天然彩色棉性能測試及可紡性評價

來源：cntextile 發(fā)布時間：2005-3-7 9:08:44

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    用HVI和AFIS兩個測試系統(tǒng)測試了新疆阿克蘇和石河子栽培的天然彩色棉的物理機械性能，并與該地區(qū)本白棉進行了對比分析。試驗結果表明，不同品種的天然彩色棉、不同色澤的天然彩色棉及天然彩色棉與本白棉之間存在著明顯的差異，但也存在共性。與本白棉相比天然彩色棉微塵和雜質含量明顯偏高，但成熟度卻沒有明顯差異；從總體上看，雖然有些天然彩色棉品種的馬克隆值偏低，細度較細，斷裂比強度較低，但是大部分天然彩色棉的物理機械性能和綜合品質良好，具有較好的可紡性能。
    0前言
    天然彩色棉即為內含天然色素的有色棉，雖然已有幾千年的種植歷史，但是由于其產量低、纖維長度短、強力低等原因，長期以來未能得到足夠的重視。隨著現代基因工程技術廣泛應用于育種技術，天然彩色棉的綜合品質才得到明顯改善和提高。天然彩色棉本身含有天然色素，具有自然、古樸的色澤，無需漂白、印染處理，其織物更加柔軟、富有彈性、手感好、穿著舒適，因此天然彩色棉受到人們的極大關注，同時也引起世界各主要產棉國的高度重視。
    近年來，各國紛紛開展了天然彩色棉從品種選育到紡織加工的系統(tǒng)研究，對天然彩色棉有了一定的認識，并達成以下共識：
    (1)天然彩色棉具有天然色素，不需進行化學染色加工，不僅有利于環(huán)保和健康，而且可大大降低紡織生產成本，并且節(jié)約能源；
    (2)由于受氣候和土壤條件的影響，天然彩色棉色素會隨著季節(jié)和種植區(qū)域的變化而不同；
    (3)重復洗滌加工可加深天然彩色棉的色澤，在日光下暴曬，棕色棉色澤將加深，而綠色棉將褪色；
    (4)天然彩色棉具有較好的抗病蟲害性能和耐旱、耐堿性能；
    (5)天然彩色棉具有良好的阻燃性，其織品可用于機動車和飛機等內部裝飾材料；
    (6)天然彩色棉的彈性較好。
    下面對新疆阿克蘇和石河子栽培的天然彩色棉的物理機械性能進行測試分析，并與本白棉進行比較，以期對新疆天然彩色棉的性能及綜合品質有一個深入了解，為棉紡企業(yè)開發(fā)天然彩色棉紡織品提供理論依據。
    1試驗材料和方法
    1．1試驗材料
    試驗選取試樣12個，其中棕色和綠色兩種色系的彩色棉10個；本白棉2個，一個為新品種本白棉，另一個為普通本白棉。各樣品的具體情況見表1。

    1．2試驗儀器及方法
    (1)HVI SPECTRUM束纖維測試儀主要測試天然彩色棉纖維的2．5％跨距長度、長度整齊度、馬克隆值、斷裂比強度、斷裂伸長率、含雜及可紡性系數等。
    (2)AFIS PRO單纖維測試儀主要測試天然彩色棉的上四分位的長度、16．0 mm以下短纖維含量、細度、成熟度比(MR)、不成熟纖維含量(IFC)、棉結數量及微塵、雜質數量等。
    (3)可紡性系數計算?？杉徯韵禂凳峭ㄟ^科學地分析、對比纖維及其成紗的性能，并結合大量試驗而計算出包含經驗數據在內的一項指標。其中與其密切相關的指標有斷裂比強度、纖維長度、長度整齊度和馬克隆值等。
可紡性系數計算公式如下：
    SCI=K1×強度-K2×馬克隆值+K3×長度+K4×長度整齊度-K5
    式中，K1、K2、K3、K4分別為強度、馬克隆值、2．5％跨距長度及長度整齊度系數，均為常數，天然彩色棉與本白棉的系數有一定差異。K1為一常數，天然彩色棉約為322．98，本白棉約為412．7。
    2結果與討論
    2．1 目測外觀性能
    新疆天然彩色棉試樣目測觀察結果見表2。

