什么是棉花纤维
| 日期：04-11-12 20:16:51 编辑：亚洲纺织联盟网 |
什么是棉花纤维? 棉株长在农田,棉铃是其果实,内含种籽,籽上长着棉纤维.从棉铃摘取后，经过轧棉机加工去掉棉籽,留下的棉纤维就原棉,原棉经过打包后,送往纺织厂加工制成纱.我国盛产棉花,产量约居各国之首.世界各国栽培的棉种主要有两种:1细绒棉.我国有98%的棉田种植,产量高,质量也好.纤维长度23~33mm,细度1.5~2dtex,天然转曲50~80转/cm,可纺制10~60tex的纱;2长绒棉.产量稍低,质量优良,纤维长度33~45mm,细度1.2~1.4dtex天然转曲80~120转/cm,可纺5~12tex的纱. 原棉根据其成熟度,色泽特征和轧工优劣评级.细绒棉分为七个级,三级为标准级,七级以下为级外棉;长绒棉分为五个级.每只棉包都刷上唛头,例如标志427的意义是:4表示原棉品级,27表示棉纤维手扯长度(mm),〜〜〜表示锯齿棉,即由锯齿轧棉机加工而成的,若是皮辊棉,则不使用任何符号. 棉纤维的成熟度与生长的自然环境和收花期有关,它决定了纤维的细度,色泽,强力和弹性.正常成熟的纤维截面大,颜色白,强力高,弹性好.天然转曲多.工厂常采用中腔胞壁对比法来检验纤维成熟度. 原棉的含湿量用含水率表示,而化纤,纱,布的含湿量用回潮率表示.杂质是指混在原棉内非纤维物质,例如棉籽,铃壳,枝叶等碎屑,砂泥或煤屑,小金属物,包皮碎片等.原棉中的杂质会影响用棉量和纱布质量.国家标准规定了原棉的含杂率;锯齿棉为2.5%,皮辊棉为3%. 棉结是若干根纤维纠缠在一起形成的小结,一般有两种:1纤维结,它纯由纤维形成,其中以下成熟纤维和死纤维形成者占多数.结的生成也与纤维细度和加工方法有关,例如细纤维的弯曲刚度差,易被搓成纤维结.2籽壳结:由纤维和其它杂质,如籽，叶,枝的碎屑共同组成.原棉中的棉结,大都在机械摘棉和剧烈轧棉过程中产生的.棉结数量一般在清棉车间会有所增加,而在梳棉车间会有所减少.棉结不仅在纱上产生明显的粗节,而且在布面上形成斑点. 尘屑是指那些能悬浮在空气中的物质微粒.原棉中的尘屑大多由加工造成.其中有50%~80%的纤维碎屑和碎叶皮屑,10%~25%的水溶性物质.尘屑大多存在原棉中或粘附在纤维上.尘屑污染工作环境,危害工作健康,加速机件磨损. 部份苏丹的棉纤维肯胶粘物----蜜露(但不是经常有的),它是棉虫的排泄物,属醣类,性粘,能溶于温水.蜜露在干燥状态下呈硬物,但在纺纱生产过程中因温,湿度增高而软化成粘性物,粘附或聚积在机件上导致缠绕,使生产不能正常进行.故这类原棉在使用前需经预处理,例如将醣化霉 温水喷洒在初步松解的原棉上,静置24h后使用.棉纤维的形态结构 1 棉纤维的截面形态结构成熟正常棉纤维,截面是不规则的腰圆形,中有中腔.示成熟的棉纤维,截面形态极扁,中腔很大,过成熟棉纤维.截面呈圆形,中腔很小. 棉纤维的截面由外至内主要由初生层,决生层和中腔三个部份组成.初生层是棉纤维在伸长形成的初生细胞壁,它的外皮是一层极薄的蜡质与果胶.初生层很薄,纤维素含量也不多.纤维素在初生层中呈螺旋形网络状结构. 次生层是棉纤维在加厚期淀积而成的部分,几乎都是纤维素.由于每日温差的关系,大多数棉纤维逐日淀积一层纤维素.形成了棉纤维的日轮.纤维素在次生层中的淀积并不均匀,以束状小纤维的形态与纤维轴倾斜呈螺旋形(螺旋角约为250~300),并沿纤维长度方向有转向.这是使棉纤维具有天然转曲的原因.次生层的发育加厚情况决于棉纤维的生长条件,成熟情况,它定了棉纤维的主要物理性质. 棉纤维生长停止后遗留下来的内部空隙就是中腔,同一品种的棉纤维,外周长大致相等,次生层厚时中腔就小,次生层薄时就大.中腔内留有少数原生质和细胞核残余,它对棉纤维颜色有影响. 2 棉纤维纵向形态：棉纤维具有天然转曲,它的纵面呈不规则的而且沿纤维长度不断改变转向的螺旋形扭曲.成熟正常的棉纤维转曲最多.未成熟棉纤维呈薄壁管状物,转曲少.过成熟棉纤维呈捧状,转曲也少.棉纤维单位长度中扭转半周,即1800的个数称为转曲数.一般长绒棉的转曲数多于细绒棉,细绒棉的转曲约为39~65个/cm.天然转曲使棉纤维具有一定的抱合力,有利于纺纱工艺过程的正常进行和成纱质量的提高,但转曲反向次数多的棉纤维强度较低. 棉纤维的组成一 棉纤维素 棉纤维素是一种碳水化合物,是在棉花长生过程中由二氧化碳和水经过光合作用而形成的.经过元素定量分析,得知纤维素是由碳素(C),氢(H),氧(O)三元素组成,其组成比例为碳44.4%,氢6.2%,氧49.4%. 纤维素的分子式可以写成(C6H10O5)n,其中n为聚合度,是指一个纤维素分子中含有的基本单元即(C6H10O5)的个数.棉纤维素的分子量和聚合度并不是一个分子都是一样的,这是高分子化合物的特征之一,称为不均匀性或多分散性.有关资料上所载棉纤维素的分子量和聚合度是指一个样品中很多分子的平均值.棉纤维素的聚合度越高,分子量越大,棉纤维的某些物理机械性能也就越好. 