東非7國棉纖維性能評價

楊　陳

(江西服裝學院，南昌　330201)

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東非7國棉纖維性能評價

楊陳

(江西服裝學院，南昌330201)

摘要：通過測試東非7國棉纖維的馬克隆值、平均長度及其整齊度、強力、斷裂伸長率、纖維棉結(jié)、纖維的長度分布、短絨分布、成熟度、回潮率、質(zhì)量比電阻等各項指標，分析東非7國棉纖維的可紡性能。結(jié)果表明：東非7國棉纖維的成熟度、回潮率、質(zhì)量比電阻均達到紡紗的要求，但從顏色、手感、馬克隆值、強力、斷裂伸長、長度及其整齊度等方面而言，以莫桑比克和馬拉維棉纖維的可紡性相對最佳。

關(guān)鍵詞：東非地區(qū)；棉纖維；性能指標；可紡性

棉纖維是天然友好的服飾纖維材料，以其優(yōu)異的吸濕導汗、柔軟舒適、其色譜齊全及易染色而倍受人們的喜愛，被廣泛應用于各種高檔服裝面料及裝飾產(chǎn)品[1-2]。我國每年都會進口大量的棉花來補充國內(nèi)市場棉花供應缺口，而非洲棉花以其較低的價格和較高的成紗率而備受關(guān)注。據(jù)統(tǒng)計近年來我國每年從非洲進口的棉花總量均在10萬t以上，我國商務部也先后多次派團去考察非洲棉花的質(zhì)量，并有多家國內(nèi)企業(yè)與非洲國家進行合作種植[3-4]。本文以東非7國的棉纖維為實驗材料，檢測評價纖維的質(zhì)量，為我國在進口非洲棉花方面提供參考。

1　實驗部分

1.1實驗材料

東非7國(肯尼亞、坦桑尼亞、烏干達、莫桑比克、津巴布韋、贊比亞、馬拉維)棉纖維。

1.2實驗儀器

HVI1000型大容量棉纖維檢測儀(瑞士烏斯特公司)；aQura棉結(jié)測試儀(印度Premer公司)；CZ-B-80(A-G)可程式恒溫恒濕試驗機(蘇州力高檢測設(shè)備有限公司)；ATL-4202-I千分之一電子精密天平(杭州匯爾儀器有限公司)；Y802A八籃烘箱(常州紡織儀器廠)；YG321型纖維比電阻儀(南通三思機電科技有限公司)。

1.3實驗方法

1.3.1HVI測試

利用ATL-4202-I千分之一電子精密天平稱取東非7國棉纖維各400g，放置在Y802A八籃烘箱中在105℃條件中烘干(以連續(xù)2次間隔15min，箱內(nèi)稱重質(zhì)量差異不超過后一次的0.05%時為徹底烘干)，將徹底烘干的棉纖維放置在CZ-B-80(A-G)可程式恒溫恒濕試驗機中，在溫度20℃、相對濕度65%的條件下平衡24h。利用電子精密天平稱取平衡后的棉纖維各300g，將稱取好的300g平均分成2份。每份150g棉纖維放置在長、寬為260、105mm的紙盒中整理成型，每種棉纖維分成的兩部分中間卷入標有編號的一維條形碼標簽，以便識別。

1.3.2aQura棉結(jié)測試

稱取上述HVI1000型大容量棉纖維測試中經(jīng)CZ-B-80(A-G)可程式恒溫恒濕試驗機平衡后的棉纖維5g，利用AMI(氣流機械分離器)對棉纖維進行開松處理，充分扯松后，均勻鋪在羅拉的喂入口。啟動aQura棉結(jié)測試儀，連續(xù)喂入3min后，打印棉結(jié)測試結(jié)果(檢測報告中，將棉結(jié)定義分為籽屑結(jié)和纖維結(jié)，直徑在600μm左右的為纖維結(jié)，直徑在1000～1400μm范圍內(nèi)的為籽屑結(jié))，輸出棉條(見圖1)。將輸出的棉條均勻鋪放在梳針(棉纖維末端對齊方式，見圖2)，再次啟動aQura棉結(jié)測試儀2min測定各長度纖維百分比含量。

