微观察技术如何应用于棉纺织业上
| 日期：04-11-12 20:18:06 编辑：亚洲纺织联盟网 |
微观察技术如何应用于棉纺织业上前言： 纺织纤维顾名思意是用于制成纺织品之纤维，亦即是组成纱线及织物之基本单元，.纺织纤维由直径几微米至几十微米，,长度由几毫米至几十毫米，,甚至更长不等，.内有天然纤维，如植物中棉，麻;动物中之羊，蚕丝;矿物中，如石棉等，另一类化学纤维包括人造纤维，合成纤维等，由纯粹的化学方法或者通过化学方法，用天然材料产生之再生纤维等，除供应衣服饰物产品外，亦能为工业及其它产业提供重要材料。 不论何种纤维，其结构上是具有固定的特征，而此特征亦是纤维的本质属性，不同的纤维有着其不同之物理性及化学性，此等性质亦是决定着该种纤维的使用特征，这些特性原于纤维本身的结构及内含，我们可以由纤维之外形至内层,甚至由深入至纤维分子组成之形态,观察纤维的结构,了解纤维基本单元相互之作用及排列形式.结构内含直接影响着纤维各项性质的内在原因.探索纤维的基本特性,在现时开发化学纤维之新型纤维上,已被广泛利用,而天然纤维则较少应用.纤维微观察之发展:纤维微型观察结构研究,由19世纪至近代三四十年内,不论是理论上,分析方法上,仪器发展上都大有突破,尤其各种新型纤维之诞生,从宏观结构进入微观结构领域,已达新纪元..随着各种光学显微镜及其技术之创新,令微观察技术应用在纤维鉴别法上更为成熟.(一) 微观光学仪及各项方法之发展现今各类光学仪器,林林总总,配合不同需要及不同工艺,例如:(1) 扫瞄电子显微镜 SEM(SCANNING ELECTRON MICROSCOPE)—由光学系统及扫瞄 系统,信号检测系统和图像显示系统,记录系统等组成.电子束从电子枪射出后，经磁透 镜聚焦，并受到两组扫描线圈的偏转作用，然后投射到试样上作光栅状扫描的细电子 束，在显像管的荧光屏得到图像信息。其图像立体感强，试样厚度无限制。(2) 透射电子显微镜 TEM(TRANSMISSION ELECTRON MICROSCOPE)—由电子枪,聚光 镜等成像系统及图像和记录系统组成.(3) 扫瞄隧道显微镜 STM(SCANNING TUNNELLING MICROSCOPE)及(4) 原子力显微镜 AFM(ATOMIC FORCE MICROSCOPE)(5) 偏振光显微镜(POLARIZED MICROSCOPE)—能使光线产生偏振,并在偏振之下观察微 细结构的显微镜.可测量纤维的双折射和取向度。(二) 纤维结构鉴别法：(1) X射线和电子衍射法(X-ray&Electron diffraction)—可利用X射线照射不同纤维时所得 的衍射图像的差别来鉴别各类纤维.(2) 红外光谱法(Infre-red)—利用各种纤维的特征及化学基团，在红外线光谱中,具有的特征 及吸收谱带来鉴别纤维.(3) 紫外光(Ultraviolet),荧光(Fluorescence)—利用不同元素发射的荧光X射线的波长各有 不同,再利用光谱分析.(4) 核磁共振法NMR(Nuclear magnetic resonance) —由自旋动量或角动量不为零的原子核 ，在恒定的外磁埸中，其核磁矩可取各种量子化的方位，在另一个给定频率的电磁波作 用下，原子核的磁能级之间所发生的共振跃迁现象，可以分析分子内原子团或原子排 列的顺序和化学键的性质。(5) 其它,如喇曼光谱法(Raman spectrum),表面分析法(Surface analysis)等.加上各种电子显微 术(Electron microscopy)等。纤维亦可由物理性及化学性能推测纤维结构,其方法：(a) 有热分析法(Thermal analysis),动态和断裂力学法：是在过程控制温度下，测量物质的物理性质与温度关系的一种技术，在化学纤维领域上，应用最多的常用方法，例如，测试质量变化有热重法(TG)及逸出气分析(EGA)，测试温度变化有差热分析(DTA)，测试热含变化有示差扫描量热法(DSC)，测试尺寸变化有热膨胀法，测试力学特性有热机械分析(TMA)，及动态机械分析(DTMA)，测试光学特性有热光学法。(B)质谱分析法(Mass spectrometry)： 试样经离子化后，形成质谱的分析方法。可以测定有机物分子量及结构方式，以及鉴 定有机物及其结构，通过离子感光板取得强度不同的谱线，称为质谱图，根据质谱图 可叛断物质的分子量和结构型式。随着器材及方法之创新，使大家对各种纤维深入了解，微观察技术应用在纤维鉴别上外，更可利用了解纤维的各项特性结构，从而在后工序上作配合性改良，使能生产更优质之纱线及织物，从而对纺织业上作进一步之发展。天然纤维以棉纤维为主，占整个纺织产业的比例很大，棉纺业之发展，除机械上，工艺上之改良，棉花之质量结构，直接影响着成纱之各项物理指标，现用之各项检测仪器，方法，及标准，祇能提供一些数据，大都是平均值，而纺厂按数据控制生产工艺，往往未能了解该批棉纤真正情况，各批棉纤之特性是否接近而配搭，引致成纱后问题出现。(三) 深入了解棉纤维：微结构法在天然棉纤维上之应用，不为广泛，祇有在成熟度上利用显微镜法，主要观察其成熟度情况，而评定此批棉纤之成熟系数之其中一个指标。首先探讨棉纤之结构:特征：(a) 宏观外型结构：一根天然棉纤维为一单细胞，从胚珠表皮细胞，经过约25-30天延伸期，进入约25-30天加厚期而成长。成熟的纤维,呈细长而略扁的管状，顶部最高,中部次之而稍粗,基部最低，横截面，中部最大，基部次之,顶部最小，纤维长度与宽度之比约为1000-3000，成熟的纤维，向外具有天然卷曲，呈螺旋形左及右扭曲，此为棉纤维之特征，成熟的棉纤维扭曲数约为39-65个/厘米，约每毫米反转向一次，未成熟或过度成熟纤维则较少。(b)截面内层结构： 棉纤维截面多为呈腰果型,其次圆形，耳朵形等，由许多同心层组成.徐初生表层外，主 要分层外皮下之初生层，主要由果胶及纤维素纤维组成的网状结构，厚度很薄，约为0.2 微米。其次为次生层，是棉纤维初生层内部淀积的一层胞壁，为棉纤维的主要部份，成 熟棉纤维次生层厚度约为0.4-5微米，层中纤维素微原纤(microfibril)，沿着纤维长度方 向呈螺旋状排列，有左及右旋，螺旋倾斜方向约20-45度，就是棉纤维之主要形态特征— 天然转曲。内部为中腔，是棉纤维生长停止后，次生胞壁遗留下来的未被纤维素填满的 内部空腔。棉纤维经过延伸期及加厚期，纤维素淀渍速度不一，形成明显疏密不同的层 次，称为日轮，一般日轮层总共有25-40层，我们可通过铜氨液膨化处理的棉纤维截面 ，用显微镜观察。这三部份各层的结构与纤维的表面性能有着密切关系，并决定其主要 物理机械性。(四) 棉纤之结构:特征所产生之物理性质对成纱之影响：(1) 天然转曲影响纱线中纤维间抱合力，因而影响成纱之强力，天然转曲多，成纱强力 高，未成熟和过成熟原棉，天然转曲减少，成纱强力低。(2) 表皮层(初生表层)主要成份为果胶，棉腊，对纤维加工及储存性能影响大。