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天然彩色棉性能测试及可纺性评价
用HVI和AFIS两个测试系统测试了新疆阿克苏和石河子栽培的天然彩色棉的物理机械性能，并与该地区本白棉进行了对比分析。试验结果表明，不同品种的天然彩色棉、不同色泽的天然彩色棉及天然彩色棉与本白棉之间存在着明显的差异，但也存在共性。与本白棉相比天然彩色棉微尘和杂质含量明显偏高，但成熟度却没有明显差异；从总体上看，虽然有些天然彩色棉品种的马克隆值偏低，细度较细，断裂比强度较低，但是大部分天然彩色棉的物理机械性能和综合品质良好，具有较好的可纺性能。
0前言 天然彩色棉即为内含天然色素的有色棉，虽然已有几千年的种植历史，但是由于其产量低、纤维长度短、强力低等原因，长期以来未能得到足够的重视。随着现代基因工程技术广泛应用于育种技术，天然彩色棉的综合品质才得到明显改善和提高。天然彩色棉本身含有天然色素，具有自然、古朴的色泽，无需漂白、印染处理，其织物更加柔软、富有弹性、手感好、穿着舒适，因此天然彩色棉受到人们的极大关注，同时也引起世界各主要产棉国的高度重视。 近年来，各国纷纷开展了天然彩色棉从品种选育到纺织加工的系统研究，对天然彩色棉有了一定的认识，并达成以下共识： (1)天然彩色棉具有天然色素，不需进行化学染色加工，不仅有利于环保和健康，而且可大大降低纺织生产成本，并且节约能源； (2)由于受气候和土壤条件的影响，天然彩色棉色素会随着季节和种植区域的变化而不同； (3)重复洗涤加工可加深天然彩色棉的色泽，在日光下暴晒，棕色棉色泽将加深，而绿色棉将褪色； (4)天然彩色棉具有较好的抗病虫害性能和耐旱、耐碱性能； (5)天然彩色棉具有良好的阻燃性，其织品可用于机动车和飞机等内部装饰材料； (6)天然彩色棉的弹性较好。 下面对新疆阿克苏和石河子栽培的天然彩色棉的物理机械性能进行测试分析，并与本白棉进行比较，以期对新疆天然彩色棉的性能及综合品质有一个深入了解，为棉纺企业开发天然彩色棉纺织品提供理论依据。 1试验材料和方法 1．1试验材料 试验选取试样12个，其中棕色和绿色两种色系的彩色棉10个；本白棉2个，一个为新品种本白棉，另一个为普通本白棉。各样品的具体情况见表1。  1．2试验仪器及方法 (1)HVI SPECTRUM束纤维测试仪主要测试天然彩色棉纤维的2．5％跨距长度、长度整齐度、马克隆值、断裂比强度、断裂伸长率、含杂及可纺性系数等。 (2)AFIS PRO单纤维测试仪主要测试天然彩色棉的上四分位的长度、16．0 mm以下短纤维含量、细度、成熟度比(MR)、不成熟纤维含量(IFC)、棉结数量及微尘、杂质数量等。 (3)可纺性系数计算。可纺性系数是通过科学地分析、对比纤维及其成纱的性能，并结合大量试验而计算出包含经验数据在内的一项指标。其中与其密切相关的指标有断裂比强度、纤维长度、长度整齐度和马克隆值等。 可纺性系数计算公式如下： SCI=K1×强度-K2×马克隆值+K3×长度+K4×长度整齐度-K5 式中，K1、K2、K3、K4分别为强度、马克隆值、2．5％跨距长度及长度整齐度系数，均为常数，天然彩色棉与本白棉的系数有一定差异。K1为一常数，天然彩色棉约为322．98，本白棉约为412．7。 2结果与讨论 2．1 目测外观性能 新疆天然彩色棉试样目测观察结果见表2。  2．2 HVI测试结果 HVI测试结果见表3。 2．3 AFIS系统测试结果 AFIS系统测试结果见表4。  2．4测试结果分析 2．4．1 长度 根据HVI和AFIs两个不同测试系统测得天然彩色棉与本白棉纤维的长度结果(详见表3和表4)可以看出，绝大部分天然彩色棉纤维的2．5％跨距长度在25 mm～30 mm之间。大部分天然彩色棉纤维上四分位长度达29 mm～32mm，两种长度分布趋势基本相近，证明大部分天然彩色棉纤维长度较接近细绒棉长度。与新品种本白棉相比，大部分天然彩色棉纤维长度较短；与本试验所用普通本白棉相比，已定型新彩棉四个品种中，棕色系列中新彩棉1号较长，绿色系列中新彩棉3号较长；四个杂优品种天然彩色棉纤维长度都较普通本自棉品种长1 mm～3 mm。考虑纤维长度、长度整齐度及短纤维含量，纤维长度最长的天然彩色棉品种为杂优224，新彩棉棕色系列中最长的是新彩棉1号，新彩棉绿色系列中最长的是新彩棉3号。另外，两个深色彩色棉品种(棕204-1和绿402)纤维长度在24．