棉纤维成熟度

纤维细胞壁加厚的程度

棉纤维成熟度是指纤维细胞壁加厚的程度，细胞壁愈厚，其成熟度愈高，纤维转曲多，强度高，弹性强，色泽好，相对的成纱质量也高；成熟度低的纤维，各项经济性状均差，但过熟纤维也不理想，纤维太粗，转曲也少，成纱强度反而不高。

定义

棉纤维成熟度是指纤维胞壁的加厚程度。棉纤维中纤维素越充满，胞壁越厚，成熟度越好。棉纤维的成熟度与生长条件、棉花品种有关，特别受生长条件影响较大，正常吐絮后采摘的一批棉花中包含成熟的和不成熟的纤维，通常所指的棉纤维成熟度，是指一批棉花的平均成熟度。

指标

描述棉纤维成熟度的指标很多，主要有正常纤维、死纤维、薄壁纤维、成熟纤维、不成熟纤维、成熟系数、成熟度比、成熟纤维百分率等。

正常纤维：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。

死纤维：从无转曲、很少转曲或几乎没有纤维胞壁的扁平带状到胞壁稍有发育、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1/5。

薄壁纤维：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。

成熟纤维：发育良好而胞壁厚的纤维。经18%氢氧化钠溶液膨胀后，呈无转曲的棒状纤维。

不成熟纤维：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1/4。

成熟系数：表示棉纤维成熟度的一种指标，根据棉纤维中腔宽度与胞壁厚度的比值订出的相应数值。比值越小，成熟系数越大，表示越成熟。

成熟度比：纤维胞壁的增厚度与选定的O.577标准厚度之比。

成熟纤维百分率：在一样品中，成熟纤维占纤维总根数的平均百分率。

棉纤维成熟度的测试方法大致有：中腔胞壁对比法、偏光测定法、显微镜法（氢氧化钠处理法）、染色法、气流法等。不同的测试原理和方法能得到不同的成熟度指标。

性能

①纤维形态：棉纤维的次生胞壁淀积过程中呈螺旋结构，在棉铃吐絮、纤维干涸收缩时产生扭转，形成随机分布的左旋和右旋，称为天然转曲。随生长时的昼夜温度、光照不同，次生胞壁淀积速度也不同，形成疏密相间的同心层次，称为“日轮”。在显微镜下观察，成熟棉纤维有较多丰满的绳状转曲，胞壁较厚，中腔较小，截面呈腰圆形；未成熟棉纤维纵向转曲少，胞壁较薄，中腔明显，腔宽大于胞壁厚度；极不成熟棉纤维纵向呈扁平带状，无转曲或有极少折转，胞壁极薄，截面形态很不规则；过成熟棉纤维呈棒状，极少转曲，中腔不明显。

②纤维品质：同一品种棉纤维的外圆周长基本相同，因而纤维胞壁厚度可作为纤维成熟程度的量度。胞壁愈厚，成熟度愈好。成熟度高的纤维强度高、纤维粗、转曲多、颜色洁白、光泽明亮、富有弹性、染色性能好、纤维间抱合力大，成纱质量高；过成熟纤维胞壁过厚，纤维刚硬，成纱质量差；未成熟纤维较细，强度低，颜色滞白，光泽暗淡，缺乏弹性，吸湿快，回潮率高，常易粘附较多夹杂物，纺纱时易断裂，质量较差；极不成熟纤维胞壁很薄，染色性能很差。

③工艺性能：在纺纱过程中，成熟纤维中所附着的杂质容易清除，不易产生索丝和棉结，落棉少，制成率高，断头率低，产量高，织成的布面丰满匀净，染色均匀，富有光泽，坚牢耐用；过成熟纤维纺纱时加拈效率低，成纱强力略差，但织物耐磨好；未成熟纤维在加工时容易损伤和扭结，附着的杂质难以排除，飞花多，制成率低，布面灰暗粗糙，容易显现染疵和白星；极不成熟的纤维纺纱困难，成纱的外观和内在质量都很差。

检验方法

有胞壁中腔对比法、氢氧化钠膨胀法、偏振光检验法、气流仪压差法等。

①　胞壁中腔对比法：成熟程度不同，纤维中腔宽度与胞壁厚度比值即成熟系数也不同，把成熟系数不同的棉纤维制成相应的形态标样图。检验时把纤维置于显微镜下逐根观察，对照标样图确定成熟系数，并计算得出成熟系数的平均值。棉纤维的成熟度好，成熟系数就大。细绒棉的正常平均成熟系数在1.5～2.0。