(3) 天然纤维素的结晶形式，主要是纤维素I和纤维素II，棉纤维经碱丝光处理后，会由纤维素I转变成纤维素II，而且纤维结晶度会有所降低，光泽显著增加，棉纤维相对密度为1.54-1.56，线密度为1.1-2.2dtex，供丝光工艺作参考。(4) 纤维截面的各部份位置收缩应力都不同，腰果形细胞两边曲率最大，结构较紧，中间顶部次之，两边内侧为过渡区，中间凹入处可及性最大，易存积其它物质及色素，纤维中腔结构，对光泽等光学性质影响极大，并使纤维轻而且保暖，对纤维染色性，卷缩性，手感等有密切关系。(五)再简单了解棉纤维的化学成份：棉纤维的化学成份以纤维素为主，占93-95%，其余为纤维素伴生物，如：蜡质和脂肪约占0.3-1.0%，果胶质约1.0-1.5%，含氮物约1.0-1.5%，灰分约0.8-1.8%，其它约1.0-1.5%。元素成份为：碳44.4%，氢6.2%，氧49.4%。棉纤维的化学成份所产生之化学性质对成品之影响：(1) 棉纤维成份以纤维素为主，纤维素在长时间作用下，或经氧化剂处理，分子键产生断 裂，纤维素被分解。(2) 日照亦使纤维素大分子破坏，尤以紫外线破坏力最强，令纤维素聚合度下降，纤维强 力降低及脆化。(3) 棉纤维所吸收之水份，在热至100度C时被蒸发，到160度C时纤维脱水，240度C 时纤维被破坏至变黄，400-450度C时碳化。(4) 棉纤维吸水后膨化但不易溶解，截面积可扩大40-50%，长度增加1-2%。但在酸溶液或高温水作用下，聚合度下降，强力亦降低。(5) 棉纤维在常温下，对稀碱稳定，在18%烧碱处理时可产生丝光作用。(6) 棉纤维含水率大于9%，相对湿度在75%以上时，纤维素易被微生物分解，棉纤维易发霉。 现行业沿用测试棉纤维成熟度之方法：有(1)中腔胞壁对比法，(2)棉纤维成熟度试验法(偏光仪法)，(3) 棉纤维成熟度试验法(显微镜法)，(4) 棉纤维成熟度试验法(气流法)。现将每种方法简单介绍，首先了解其中一些名词定义。(a) 成熟度比(maturity ratio)：纤维胞壁的增厚度与选定的0.577标准增厚度之比。(b)死纤维(dead fibres)：以无转曲，很少转曲，或几乎没有纤维胞壁的扁平管状到胞壁 稍有发育，转曲较多等各种形态，纤维胞壁的厚度等于或小于纤维最大宽度的五分一。(c)正常纤维(normal fibres)：经18%氢氧化钠溶液膨胀后，中腔呈不连续或几乎没有任何 中腔痕迹的棒状纤维，没有轮廓分明的转曲。(d)薄壁纤维(thin-walled fibres)：经18%氢氧化钠溶液膨胀后，不能划为正常纤维或死纤维 的纤维。(e) 纤维胞壁增厚度(degree of fibre wall thickening)：纤维胞壁的实际横截面积对同样周长 的圆面积之比。(f)成熟纤维百分率(percentmaturity)：在同一样品中，成熟纤维占纤维总根数的平均百分率。(g)不成熟纤维(immature fibres)：发育不良而胞壁薄的纤维，经18%氢氧化钠溶液膨胀后， 呈螺旋状或扁平状态，纤维胞壁薄且呈透明的纤维，纤维胞壁的厚度，小于纤维最大 宽度的四分一。(h)成熟纤维(mature fibres)：发育良好而胞壁的纤维，经18%氢氧化钠溶液膨胀后，呈无 转曲的棒状纤维，纤维胞壁的厚度等于纤维最大宽度的四分一。(1) 中腔胞壁对比法：首先按照棉纤维试验取样方法(如中国国家标准GB6097-85)，制备的试验棉条中取出重约4-6mg的样品，用手扯法加以整理，使成一端齐整的小棉束，先用稀梳，后用密梳梳去短纤维，用手指捏住齐整的一端纤维，梳理另一端纤维，去掉棉束两旁纤维，留下中间部份180-220根纤维，将载玻片擦拭干净，放在黑绒板上，在载玻片边缘上粘贴一些胶水，左手捏住齐整的一端，右手以夹子从棉束另一端取数根纤维，均匀地排列在载玻片上，连逐排列至排完为止，待胶水干后，用挑针把纤维整理平直，并用胶水粘好纤维另一端，然后轻轻地在纤维上面放置载玻片，用400倍显微镜沿载玻片中部逐根观察，根据腔宽壁厚比值确定纤维成熟系数，并可参照标准图示的纤维形态，确定纤维成熟系。 各种不同成熟度纤维分成18组，分别用不同成熟系数表示，完全未成熟的棉纤维，成熟系数为0.00，最成熟的棉纤维,成熟系数为5.00，从0.00—3.75间每隔0.25为一组,即：0.00，0.25，0.50，0.75，1.00，1.25，1.50，1.75，2.00，2.25，2.50，2.75，3.00，3.25，3.50，3.75，再加上4.00和5.00两组共18组。成熟系数越大，棉纤维成熟度越高，一般成熟度在1.4—2.00范围内最适中。腔宽壁厚比值与,成熟系数对照：0.00(成熟系数)=30-22(腔宽壁厚比值)，0.25(成熟系数)=21-13(腔宽壁厚比值)，0.50(成熟系数)=12-9(腔宽壁厚比值)，0.75(成熟系数)=8-6(腔宽壁厚比值)，1.00(成熟系数)=5(腔宽壁厚比值)，1.25(成熟系数)=4(腔宽壁厚比值)，1.50(成熟系数)=3(腔宽壁厚比值)，1.75(成熟系数)=2.5(腔宽壁厚比值)，2.00(成熟系数)=2(腔宽壁厚比值)，2.25(成熟系数)=1.5(腔宽壁厚比值)，2.50(成熟系数)=1(腔宽壁厚比值)，2.75(成熟系数)=0.75(腔宽壁厚比值)，3.00(成熟系数)=8-6(腔宽壁厚比值)，3.25(成熟系数)=0. 5(腔宽壁厚比值)，3.50(成熟系数)=0.33(腔宽壁厚比值)，3.75(成熟系数)=0. 2(腔宽壁厚比值)，4.00(成熟系数)=0 (腔宽壁厚比值)，5.00为不可察觉。一般观察一个视野来决定每根纤维的成熟系数，如形态特殊的纤维，可扩大观察范围，或进一步用测微尺测量几个转曲的腔宽壁厚比例来决定，估计或测量腔宽壁厚时，应在纤维转曲中部宽度最宽处测定，若两壁厚薄不同，可取其平均数，没有转曲的纤维亦须在观察范围内最宽处测定。每根试验棉条试验两个试验试样，每个观测180-220根纤维，两个试验试样试验结果的差值应符合精密度的测定，试验结果以平均成熟系数计算。(2)棉纤维成熟度测试方法 ( 显微镜法 )：此方法是利用显微镜测试经氢氧化钠膨胀后，棉纤维成熟度的试验方法。适用于未经化学处理的棉纤维，棉卷，棉条以及纱线中取出的棉纤维。 首先以国家标准GB 6097 棉纤维试验取样方法取样，原理是利用棉纤维经18%氢氧化钠溶液膨胀后，成熟好的纤维胞壁厚而中腔宽度小，纤维呈捧状，成熟差的纤维胞壁薄而中腔宽度大，纤维呈扁平带状，因此，可根据棉纤维中腔宽度，胞壁厚度的比值和纤维形态来测定棉纤维成熟度。 仪器，工具和试剂： (1)倍数为400倍的显微镜. (2) 载玻片，盖玻片，玻璃捧，绒板，钳子，50mm纤维尺，稀梳，挑针，胶水等。 (3)用于纤维分类计数的计数器。 (4)氢氧化钠溶液:18±0.2%。 