的傳入，最早可能在南北朝時期，但是多在邊疆種植。棉花大量傳入內地，在宋末元初，關于棉花傳入中國的記載是這么說的：“宋元之間始傳種于中國，關陜閩廣首獲其利，蓋此物出外夷，閩廣通海舶，關陜通西域故也。”以此可以了解，棉花的傳入有海陸兩路。泉州的棉花是從海路傳入的，并很快在南方推廣開來，至于全國棉花的推廣則遲至明初，是朱元璋用強制的方法才推開的。

棉花是世界上最主要的農作物之一，產量大、生產成本低，使棉制品價格比較低廉。棉花的種植范圍很廣，從北緯37°到南緯30°之間的溫帶地區均可種植。棉花產量最高的國家有中國、美國、印度等，巴基斯坦、巴西、埃及、蘇丹等國也是重要的產棉國。

一、棉花的分類

1.按棉花品種分類

（1）長絨棉。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）之間，強力在4.5cN以上。它的品質優良，主要用于編制細于10tex的優等棉紗。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。

（2）細絨棉。細絨棉又稱陸地棉，原產中美洲，所以又稱美棉。纖維線密度和長度中等，一般長度為25～35mm，線密度為2.12～1.56dtex（4700～6400公支），強力在4.5cN左右。中國種植的棉花大多屬于此類。細絨棉中又分為彩色棉和白棉。目前，我國培育出的彩色棉只有棕色和綠色兩種，市場上的產品主要是襯衣、T恤衫、浴巾、毛巾等。

（3）粗絨棉。粗絨棉又稱亞洲棉，原產印度。纖維長度一般為15～24mm，線密度為2.5～4.0dtex，單根纖維的斷裂長度為15～22km。由于粗絨棉的纖維粗短，應用價值較低，已漸趨淘汰。

2.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。初加工又稱軋花。按初加工方法不同，棉花可分為鋸齒棉和皮輥棉。

（1）鋸齒棉。采用鋸齒軋棉機加工得到的皮棉稱鋸齒棉。鋸齒軋棉機用鋸片齒抓住纖維，由平行排列的肋條排阻擋住棉籽，采用撕扯的方式使棉纖維沿根部切斷，與棉籽分離。機械對棉纖維的作用較大，棉纖維經過鋸齒的勾拉和清理，鋸齒軋棉機作用劇烈，容易損傷長纖維，但是纖維長度整齊度較高。鋸齒棉的原棉形態發生了根本的變化，棉纖維比較紊亂、均勻蓬松。鋸齒棉的污染部分被鋸齒打散后均勻分布，纖維的整體色澤比較均勻一致，重點污染、僵瓣棉等不正常現象不太明顯。皮棉的含雜率較低，品級為一級、二級、三級皮棉的含雜率大多在0.8%～1.2%之間，雜質成分主要以籽屑、葉屑、不孕籽為多，如果加工設備調整不當，或籽棉水分過高，加工過程中皮棉的棉結和索絲會明顯增加。

（2）皮輥棉。采用皮輥棉機加工得到的皮棉稱皮輥棉。用皮輥式軋棉機加工軋得的皮棉，由于機械對棉纖維的打擊作用相對較小，棉纖維基本上沒有損傷，整體上保持著原棉的自然形態，外觀目測纖維平順，成條塊狀，厚薄不均勻，有水波形刀花外觀形態呈薄片狀。皮棉的含雜率較高，品級為一級、二級、三級皮棉的含雜率大多在1.7%～2.3%之間，雜質成分主要以破籽、不孕籽、葉屑、籽屑為多。皮棉疵點較少，沒有棉結和索絲，但黃根比較明顯，主體長度較鋸齒棉長。如果加工設備調整不當，或籽棉水分過高，在加工過程中易產生點狀黑花。

3.皮輥棉與鋸齒棉的區別 由于皮輥軋花機和鋸齒軋花機的工作原理和工藝流程不同，機械對棉纖維的打擊作用不同，使皮輥棉和鋸齒棉的外觀形態和內在品質都有所不同。從外觀形態上看皮輥棉雜質較多，重點污染明顯，感觀上要次于鋸齒棉，但是從內在品質上來看，皮輥棉纖維受機械損傷小，皮棉的長度、整齊度、斷裂比強度、短纖維指數指標都好于鋸齒棉。

