东非7国棉纤维性能评价

杨　陈

(江西服装学院，南昌　330201)



东非7国棉纤维性能评价

杨陈

(江西服装学院，南昌330201)

摘要：通过测试东非7国棉纤维的马克隆值、平均长度及其整齐度、强力、断裂伸长率、纤维棉结、纤维的长度分布、短绒分布、成熟度、回潮率、质量比电阻等各项指标，分析东非7国棉纤维的可纺性能。结果表明：东非7国棉纤维的成熟度、回潮率、质量比电阻均达到纺纱的要求，但从颜色、手感、马克隆值、强力、断裂伸长、长度及其整齐度等方面而言，以莫桑比克和马拉维棉纤维的可纺性相对最佳。

关键词：东非地区；棉纤维；性能指标；可纺性

棉纤维是天然友好的服饰纤维材料，以其优异的吸湿导汗、柔软舒适、其色谱齐全及易染色而倍受人们的喜爱，被广泛应用于各种高档服装面料及装饰产品[1-2]。我国每年都会进口大量的棉花来补充国内市场棉花供应缺口，而非洲棉花以其较低的价格和较高的成纱率而备受关注。据统计近年来我国每年从非洲进口的棉花总量均在10万t以上，我国商务部也先后多次派团去考察非洲棉花的质量，并有多家国内企业与非洲国家进行合作种植[3-4]。本文以东非7国的棉纤维为实验材料，检测评价纤维的质量，为我国在进口非洲棉花方面提供参考。

1　实验部分

1.1实验材料

东非7国(肯尼亚、坦桑尼亚、乌干达、莫桑比克、津巴布韦、赞比亚、马拉维)棉纤维。

1.2实验仪器

HVI1000型大容量棉纤维检测仪(瑞士乌斯特公司)；aQura棉结测试仪(印度Premer公司)；CZ-B-80(A-G)可程式恒温恒湿试验机(苏州力高检测设备有限公司)；ATL-4202-I千分之一电子精密天平(杭州汇尔仪器有限公司)；Y802A八篮烘箱(常州纺织仪器厂)；YG321型纤维比电阻仪(南通三思机电科技有限公司)。

1.3实验方法

1.3.1HVI测试

利用ATL-4202-I千分之一电子精密天平称取东非7国棉纤维各400g，放置在Y802A八篮烘箱中在105℃条件中烘干(以连续2次间隔15min，箱内称重质量差异不超过后一次的0.05%时为彻底烘干)，将彻底烘干的棉纤维放置在CZ-B-80(A-G)可程式恒温恒湿试验机中，在温度20℃、相对湿度65%的条件下平衡24h。利用电子精密天平称取平衡后的棉纤维各300g，将称取好的300g平均分成2份。每份150g棉纤维放置在长、宽为260、105mm的纸盒中整理成型，每种棉纤维分成的两部分中间卷入标有编号的一维条形码标签，以便识别。

1.3.2aQura棉结测试

称取上述HVI1000型大容量棉纤维测试中经CZ-B-80(A-G)可程式恒温恒湿试验机平衡后的棉纤维5g，利用AMI(气流机械分离器)对棉纤维进行开松处理，充分扯松后，均匀铺在罗拉的喂入口。启动aQura棉结测试仪，连续喂入3min后，打印棉结测试结果(检测报告中，将棉结定义分为籽屑结和纤维结，直径在600μm左右的为纤维结，直径在1000～1400μm范围内的为籽屑结)，输出棉条(见图1)。将输出的棉条均匀铺放在梳针(棉纤维末端对齐方式，见图2)，再次启动aQura棉结测试仪2min测定各长度纤维百分比含量。