从实验室样的不同部位取出至少32束，或从GB 6097棉纤维试验取样方法制备的试验棉条中取出 纤维，组成两份各约10mg的实验室试验样品，两份实验试验样品，分别由两个试验人员用手扯 式或限制器绒板，将纤维整理成平行且一端整齐的棉束。先用稀梳，后用密梳从棉束整齐一端 ，细绒棉梳去16mm及以上的短纤维，长绒棉梳去20mm及以下的短纤维，然后从纵向分开，分 成大致相等的五个试验品,每个试验样品约2mg， 用手指捏住试验样品整齐一端，梳理另一端 ，取走棉束两旁纤维，留下中间部份100根或以上的纤维，在载玻片缘上粘一些胶水，左手握住 纤维的一端，右手用夹子从棉束另一端夹取数根纤维均匀地排在载玻上，将100根或以上的纤维 全部排列在载玻片上，用挑针拨动排列在载玻片上的纤维使之保持平行，伸直，分布均匀，然 后轻轻地盖上玻片，并在其一角滴入18%氢氧化钠溶液，轻压盖玻片，使氢氧化钠溶液浸润每根 纤维并防止产生气泡。 再调节显微镜，使纤维胞壁和中腔之间的反差增强，最好用特定的人工照明，以使纤维分类达 到良好的效果， 逐根观察载玻片上纤维中间部份，按下列两种方法之一测定棉纤维成熟度，并 分别记录每个试验的各类纤维根数。 第一种方法-成熟比将各试验试样的所有纤维分为三类： a.正常纤维； b.死纤维；c. 薄壁纤维。第二种方法-成熟纤维百分率将各种试验试样的所有纤维分为二类： a.不成熟纤维； b. 成熟纤维。 再由两名试验人员各测试五个试验试样，并将试验结果计算(1)成熟度比(M)对于每份实验室试验样品，计算正常纤维和死纤维的平均百分率，然后计算成熟度比。 N-D+0.7M=---------------- (1) 200式中:N-正常纤维的平均百分数，D-死纤维的平均百分数。最后计算两个试验人员的平均成熟度比。(2) 成熟纤维百分率(PM)对于每份实验室试验样品,计算成熟纤维百分率,然后计算平均成熟纤维百分率. M’X100PM=-------------- (2) T式中:M’-成熟纤维根数;T-纤维总根数. 数值修约：成熟度比修约至二位小数,成熟纤维百分率修约至一位小数。可自行制作经18%氢氧化钠溶液膨胀后的棉纤维的典型图例作比对，或可以购买一套具有成熟度指标的校准棉样。成熟纤维百分率和成熟度比之间的换算：成熟度比M可以用下表变换得成熟纤维百分率PM，反之亦然。成熟纤维百分率和成熟度比之间的关系不是线性的，PM与M之间的关系与直线有一定的偏离，但偏离不大。PM和M的关系如下：PM=(M-0.2)(1.5652-0471M) (B1)-------------------------(B1)M=1.762-√(2.439-2.123PM) (B2)---------------------------(B2)PM值和M值之间的相关：M 1.11 1.10 1.09 1.08 1.07 1.06 1.05 1.04 1.03 1.02 1.01 1.00 0.99 0.98 0.97 0.96 PM 94.9 94.2 93.6 93.0 92.3 91.7 91.0 90.3 89.6 89.0 88.2 87.5 86.8 86.1 85.3 84.6M 0.95 0.94 0.93 0.92 0.91 0.90 0.89 0.88 0.87 0.86 0.85 0.84 0.83 0.82 0.81 0.80PM 83.8 83.1 82.3 81.5 80.7 79.9 79.1 78.2 77.4 76.6 75.7 74.9 74.0 73.1 72.2 71.3M 0.79 0.78 0.77 0.76 0.75 0.74 0.73 0.72 0.71 0.70 0.69 0.68 0.67 0.66 0.65 0.64PM 70.4 69.5 68.5 67.6 66.7 65.7 64.7 63.8 62.8 61.8 60.8 59.8 58.8 57.7 56.7 55.6(3)棉纤维成熟度试验方法 ( 偏光仪法 )fibres-polarized apparatus method此方法是用偏光成熟度仪测定纤维成熟度的方法。适用于细绒棉、长绒棉及未经化学处理的棉纱、线松解后的纤维测试成熟系数、成熟度比、成熟纤维百分率。其原理：根据棉纤维的双折射性能，应用光电方法测量偏振光透过棉纤维和检偏振片后的光强度。其光强度与棉纤维的成熟系数、成熟度比、成熟纤维百分率均呈正相关。因而通过一定数学模型转化可求得棉纤维的成熟系数、成熟比、成熟纤维百分率。 仪器、设备及工具：棉纤维偏光成熟度仪，种类很多，例如：(A1Y147)棉纤维偏光成熟度仪：由电表指示试样的纤维数量和透过检偏振片后的光强度，并用专用计算尺求得试样的成熟系数。专用计算用法：将计算尺的中央箭头对准下行纤维数量调整的数值上，在中行查出偏光读数，偏光读数对准的上行刻度即为成熟系数。(A2 Y147)棉纤维偏光成熟度仪-------计算机型由数码管显示试样的纤维数量和透过检偏振片后的光强度，再由计算器进行数据处理后显示出细绒棉的成熟系数、成熟度比、成熟纤维百分率、以及长绒棉的成熟系数。(A3 Y147)棉纤维偏光成熟度仪--------计算机II型用数码管显示试样的纤维数量和透过检偏振片后的光强度，再由计算器数据处理显示并打印出细绒棉的成熟系数、成熟度比、成熟纤维百分率能及同一试样几次试验结果的标准和变异系数等数据。其它：试样校正片，灯泡校正片，校正偏振片，中心线。50mm纤维尺、稀梳（10针/cm）、密梳（20针/cm）、一号夹子、压板、剪刀、限制器绒板、黑绒板、镊子、剪子、载玻片、小夹子。试验试样制备：试验试样回潮率在7％--11％时可在室温下测试。按照GB 6097的规定，从实验室样品取样制作试验棉条或随机取32小束，组成质量约25mg棉样，用手扯法整理棉束。从制备好的试验棉条或棉束中取样排片。方法有两种（任选一种）。第一种方法-----直角拔平法：将试验棉条平放在工作台上，用手轻压试验棉条，用一号夹子将试验棉条一端扯齐，夹取一薄层纤维丛，纤维丛宽25-32mm。用梳子梳去纤维丛中的游离纤维，用一号夹子夹持在离纤维丛整齐一端处（细绒棉16mm、长绒棉20mm），梳去16或20mm及以下的短纤维。将整理的纤维丛放在距载玻片纵向一端5mm位置上，要求纤维平直均匀，纤维几何轴与载玻片长度方向垂直，盖上载玻片，用小夹子夹紧，剪去露出载玻片两侧的纤维。第二种方法---纵向取样或手扯取样法：将纵向取样或手扯取样的试验试样进行手扯整理使纤维平直，一端整齐。手捏棉束整齐一端，用梳子梳理另一端，梳去游离纤维并使纤维伸直，用一号夹子在离棉束整齐一端16或20mm处去短纤维，将棉束分成五个小棉束（二个备用）。手捏小棉束整齐一端，用一号夹子从小棉束尖端分层夹取置于限制器绒板上，迭板长纤维在下，短纤维在上的平直、均匀、一端整齐、宽25-32mm的纤维束，用压板压平。再用一号夹子从整齐一端将纤维束夹紧取下，如有游离纤维用梳子梳去。