相對于鋸齒棉來說，皮輥棉有害疵點少，表現在無索絲棉結。皮輥棉的纖維長度好于同一籽棉加工的鋸齒棉。鋸齒軋花機的高速勾拉和摩擦，使部分長纖維斷裂，造成長度下降，特別是籽棉含水過小時，由于纖維強力下降，會拉斷更多的纖維。使長度下降，整齊度也差。皮輥軋花機是皮輥低速牽引纖維，很少拉斷纖維。同一籽棉加工的皮輥棉長度比鋸齒棉長0.5mm以上。這就是加工長絨棉必須使用皮輥軋花機的原因。

皮輥棉和鋸齒棉的整齊度對紡織的影響不同。皮輥棉的短纖維率主要是黃根，即3mm以下的纖維，在清梳棉工藝中容易排出，形成斬刀棉或飄落形成落棉，而鋸齒棉的整齊度差是長短不一的斷纖維形成的，對紡織影響較大。這個概念從手扯棉束時就可以明顯的看出來，感覺皮輥棉比鋸齒棉的整齊度好。

皮輥棉纖維層次清晰，受打擊輕，疲勞程度好于鋸齒棉。纖維之間相互纏繞程度輕，同一等級的皮輥棉和鋸齒棉，經過梳棉機梳理后可以看出，皮輥棉梳理后纖維層次清晰，單纖化好，飽滿度好，絲光好，而鋸齒棉遠不如皮輥棉。

皮輥棉有黃根，影響外觀顏色，短纖維含量也較大。皮輥軋花機由于沒有排雜裝置和皮棉清理機，所以雜質較大，但皮輥棉的雜質面積較大，容易清理。雖然沒有皮棉清理機，但其好處是減少了對纖維的打擊，避免了有害疵點的生成。

紡高檔棉紗或針織棉紗要求條干好，結雜少，適當配一定比例的皮輥棉就可以有效地降低結雜含量，提高條干均勻度。因為皮輥棉中的疵點主要是不孕籽和破籽，有害疵點少。不孕籽和破籽在清梳棉工藝中很容易被清理干凈。不像鋸齒棉中的棉結、索絲和帶纖維籽屑等纖維性疵點不容易被清理干凈，所以在紡織上被稱為有害疵點。有害疵點不但增加棉紗的結雜含量，更影響棉紗的條干均勻度。在配棉中利用皮輥棉和鋸齒棉質量互補的特點對提高紗線質量有明顯的效果。

4.皮輥棉與鋸齒棉的指標對比 皮輥棉與鋸齒棉的差別，以中棉35品種，HVI大容量纖維測試儀測試結果為例，說明如下。

（1）皮輥棉。由于皮輥軋花機對棉纖維的打擊作用較小，棉纖維的損傷小，整體上保持著原棉的自然形態，其內在品質都保持著原棉的本質，沒有大的變化。

①纖維長度：儀器測試結合手扯長度，一級、二級、三級皮棉纖維長度大多在30.3～31.5mm之間。

②纖維整齊度：棉纖維的長度整齊度指數大多在85.5%～88%之間。

③斷裂比強度：棉纖維斷裂比強度大多在27～31cN/tex之間。

④短纖維指數：短纖維指數一般都在4.5%～6%。

（2）鋸齒棉。由于鋸齒軋花機對棉纖維的劇烈打擊，棉纖維損傷較大，不僅使纖維的外觀形態發生了很大變化，對棉纖維內在品質也有不同程度的影響。

①纖維長度：儀器結合手扯長度，一級、二級、三級皮棉纖維長度大多在29.2～30mm之間。

②纖維整齊度：棉纖維的長度整齊度指數大多在83%～86%之間。

③斷裂比強度：棉纖維斷裂比強度大多在26～28cN/tex之間。

④短纖維指數：短纖維指數一般都在7.5%～9%。

二、棉纖維的品質

1.棉纖維長度 棉纖維長度與紗線質量的關系十分密切。其他條件相同時，纖維越長，成紗強度越高。纖維長度與紡紗工藝的關系也十分密切，棉紡設備的型號、結構、尺寸及各道工序的工藝參數，都必須與所紡原料的纖維長度相適應。棉纖維長度的整齊度也是影響紗線質量、紡紗工藝的重要因素。