根据棉纤维素在一定浓度的氢氧化溶解的不同情况,通过分离,可以得到聚合度和某些性质不同的纤维素,分别称为α—纤维素β—纤维素γ—维生素. α—纤维素:是在室温(20℃)下不溶于17.5% 氧化 溶液中的 素,其聚合度在150以上. β—纤维素:是在室温(20℃)下能溶于17.5% 氧化 溶液,再用醋酸中和沉淀出来的 素,其聚合度在15~150. γ—维生素:是在室温(20℃)下能溶于17.5%,氧化 溶液,再用醋酸中和亦不沉淀的 素,其聚合度在15以下. β—纤维素和γ—维生素也可以概括称为半纤维素,又叫氧化纤维素或水解纤维素.成熟度不好的棉纤维,半纤维素含量较高,则α—纤维素含量相对降低.所以用作军工或化工原料的棉短绒需要经过化验. α—纤维素的含量越高,原料的利用率就越高.二 棉纤维素伴生物 棉纤维素伴生物除天然有色棉的色素由于含量极微和一小部份其它物质尚未查明外,主要有下列几类.(一) 脂肪和蜡质棉纤维表面含有层脂肪和蜡质,其含量随棉纤维成熟程度提高而降低.它能保护棉纤维不易受潮并增润棉纤维的光泽,含量适当时在纺纱过程中能起润滑作用,但它防碍棉纤维及其制品的着色能力.用乙醚,酒精和碱溶液解可以把它除去.(二) 果胶物质 用水抽提棉纤维而得到的水溶液性物质主要为果胶物质,所以也称为水溶物,果胶物质会防碍棉纤维的毛细管作用,除去果胶物质后的棉纤维吸湿性高.(三) 含氮物质 主要是蛋白质和其它含氮的化合物.随着棉纤维成熟度的提高.含氮物质含量则降低.把棉纤维放在水中加热或用碱液蒸煮即可除去. (四)糖类物质 是指多缩戊糖,在棉纤维中含量不多,用乙醚和热水抽取了脂肪,蜡质,有色物质以后剩下的能溶于稀碱溶液的物质,统称为糖类物质.它是以多缩戊糖为主,还有多缩已糖和多缩醛糖等的混合物.因为它们都属于多糖类,有着相似的化学性质,很难分离,因此在用化学分析方法测定时都按多缩戊糖计算.含糖较多的棉纤维在纺纱过程中容易引起绕罗拉,绕皮辊,绕皮圈等现象,影响纺纱工艺及产品质量.(五) 灰分 棉纤维在生长过程中伴有灰分.它是铁,钙,镁.钠,钾等金属元素氧化物的总称.棉纤维成熟度越高,灰分含量越低.军工和化工用的棉短绒化验灰含量,具有重要意义.棉纤维的主要性能1 长度：棉纤维的长度主要取决于棉花的品种,生长条件和初加工.通常细绒棉的手扯长度平均为23~33mm,长绒棉为33~45mm.棉纤维的长度与纺纱工艺及纱线的质量关系十分密切.一般长度越长,且长度整齐度越高,短绒越少,可纺纱越细,纱线条干越均匀,强度高,且表面光洁,毛羽少.2 线密度：棉纤维的线密度(细度)指针是指纤维单位长度的重量.特克斯(tex)是我国线密度的法定计量单位名称,是指1000米长纤维的重量以克表示.其计算式如下;Ntex=(G/L)X1000 (2-1)式中:Ntex—线密度(tex);L—纤维长度 (m)G—纤维重量 (g)特克斯(tex)的千分之一,十分之一和一千倍分别称为毫特(mtex),分特(dtex)和千特(ktex). 以往曾以公制支数作为棉纤维的细度指标.公制支数是指每毫克棉纤维所具有的长度毫米数,其计算式为:Nm=L/G (2-2)式中:Nm—公制支数;L—纤维长度 (mm) G—纤维重量 (mg) 棉纤维的线密度主要决于棉花品种,生长条件等.一般长绒棉较细,为1.11~1.43dtex(9000~7000公支),细绒棉较粗,约1.43~2.22dtex(7000~4500公支).在成熟正常的情况下,棉纤维的线密度小,有利于成纱强力和条干均匀度,可纺线密度低的纱.如果由于成熟差而造成的纤维线密度小,如未成熟,死纤维等,在加工过程中容易扭结,折断,形成棉结,短纤维,对成纱品质有害. 3 吸湿性：表示吸湿性的指标是回潮率.回潮率是指材料所含水分的材料干量的百分率,其计算式如下:W=(G-G0) G0X100(%) 2-3)式中:W—回潮率 (%)G0—材料干量 (g)G—材料湿量 (g) 我国原棉的回潮率一般在8%~13%.原棉含水的多少会影响重量,用棉量的计算及以后的纺纱工艺.回潮率太高的原棉不易开松除杂,影响开清棉工序顺利进行,还容易扭结成“罗卜丝”.回潮率太低则会产生静电现象,造成绕罗拉,绕皮辊,纱条中纤维紊乱,纱的条干不均匀等. 目前我国很多地方原棉的含水多少仍沿用含水率这个指标.含水率是指原棉中所有含水分重量占原棉湿量的百分率.其计算如下:M=(G-G0)/GX100 (%) (2-4)我国规定原棉的标准含水率为10%. 4 强伸性：棉纤维的强伸性通常可用拉伸断裂强力或比强度,断裂长度伸长率表示.拉伸断裂强力是纤维拉伸到断裂时所需的最大外力P,单位是牛顿(N).由于纤维的细度影响纤维的强力,为了比较不同粗细纤维的拉伸性质 ,可将其换算到单位线密度纤维所能承受的最大外力,即断裂比强度Pt,单位为牛每特(N/tex),计算式如下:Pt=P/Ntex (2-5) 断裂长度是以长度形成式表示的强度指标.