将平直均匀的纤维束放在距离载玻片纵向一端5mm位置上（纤维几何轴应与载玻片长度方向垂直），盖上载玻片，用小夹子夹紧，剪去露在载玻片两侧的纤维。操作方法：首先检查电表的机械零点是否准确，如有偏离用螺丝刀调整电表的调零螺丝，使电表的指针在“零”上。开启电源，预热20-60min，使仪器达到稳定状态。将夹有空白载玻片的试样夹子插入试样插口中，将衰减片推入光路，调节仪器面板右侧的旋钮，将电表指针或显示器调到100。检查起、检偏振片正交后的透光度，将起偏振片推入光路，此时电表或显示器数应小于8。用仪器上附带的试样校正片（三片）校验仪器，试验结果应在标定值允许误差内即成熟系数差异不超过0.03。如超过允许误差，应调整衰减片或灯的角度。调整满度：将夹有空白载玻片的夹子插入试样插口中，将衰减片推入光路，调节旋钮使电表指针或显示器置于100上。测定试验试样的纤维数量：拔去夹有空白载玻片的试样夹子，插入夹有试验试样的夹子，此时电表指针指示或显示出该试样的纤维数量，示值应在55-65范围内。测定试验试样的透射光强度：将起偏振片推入光路，此时电表指针或显示出偏振光透过试样和检偏振片后的光强度。试验次数及计量：每份样品制备三片试样，各测试一次。三次试验结果的差值应符合精密度的规定。根据以上求得的纤维数量和透过检偏振片后的光强度，用专用计算尺计算或直接由数码管显示出成熟系数、成熟度比、成熟纤维百分率等项指标。以三次测定值求算术平均。若三次测试值极差超过精密度的规定加试二次，剔除异常值后算术平均作为该试样品的试验结果。成熟系数修约至二位小数,成熟度比修约至三位小数，成熟纤维百分率修约至一位小数。(4)棉纤维成熟度测定方法：(气流法)Cotton fibres- Determination of maturity: Air Flow method此方法是通过开松良好、清洁、无规则取向的棉纤维组成的多孔塞，在两种指定条件下对气流的阻力，从而测定棉纤维成熟度的方法。适用于试验从棉包、棉卷、梳棉棉网生条或其它来源的皮棉中取出的棉纤维。马克隆值 micronare value的定义： 一定量棉纤维在规定条件下的透气性的量度，以马克隆刻度表示。马克隆刻度是建立在已由国际协议确定其马克隆值的成套“国际校准棉花标准”的基础上。此方法之原理：试样筒内放入指定质量的棉纤维试样，再先后压成两种不同的固定面积，形成纤维多孔塞。测量试样在两种不同的压缩状态下的透气性。在每一种压缩状态下，气流以指定的流量通过试样，在压力计上指示出试样上下的压力降，以毫米水柱高度表示。得到两个压力降，一个松压纤维塞的压力降用PL标示，另一个紧压纤维塞的压力降用PH标示。这两个压力降用适当的公式可以换算出成熟度比或成熟纤维百分率和纤维线密度。由PL独自决定马克隆值。装置和材料设备：天平：称量至少4g，分度值0.04g，气流仪。压缩样筒：放入4g试样，插入压缩活塞后，两块多孔板之间的松压纤维塞的密度为0.1911g/cm3。测量试样透气性的器件，由下列部分组成：a. 一合适的气泵；b. 若干阀或其它器件，用于控制通过试样的气流；c. 一流量计，用于指示通过试样的气流，以便调整到指定的流量；d. 一压力计，用于测量试样上下的压力降。校准棉样：提供PL和PH标准值的国际校准棉花标准或中国纤维检验局校准棉样样品制备装置：纤维混合器或原棉杂质分析机，用刺棍开松，固定网板集棉，能制备开松良好、清洁、无规则取向、混合均匀的样品。固定网板集棉可达到无规则取向、混合均匀、优于回转尘笼集棉。外进风有利于样品的湿度平衡，优于循环风。在标准条件调湿样品，在流动空气中4h，或在静止空气中12h。不需要预调湿，如果在标准大气中用外进风的纤维混合器制备样品，则可缩短调湿时间。抽样和试样数量：按照GB 1103的规定抽取检验用样品，一批棉花中如果只取样一筒，则至少从中试验2个试样。如果取样一筒以上，则每筒检验用样品中至少试验1个试样，或者按照GB 6097的规定抽取实验室样品。每份实验室样品中至少试验2个试样。每个试样做两次试验。操作： 每天在做一系列试验前，预先对气流仪作必要的调整，样品经开松、除杂、混合并经调湿，然后按照第7章规定的试样数量从样品中称取试样，试样质量为4.00±0.01g。用手指把已称重的试样分成4至6部分，每部分絮成直径约5至7cm的一团。仪器置于“装样”状态 ，小心把第一部分塞入试样筒，铺满底部所有角落。逐次塞入其它部分。注意要把整个试样所有纤维都塞进去，不要遗漏任何纤维。插入压缩活塞并锁紧定位，不要让纤维粘附在试样筒壁和压缩活塞之间。仪器置于“松压试验”状态 ，使气流以对松压纤维塞指定的流量通过试样，10s后在仪器的压力计标尺上记下压力降读数PL，准确到1mm水柱。接着仪器置于“紧压试验”状态 ，使气流以对紧压纤维塞指定的流量通过试样，10s后在仪器的压力计标尺上记下压力降读数PH，也准确到1mm水柱。结果的计算和表示：公式由每一对PL和PH读数换算出成熟度比M、成熟纤维百分率Pm以及其它指标。再计算从同一样品中取出的若干试样的压力降读数PL及PH的平均值以及其它换算值的平均值。公式计算：A1.用式(A1)换算出成熟度比M： M = 0.247PL0.125 (PL / PH)2 - - - - - - - - - - - (A1)A2.用式(A2)换算出成熟纤维百分率Pm(%)： Pm = 95.0 (PL / PH) - 50.8 - - - - - - - - - - - (A2)A3.用式(A3)换算出纤维线密度H (mtex)： H = (60000 / PL) * (PH / PL)1.75 - - - - - - - - - - - (A3)A4.用式(A4)换算出马克隆值Mike(mic)：Mike = 0.60 + (850 / PL) + 40 - - - - - - - - - - - (A4)马克隆值：除以上各种方法测试棉纤维的成熟度外，马克隆值亦是棉纤维的成熟综合指标之一，马克隆值指标更能比较全面地说明棉花同纺纱工艺和产品质量的关系，现今国际上己广泛应用于棉花分级，纺纱工艺参数，质量价值评估等层面上，故值得深入探讨。棉纤维“马克隆值”试验方法Test method for micronaire Value of cotton fibres此方法通过测量由松散、随机排列的一定量棉纤维组成的纤维塞在指定条件下的透气性，从而测定棉纤维的马克隆值的方法。适用于从棉包、棉卷、生条或其它来源皮棉中取出的随机排列的棉纤维。原理：气流通过由试验试样组成的纤维塞，在刻度尺上指示出透气性的变化，以能过纤维塞的流量或纤维塞两端的压力差表示。试样的质量和体积对确定型式的仪器是常数。指示透气性变化的刻度可以用马克隆值单位标定，亦可用流量或压力差的适当单位来表示。并用预先确定的换算曲线或统计关系，把观察读数换算成马克隆值。 设备和材料：天平：称量足以称出气流仪要求的试样，准确度为被称量的±0.2％。