在棉纖維的長度指標中，除了主體長度、平均長度、品質長度和手扯長度外，短絨率也是一個重要指標。短絨率是指纖維長度短于某一長度界限的纖維重量占纖維總重量的百分比。一般將長度在12.7mm或16mm以下的棉纖維定為短絨，也有將長度在19.5mm和15.5mm以下的棉纖維分別定為長絨棉和細絨棉的短絨。

2.棉纖維長度等級分類 普通細絨棉以1mm為級距，分級如下。

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（標準級長度）。

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 棉纖維的成熟度是指棉纖維細胞壁的增厚程度。正常成熟的棉纖維，其截面粗、強度高、彈性好、有絲光，并且有較多的天然轉曲。成熟度差的棉纖維，其細度、較細，強力較低，吸濕較多，染色性能差。過成熟的棉纖維，纖維偏粗，成紗強力低。成熟度是棉纖維內在質量的一個綜合指標，用成熟度系數來表示。

棉纖維的次生胞壁淀積過程中呈螺旋結構，在棉鈴吐絮、纖維干涸收縮時產生扭轉，形成隨機分布的左旋和右旋，稱為天然轉曲。隨生長時的晝夜溫度、光照不同，次生胞壁淀積速度也不同，形成疏密相間的同心層次，稱為“日輪”。在顯微鏡下觀察，成熟棉纖維有較多豐滿的繩狀轉曲，胞壁較厚，中腔較小，截面呈腰圓形；未成熟棉纖維縱向轉曲少，胞壁較薄，中腔明顯，腔寬大于胞壁厚度；極不成熟棉纖維縱向呈扁平帶狀，無轉曲或有極少折轉，胞壁極薄，截面形態很不規則；過成熟棉纖維呈棒狀，極少轉曲，中腔不明顯。

同一品種棉纖維的外圓周長基本相同，因而纖維胞壁厚度可作為纖維成熟程度的量度。胞壁愈厚，成熟度愈好。成熟度高的纖維強度高、纖維粗、轉曲多、顏色潔白、光澤明亮、富有彈性、染色性能好、纖維間抱合力大，成紗質量高；過成熟纖維胞壁過厚，纖維剛硬，成紗質量差；未成熟纖維較細，強度低，顏色滯白，光澤暗淡，缺乏彈性，吸濕快，回潮率高，常易黏附較多夾雜物，紡紗時易斷裂，質量較差；極不成熟纖維胞壁很薄，染色性能很差。

在紡紗過程中，成熟纖維中所附著的雜質容易清除，不易產生索絲和棉結，落棉少，制成率高，斷頭率低，產量高，織成的布面豐滿勻凈，染色均勻，富有光澤，堅牢耐用；過成熟纖維紡紗時加拈效率低，成紗強力略差，但織物耐磨好；未成熟纖維在加工時容易損傷和扭結，附著的雜質難以排除，飛花多，制成率低，布面灰暗、粗糙，容易顯現染疵和白星；極不成熟的纖維紡紗困難，成紗的外觀和內在質量都很差。

棉纖維的成熟度是棉纖維內在質量的一項綜合性指標。除長度外，棉纖維的各項性能幾乎都與成熟度有密切的關系。正常成熟的棉纖維精亮而有光澤，平均回潮率低，吸色性能和染色均勻度好，天然轉曲多，彈性好，強力高。

棉纖維成熟度的高低與成品質量、紡織工藝的關系十分密切。成熟度好的棉纖維能經受機械打擊，易清除雜質，不易產生棉結束絲，纖維間的抱合力大，成紗強力高。但過成熟的棉纖維天然轉曲少，纖維間的抱合力小，纖維粗，單位線密度棉紗的纖維根數少，成紗強力反而低。成熟差的棉纖維天然轉曲少，抱合力小，強力低，吸色性和染色性差，在紡紗工序中容易斷裂成短纖維或糾纏成棉結，染色后的棉結會在織物表面上顯現成淡色的或白色的斑點。因此，紡織廠需要選擇滿足紡紗質量要求的成熟纖維，尤其需要控制未成熟纖維的百分率以確保成紗的質量。