圖1　棉條自動制樣

圖2　棉條放置在梳針片上

1.3.3吸濕回潮

稱取上述HVI1000型大容量棉纖維測試中烘干的東非7國棉纖維各15g，將15g棉纖維稱取均分為5份，每份3g，分別放置在CZ-B-80(A-G)可程式恒溫恒濕試驗機中，在溫度20℃、相對濕度65%的條件下平衡24h，用ATL-4202-I千分之一電子精密天平稱取平衡后每份棉纖維的質(zhì)量，利用下式計算棉纖維的回潮率。將計算所得5次回潮率值取平均值。

(1)

式中：W—回潮率(%)；Ga—濕量(g)；G0—干量(g)。

1.3.4纖維比電阻測試

利用電子精密天平稱取上述HVI1000型大容量棉纖維測試中平衡后的棉纖維各45g，將稱取好的45g棉纖維平均分成3份，每份15g。用鑷子將15g棉纖維放入YG321型纖維比電阻儀的纖維測量盒內(nèi)進行測量，利用下式計算棉纖維的質(zhì)量比電阻，每種棉纖維測量3次，取其平均值。

(2)

式中：ρm—質(zhì)量比電阻(Ω·g/cm2)；R—纖維的電阻值(Ω)；l—兩極限之間距離(2cm);m—纖維質(zhì)量(15g)。

2　結(jié)果與討論

2.1形貌觀察

東非7國棉纖維試樣目測觀察及手感測試結(jié)果如表1所示。通過對棉樣的觀察，發(fā)現(xiàn)莫桑比克和馬拉維的棉纖維顏色潔白而且均勻，其他5個國家的棉花顏色稍微發(fā)黃，而且顏色不均勻。7國棉纖維試樣的手感均比較柔軟，但只有烏干達和贊比亞兩個國家的棉花雜質(zhì)含量較少，其他5個國家的棉花均含有較多的雜質(zhì)，其中以細小的棉籽屑為主。

表1東非7國棉樣的目測外觀及手感特性測試結(jié)果

棉品種顏色顏色特征手感雜質(zhì)含量坦桑尼亞淡黃色不均勻較柔軟較多烏干達淡黃色不均勻較柔軟較多津巴布韋淡黃色不均勻較柔軟較多肯尼亞淡黃色不均勻較柔軟較多莫桑比克白色較均勻較柔軟較多贊比亞淡黃色不均勻較柔軟較多馬拉維白色較均勻較柔軟較多

2.2HVI測試

HVI1000型大容量棉纖維測試結(jié)果如表2所示。從表2可以看出，當其他因素相同時，除了肯尼亞和莫桑比克兩個國家的棉花馬克隆值低于3.7，其他5個國家棉纖維的馬克隆值均在3.7～4.3之間?？梢酝茰y坦桑尼亞、烏干達、津巴布韋、贊比亞和馬拉維5個國家的棉纖維可以滿足紡紗強度的要求。

從表2還可知，東非7國的絕大部分棉纖維的平均長度在20～22mm之間，上半部分平均長度可以達到25～27mm。與國內(nèi)常用棉纖維25～31mm相比，坦桑尼亞、烏干達、津巴布韋、肯尼亞、莫桑比克、贊比亞、馬拉維東非7個國家的棉纖維長度稍短。根據(jù)SKF手冊關(guān)于棉纖維長度與紡紗線密度的大致范圍，可以預測東非7國棉纖維的細度在1.72～2.56dtex之間，可紡紗的線密度在14～40tex之間。