它的物理意义是设想纤维头尾衔接悬吊起来,直到它因自身重力而断裂时的长度,也就是重力等于强力时的纤维长度, 棉纤维在纺织加工过程于中不断受到外力作用,一定的强度是纤维具有纺织加工性能的必备条件之一,并且纤维强度越高纺得的纱线也越高.棉纤维的强度主要取决于纤维的品种,粗细等.一般细绒棉的断裂长度均为20~30km,长绒棉更高一些.棉纤维的湿强度增加2%~10%. 棉纤维的断裂伸长率是指纤维拉伸到断裂时的伸长与原长的比值的百分率.计算式如下:ε=(La-Lo)/LOX100 (%) (2-6)式中ε为断裂伸长率(%);La为拉伸断裂时的纤维长;LO为拉伸前纤维表度(原长).棉纤维的断裂伸长率为3%~7%. 5 化学稳定性：由于棉纤维的主要组成物质是纤维素,所以它较耐碱而不耐酸.酸会促使纤维素水解,使大分子断裂,从而破坏棉纤维.稀碱溶液在常温下处理棉纤维不发生破坏作用,但会使棉纤维膨化.棉纤维在一定浓度的氢氧化钠溶液或液氨中处理后,纤维横向膨化,从而截面变圆,天然转曲消失,使纤维呈丝一般的光泽,如果膨化的同时再给予拉伸,则在一定程度上改变纤维的内部结构,从而可提高纤维强力.这一处理称为丝光.浓碱高温对棉纤维可能起破坏作用. 6 成熟度：棉纤维中细胞壁的增厚程度,即棉纤维生长成熟的程度称为成熟度.随着成熟度的增加,细胞壁增厚,中腔变小,棉纤维在生长期内,如果受到病,虫,霜等的侵害就会影响纤维的成熟度.棉纤维的成熟度几乎与各项物理性能都有密切关系.成熟正常的棉纤维,天然转曲多,抱合力大,弹性好,有丝光,对加工性能和成纱质量都有益.成熟正常差的棉纤维,线密度小,强力低,天然转曲少,抱合力差,吸湿较多,且染色性和弹性较差,加工中经不起打击,容易纠缠成棉结.过成熟的棉纤维天然转曲少,纤维偏粗 ,也不利于成纱强力.成熟度与纤维各项物理性能关系很大,因此成熟度能综合地反映棉纤维的内在质量.表示成熟度的指标常用的有成熟系数,成熟度比和成熟纤维百分率. 成熟系数是根据棉纤维中腔宽度与胞壁的比值订出的相应数值,如表2-1所示.成熟系数越大,表示棉纤维越成熟.一般正常成熟的细绒棉平均成熟系数为1.5~2.0左右.成熟系数在1.7~1.8时,对纺纱工艺和成纱质量都较理想.长绒棉的成熟系数如用同样的腔宽壁厚比值来看要较细绒棉高些,通常为2.0左右.表2-1成熟系数与腔宽壁厚比值对照表 成熟系数0.0 0.25 0.50 0.75 1.0 1.25 1.50 1.75 2.0腔宽壁厚比值a/b 30~22 21~13 12~9 8~6 5 4 3 2.5 2 成熟系数 2.25 2.50 2.75 3.0 3.25 3.50 3.75 4.0 5.0腔宽壁厚比值a/b 1.5 1 0.75 0.5 0.33 0.20不可察觉 不可察觉 成熟度比是纤维胞壁增厚对任意选定等于0.577的标准增厚之比.纤维胞壁增厚度是纤维胞壁的实际截面积对具有相同周长的圆面积之比.成熟度比值为1时,说明纤维成长率度良好.低于0.8时,说明纤维未成熟. 成熟纤维百分率是一批纤维中,成熟纤维占批纤维根数的百分率.棉花质量要求和经济技术指标一 棉花质量要求： 1 品级GB1103—1999规定棉花根据其成熟程度,色泽特征,轧工质量,棉花品级分成七级,即一至七,三级为品级标准级,七级以下为级外棉. 根据品级条件和品级参考指针,制作品级实物标准.品级实物标准为基本标准和纺制标准.皮辊棉,锯齿棉纺制标准是评定棉花品级的依据,各级实物标准都是底线.黄棉,灰棉,拔杆剥桃棉,由各产棉省,自治区,直辖市参照基本标准副本的品级程度制作参考棉样,最高品级不高于四级. 2 长度：棉花纤维长度以1mm为级距,分为25mm,包括25.9mm及以下26mm,包括25.0~26.9mm,27mm.包括27.0~27.9mm,28mm,包括29.0~29.9mm,30mm,包括30.3~30.9mm,31mm,包括31.0mm及以上. 28mm为长度标准级.五级棉花长于27mm,按27mm计,六,七级棉花均按25mm计. 3 马克隆值：马克隆值分为三个级,即A,B,C级.B级为马克隆值标准级.马克隆值分级范围为:3.7~4.2之间为A级;3.5~3.6或4.3~4.9之间为B级;3.4以下或5.0及以上为C级. 4 回潮率：棉花公定回潮率为8.5%;棉花回潮率最高限度为10.5%. 5 含杂率：棉花标准含杂率皮辊棉为3.0%,锯齿棉为2.5%. 6 危害性杂物：棉花中严禁混入危害性杂物.采摘,交售棉花,禁止使用化纤维编织袋等非棉布口袋,禁止使用有色的或非棉线,绳扎口. 收购,加工皮棉时,发现混有异性纤维,色纤维及其它危害性杂物的,必须挑拣干净.棉花加工过程中,不得混入危害性杂物.二 棉花加工经济技术指标 1 轧花：(1) 皮棉品级,长度,籽棉经过轧花所出的皮棉,其品级,长度应对照国家标准严格检验,不低于原收购籽精试轧衣分时的品级,长度.棉花品级以品级实物标准结合品级条件决定;棉花长度检验用手扯尺量法测定.