4.馬克隆值 棉纖維的馬克隆值是纖維細度和成熟度的綜合反映，成熟度不同，不僅會引起纖維性能的變化，而且對成紗工藝、質量及織物質量也會產生很大的影響。棉纖維的馬克隆值可作為評價棉纖維內在品質的一個綜合指標，直接影響纖維的色澤、強力、細度、天然性、彈性、吸濕、染色等。生長期過長、過成熟的棉纖維較粗，不適合于紡制中高檔棉紗。馬克隆值在4.1～4.3范圍的棉纖維，生長期較短，欠成熟，相對衣分率較低，但纖維細度細，纖維單較高，成紗截面纖維根數多，強力高，可以紡制中高檔棉紗。棉纖維的馬克隆值共分三個級，即A級、B級、C級，其中B級為馬克隆值標準級。馬克隆值分級范圍見表2-4。

表2-4 馬克隆值分級范圍

5.天然轉曲 天然轉曲是棉纖維的形態特征，天然轉曲的多少取決于棉纖維的成熟度和棉花的品種。棉纖維天然轉曲較多時，纖維間的抱合力大，有利于紡紗工藝和紡織品的質量。一般說來，天然轉曲越多的棉纖維其品質越好。

6.雜質與疵點

（1）雜質。雜質是指原棉中夾雜的非纖維性物質，包括泥沙、枝葉、鈴殼、棉籽、籽棉、蟲屎、蟲漿等。雜質對紡紗工藝和成品質量有一定的影響，大部分雜質可在清梳工序中去除。棉纖維經過生長發育、收獲、加工、運輸等環節，或多或少都含有一定量的雜質。棉纖維在生長發育期間，因自身的生理特點和不良的氣候因素的影響，每個棉瓣中往往都會含有一至數粒不孕籽。棉鈴開裂后，若遭到風沙的襲擊，砂粒、塵土會吹入棉纖維中。特別是風雨以后，棉株下部棉鈴中的纖維容易濺入泥沙。落地的棉鈴或籽棉瓣更易黏附泥沙。受害蟲侵襲，棉纖維中會遺留有蟲屎、蟲尸。籽棉成熟不好，軋花時容易產生軟籽表皮和帯纖維籽屑等。晚期吐絮的棉鈴，因枝葉枯萎，容易黏附在棉纖維上。人工采摘籽棉時，若不小心，將碎葉、鈴殼、小棉枝等混入纖維中，也會增加雜質含量。籽棉收獲后，運輸、曬干、儲藏過程中，也常有砂土混入棉纖維中。如果將籽棉直接放在地上攤曬，運輸工具又不清潔，更易混入泥沙，甚至混入特殊雜質，如磚石、土塊等。籽棉初加工中，由于清花不凈，殘留部分雜質；或因籽棉含水過大雜質不易排除；或由于軋花機調節不當，管理不善等原因，產生破籽、籽屑等。有時棉籽、籽棉也混入纖維，增加了雜質含量。

（2）疵點。疵點是原棉中存在的有害于紡紗的纖維性物質，主要有索絲、棉結、黃根、帶纖維籽屑、僵片、不孕籽、破籽等。疵點在紡紗過程中不易清除，特別是細小疵點往往包裹在紗條中或附著在紗條上，使紗線條干惡化，斷頭增加，影響成品的外觀質量。

7.顏色級劃分 2011年，我國質量監督檢驗檢疫總局和國家標準化管理委員會批準、發布、實施了GBll03—2007《棉花 細絨棉》。新標準中依據棉花黃色深度將棉花分為白棉、淡點污棉、淡黃染棉、黃染棉4種類型。其中，白棉顏色特征表現為潔白、乳白、灰白的棉花；淡點污棉顏色特征表現為白中略顯陰黃或有淡黃點的棉花；淡黃染棉顏色特征表現為整體顯陰黃或灰中顯陰黃的棉花；黃染棉顏色特征表現為整體泛黃的棉花。

依據棉花的明暗程度將白棉分5個級別，淡點污棉分3個級別，淡黃染棉分3個級別，黃染棉分2個級別，共13個級別。顏色級用兩位數字表示，第一位表示級別，第二位表示類別。

表2-5 細絨棉顏色等級表