气流仪主要部件为：压缩样筒：有两个多孔板，放入指定质量的试样，经压缩后，试样密度0.160-0.30/cm3。测量试样透气性的器具，包括：a. 一只适用的气泵。b. 一只或几只阀门或其它器具，用于控制通过压缩样筒内试样的空气流量或试样两端的压力差。c. 压力计：用于测量试样两端要求的空气压力差；流量计：用于指示通过试样的空气流量。各种气流仪之操作：Y145C型气流仪技术规格及校准和操作 仪器技术规格：流量示值范围：1.0-6.5L/min。测量范围：2.3-6.0mic。试样质量：5±0.01g。压力差：200mm水柱。仪器校准：用水平调节螺丝调节仪器水平状态。翻开仪器上面罩盖，将压力计上端玻璃弯头取下，放上小漏斗，将蒸镏水徐徐灌入压入压力计，至压力计液面的新月形弧与上刻线相切。接通电源，开启电动机，检查抽气泵运转是否正常、稳定而无杂音。检查仪器是否漏气，用橡皮塞头封闭试样筒上口，抽气使压力计的水柱下降到200mm，然后把调节阀调到试样筒间的橡皮管紧紧封闭，观察5min，压力计液面上升不得超过1mm。检查管道是否阴塞：试样筒内不放任何东西，把流量调到最大值，允许压力计液面下降1mm左右，表明管道未阻塞。仪器在机械上调整后，至少用三种校准棉样进行检查。开启并调节气流调节阀，使压力计液面的新月形与下刻线相切。在刻度尺上与转子顶部相应的水平位置处读取马克隆值，估计到小数点后二位。然后关闭气流调节阀，取出试样。在观察液面或转子位置时眼睛应处在同一水平位置，以减少视差。若同一试样需试验二次，则用手扯松试样，重复A2.3条的规定，进行第二次测量。GJC-01、MJQ-175便携式气流技术规格及校准和操作： 仪器技术规格：测量范围：2.5-6.5mic试样质量：8±0.016g。仪器校准：将仪器放置在平稳工作台上，呈水平状态，接通电源。把校正阀插入试样筒内（以扭转动作插入）。将手柄扳到前下方限定位置。将校正阀顶端的圆柱向上拉至限定位置，检查指针是否指在2.5mic，如果不在2.5mic，调节零位调节阀（左侧的一个旋钮）。将校正阀顶端的圆柱向下按入限定位置，检查指针是否指在6.5mic，如果不在6.5mic，调节量程调节阀（右侧的一个旋钮），至指针准确对准二个标记，手柄扳到后上方取出校正阀。标准条件化：调湿和试验用标准大气：应符合GB 6529的规定，温度为20±2℃，相对湿度为65％±3％。在标准大气中调湿试验样品，时间不少于4h。 试验试样：按照GB 6097的规定或有关方面事先的协议，取出足够的试验样品。抽取度试样品，用原棉杂质分析机除去杂质，调湿后按该仪器指定的质量称取2---3份试样，称重准确度为试样质量的±0.2％。 操作： 试验前按仪器说明书对仪器作必要的调整。取覆盖待测样品范围的高中低三种不同马克隆值的校准棉样校准仪器，每种校准棉样至少试验两个试样，以检查仪器的调整是否正确，给出的试验结果是否在正确水平。如果每种校准棉样两个试样的结果与标准值之间的差异超过±0.10马克隆值刻度单位，则认为仪器的性能符合要求。如果两个试样的平均值与标准值之间的差异超过±0.10马克隆值刻度单位，则按照上述程序复试，如果这种棉花复试的两个新试样的平均值与标准值之间的差异不超过±0.10马克隆刻度单位，则结果是合格的；如果其差异继续大于±0.10马克隆刻度单位，那就或者再次调整仪器，并重复上述校验程序或者在已确定的差异的基础上，对以后试验的样品的试验值加上适当的修正值。将试样分几次均匀装入试样筒，切勿丢失纤维。插入压缩活塞锁在固定位置。使气流以适当的流量或压力通过试样，在仪器流量计或压力计的刻度尺上记下读数，精确到±1％左右。一份样品试验两个试样，如果这两个试样的马克隆值差异超过±0.10，则从同一样品中再试验一个新试样，由三个试样计算平均值。 结果的计算和表示：对于刻度尺以马克隆值分度的仪器、计算同一样品试验的所有试样的读数的平均值，报告结果修约到0.1马克隆值。对于刻度尺不是以马克隆值分度的仪器，把直接读数由预先确定的换算曲线或统计关系换算成马克隆值。试验报告应包括下述内容：a. 棉样来源、品种；b. 试验的试样个数，每个试样的读数次数，所用的样品份数；c. 计算的平均值d. 仪器的型式和型号马克隆值的认识： 马克隆(Micronaire)气流仪是一种用气流方法测定棉纤维细度的仪器。而马克隆纤维气流仪的读数值，称为马克隆值(Micronaire value)。此仪器是美国最早的气流仪，专门测试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，专门测试棉纤维。初期，利用美国陆地棉样品,以空气流量(称重法)测定其细度( μg/in)或(微克/2.54厘米)，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，就是Micronaire马克隆。 50年代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。 随着对纤维气流仪理论的深入研究，了解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，许多学者把气流仪读数称为[细度 X 成熟度]，从物理学上，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，当纤维的截面周长不变时，可直接表示纤维细度，当对周长不同的棉花品种进行测试时，马克隆值反映纤维的细度与成熟度的综合性能。马克隆值现为无量纲值，是表示棉花的一项特性，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，取代细度( μg/in)。同品种棉花的马克隆值愈大，表示纤维愈粗，马克隆值愈小，表示纤维愈细。马克隆值指标在棉纺工业上十分广泛应用，因试验工序简单，快捷，世界各国均将其列入标准，例如：美国制定了ASTM D1448《棉纤维马克隆值试验方法标准》，ISO 国际标准,2403-1972《棉纤维马克隆值的测定》，中国国家标准GB/T6498-1992《棉纤维“马克隆值”试验方法》等等。马克隆值Micronair又可简称为mike，国际市埸上将马克隆值介于3.5~4.9之间的棉花,作为正常马克隆值棉花.而马克隆值在3.7~4.2范围的棉花,需要加价1.1美分/磅，新标准中,将3.7~4.2马克隆值的棉花定为A级,而3.5-3.6及4.3-4.9定为B级，3.4以下和5.0以上的定为C级。2.5以下的，需扣15.6美分/磅。马克隆值指标在很大程度上，是反映棉纤维的细度，故我简单制订，马克隆值与纱支之换算表，即简单列出各马克隆值之棉纤维，其支数之棉纱含棉纤维的理论根数，以便日后对纱线之评估之用。