棉花品级条件参考指标见表6-1.(2) 皮棉含杂率：皮辊棉为3.0%,锯齿棉为2.5%.收购时可机检或估检,估检结果应经常与机检结果相对照,对估检结果有异议时,以机检结果为准,成包皮棉含杂率按机检为准.棉花加工的工艺过程： 工艺过程是生产过程中的主要部份.棉花加工工艺过程是指,直接对籽棉进行加工,使之成为皮棉 ,短绒,棉籽的过程.棉花加工工艺过程可分为三个工艺阶段.即准备阶段，加工阶段和成包阶段，准备阶段采用烘干(或加湿)，清理工艺方法，为后续加工提供含水适宜，充分松懈且清除了大部份外附杂质和部份原生杂质的籽棉。加工阶段对籽棉,棉籽进行轧,剥,对皮棉,短绒进行清理,对不孕籽等下脚料进行清理回收,以收获得棉花加工厂生产的各种产品.成包阶段将单位体积重量很小的松散而富有弹性的皮棉,短绒压缩成型,包装,便于运输,储存和保管.棉花加工工艺过程包括的主要工序有籽棉预处理,轧花,剥绒,下脚料清理回收,打包等.棉花加工过程中出现的产量问题,产量问题,产量质量矛盾等问题必须从系统的角度去考察和分析,如“主机拿产量,辅机拿质量”就是用系统观点解决轧花产量矛盾问题的很好办法. 对《GB1103—1999棉花 细绒棉 执行过程中存在的问题及修改建议》一文的异议与思考 2001年《中国棉花加工》第6期刊登了由 志强,古芝霞撰写的《GB1103—1999〈棉花 棉〉执行过程中存在的 及修改 》以下 称《 与建 》,内文提出了由于GB1103—1999《棉花 棉》(以下简称《标准》是“ 结合其它一些主要产棉国标准特点,在原标准基础上进行修改 的”加之我国“棉农队伍在技术水平上不尽一致,棉 制度不甚规范,造成在执行中存在很 多问题 ,内文归纳了九个,并分别提出了相关的修改建议 .笔者一直从事棉纺工作,在《标准》实施后,也多次参与了对《标准》的宣传活动,对《标准》有一定的了解, 为了《 与建 》后,笔者 ,内文的一些重点如品级实物标准制作的改革,规定含水率上限等)都引起有 部 的重 ,但 多方面 失之偏 ,有的甚至存在 区,本文参照原文 序提出来.加以分析,愿与大家共同商榷. 一 品级问题 品级,顾名思义就是指棉花的质量级别.GB1103—72(以下简称《72标准》从1972年9月1日起就将成熟程度,色泽特征和轧工质量作为品级条件,1999年,《标准》发布后,又沿用了原规 定,但在《GB1103—1999〈棉花 棉〉宣传教材》中提到仅将色泽特征和轧工质量两个因素作为品级条件是棉花标准进一步改革的方向.《问题与建议》建议 取消成熟程度作为品级 条件了，这种思路.笔者也同意成熟程度作为品级条件的意义不大,主要有两方面的原因:一.上 包括一些教材 都明确写到,一般情况下,色泽特征可以反映棉花的成熟程度.因此将二者并列,有重复之嫌;二.品级随时间变化有一定的变化,而作为“反映棉纤维内在质量”的成熟程度却相对稳定,这样,用后者反映前者 难免力不从心.但是,去除成熟程度这一条件,在确定一些特殊棉花品级加色白度差棉花, 棉等时会遇到一定的困难,这就要求扩大棉花品级，表示的内涵来解决这一矛盾,引入断裂比强度作为棉纤维品级考核指标等. 《问题与建议》提到《标准》实施后,有时人们参照马克隆值定品级,对此,笔者难以理解.我们知道,同一马克隆值的棉花,品级可能是一级,二级,甚至三级或四级等.反之,同一品级的棉花,马克隆值则可能是A级,B级以至C级,所以,在实际中,二者之间很难相互借.另外,从理论上看 ,马克隆值高的棉纤维 ,其成熟度不一定好,因为马克隆值并不单单是成熟程度的反映,它和细 度也密切相关的,是细度和成熟度的综合指.标《问题与建议》建议将马克隆值作为品级条件,于上述原因,其最直接的后果是几乎完全改变了品级的内涵,改变了棉花标准的体系,使品级 条件之关系 的不可 和 ,造成人们在确定品级时感到无所适从,难以操作.二 品级实物标准问题 《问题与建议》作者在对不同地区的棉花分级时如何使用棉花品级实物标准这一问题感到迷惑,其实这个问题早有定论,1986年9月1日实行的《棉花品级实物标准管理办法》第十八条明确规定,棉花在出省外时, 当地 单位,以当地省(自治区)仿制标准作为棉花品级的依据.如有不同意,以国家标准.这也是广大棉纺工作者在分级时之遵循的一个基本原则.三 马克隆值问题 由于传统意义上的棉花等级(含品级,长度)在体现棉花使用价值上的局限性,当《标准》引入了马克隆值这一国际上通用的指标,而马克隆值是一个综合指标,和棉纤维的价值直接相关.《标准》根据棉花使用价值的高低,将马克隆值分为A,B,C三个等级 ,各等级马克隆值的范围和国际上的划分方法一致.引入马克隆值丰富了棉纤维品级表示的方法,是对单项以品级,长度表示棉花品的重要 充,马克隆值并非品级的条件之一而和品级 ,长度是并列的关系,二者分别体现了棉纤维品级的三个重要方面.《问题与建议 》中 ,《标准》规定马克隆值以参考指标作为棉花定等条件,并描述了其作为参考指针存在的一系列问题 ,从而提出将其作为考核指标的修改建议 .