②　氢氧化钠膨胀法：成熟度不同，纤维在碱液膨化作用下呈现的形态变化也不同。检验时把纤维置于显微镜下，滴入18%氢氧化钠溶液，逐根观察其形态，区分成熟和不成熟纤维，分别计算其百分率。成熟纤维经膨化后，呈棒状，没有卷曲，纤维壁总宽度等于或大于中腔宽度；不成熟纤维则具有几乎透明的扁平薄带状轮廓，或有较多折曲，纤维壁总宽度小于中腔宽度。

③　偏振光检验法：成熟度不同的纤维在偏振光显微镜中的光程差不同，白色光产生的干涉色彩也不相同，可以此区别成熟度。检验时将纤维置于偏振光显微镜中，根据所呈现的不同色彩，逐根观察区分成熟和不成熟纤维，分别计算其百分率。在一级红补偿器的慢光方向与纤维轴平行时，成熟纤维呈橙、黄、绿色；不成熟纤维呈透明紫、蓝色。

④　气流仪压差法：成熟度不同，在气流仪上的两种压缩度下气流通过棉样的压力损失之差也不同，气流仪压差法利用这一原理来检测成熟度。差值愈小成熟系数愈高。

影响原因

棉纤维成熟度与棉花品种、生长条件等有关，特别受生长条件的影响较大。

1、品种。受品种遗传因素的影响，棉花品种的纤维对生态条件有严格的要求。例如同品种在不同生态棉区种植，纤维品质性状有明显不同，故而在推广新品种中要注意品种的适应性。

2、气候。棉花是多次现蕾开花作物，收获时间长，受水分、温度、日照、霜期等因素的影响大。若遇干旱缺水或阴雨低温，会因养分供应不足而停止纤维胞壁加厚和充实其纤维素，致使成熟度差。如伏桃和早秋桃生长时期，正是温度和光照最为充足的阶段，即温、光的“高能期”，有利于棉纤维的生长发育。加之伏桃和早秋桃位于棉株中上部，透光性好，养分充足，纤维发育完全。而伏前桃，处于气温逐步上升阶段，加之位于棉株下部，光照不足，纤维的成熟度就不够。晚秋桃则处于气温不断下降阶段，加之棉株制造的养分主要供给棉铃，养分供需矛盾突出，因而成熟较差。吐絮期遇阴雨，易产生烂桃和僵瓣棉。受霜害的棉花和拔杆后吐絮的棉花，因停止生长发育形成不成熟纤维或死纤维。

3、土质与施肥。同一品种会因土质、施肥、栽培技术和管理工作水平不同而影响棉纤维成熟度。缺磷、钾肥的纤维，成熟度差。若肥料过多会导致陡长，肥料不足会造成早衰，均影响纤维成熟度。

4、病虫害。病害有枯黄萎病、红叶茎枯病、炭疽病、红腐病、红粉病等，它使棉株枯萎衰竭，养分供应受阻或停止，棉铃干瘪，纤维僵枯。虫害有棉铃虫、红铃虫、金钢钻等，它蛀食棉铃后，形成烂铃或僵瓣。

5、采摘。棉铃开裂后，需要3～4天，纤维和种子才完全成熟，以裂铃第7天，纤维成熟度最佳，这时采摘最好。过早采摘，棉纤维欠成熟；过迟采摘，降低棉花色泽和纤维表面蜡质脂肪。

6、“五分”。在同一时期同一棉田甚至同一棉株上的棉花的成熟度都不一定相同，若好次不分，就会使整批棉花的成熟度降低。因此，从棉花采摘到出售，都需做好不同的棉花分摘、分晒、分存、分轧、分售，以提升整批棉花成熟度的一致性。

与纺纱的关系

棉纤维的成熟度是棉纤维内在质量的一项综合性指标。除长度外，棉纤维的各项性能几乎都与成熟度有密切的关系。正常成熟的棉纤维精亮而有光泽，平均回潮率低，吸色性能和染色均匀度好，天然转曲多，弹性好，强力高。

棉纤维成熟度的高低与成品质量、纺织工艺的关系十分密切。成熟度好的棉纤维能经受机械打击，易清除杂质，不易产生棉结束丝，纤维间的抱合力大，成纱强力高。但过成熟的棉纤维天然转曲少，纤维间的抱合力小，纤维粗，单位线密度棉纱的纤维根数少，成纱强力反而低。成熟差的棉纤维天然转曲少，抱合力小，强力低，吸色性和染色性差，在纺纱工序中容易断裂成短纤维或纠缠成棉结，染色后的棉结会在织物表面上显现成淡色的或白色的斑点。因此，纺织厂需要选择满足纺纱质量要求的成熟纤维，尤其需要控制未成熟纤维的百分率以确保成续的质量。在棉花贸易中，成熟度指标也越来越被贸易双方重视。

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