马克隆值A级：3.7=1.311(Denier)，8s/1=506.75(根/纤维)，10s/1=405.40(根/纤维)，16s/1=253.37(根/纤维)， 19s/1=213.37(根/纤维)，20s/1=202.70(根/纤维)，26s/1=155.92(根/纤维)， 30s/1=135.13(根/纤维)，32s/1=126.69(根/纤维)，40s/1=101.35(根/纤维)，4.2=1.488(Denier)，8s/1=446.42(根/纤维)，10s/1=357.14(根/纤维)，16s/1=223.21(根/纤维)， 19s/1=187.97(根/纤维)，20s/1=178.57(根/纤维)，26s/1=137.36(根/纤维)， 30s/1=119.05(根/纤维)，32s/1=111.60(根/纤维)，40s/1=89.28(根/纤维)，马克隆值B级：3.5=1.240(Denier)，8s/1=535.70(根/纤维)，10s/1=428.56(根/纤维)，16s/1=267.85(根/纤维)， 19s/1=225.56(根/纤维)，20s/1=214.28(根/纤维)，26s/1=164.83(根/纤维)， 30s/1=142.85(根/纤维)，32s/1=133.93(根/纤维)，40s/1=107.14(根/纤维)，3.6=1.276(Denier)，8s/1=520.82(根/纤维)，10s/1=416.66(根/纤维)，16s/1=260.41(根/纤维)， 19s/1=219.29(根/纤维)，20s/1=208.33(根/纤维)，26s/1=160.25(根/纤维)， 30s/1=138.89(根/纤维)，32s/1=130.21(根/纤维)，40s/1=104.16(根/纤维)，4.3=1.534(Denier)，8s/1=436.04(根/纤维)，10s/1=348.83(根/纤维)，16s/1=218.02(根/纤维)， 19s/1=183.59(根/纤维)，20s/1=174.42(根/纤维)，26s/1=134.17(根/纤维)， 30s/1=116.28(根/纤维)，32s/1=109.01(根/纤维)，40s/1=87.21(根/纤维)，4.9=1.736(Denier)，8s/1=382.65(根/纤维)，10s/1=306.12(根/纤维)，16s/1=191.32(根/纤维)， 19s/1=161.11(根/纤维)，20s/1=153.06(根/纤维)，26s/1=117.74(根/纤维)， 30s/1=102.04(根/纤维)，32s/1=95.66(根/纤维)，40s/1=76.53(根/纤维)，马克隆值C级：3.4=1.205(Denier)，8s/1=551.46(根/纤维)，10s/1=441.17(根/纤维)，16s/1=275.73(根/纤维)， 19s/1=232.19(根/纤维)，20s/1=220.58(根/纤维)，26s/1=169.68(根/纤维)， 30s/1=147.06(根/纤维)，32s/1=137.87(根/纤维)，40s/1=110.29(根/纤维)，5.0=1.772(Denier)，8s/1=374.99(根/纤维)，10s/1=299.99(根/纤维)，16s/1=187.50(根/纤维)， 19s/1=157.89(根/纤维)，20s/1=150.00(根/纤维)，26s/1=115.38(根/纤维)， 30s/1=100.00(根/纤维)，32s/1=93.75(根/纤维)，40s/1=75.00(根/纤维)，因为马克隆值近几年广被应用，除反映棉花质量，更涉及分级与价值上，为此我们有需要找更多相关数据，以便利用其原理及数值，作为对棉花之评估及在应用上配合。 气流仪读数与细度,成熟度的理论关系：(1) 成熟度比与线密度： 中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。 国际上用成熟度比(M)： 上文介绍定义为：成熟度比(maturity ratio)：纤维胞壁的增厚度与选定的0.577标准增厚度之比。 公式：M=λ/0.557，式中:M----成熟度比;λ---胞壁增厚度。 标准胞壁增厚度计算： 棉纤维横断面呈不规则腰圆形,通常是以其周长作理论计算测出其外径,中腔直径及壁厚度。 所谓胞壁增厚度是指胞壁面积填充程度,即λ=S1/S，S1=n/4(D2-d2，S=(n/4)D2于是, λ=1-(d/D)2，而d=D-2δ,所以(d/D)2=(1-2δ/D)2=(1-m)2 其中，m=2δ/D于是,λ=2m-m2式中:m称为径壁比.一般成熟的棉纤维,径壁比m=0.35,代入式得 λ=0.577 因此：标准增厚度选定为λ=0.577。 成熟度比,成熟纤维百分率： 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 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. M=(n1-n2)/200+0.70 式中:M----成熟度比; n1---正常纤维含量,% n2---死纤维含量,% 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。 成熟纤维百分率由下式计算： Pm=n/NX100 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 其它简单测试棉纤维成熟度的方法： 我们可以利用正常的棉纤维胞壁比中腔的直径厚约二分之一，及未成熟的纤维通常较为暗淡而且缺乏光泽等特征，作为分析棉纤维成熟度的基础。 纤维染色法： 利用在同一染缸中，用两种染料，分别为红色和绿色染料，红色为联苯坚牢红，5BL Supral(Geigy)1. 2%。氯冉亭坚牢绿BLL 2.8%。将3克棉纤维试样用薄纱夹着，缝合成一块薄垫，然后在沸腾的蒸馏水里彻底湿透达30分钟，而蒸馏水的容积为样本重量的50倍。样本在沸腾的蒸馏水中处理15分钟后，暂时取走样本以便将氯化钠加入染缸中，再煮15分钟后，加入食盐。染色后，接着用摄氏度40-50暖水冲洗不少于8-10次，最后把样本进行干燥。结果，成熟的棉纤维被染成红色，不成熟的棉纤维被染成绿色，红色出现在纤维素的细胞壁上。另外(1)：可根据不同成熟度的纤维对刚果红染色性能的不同，来测定棉纤维成熟度。先将棉纤维浸入酒精内2分钟，再取出并除去残余酒精，再浸入18%的烧碱溶液内膨化，再取出用蒸馏水洗去残余溶液，再浸入1%刚果红染液中，煮沸几分钟后取出，经干燥，在显微镜下观察，成熟纤维为无转曲的圆柱状，颜色呈鲜红，完全未成熟纤维有转曲，呈管状，颜色很浅，甚至染不上色。另外(2)：可利用直接纯天蓝FF对棉纤维的不同染色性能来测定其成熟度。