但是在《标准》的前言中就已很明确规定了从2000棉花年度起,将马克隆值作为棉花的质量考核指.标《标准》只是决定在收花时,马克隆值不作参考核指标.马克隆值 也是五级 (含五级 )以上皮棉质量标准的必然内容之一.四 籽棉品级标准及定级问题 《问题与建议》列举了取消籽棉品级实物标准后引起的一系列问题,因而得出《标准》没有体现科学,公正,可行的原则的结论.而事实上,由于籽棉品级实物标准容易发生变异,在《72标准》实施期内 ,并不制作籽棉品级实物标准 , 规定实际上形同虚 ,因此《标准》根据 现状对此进行了修订 .另外,从1999棉花年度起,国家放开棉花价格,棉农趋利无可厚非,企业也开始有自主定价 ,价格与标准分离,棉花质量也不再是决定价格的唯一因素,《问题与建议 》提出的建议，尤如棉花大战，但似乎没有理由归于《标准》,其产生的主要原因可能恰恰是棉花收购单位不严格执行《标 准》和有可能部份对《标 准》的执行监管不力. 为了应对取消籽棉品级实物标准,《问题与建议》则建议《标准》应考虑试衣机的检定,设计,操作以及质量认可等四个方面的内容,以确保试衣机的准确可靠.如果这样的话,《标准》似乎还应该考虑原棉水分测定仪,烘箱,马克隆值仪和长度分析等有关仪器的相关内容,因为这些仪器同样关系到有关指标检验的结果是否准确.《标准》也将因此变得纷繁复杂,将这些原本属于计量法律法规或其它技术规定调整的范畴让《标准》考虑,确实勉为其难.五 成包皮棉的取样问题 《问题与建议》识为《标准》第5.3.2.1在 定对成包皮棉取样时有两处容易引起 解:一.捋“包身上部”取样 解“取样”.GB/T6975-86《棉花包 》《 准》引用 准,已被GB/T6975-2001取代)以示意 的形式明示了包头和包身的位置,《 准》还强 “ 禁在包头取样”,这样 不会 生 解.二,捋“去除棉包表 后”“再往内于棉包10~10cm深处抽取回潮率样品” 解“ 过去表 ,再往内10~15cm深处”抽取回潮率 样品.实 上, 准起草者包括有 部 已 通过 写宣 教材, 宣 会等多种方法对此了解 ,理解上 不会存在太多 ,不过,笔者 在“棉包”后面加上“表 ”就更清楚了.六 参考指标中的成熟度指标采用问题 《标准》第4.1.2品 参考指标中列举了1~5 对成熟系数的要求, 《问题与建议》在此规定不甚料学,作者特别举例指出了主要原因:《标准》规定一级棉要求不低于成熟系数1.6,可以理解 成熟系数大于1.6都可作为 一级 .不难看出其中明碓的原因 ,从“一级棉要求不低于成熟系数1.6”这一命令 ,并不能得出“成熟系数大于1.6都可作为 一级 ”这一级棉 ,因 而在逻辑关系上,“不低于成熟系数1.6”是一级棉的必要条件,而非充分条件.由于作者逻 辑上的关系,其得出的“《标准》中成熟系数的大小与品级的高低成正相反 ”因此当然也失去了正确的基础. 成熟度的表示指标,各个国家不尽相同,如英国采用成熟度比(M),美国采用成熟纤维百分比(Pm),我国接受前期 的影响一直采用成熟系数(Kz),这三个指数的关系,已有了成熟的计算公式,如Lord公式等,可以方便地执行计算 ,我国在1992年也公布了一系列方法标准,如显微镜 法.偏光振光法和气流法等,用不同指数表示成熟度的情况，进行了充分的准标 ;仪器方面也早有Y147卜 型偏光 ,两次压 法 度成熟度 等,可用之来方便的测得成熟度比(M),成熟纤维 百分比(Pm)和成熟系数(Kz)等. 棉花在我国国民经济中占有非常重要的地位,随着我国加入WTO,制订一个既适合中国国情又和国外先进接轨的棉花标准显得尤为迫切,我们每一个棉花工作者都应为我国棉花标准的不断完善和进步作出自己的贡献,使棉花标准在维护农,工,商合法权益,提高我国棉花质总体水平方面发挥越来越重要的作用,切实承担起保护和促进我国棉花产业的健康发展的重要职责.美国马克隆值指标价差标准 马克隆值指标准能比较全面地说明棉花同纺纱工艺和产品质量的关系.而且马克隆值仪具有使用简便,容易维修,费用低和效率高的优点,所以美国农业部已将马克隆值作为美国陆地棉的质量考核指标,成为与品级,长度并列的指标.美国,马克隆值同棉花价格有联系.棉农无论棉花抵押给联邦政府取得贷款,还是卖给棉商,均需考虑马克隆值,并根据马克隆值的大小,在价格上补扣.马克隆值价差(Micronaire difference)表:美国陆地棉马克隆值价差表(1992----1993年度)马克隆值 马克隆值价差,美分/1b (0.3812元/吨) 手扯长度32mm以下 手扯长度32mm以上5.3及以上5.0~5.23.7~4.23.5~4.93.3~3.43.0~3.22.7~2.92.5~2.62.5以下 -3.90(1.487)-2.50(0.9533)+1.10(0.4194)0-1.35(0.5146)-3.30(1.258)-7.15(7.256)-10.5(4.0026)-15.1(5.7661) -3.1(1.1518)-1.95(0.7434)+1.1(0.4194)0-2.35(0.8959)-4.8(1.83)-8.65(3.2977)-11.85(4.577)-15.6(5.9474)从表中可看出,马克隆值在3.5-4.9范围内 正常马克隆值,价格不加不扣;马克隆值在3.7-4.9以外的,从价格上都要扣减,而且偏离正常马克隆值越多,扣减的幅度也越大.