冀863 和冀棉521 原棉紡紗與絮用性能研究

張海娜 李俊蘭 劉君妹 于惠娥

（1.河北省農林科學院棉花研究所，河北石家莊，050051；2.河北科技大學，河北石家莊，050018）

我國是棉花生產和消費大國，棉花品種選育、原棉種植加工、紡織服裝等多個工農行業組成了我國巨大的棉花產業鏈條［1-2］。棉花品種審定依據中，根據棉纖維上半部平均長度、斷裂比強度、馬克隆值、整齊度等品質指標將棉花品種劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ不同等級；在原棉生產方面，種植品種數量多，類型多樣，據統計，2014 年、2015年、2016 年我國棉花播種品種數量分別為427 個、344 個和276 個［3-4］，品種的生產推廣沒有按品種的類型劃分，這種多品種混雜導致原棉一致性較差，不能滿足紡織需求［5］。面對育種工作者培育出的眾多不同品質類型棉花品種，種植戶與原棉消費企業并沒有形成良好需求對接，品種自身優勢沒有得到充分利用。由于科技發展，社會進步等因素，土地日漸集中節約生產已成大趨勢，依據品質和需求將棉花品種訂單式生產將成為一種節本增效的規模化原棉生產方式。以往就單個品種原棉利用性能方面的研究相對較少，且更多關注的是紡紗性能方面，關于絮用性能涉及較少［6-7］。本研究的開展擬為棉花品種的分型利用、為棉花品種的推廣生產提供科學指導依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗選用棉花品種為冀863 和冀棉521。

棉花品種冀863 由河北省農林科學院棉花研究 所 培 育 而 成，2010 年、2015 年 和2016 年 分 別 通過河北省、山東省和山西省春播常規棉品種審定，2018 年通過河北省機采棉品種審定。2009 年河北省春播棉區域試驗和生產試驗，上半部平均長度30.0 mm，斷裂比強度30.0 cN/tex，馬克隆值4.90，整齊度85.5%，符合國家細絨棉AA 型標準和國家棉花品種審定規范Ⅱ型品質標準。

冀棉521 由河北省農林科學院棉花研究所育成，2019 年通過河北省春播常規棉品種審定，上半部平均長度28.6 mm，斷裂比強度28.6 cN/tex，馬克隆值5.50，整齊度84.6%。符合國家棉花品種審定規范Ⅲ型品質標準。

試驗用棉纖維材料均為2017 年在河北農林科學院棉花研究所小安舍試驗站同期種植收獲，經鋸齒軋花機軋花獲得皮棉，實測品質為:冀863上半部平均長度30.11 mm，斷裂比強度29.9 cN/tex，馬克隆值5.0，整齊度85.5%；冀棉521 上半部平均長度28.90 mm，斷裂比強度28.80 cN/tex，馬克隆值5.55，整齊度84.6%。

1.2 試驗方法

1.2.1 纖維品質測定

測試樣品在恒溫恒濕（20 ℃±1 ℃，相對溫度65%±2%）條件下平衡24 h 以上，在相同溫濕度條件下，采用USTER HVI 1000 M700 型大容量棉花檢測儀檢測棉纖維上半部平均長度、斷裂比強度、馬克隆值等品質指標。下述紗線測試條件均相同。

1.2.2 紡紗工藝流程

（手工開松）→A186F 型梳棉機→A272 型并條機（兩道）→HFX-A37 型粗紗機→HFX-A6 型細紗機

1.2.3 紗線性能測試

所紡紗線號數為27.8 tex，取紗線進行強力、毛羽指數和條干均勻度測試。強力測試采用YG020B 型電子單紗強力儀；毛羽測試采用YG171B-2 型紗線毛羽測試儀；條干均勻度測試采用YG136 型條干均勻度測試分析儀。

1.2.4 絮片的制作

絮片的大小為30 cm×30 cm，厚度不應超過20 mm，將選取的14 g 棉纖維在梳棉機上梳理，將梳理過后的鋪層整齊平整地鋪在事先準備好的布樣上，鋪層采用交叉放置，保證絮片厚度均勻。

1.2.5 絮片性能測試

絮片保溫性測試采用YG606L 型平板式織物保溫儀；絮片壓縮性能測試采用YG821 型織物風格儀。

2 結果與分析

2.1 紗線性能測試

2.1.1 強力

對使用不同品種原棉紡出的紗線進行了強力測試，冀863 原棉所紡紗線斷裂強力、斷裂強度、斷裂伸長率均高于冀棉521，其中冀863 原棉所紡紗線斷裂強力為335.72 cN，比冀棉521高4.92%，兩種試樣斷裂強度均高于GB/T 398—2008《棉本色紗線》中27.8 tex 紗二等標準11.4 cN/tex。紗線強力測試結果如下。