图1　棉条自动制样

图2　棉条放置在梳针片上

1.3.3吸湿回潮

称取上述HVI1000型大容量棉纤维测试中烘干的东非7国棉纤维各15g，将15g棉纤维称取均分为5份，每份3g，分别放置在CZ-B-80(A-G)可程式恒温恒湿试验机中，在温度20℃、相对湿度65%的条件下平衡24h，用ATL-4202-I千分之一电子精密天平称取平衡后每份棉纤维的质量，利用下式计算棉纤维的回潮率。将计算所得5次回潮率值取平均值。

(1)

式中：W—回潮率(%)；Ga—湿量(g)；G0—干量(g)。

1.3.4纤维比电阻测试

利用电子精密天平称取上述HVI1000型大容量棉纤维测试中平衡后的棉纤维各45g，将称取好的45g棉纤维平均分成3份，每份15g。用镊子将15g棉纤维放入YG321型纤维比电阻仪的纤维测量盒内进行测量，利用下式计算棉纤维的质量比电阻，每种棉纤维测量3次，取其平均值。

(2)

式中：ρm—质量比电阻(Ω·g/cm2)；R—纤维的电阻值(Ω)；l—两极限之间距离(2cm);m—纤维质量(15g)。

2　结果与讨论

2.1形貌观察

东非7国棉纤维试样目测观察及手感测试结果如表1所示。通过对棉样的观察，发现莫桑比克和马拉维的棉纤维颜色洁白而且均匀，其他5个国家的棉花颜色稍微发黄，而且颜色不均匀。7国棉纤维试样的手感均比较柔软，但只有乌干达和赞比亚两个国家的棉花杂质含量较少，其他5个国家的棉花均含有较多的杂质，其中以细小的棉籽屑为主。

表1东非7国棉样的目测外观及手感特性测试结果

棉品种颜色颜色特征手感杂质含量坦桑尼亚淡黄色不均匀较柔软较多乌干达淡黄色不均匀较柔软较多津巴布韦淡黄色不均匀较柔软较多肯尼亚淡黄色不均匀较柔软较多莫桑比克白色较均匀较柔软较多赞比亚淡黄色不均匀较柔软较多马拉维白色较均匀较柔软较多

2.2HVI测试

HVI1000型大容量棉纤维测试结果如表2所示。从表2可以看出，当其他因素相同时，除了肯尼亚和莫桑比克两个国家的棉花马克隆值低于3.7，其他5个国家棉纤维的马克隆值均在3.7～4.3之间。可以推测坦桑尼亚、乌干达、津巴布韦、赞比亚和马拉维5个国家的棉纤维可以满足纺纱强度的要求。

从表2还可知，东非7国的绝大部分棉纤维的平均长度在20～22mm之间，上半部分平均长度可以达到25～27mm。与国内常用棉纤维25～31mm相比，坦桑尼亚、乌干达、津巴布韦、肯尼亚、莫桑比克、赞比亚、马拉维东非7个国家的棉纤维长度稍短。根据SKF手册关于棉纤维长度与纺纱线密度的大致范围，可以预测东非7国棉纤维的细度在1.72～2.56dtex之间，可纺纱的线密度在14～40tex之间。

所测试的7国棉纤维试样中，肯尼亚棉纤维的长度整齐度指数最低，只有78.3%，津巴布韦棉纤维的长度整齐度比较好，其他5个国家棉纤维的长度整齐度一般。

依据HVI强力测量值的一般定义，强力小于21cN/tex为很差，22～24cN/tex为差，25～27cN/tex为中等，28～30cN/tex为强，31cN/tex以上为很强。从表2可以看出，坦桑尼亚棉纤维的强力最低，津巴布韦棉纤维的强力最高，其他的强力中等。因此，可以预测用津巴布韦棉纤维纺纱时成纱强力高，坦桑尼亚棉纤维纺纱强力偏低，在原棉选配时要根据原料的特性合理选择。

坦桑尼亚、乌干达和肯尼亚3国棉纤维的断裂伸长率很低，只有马拉维棉纤维的断裂伸长率较高，达到了6.0%。从以上分析可以得出7国棉纤维试样的弹性均较低。但东非7国棉纤维试样的成熟度在0.85～0.87之间，成熟度良好。