先将棉纤维浸入酒精内2分钟，再取出并除去残余酒精，再浸入18%的烧碱溶液内膨化，再浸入67%水，16.5%浓度为1%的直接纯天蓝FF溶液，和16.5%氯化钠溶液配制而成的染液，煮沸5分钟，再取出，经干燥，在显微镜下观察，成熟纤维为深蓝色或蓝色，有转曲，呈管状，中腔宽度较大，但不均匀。完全未成熟纤维为淡蓝色，有转曲，中腔很宽，呈扁长形，而死纤维则完全没有颜色，有较多转曲，呈扁长管状。纤维碱处理法：利用烧碱溶液中测试棉纤维膨胀前后的情况，评估成熟度的简便方法，但此法精确性不太准，祗作参考用。首先是取7-10克棉纤维，一半以气流仪方法测出其马克隆值，另一半用40Tw(18-20%)浓度的烧碱溶液，并加入1-1.5%的湿润助剂浸渍，膨胀后，清洗样本，进行干燥，然后再次测其马克隆值。计算方法：成熟度指数=烧碱处理前的马克隆值/烧碱处理后的马克隆值 x 100%细度( μg/in)=1.185 + 0.0075(T2 )-0.020(M.I.)式中： T =处理后样品的马克隆值；M.I. =成熟度指数。各种不同方法及不同仪器的测定标准样，可以国际标准棉样(INTERNATIONAL CALIBRATION COTTON SAMPLE)校准比对，此标准棉样是由国际棉花标准委员会按规定制定。各项测试项目都有实物标准棉样，例如：马克隆值标准棉样，长度标准棉样等，同一标准棉样又有多项测定指标的标定数值。国际标准棉样的使用，必需按照其规定，例如：马克隆值标准棉样其读数从大到小有若干个，校验仪器时，应取两个标准棉样，一个读数较大，一个读数较小，每个棉样最少测试两次，两次测试结果差值不超过0.10单位，超过时另行取样重新测试，如结果仍不符合要求，则调整仪器，检查原因。在整个棉花纤维测试项目很多，主要棉纤维的成熟度，影响着其它特性之表现，故深入了解及探索纤维成熟之真实状熊，对其他特性指标及后加工序有着很大帮助，棉纤维成熟度相关至棉纤维细度，除以纤维气流测定其马克隆值中反映，亦可用细度测量投影法及细度测量振动法等测定其棉纤维细度。细度测量投影法：是利用显微镜或投影仪上直接测量纤维直径或宽度，可将试样切成0.4-0.8毫米片 段，在甘油，石蜡油中拌和，再放在载玻片上，在投影仪上用专用尺测出直径，一 般测300根纤维以上。细度测量振动法：是一种非破坏性纤维细度测量法，利用在一定张力作用下，细度与横向共振频率求 出细度。仪器由调频振荡器，共振状态观察器，张力装置等组成。纤维的上端夹入 上夹持器，下端加预加张力，上下刀口紧靠纤维，上刀口由振动源拖动产生振动 ，使纤维以同样的频率振动，调整所加频率，当纤维的振幅达到最大时，振动源的 频率即为纤维的共振频率，上下刀口间的距离，即为纤维振动段的长度，当长度 L不少于30毫米时，由预加张力P和共振频率f，可计算出纤维线密度N(克/厘米)的 近似值。其公式：N= P / 4L2 f2 。综合各项测试方法，及棉纤维特征对后工序成纱之各项影响，如何能利用其中一些方法，解决现时棉纺纱线的一些问题。现时纺纱厂对棉花之测试项目及方法，抽样型式都不统一及齐全，棉花交易以分级别为主，例如美棉，中国大陆棉，都有着其标准，其涉及之项目有棉纤维的外观测试，及内在物理测试数据，此等数据有着影响该批棉花之等级，及价值之分别。中国大陆棉花分级制度：(以细绒棉国家标准为例)一﹑标准名称﹕棉花细绒棉国家标准1103---1999现行棉花国家标准是国家质量技术监督局于1999年7月颁布﹐从1999年9月1日开始实施的。二﹑质量标准：1﹑品级﹕根据棉花的成熟程度﹑色泽特征和轧工质量三个条件分7个级﹐共1-7级﹐3级为标 准级﹐7级以下为级外。品级有文字标准和实物标准。实物标准是根据文字标准产生 的﹐制作实物标准时须参考以下质量指针﹕(1)品级分别 ： 1级 ：成熟条件(不低于)1.6， 断裂比强度(cn/tex﹐不低于)20。 2级 ：成熟条件(不低于)1.5，断裂比强度(cn/tex﹐不低于) 19。 3级 ：成熟条件(不低于)1.4，断裂比强度(cn/tex﹐不低于) 19。 4级 ：成熟条件(不低于)1.2 ，断裂比强度(cn/tex﹐不低于) 18。 5级 ：成熟条件(不低于) 1.0，断裂比强度(cn/tex﹐不低于) 18。注﹕断裂比强度是采用3.2mm隔距﹐国际标准棉花标准(ICC)检验水平。实物标准使用年限为一年(自当年9月1日至次年8月31日)。 检验方法：以品级实物标准结合品级条件决定。检验品级时应在等级室进行﹐等级室符合GB/T13786标准或具备北窗光线。(2)长度分别﹕(以1mm为级距)，用手扯尺量法进行，得出一束纤维中含量最多的一组纤维的长 度，就是棉花主体长度，分为七个长度级别如下：25毫米﹐包括25.9mm及以下﹔26毫米﹐包括26.0~26.9mm及以下﹔27毫米﹐包括27.0~27.9mm及以下﹔28毫米﹐包括28.0~28.9mm及以下﹔29毫米﹐包括29.0~29.9mm及以下﹔30毫米﹐包括30.0~30.9mm及以下﹔31毫米﹐包括31.0mm及以上﹔检验方法：用手扯尺量法。检验时﹐取有代表性的棉样﹐双手平分﹐抽取纤维﹐反复整理成没有丝团﹑杂物和游离纤维的平直棉束约60mg﹐棉束宽度约20mm﹐置于黑绒板上﹐用纤维专用尺在棉束两端切齐﹐切绒位置以不露黑绒板为准﹐量取两切线之距离。(3)马克隆值﹕分为A﹑B﹑C级﹕A级﹕3.7~4.2B级﹕3.5~3.6﹐4.3~4.9(马克隆值标准级)C级﹕3.4级以下﹐5.0级以上。检验方法：用马克隆值测试仪按GB/T6498的测试方法执行。其中两项指针，长度以1mm分等级和马克隆值等级是从2000年9月1日开始实施。(4)回潮率：公定回潮率为8.5%﹐回潮率最高限度为10.5%。检验方法：按GB/T6102.1(电测法)或GB/T6102.2(烘箱法)的测试方法执行。 (5)含杂率：标准含杂率﹕皮辊棉为3.0%﹐锯齿棉为2.5%。检验方法：按GB/T6499的测试方法执行。(6)危害性杂物：包括异性纤维﹑色纤维等。三﹑检验方法：1﹑取样：每十包抽一包﹐不是十包按十包记。每个取样棉包抽取样品约200-250g。四﹑质量标识：1﹑类型代号﹕黄棉以字母 “Y”标识﹐灰棉以字母 “G”标识﹐白棉不做标识。2﹑品级代号﹕一级至七级﹐用 “1”‧‧‧‧‧‧ “7”标识。3﹑长度级代号﹕25毫米至31毫米﹐用 “25” ‧‧‧‧‧‧ “31”标识。4﹑马克隆值级代号﹕A﹑B﹑C级分别用A﹑B﹑C标识。5﹑皮辊棉﹑锯齿棉代号﹕皮辊棉在质量标识下方加横线 “-----“ 表示﹐锯齿棉不做标识。如﹕2级锯齿白棉﹐长度29毫米﹐马克隆值A级﹐质量标识为﹕229A﹔ 5级皮辊灰棉﹐长度25毫米﹐马克隆植C级﹐质量标识为﹕G-----525C。棉花国际通用标准分级：推行棉花分级 “通用标准”初始于1907年﹐美国国会通过法律授权美国农业部制订棉花品级标准，并提供棉花分级服务。很多产棉国及棉花消费国，相关的纺织行业协会，也接受并参与标准样的制作﹑修订，美国农业部分级标准目前包括：棉花纤维长度，长度整齐度，纤维强力，马克隆值，色泽，前处理，碎叶及杂质含量。