所測試的7國棉纖維試樣中，肯尼亞棉纖維的長度整齊度指數(shù)最低，只有78.3%，津巴布韋棉纖維的長度整齊度比較好，其他5個國家棉纖維的長度整齊度一般。

依據(jù)HVI強力測量值的一般定義，強力小于21cN/tex為很差，22～24cN/tex為差，25～27cN/tex為中等，28～30cN/tex為強，31cN/tex以上為很強。從表2可以看出，坦桑尼亞棉纖維的強力最低，津巴布韋棉纖維的強力最高，其他的強力中等。因此，可以預測用津巴布韋棉纖維紡紗時成紗強力高，坦桑尼亞棉纖維紡紗強力偏低，在原棉選配時要根據(jù)原料的特性合理選擇。

坦桑尼亞、烏干達和肯尼亞3國棉纖維的斷裂伸長率很低，只有馬拉維棉纖維的斷裂伸長率較高，達到了6.0%。從以上分析可以得出7國棉纖維試樣的彈性均較低。但東非7國棉纖維試樣的成熟度在0.85～0.87之間，成熟度良好。

表2東非7國棉纖維的HVI測試結(jié)果

棉品種馬克隆值長度1/mm長度2/mm整齊度/%短纖指數(shù)/%強度/(cN/tex)伸長/%成熟度坦桑尼亞3.8820.8125.8180.623.023.14.90.86烏干達3.7820.8125.908.0323.124.14.30.86津巴布韋4.6123.1727.9183.017.528.65.80.87肯尼亞3.3319.8425.3278.326.222.94.00.85莫桑比克3.1523.0227.9782.218.526.55.50.84贊比亞4.1721.6626.4481.920.624.35.70.86馬拉維4.2122.5227.1882.917.726.26.00.86

2.3aQura測試

2.3.1棉結(jié)測試分析

棉結(jié)測試結(jié)果如表3所示。根據(jù)相關(guān)的文獻資料，在測試棉結(jié)時，aQura與AFIS在結(jié)果上存在相關(guān)性[5-6]，因此可以利用USTER公報分析棉結(jié)的變化規(guī)律。根據(jù)纖維棉結(jié)數(shù)量(表3)和USTER百分位曲線統(tǒng)計圖之間的關(guān)系，得出的結(jié)論為：坦桑尼亞、烏干達和津巴布韋3個國家棉纖維質(zhì)量按棉結(jié)可以達到25%的水平，其余4國可以達到50%的水平。

依據(jù)普梳紡紗過程中棉結(jié)變化規(guī)律曲線(圖3)，以棉包中纖維棉結(jié)的數(shù)量作為100%，可以預測坦桑尼亞、烏干達和津巴布韋3個國家的棉纖維在紡紗過程中，經(jīng)過開清棉，棉結(jié)含量增加95%左右，經(jīng)過梳棉機，棉結(jié)數(shù)量大大降低，只有棉包時棉結(jié)數(shù)量的65%左右?？夏醽?、莫桑比克、贊比亞和馬拉維4個國家的棉纖維經(jīng)過開清工序，棉結(jié)數(shù)量增加80%；經(jīng)過梳棉，棉結(jié)數(shù)量是棉包時的60%，并條工序之后，棉結(jié)的數(shù)量都不再變化。

表3aQura測試棉結(jié)相關(guān)數(shù)據(jù)

棉品種棉結(jié)/粒棉結(jié)質(zhì)量/g棉結(jié)尺寸/μm帶仔屑棉結(jié)/粒帶仔屑棉結(jié)質(zhì)量/g帶仔屑棉結(jié)尺寸/μm棉結(jié)總數(shù)/粒棉結(jié)總質(zhì)量/g平均棉結(jié)尺寸/μm坦桑尼亞4839769371141109554111746烏干達556111694114231142670134770津巴布韋417847087115111948898767肯尼亞6991896921382811151081217746莫桑比克994140680129261088827165743贊比亞9261867021292611211055212753馬拉維8891786861132311071002201731

圖3　普梳紗紡紗過程中棉結(jié)變化規(guī)律曲線

2.3.2長度測試分析

利用aQura測試棉纖維的長度分布與短絨分布等相關(guān)指標，結(jié)果如表4所示，并繪制各國纖維的長度分布如圖4所示。依據(jù)經(jīng)驗參數(shù)可知，環(huán)錠普梳紗從梳棉到筵棉(梳棉喂入的棉花)即經(jīng)過開清棉