0 mm左右，短于细绒棉长度，短纤维含量达16．7％～20．0％(见表4)，其品质较差，影响其可纺性能。 2．4．2 细度 根据表4中细度测试结果可以看出，天然彩色棉纤维细度在130 mtex～166 mtex之间，均低于新品种本白棉和普通本白棉，惟有新彩棉1号纤维细度接近普通本白棉，天然彩色棉纤维马克隆值在2．23～3．17之间，进一步证明天然彩色棉纤维的细度较细。其中最细为新彩棉4号，最粗为新彩棉1号。杂优品种中纤维最细为杂优224，就其纤维长度而言，杂优224也是纤维平均长度最长的一个品种。根据新疆天然彩色细绒棉地方标准，新彩棉1、2号马克隆值指标均达B级，即马克隆值标准级别。 2．4．3 强度 根据HVI测试系统断裂比强度试验结果(见表3)可知，除了杂优224比强度与普通本白棉相近外，其余均低于普通本白棉，尤其是两个深色品种天然彩色棉，比强度约为14．07 cN／tex～15．43cN／tex，大大低于普通本白棉。已定型新彩棉品系中新彩棉1号断裂比强度最高，绿色色系新彩棉3号最高，但是棕色色系明显高于绿色色系。新彩棉断裂比强度比本白棉低，杂优品系断裂比强度略高于新彩棉品系。 2．4．4成熟度 根据AFIS单纤维测试系统成熟度比(MR)和不成熟纤维含量(IFC)试验结果(见表4)得出，天然彩色棉纤维之间的成熟度比大部分在0．86～0．89之间，而且均大于0．80，因此，各品种天然彩色棉纤维均为“成熟纤维”(MR>0．80)。其中，深绿色的绿402成熟度比最小，新彩棉1号成熟度比最大。天然彩色棉纤维之间棕色棉较绿色棉成熟度比略偏高，不成熟纤维含量较低，天然彩色棉纤维成熟度比及不成熟纤维含量均与普通本白棉比较接近。 2．4．5 棉结 从表4可以看出，试验所用天然彩色棉纤维的棉结在153粒／g～385粒／g，已定型的新彩棉四个品种棉结约为238粒／g～385粒／g，高于杂优品系和本白棉；杂优品系中，除了杂优226彩色棉的棉结低于两个本白棉外，其余杂优彩色棉的棉结略高于普通本白棉。 2．4．6杂质和微尘 从表2和表4可以看出，试验所用天然彩色棉样品微尘和杂质数量明显高于本白棉。两个深色品种彩色棉杂质数量最高，新彩棉各品种低于杂优各品种。 2．4．7可纺性系数及可纺性评价 由表3HVI测试系统试验结果得出，新彩棉1、2、3号和所有杂优品种天然彩色棉的可纺性系数均大于100，而且均与普通本白棉的可纺性系数相接近，说明大部分天然彩色棉纤维具有较好的可纺性。杂优224天然彩色棉的可纺性系数高于普通本白棉，其可纺性最好；杂优品系彩色棉和新彩棉相比，前者优于后者；根据可纺性系数值，新彩棉棕色系可纺性最好的是新彩棉1号，绿色系最好的是新彩棉3号；两个深色品种的可纺性系数较低，可纺性较差。 2．4．8 色泽及色泽均匀度 从表2可知，深色彩色棉纤维的色泽非常均匀、一致，尤其棕204-1色泽深、纯正又均匀，而且光泽好，手感较好；新彩棉4号手感非常柔软；其他彩色棉色泽均匀度较差，尤其杂优品系棕色彩棉中含有少量本白色束纤维，从而影响其色泽均匀度。绿色棉中也含有本白色纤维，使绿色棉色泽不均匀，这一问题可以通过开清棉工序得到解决。总之，棕色棉的色泽均匀度较绿色棉好。另外，彩色棉含杂较本白棉高，这与HVI和AFIS系统测试结果相符。 3 结论 通过试验分析可知，绝大部分新疆天然彩色棉的物理机械性能和综合品质良好，具有较好的可纺性。试验所用新疆天然彩色棉微尘和杂质数量明显高于本白棉；新疆天然彩色棉与本白棉相比，大部分品种马克隆值偏低，细度略为偏细，棉结含量较高；除了杂优224断裂比强度接近普通本白棉外，其余天然彩色棉较本白棉低；已定型的新彩棉四个品种中，棕色系新彩棉1号和绿色系新彩棉3号具有较好的长度、细度、长度整齐度及成熟度，综合品质较好，可纺性系数较高，可纺性较好。 新疆天然彩色棉中物理机械性能最好的是杂优224，除了含杂、含尘高于普通本白棉外，其余各项指标接近或优于普通本白棉，尤其是纤维2．5％跨距长度指标不仅优于普通本白棉品种，而且接近新品种本白棉，具备了良好的综合品质和可纺性。 新疆天然彩色棉中综合品质较差的是绿402，其纤维长度最短，长度整齐度最差，16 mm以下短纤维含量最高，强度最低，品质较差，可纺性能较低，有待于进一步改进。 新疆天然彩色棉与本白棉相比成熟度没有明显差异；新疆天然彩色棉中，棕色棉较绿色棉色泽均匀。 |