因此美国农业部的标准既被称作 “美国标准”又被称作 “国际通用标准”。(1) 棉花纤维长度：定义是指棉花纤维中，一半以上的较长纤维的平均长度，即上半部平均长度，用1/32英寸及1/100英寸作为长度分级间隔单位。(2) 长度整齐度： 定义是指棉花纤维平均长度与上半部平均长度的比率，用百分比表示。 假若所有棉纤维长度都一样，那么，平均长度与上半部平均长度相等，整齐度指数为100，但棉纤 维是天然生长出来的，始终都有差别，故其整齐度总是小于100为合理。(3) 纤维强力： 纤维强力定义为撕断一束一特斯(tex)的纤维，所需要的力度(g)，量度单位为克/特斯(gram/tex)﹐根 据国际通用标准﹐棉花的强力与价值计算﹐正常范围为﹕26.5~28.4GPT(gram/tex)﹐超过或低于此 标准将会有溢价或折扣﹐目前﹐中国国家标准对强力要求未能与国际通用标准般明确规定一般使 用“卜氏强力”(Bressley)。(4) 马克隆值： 马克隆值是代表成熟度及细度的指标。“国际通用标准”将其独立于等级之外与价值挂勾﹐一般正 常的马克隆值范围﹕3.5~4.9﹐超过此范围将会有折扣(参考前数据)。(5)色泽： 色泽用反射率(Rd)及黄度(+b)表示，反射率指明暗度，黄度指着色程度，按照“国际通用标准”﹐棉花按颜色由高到低分为﹕白棉(White)﹑淡点污棉(light Spotted)﹑点污棉(Spotted)﹑淡黄染棉(Tinged)﹑黄染棉(Yellow Stained)﹑淡灰棉(Light Gray)和灰棉(Gray)7个颜色等级。(5) 含杂：定义为棉花中非纤维性物质的含量，如叶碎，韧皮等等，“含杂”亦是分等级的组成因素之一，国际通用标准将含杂率分为7级﹐代表含杂从最低到最高。(6) 含叶：定义为棉花中棉株碎叶含量的目测评估，其等级分7级，每级都有物理标准，并且有一个等外级别。中国国家标准近年逐渐与国际通用标准靠近，此举有利中国棉纺业迈向世界水平。棉纺厂对测试棉花的情况：鉴于棉花分级制度内容之项目部份涉及经济价值，故购买棉花之人员都以品级内容项目为棉花评估之基础，而一般棉纺厂内部对棉花测试之项目，亦并非全面性，及各企业存在内容、项目、测试方法、测试仪器，取样标准等差异。一般棉纺厂测试棉花项目： 1) 品级评定：手扯长度，评定品级。2) 仪器检验：断裂比强度、断裂伸长度、色度Rd、色度+b/极差、级别、马克隆值、 长度L(w)上四分位长度、短绒率(w)、短绒率( n)、5.0%长度、2.5%长度、细度、不成熟纤维含量、(IFC)成熟系数、棉结、带纤维籽屑、僵片、死纤维、总杂质、尘埃、可见杂质、含糖、回潮率、腊质等等。3) 使用仪器：现时测试棉花最先进及最流行之仪器为大容量测试仪〈HVI〉 (HIGH VOLVME INSTRUMENT)，乌斯特HVI系统可以在最快时间内检测 大量原棉样本，并以计算机管理每包棉花之数据。 HVI可测量：马克隆值、纤维长度、50%及2.5%跨距长度，平均长度，上半部平均长度，长 度均力匀度，长，短纤维含量，曲线图和整齐度，1/8英寸隔距长度的纤维束强度，亨特的反 射值及黄度指数，可见的杂质微尘粒数和范围计算等。 乌斯特另外一套纤维信息系统〈AFIS〉，是单纤维测试的仪器，利用气流的原理把杂质与纤 维分离，利用讯号处理鉴别棉纤维、棉结及其它杂质，此仪器可提供广泛相关的分布频率资 料。 此两套系统是比较先进之综合测试仪，但一般纺纱厂未必有此仪器，大部份仍沿用传统之仪 器，如纤维气流仪、纤维长度仪、长度分析仪、纤维强力仪，摩擦系数仪、杂质分析仪等等。 一般纺厂对棉花之级别、长度、马克隆值等较重视，其它项目比较少做，棉花成熟度被马克 隆值所重视，但上述介绍马克隆值在一定程度上是表示纤维细度，是成熟度综合指数之其中 一项． 一般测试项目有否反映棉纤维之真实成熟度？ 马克隆值因与棉价值挂勾，大部份人亦认为马克隆值就是表示棉花之成熟度，但上述介绍马 克隆值是利用气流仪，测定棉纤细度之一个数值，是平均数值，假若用过成熟之纤维及未成 熟之纤维各半，做成试样，通过气流仪测试，其结果数值为中间最好之数值，故未能真实反 映棉花之真正成熟情况‧ 微观测试是通过显微镜，查看棉花真正情况，最能直接观察其成熟如何，腔壁之比例如何等 等。 成熟度最能影响成纱之问题： 以上文中介绍棉纤维各项结构特征，影响着成纱之质量，而最致命之疵点，就是织布后，染 色处理而产生，吸色不均匀，在布面起横档，此种疵点在整个棉纺测试项目中，无法测试 而预知‧ 致命之疵项---布面横档 在现时纺织行业中，若要得知棉纱染色后之结果，必需把该批纱真正织布、染色，才知结果 ，暂时仍未有仪器、方法能预知情况‧布面染色后起横，当然有多个原因，排除织造、染色 问题外 (因此等问题引致起横，是可以分辨出)。 很多人说在圆编针织布面上很难分辨出，起横是甚么问题引致，我的方法法是得知织机喂纱 路数，假设是90路的话，便在成品布面上拆出90条纱，再将每条纱绕在一张咭纸上，有如 花灰纱色咭，但较大一些，再将90块色纱办咭放于对色灯下比对，将深，中，浅，分类，如 色差明显分出，便是棉纱受色率不均，与织造无关。 棉纱染色不均，最大程度上是棉纤成熟度差异大，引致受色量不匀而引起，不同成熟度之棉 纤，在不同比例上成纱而引致染色后出问题。 建立标准档案库 首先建立一个标准档案库，内容包括：A) 各种成熟度之棉纤维标准档案，即每个马克隆值之 标准图样 B) 各种起横棉纤图样。A) 各马克隆值标准图样：抽各种常用之棉花，按其马克隆值排列制图样，包括原棉、棉条及棉 纱(棉纱可按马克隆值计算纱线含纤维根数，作比对实际情况)。B) 起横纤维图样：在过去搜集各种起横成品布，再将起横部份折出制成纤维图样，尝试在起横 纤维图样找出其共通点，作标准样办。 与标准样办比对 搜集大批起横棉纤样品图，与马克隆值图样比对，再印证棉纤真正成熟度，不难发现起横之 棉纤维绝大部份为未成熟纤维，而追寻资料，与纺前测试之棉花马克隆值相差甚远。尝试在未染色前，查看成纱之棉纤成熟度，再评估染色后之情况，经长期运作印证，寻求出成功率，作为企业之标准方法‧对于棉纤维每个特征及成熟度，测试项目，重新认识棉花纤维，在各种清晰数据下，才作出配棉等工艺，令成纱后各项问题得以预先解决。抽样问题：一般棉纺厂，大部份都有做测试棉花、棉纱工作，但单看测试数值，往往无法分析问题原因，主要是抽样测试之抽样条件不同，未按标准处理，变成结果与实际不乎，可规定按国家标准执行。 本文不厌其烦，将各项棉纤成熟度测试方法，及相关棉花之各项标准列出，主要是令大家知 道在微观测试中，利用各种方法(方法可自订)，配合各企业之设备，自行建立标准实际样品图 库(可包括各项目，凡与棉纤维成熟相关而影响成纱质量者)，改善及预知及设定适合之成纱工 艺，及用纱分配‧ ----作者：曾祥---2003年