在国际贸易中,也采用合约对马克隆值进行交接的,如在成批的马克隆值与合同不符,就按仲裁结果,由卖方向买方作经济赔偿.气流仪检验马克隆值一 气流仪的发展过程及马克隆值的变迁 马克隆气流仪本来是一种用气流方法测定机械轴或孔的直径的仪器.1947年,美国的W.S.Smith对气流仪进行了改装,把机械测头改为纤维试样筒,研制了纤维气流仪.它采集了许多陆地棉样品,测定了称重法细度( μg/in)和气流仪读数,并以气流仪转子流量计的浮子高度为自变量,以称重法细度为因变量,计算出线性回归方程式,制定了线性刻度,其单位为μg/in,这种仪器的商业名称就是Micronaire,中文译为马克隆. 1950年美国农业部又采集了许多陆地棉和亚洲棉,通过试验,计算了浮子高度与称重法细度的二次回归方程式,制定了非线性刻度.该刻度一直沿用至今.它起初仅用于陆地棉和粗绒棉,长绒棉用不同的刻度. 随着对纤维气流仪理论的深入研究,知道了气流仪读数并不单纯反映纤维细度,而是细度和成熟度的综合反映,许多学者把条流仪读数称为细度X成熟度.从物理上讲,气流仪读数反映了纤维的透气性,是纤维比表面积(纤维表面积/纤维体积)的函数.为了回避气流仪在定义上的分歧意见,美国以Micronaire这种仪器的商业名称作为量的名称和单位名称,用它们取代细度( μg/in). 现在国际上无论陆地棉,亚洲棉(粗绒棉),海岛棉(长绒棉)都采用同一马克隆刻度.严格地说,大家也不再将马克隆值当作细度,但习惯上有的还将它称为细度.1961年,美国制定了ASTM D1448《棉纤维马克隆值试验方法标准》.由于马克隆值这一指标对棉纺工艺很有使用价值,试验速度快,仪器的稳定性很好,因此美国农业部在1966年把马克隆值作为美国棉花的正式检验项目.在所有棉纤维物理性能试验仪器中,气流仪是第一种进入棉花分级室,并在业务检验中得到实际应用的仪器.由于马克隆值检验效果好,以后很快扩大到世界各国,使得马克隆仪成为当今数量最多的棉纤维性能检验仪器.1972年,马克隆值试验方法已制定为国际标准,即ISO 2403—1972《棉纤维马克隆值的测定》.现在美国习惯上将Micronair简称为mike.二 气流仪读数与细度,成熟度的理论关系(一) 成熟度比与线密度 我国目前用成熟度系数(K)表示棉花成熟度.国际上用成熟度比(M)和成熟纤维百分率(Pm)表示棉花成熟度. 成熟度比的定义是:胞壁增厚度对选定等于0.577的标准增厚之比,即:M=λ/0.557-------------(4.3.1)式中:M----成熟度比; λ---胞壁增厚度. 设H表示棉纤维单位长度的质量,即纤维量,也就是线密度;标准增厚度情况下的纤维量H.称为标准纤维量.因为胞壁厚度乘以纤维长度与密度就是纤维量,因此式(4.3.1)也可以表示为:M=H/Hs---------------(4.3.2)1 标准胞壁增厚度 棉纤维干涸后,横断面呈不规则腰圆形,很难直接测出其外径,中腔直径及壁厚等.通常是以其周长复原成一个圆形,如图4.3.1进行理论计算.所谓胞壁增厚度是指胞壁面积填充程度,即λ=S1/S---------------(4.3.3)得S1=n/4(D2-d2)-------------(4.3.4) S=(n/4)D2-----------(4.3.5)于是,λ=1-(d/D)2------------(4.3.6)而d=D-2δ,所以(d/D)2=(1-2δ/D)2=(1-m)2其中,m=2δ/D--------------(4.3.7)于是,λ=2m-m2------------(4.3.8)式中:m称为径壁比.一般成熟的棉纤维,径壁比m=0.35,代入式(4.3.8)得:λ=0.577这就是为什么标准增厚度选定为λ=0.577的原因.2 成熟度比,成熟纤维百分率 英国的Peirce和Lord研究总结出:棉花纤维量H(即纤维单位长度的质量)与棉纤维中正 常纤维含量n1和死纤维含量n2之间,存在以下线性关系: H=0.9370(n1-n2)+135.2-----------(4.3.9) 并定义:具有标准纤维量HS的棉纤维,正常纤维含量n1=67%,死纤维含量n2=7%,即 HS=0.9370(67-7)+135.2.将它和式(4.3.9)代入式(4.3.2),整理后得: M=(n1-n2)/200+0.70--------(4.3.10) 式中:M----成熟度比; n1---正常纤维含量,% n2---死纤维含量,% 式(4.3.10)就是ISO 4912[[棉纤维----成熟度测定----显微镜法]]和GB/T 13777---1992[[棉纤维成熟度试验方法 显微镜法]]标准中计算成熟度比的公式.