工序，原棉的短纖維率約增加0.9%左右。從筵棉到生條，即經(jīng)過梳棉工序短纖維率可減少0.6%左右。從生條到精梳條即經(jīng)精梳機，短纖維率可減少3.4%左右。經(jīng)并條機和粗紗機一般短纖維率沒有變化。

從表4可以看出，按照重量加權(quán)測試得出肯尼亞和莫桑比克棉纖維的短纖維率稍低，低于17%，其他5個國家短絨率均較高，棉纖維長度短且分布不均勻，當短絨率超過15%時，成紗強力與條干會明顯變差。從aQura測試表明，東非7國的短纖維率可以預測莫桑比克的棉纖維在成紗強力和條干均勻度方面較好，其余6個國家棉纖維的成紗強力較低、條干均勻度差，這對棉纖維的利用存在很大的限制，在設(shè)計紡紗工藝時要根據(jù)短絨含量選擇合適的工藝參數(shù)。

表4棉纖維長度、短絨分布等相關(guān)指標

棉品種5%主體長度/mm50%主體長度/mm主體長度/mm短纖維的重量含量/%短纖維的根數(shù)含量/%坦桑尼亞24.8713.3720.9726.3746.20烏干達24.8413.8420.7623.4341.35津巴布韋27.0815.7522.5517.5434.91肯尼亞23.1515.8921.4715.4429.04莫桑比克26.2516.6522.5013.9929.00贊比亞25.1614.0121.1724.5043.55馬拉維26.2515.1321.3520.3638.79

圖4　東非7國棉纖維長度分布

2.4吸濕回潮及質(zhì)量比電阻性能指標

東非7國棉纖維回潮率及質(zhì)量比電阻如表5所示。根據(jù)纖維的干、濕的定義：當纖維的實際回潮率<3.96%為非常干，3.96%～5.8%為干燥，5.9%～6.1%為一般干燥，8.5%～10.5%稍濕。從表5可以看出，烏干達棉樣的回潮率較高達到9.4%，贊比亞棉纖維的回潮率較低，只有6.6%，其它各國的棉纖維回潮率在7%～8%之間。從這些數(shù)據(jù)可以看出，東非7國棉纖維稍濕。

在紡織加工過程中，質(zhì)量比電阻高的纖維容易產(chǎn)生靜電現(xiàn)象，一般紡織纖維質(zhì)量比電阻的對數(shù)值在7以下為好，9以上就必須采取防靜電措施。從表5可以看出，東非7國棉纖維的質(zhì)量比電阻對數(shù)值在6.5左右，因此可以預測在紡紗過程中不易產(chǎn)生靜電。

表5東非7國纖維回潮率、質(zhì)量比電阻

品種指標坦桑尼亞烏干達津巴布韋肯尼亞莫桑比克贊比亞馬拉維回潮率/%8.39.47.38.38.56.67.4質(zhì)量比電阻/(Ω·g/cm2)6.16.46.36.46.56.26.4

3　結(jié)　論

通過測試東非7國棉纖維的外觀、手感、馬克隆值、平均長度、長度整齊度、強力、斷裂伸長率、纖維棉結(jié)、纖維的長度分布，短絨分布、回潮率及質(zhì)量比電阻等棉纖維指標表明，東非7國棉纖維的成熟度、回潮率、質(zhì)量比電阻均達到紡紗的要求，而從顏色、手感、馬克隆值、強力、斷裂伸長、長度及其整齊度等方面而言，以莫桑比克和馬拉維棉纖維的可紡性最高。

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(責任編輯：張祖堯)

收稿日期：2015-06-25

作者簡介：楊陳(1980-)，男，重慶永川人，講師，碩士，主要從事功能性紡織材料的開發(fā)研究。

中圖分類號：TS119.9

文獻標志碼：A

文章編號：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