    2．2 HVI測試結果
    HVI測試結果見表3。
    2．3 AFIS系統(tǒng)測試結果
    AFIS系統(tǒng)測試結果見表4。

    2．4測試結果分析
    2．4．1 長度
    根據HVI和AFIs兩個不同測試系統(tǒng)測得天然彩色棉與本白棉纖維的長度結果(詳見表3和表4)可以看出，絕大部分天然彩色棉纖維的2．5％跨距長度在25 mm～30 mm之間。大部分天然彩色棉纖維上四分位長度達29 mm～32mm，兩種長度分布趨勢基本相近，證明大部分天然彩色棉纖維長度較接近細絨棉長度。與新品種本白棉相比，大部分天然彩色棉纖維長度較短；與本試驗所用普通本白棉相比，已定型新彩棉四個品種中，棕色系列中新彩棉1號較長，綠色系列中新彩棉3號較長；四個雜優(yōu)品種天然彩色棉纖維長度都較普通本自棉品種長1 mm～3 mm?？紤]纖維長度、長度整齊度及短纖維含量，纖維長度最長的天然彩色棉品種為雜優(yōu)224，新彩棉棕色系列中最長的是新彩棉1號，新彩棉綠色系列中最長的是新彩棉3號。另外，兩個深色彩色棉品種(棕204-1和綠402)纖維長度在24．0 mm左右，短于細絨棉長度，短纖維含量達16．7％～20．0％(見表4)，其品質較差，影響其可紡性能。
    2．4．2 細度
    根據表4中細度測試結果可以看出，天然彩色棉纖維細度在130 mtex～166 mtex之間，均低于新品種本白棉和普通本白棉，惟有新彩棉1號纖維細度接近普通本白棉，天然彩色棉纖維馬克隆值在2．23～3．17之間，進一步證明天然彩色棉纖維的細度較細。其中最細為新彩棉4號，最粗為新彩棉1號。雜優(yōu)品種中纖維最細為雜優(yōu)224，就其纖維長度而言，雜優(yōu)224也是纖維平均長度最長的一個品種。根據新疆天然彩色細絨棉地方標準，新彩棉1、2號馬克隆值指標均達B級，即馬克隆值標準級別。
    2．4．3 強度
    根據HVI測試系統(tǒng)斷裂比強度試驗結果(見表3)可知，除了雜優(yōu)224比強度與普通本白棉相近外，其余均低于普通本白棉，尤其是兩個深色品種天然彩色棉，比強度約為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號斷裂比強度最高，綠色色系新彩棉3號最高，但是棕色色系明顯高于綠色色系。新彩棉斷裂比強度比本白棉低，雜優(yōu)品系斷裂比強度略高于新彩棉品系。
    2．4．4成熟度
    根據AFIS單纖維測試系統(tǒng)成熟度比(MR)和不成熟纖維含量(IFC)試驗結果(見表4)得出，天然彩色棉纖維之間的成熟度比大部分在0．86～0．89之間，而且均大于0．80，因此，各品種天然彩色棉纖維均為“成熟纖維”(MR>0．80)。其中，深綠色的綠402成熟度比最小，新彩棉1號成熟度比最大。天然彩色棉纖維之間棕色棉較綠色棉成熟度比略偏高，不成熟纖維含量較低，天然彩色棉纖維成熟度比及不成熟纖維含量均與普通本白棉比較接近。
    2．4．5 棉結
    從表4可以看出，試驗所用天然彩色棉纖維的棉結在153粒／g～385粒／g，已定型的新彩棉四個品種棉結約為238粒／g～385粒／g，高于雜優(yōu)品系和本白棉；雜優(yōu)品系中，除了雜優(yōu)226彩色棉的棉結低于兩個本白棉外，其余雜優(yōu)彩色棉的棉結略高于普通本白棉。
    2．4．6雜質和微塵
    從表2和表4可以看出，試驗所用天然彩色棉樣品微塵和雜質數量明顯高于本白棉。兩個深色品種彩色棉雜質數量最高，新彩棉各品種低于雜優(yōu)各品種。
    2．4．7可紡性系數及可紡性評價
    由表3HVI測試系統(tǒng)試驗結果得出，新彩棉1、2、3號和所有雜優(yōu)品種天然彩色棉的可紡性系數均大于100，而且均與普通本白棉的可紡性系數相接近，說明大部分天然彩色棉纖維具有較好的可紡性。雜優(yōu)224天然彩色棉的可紡性系數高于普通本白棉，其可紡性最好；雜優(yōu)品系彩色棉和新彩棉相比，前者優(yōu)于后者；根據可紡性系數值，新彩棉棕色系可紡性最好的是新彩棉1號，綠色系最好的是新彩棉3號；兩個深色品種的可紡性系數較低，可紡性較差。
    2．4．8 色澤及色澤均勻度
    從表2可知，深色彩色棉纖維的色澤非常均勻、一致，尤其棕204-1色澤深、純正又均勻，而且光澤好，手感較好；新彩棉4號手感非常柔軟；其他彩色棉色澤均勻度較差，尤其雜優(yōu)品系棕色彩棉中含有少量本白色束纖維，從而影響其色澤均勻度。綠色棉中也含有本白色纖維，使綠色棉色澤不均勻，這一問題可以通過開清棉工序得到解決。總之，棕色棉的色澤均勻度較綠色棉好。另外，彩色棉含雜較本白棉高，這與HVI和AFIS系統(tǒng)測試結果相符。
    3 結論
    通過試驗分析可知，絕大部分新疆天然彩色棉的物理機械性能和綜合品質良好，具有較好的可紡性。試驗所用新疆天然彩色棉微塵和雜質數量明顯高于本白棉；新疆天然彩色棉與本白棉相比，大部分品種馬克隆值偏低，細度略為偏細，棉結含量較高；除了雜優(yōu)224斷裂比強度接近普通本白棉外，其余天然彩色棉較本白棉低；已定型的新彩棉四個品種中，棕色系新彩棉1號和綠色系新彩棉3號具有較好的長度、細度、長度整齊度及成熟度，綜合品質較好，可紡性系數較高，可紡性較好。
新疆天然彩色棉中物理機械性能最好的是雜優(yōu)224，除了含雜、含塵高于普通本白棉外，其余各項指標接近或優(yōu)于普通本白棉，尤其是纖維2．5％跨距長度指標不僅優(yōu)于普通本白棉品種，而且接近新品種本白棉，具備了良好的綜合品質和可紡性。
    新疆天然彩色棉中綜合品質較差的是綠402，其纖維長度最短，長度整齊度最差，16 mm以下短纖維含量最高，強度最低，品質較差，可紡性能較低，有待于進一步改進。
    新疆天然彩色棉與本白棉相比成熟度沒有明顯差異；新疆天然彩色棉中，棕色棉較綠色棉色澤均勻。

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