从式(4.3.10)可以看出,全部为正常纤维时,n1=100,n2=0,此时M=1.2.全部为死纤维时,n1=0,n2=100,此时M=0.2.一般成熟的棉纤维,因λ=0.577,所以M=1.当M<0.8时,则识为是未成熟的纤维.成熟纤维百分率由下式计算:Pm=n/NX100------------(4.3.11)式中:Pm----成熟纤维百分率,%n---成熟纤维根数:N---试样纤维总根数.成熟度比与成熟纤维百分率有如下关系;Pm=(M-0.2)X(1.565-0.471M)X100--------------(4.3.12)或 M=1.762 -? ? ?(二) 气流仪测试马克隆值基本原理 用气流仪测试棉花的马克隆值时,由苛仁钠(Kozeny)公式得: △P=KQS02--------------(4.3.14) 式中:K---比例系数;△ P---气流仪中纤维塞两端气流压力差;Q---流过纤维塞的气流流量;SO---样筒中纤维的比表面积.从式(4.3.14)看出;当流量Q固定时,压差;△ P=K1S02----------(4.3.15)当压差△P固定时,流量;Q=K2/S02-------------(4.3.16)式中:K1,K2为比例系数. 当试样体积一定,试样质量一定,试验时的温湿度条件一定,并按规定的操作方法操作时,K1,K2为常数.从式(4.3.15)看,当取固定的△P的测量可以测出纤维的比表面积S0.从式(4.3.16)看,当取固定的△P时,通过流量Q的测量可以测出纤维的比表面积S0. 所谓纤维的比面积是指纤维的表面积与体积的比值.设纤维的表面积SU,扣除中腔后的体积为V,则对单位长度的纤维,有; S0=Su/V=Nd/[(n/4) (D2-d2)]=4D/(D2-d2) 设纤维的密度为r,则单位长度的纤维量; H=n(D2-d2)r/4 上两式相乘得: SOH=nDr=Ad 对标准增厚的纤维,纤维量为HS,标准增厚度λ=0.577.由式(4.3.6)得;0.577=1-(d/D)2 所以,此时d=0.65D,于是; HS=n(D2-d2)r/4=0.106 n D2r=ΒD2 所以, (SOH)2/HS=K3 即:SOH=(K3HS)/H2,由式(4.3.2)有H=MHS 故, SOH=(K3HS)HMHS=K3/HM-------------(4.3.17) 式(4.3.17)表明,棉纤维的比表面积的平方与其细度(H)和成熟度比(M)的乘积成反比.因此,可以根据式(4.3.15)或式(4.3.16),利用气流仪测试棉纤维的比表面积,再根据式(4.3.17),间接地测试棉纤维的马克隆值(棉纤维细度和成熟度的综合反映).将式(4.3.17)代入(4.3.16)得: Q=K2/S02=K2HM/K3=KHM即:Q=HM-------------(4.3.18)同样,△ P=(1/HM)-------------(4.3.19)式(4.3.18)表明,定压式气流式,通过纤维塞的流量与HM成正比.式(4.3.19)表明,,定流量气流仪,纤维塞两端的压差与棉纤维的HM成反比.三马克隆值与成纱质量和纺纱工艺的关系 要纺制一定粗细的纱线,使纱线具有一定的强力,以承受工艺中的各种应力,赋予纺织品必要的使用性能,纱线横截面内必具有一定的最低根数的纤维.所以,粗纤维纺粗纱,细纤维纺细纱.在其它条件相同的情况下,纤维越细,成纱强力越高,条干均匀度越好.但是,纤维越细,在加工过程中越容易扭结和折断,容易形成棉结. 成熟度高的棉纤维强力好,能经受加工和清棉机械打击,易清除杂质,不易产生棉结和索丝,成品制成率高.成熟度差的棉纤维,则容易形成较多的有害疵点,成品制成率也低.成熟度高的棉纤维,成纱强力高,条干均匀度也较好.但过成熟的棉纤维,抱合力差,成纱强力和条干均匀度反而不好.成熟度高的棉纤维,吸色性好,织物染色均匀. 马克隆值是棉花细度和成熟度的综合反映.因此,它与成纱质量和纺纱工艺都有密切的关系.马克隆值高的棉纤维能经受机械打击,易清除杂质,成纱条干均匀,外观光洁,疵点少,成品的制成率高.但马克隆值过高,会影响成纱强力.马克隆值过低的棉纤维,往往成熟度差,容易产生有害疵点,染色性能差.所以,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.美国农业部的纺纱试验和中外纺纱厂的使用经验均表明,马克隆值低,会产生较多的清钢落棉,纱线外观恶化,但能提高纱线强力和可纺支数,反之,会引起棉纱抱合力的下降,增加棉纱断头,降低了细纱可纺支数,但能降低落棉量,改善纱线外观.所以,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.特别是马克隆值在3.7~4.2范围的棉花,从价格上还要加价.