2.1.2 毛羽

對不同試驗材料紗線毛羽指數進行了測定，在實際生產中，長度超過3 mm 的毛羽會發生相互纏結，危害紗線的可織性，對后工序生產影響較嚴重，所以常以3 mm 以上毛羽的多少評價紗線的質量及對生產的影響。試樣毛羽測試結果如下。結果顯示，3 mm、4 mm、5 mm、6 mm、7 mm 紗線毛羽指數均為冀棉521 高于冀863，增高幅度分別為11.80%、16.92%、30.09%、2.31%、36.00%。

2.1.3 條干不勻率

細紗條干不勻率能夠反映出細紗的內在質量，是衡量細紗質量的一個重要指標。紗線條干均勻度測試結果如下。冀863 原棉紡出的紗線條干CV 值14.61%，而冀棉521 紡出紗條干CV 值15.98%，升高了9.37%，二者均小于GB/T 398—2008《棉本色紗線》標準中27.8 tex 紗一等標準17.0%，同時，冀棉521 棉所紡紗線的-40%細節、+50% 粗 節 為 冀863 的2.63 倍 和2.09倍，+200%棉結差異不大，表明冀863 棉紗線的條干均勻度和外觀比冀棉521 的好。

2.2 絮片性能測試

2.2.1 保溫性能

織物保溫性可用保溫率、傳熱系數和克羅值等指標來表征，保溫率是指無試樣時的散熱量和有試樣的散熱量之差與無試樣時的散熱量之比的百分率。絮片的傳熱系數與保溫性呈反比。克羅值是描述服裝或織物隔熱保暖性能即“熱阻”工程單位。克羅值的大小表示了織物保暖隔熱程度的高低。試樣絮片保溫性測試結果如下。最能直觀表征保溫性能的指標是保溫率，相同規格的冀863 絮片保溫率為36.18%，比冀棉521 的保溫率降低了4.15 個百分點，與之相輔相成的保溫性能指標傳熱系數和克羅值也分別表現出了相同結果。表明冀863 原棉絮用保溫性能不如冀棉521 的好。

2.2.2 壓縮性能

對絮片試樣進行了壓縮性能測試，結果如下。其中，用冀863 原棉制作的絮片壓縮線性度Lc 小于冀棉521 原棉絮片，二者壓縮比功Wc 相同，均為100 N·cm/cm2，說明兩者產生壓縮變形能力相近，織物都較蓬松。壓縮回彈性表現為冀863 原棉絮片大于冀棉521 原棉絮片1.47 個百分點，說明冀863 原棉絮片壓縮后恢復能力相對較好。厚度指標差異較小。

3 討論

強力是衡量紗線質量的重要指標。紗線強力高，加工過程中斷頭率降低，有利于紡紗過程、后加工和織造工藝的順利進行。影響紗線強力指標的因素為纖維的性質，即纖維長度、成熟度等指標。纖維長度越長，其強力利用率越高，紗線的強力越高。單纖維的強度高時，所紡紗線強度也高。纖維細度細時，纖維在紗中相互抱和較緊密，紗中纖維間摩擦力較大，不易滑脫，紗條條干均勻度提高，成紗強度也提高［8］。冀863 原棉所紡紗線纖維上半部平均長度長、斷裂比強度稍高，馬克隆值明顯較低，所以紡出紗線在單紗斷裂強力、斷裂強度方面比冀棉521 要強一些，但冀863 原棉所紡紗線強力變異系數稍大一些，可能是由于紗條存在不勻所致。兩個品種原棉紗線的毛羽指數差別較大，主要是由于冀棉521 原棉的馬克隆值比較高，整齊度低，在紡紗過程中產生的短絨多，落棉率低，紗線的不勻率較高，產生的毛羽也就多。纖維長度和長度整齊度、細度和細度不勻等對成紗條干均勻度都有一定的影響。冀863 原棉長度、細度和整齊度指標均優于冀棉521，所以在條干均勻度方面也表現較好。保溫性能和壓縮性能是原棉絮用重要評價指標，與冀棉521 相比較，冀863 原棉保溫性能較差，但壓縮性能較好。再一次驗證了原棉品質是其在不同領域應用效果的決定因素的論述［9-10］。

4 結語

本試驗結果表明兩種纖維品質類型原棉紡紗性能和絮用性能都存在較大差別。即原棉品質會對所紡紗線的強力、毛羽指數、條干均勻度產生明顯的影響，同時，絮片的保溫性能和壓縮性能也因原棉品質不同而改變。比較而言，纖維較長、強度較高、馬克隆值較低的棉花品種冀863原棉適用于紡紗；同時，纖維長度、強度不突出，馬克隆值較大，但綜合農藝性狀較好的棉花品種冀棉521 做絮用更能發揮品種自身優勢。棉花品種依原棉品質分型利用既能充分發揮品種優勢，又能保障生產環節的原棉一致性，還能減少育種過程中一味追求品質改良而過多地工作投入，為新型農業經營主體發展訂單式種植加工經營模式提供了科學參考依據。