表2东非7国棉纤维的HVI测试结果

棉品种马克隆值长度1/mm长度2/mm整齐度/%短纤指数/%强度/(cN/tex)伸长/%成熟度坦桑尼亚3.8820.8125.8180.623.023.14.90.86乌干达3.7820.8125.908.0323.124.14.30.86津巴布韦4.6123.1727.9183.017.528.65.80.87肯尼亚3.3319.8425.3278.326.222.94.00.85莫桑比克3.1523.0227.9782.218.526.55.50.84赞比亚4.1721.6626.4481.920.624.35.70.86马拉维4.2122.5227.1882.917.726.26.00.86

2.3aQura测试

2.3.1棉结测试分析

棉结测试结果如表3所示。根据相关的文献资料，在测试棉结时，aQura与AFIS在结果上存在相关性[5-6]，因此可以利用USTER公报分析棉结的变化规律。根据纤维棉结数量(表3)和USTER百分位曲线统计图之间的关系，得出的结论为：坦桑尼亚、乌干达和津巴布韦3个国家棉纤维质量按棉结可以达到25%的水平，其余4国可以达到50%的水平。

依据普梳纺纱过程中棉结变化规律曲线(图3)，以棉包中纤维棉结的数量作为100%，可以预测坦桑尼亚、乌干达和津巴布韦3个国家的棉纤维在纺纱过程中，经过开清棉，棉结含量增加95%左右，经过梳棉机，棉结数量大大降低，只有棉包时棉结数量的65%左右。肯尼亚、莫桑比克、赞比亚和马拉维4个国家的棉纤维经过开清工序，棉结数量增加80%；经过梳棉，棉结数量是棉包时的60%，并条工序之后，棉结的数量都不再变化。

表3aQura测试棉结相关数据

棉品种棉结/粒棉结质量/g棉结尺寸/μm带仔屑棉结/粒带仔屑棉结质量/g带仔屑棉结尺寸/μm棉结总数/粒棉结总质量/g平均棉结尺寸/μm坦桑尼亚4839769371141109554111746乌干达556111694114231142670134770津巴布韦417847087115111948898767肯尼亚6991896921382811151081217746莫桑比克994140680129261088827165743赞比亚9261867021292611211055212753马拉维8891786861132311071002201731

图3　普梳纱纺纱过程中棉结变化规律曲线

2.3.2长度测试分析

利用aQura测试棉纤维的长度分布与短绒分布等相关指标，结果如表4所示，并绘制各国纤维的长度分布如图4所示。依据经验参数可知，环锭普梳纱从梳棉到筵棉(梳棉喂入的棉花)即经过开清棉

工序，原棉的短纤维率约增加0.9%左右。从筵棉到生条，即经过梳棉工序短纤维率可减少0.6%左右。从生条到精梳条即经精梳机，短纤维率可减少3.4%左右。经并条机和粗纱机一般短纤维率没有变化。

从表4可以看出，按照重量加权测试得出肯尼亚和莫桑比克棉纤维的短纤维率稍低，低于17%，其他5个国家短绒率均较高，棉纤维长度短且分布不均匀，当短绒率超过15%时，成纱强力与条干会明显变差。从aQura测试表明，东非7国的短纤维率可以预测莫桑比克的棉纤维在成纱强力和条干均匀度方面较好，其余6个国家棉纤维的成纱强力较低、条干均匀度差，这对棉纤维的利用存在很大的限制，在设计纺纱工艺时要根据短绒含量选择合适的工艺参数。

表4棉纤维长度、短绒分布等相关指标

棉品种5%主体长度/mm50%主体长度/mm主体长度/mm短纤维的重量含量/%短纤维的根数含量/%坦桑尼亚24.8713.3720.9726.3746.20乌干达24.8413.8420.7623.4341.35津巴布韦27.0815.7522.5517.5434.91肯尼亚23.1515.8921.4715.4429.04莫桑比克26.2516.6522.5013.9929.00赞比亚25.1614.0121.1724.5043.55马拉维26.2515.1321.3520.3638.79