这也就是新标准中,将3.7~4.2马克隆值的棉花定为A级,而3.5以下和5.0以上的定为C级的原因.四 国外马克隆值指标的情况 马克隆值指标能比较全面地说明棉花同纺纱工艺和产品质量的关系.而且马克隆仪具有使用简便,容易维修,费用低和效率高的优点,所以美国农业部将马克隆值作为美国陆地棉的质量考核指标,成为与品级,长度并列的指标. 在美国,马克隆值同棉花结价有联系.棉农无论将棉花抵押给联邦政府以取得贷款,还是卖给棉商,均需考虑马克隆值,并根据马克隆值的大小,在价格上补扣.马克隆值价差(Micronaire difference)见表4.3.1. 表4.3.1美国陆地棉马克隆价差表(1992~1993)年度) 马克隆值 马克隆价差,美分/1b. 手扯长度32mm及以下 手扯长度33mm及以上 5.3及以上5.3~5.23 .7~4.23.5~4.93.3~3.22.7~2.92.5~5.62.5以下-3.90-2.50+1.100-1.35-3.30-7.15-10.50-15.15-3.10-1.95+1.100-2.35-4.80-8.6511.85-15.60 从表中可看出,马克隆值在3.5~4.9范围内为正常马克隆值,价格不加不扣.马克隆值在3.7~4.2范围,要从价格上加价.马克隆值在3.5~4.9以外的,从价格上都要扣减.而且,偏离正常马克隆值越多,扣减的幅度也越大.在国际贸易中,也有采用合约对马克隆值进行交接的.如货批的马克隆值与合同不符,就按仲裁机构的仲裁结果,由卖方向买方作经济赔偿.五 马克隆值的测定方法 马克隆值的测定方法按GB/T6498—1992《棉纤维“马克隆值”试验方法》进行.但就配合GB 1103—1999标准使用,还需注意以下一些情况. 1 马克隆值标样马克隆值的测定是建立在一套马克隆值标准棉花标样的基础上的.即要使用马克隆值标准棉花标样标定仪器,由仪器测定试样.马克隆值标样可采用“国际校准棉花标准(ICC)”或国家标样.国家标样有两种,分别为:GSBW12002—1996《HVI校准棉花》咎GSBW12003—1996《校准棉花》,这两种标样都可以用作马克隆值标准使用. 2 取样方法GB1103—1999标准要求的取样方法与GB/T6498—1992标准采用的取样方法是不同的,这一点特别注意.GB/T6498—1992标准强调的是试准确,而GB1103—1999不但强调测试准确,而且强调要给整批棉花马克隆值的离散情况,因此采用了不同的取样方法.GB/T6498—1992规定,从批样产生试验室样品.试验室样品的份数由批量大小确定:100包及以下取1份,101包~300包,取2份:301包~500包,取3份:500包以上,取4份.试验室样品经过充分混合后,随机抽取马克隆值试样.每个试验室样品测试2个试验试样,每个试样测试1次.当2个试样的测试结果的差值超过0.1马克隆值时,再增试第3个试样.3GB1103—1999规定,从批样中随机抽取批样数量的30%,逐样测试马克隆值,即每个马克隆值样品都作为1个试验室样品.然后按GB/T6498—1992标准要求进行测试.这里的主要区别是抽取的30%样品不能合在一起混和.3 马克隆值的修正 进行马克隆值试验时,要用国际校准棉花标准或国家校准棉花标样,使测试结果到标准水平上,在标准温湿度条件下试验,用校准棉样的测试结果与马克隆值标准的差异应在0.1以内,否则应检查原因.但在非标准温湿度条件下进行试验,试验结果与标准值的差异可能会超过0.1马克隆值.特别在收购现场用气流仪测试马克隆值时,因温湿度条件不满足要求,测试结果往往超差,因此要进行修正.具体做法如下:(1) 将标准棉花标样放在与收购检验棉样相同的环境条件下调湿平衡.(2) 将马克隆仪及其它设备调整到正常的工作状态.(3) 测试校准棉花标样的马克隆值M,标样的标准马克隆值为M0,则修正值△ =M0-M--------------(4.3.20)(4) 在相同的条件下测试收购棉样的马克隆值m,则修正后的马克隆值为:m0=m+△------------(4.3.21) m0就作为实际检验结果.为简单起见,最好用马克隆值标准值与收购棉花的马克隆值相接近的校准棉花标样,即选用M0的接近于m0的标样.否则,为求得修正值一般上要用2个或3个不同标准值的校准棉样. 4 平均马克隆值的计算 试验表明,混合棉的平均马克隆值不等于各成分重量加权的算术平均值,而等于各成分重量加权的调和平均数.设有N组数据,m1,m2,-------Mn;相应的权为w1,w2-----Wn则其调和平均值m的计算式是:例5包棉花,其重量分别为(kg):82,85,88,90,86,测得马克隆值分别为:3.4,3.6,3.8,4.2,3.9.求平均马克隆值m.解:这里N=5.wi为第I包的重量,wi为相应的马克隆值,代入式(4.3.22)得:若简单地计算重量加权平均值,平均值为3.79,与上面计算的调和平均值的结果不完全相等.