图4　东非7国棉纤维长度分布

2.4吸湿回潮及质量比电阻性能指标

东非7国棉纤维回潮率及质量比电阻如表5所示。根据纤维的干、湿的定义：当纤维的实际回潮率<3.96%为非常干，3.96%～5.8%为干燥，5.9%～6.1%为一般干燥，8.5%～10.5%稍湿。从表5可以看出，乌干达棉样的回潮率较高达到9.4%，赞比亚棉纤维的回潮率较低，只有6.6%，其它各国的棉纤维回潮率在7%～8%之间。从这些数据可以看出，东非7国棉纤维稍湿。

在纺织加工过程中，质量比电阻高的纤维容易产生静电现象，一般纺织纤维质量比电阻的对数值在7以下为好，9以上就必须采取防静电措施。从表5可以看出，东非7国棉纤维的质量比电阻对数值在6.5左右，因此可以预测在纺纱过程中不易产生静电。

表5东非7国纤维回潮率、质量比电阻

品种指标坦桑尼亚乌干达津巴布韦肯尼亚莫桑比克赞比亚马拉维回潮率/%8.39.47.38.38.56.67.4质量比电阻/(Ω·g/cm2)6.16.46.36.46.56.26.4

3　结　论

通过测试东非7国棉纤维的外观、手感、马克隆值、平均长度、长度整齐度、强力、断裂伸长率、纤维棉结、纤维的长度分布，短绒分布、回潮率及质量比电阻等棉纤维指标表明，东非7国棉纤维的成熟度、回潮率、质量比电阻均达到纺纱的要求，而从颜色、手感、马克隆值、强力、断裂伸长、长度及其整齐度等方面而言，以莫桑比克和马拉维棉纤维的可纺性最高。

参考文献：

[1] RUPIN M. Dyeing with direct and reactive dyes[J]. Amer Assoc Textile Chemists Colorists, 1976,8(9):54-58.

[2] 李涛，张涛，张开瑞，等.紫外线辐照对棉纤维结构与性能的影响[J].纺织学报，2014,35(3):52-56.

[3] 吴春春，范焕源.非洲棉使用生产实践[J].上海纺织科技，2007,35(10):22-23.

[4] 孔维春.几种非洲棉的性能特点及使用[J].棉纺织技术，2013,41(10):17.

[5] SUN P Z, GUO X, CAO J P. Nep number test reliability of Uster AFIS[J]. Joumal of Xi’an Polytechnic University,2009,23(2):168-175.

[6] 陈玉国.Premer aQura和Uster AFIS测试结果相关性研究[J].上海纺织科技，2009,37(6)：50-55.

(责任编辑：张祖尧)

收稿日期：2015-06-25

作者简介：杨陈(1980-)，男，重庆永川人，讲师，硕士，主要从事功能性纺织材料的开发研究。

中图分类号：TS119.9

文献标志码：A

文章编号：1009-265X(2016)01-0056-05

Cotton Fiber Performance Evaluation of 7 Countries in East Africa

YANGChen

(Jiangxi Institute of Fashion Technology, Nanchang 330201, China)

Abstract：Cotton fiber spinnability of 7 countries in East Africa was evaluated by testing the following indicators of the cotton fibers: Micronaire value, average length and its uniformity, fiber strength, elongation at break, cotton nep, fiber length distribution, short-staple distribution, maturity, moisture regain, mass specific resistance. Researches show that maturity, moisture regain, mass specific resistance of cotton fibers produced in East Africa meet the spinning requirement, but spinnability of fibers in Mozambique and Malawi is relatively optimal in terms of color, hand feeling, Micronaire value, strength, breaking elongation, length and uniformity.

Key words：East Africa; cotton fiber; performance indicators; spinnability