棉纖維成熟度

棉纖維成熟度是指纖維胞壁的加厚程度。棉纖維中纖維素越充滿，胞壁越厚，成熟度越好。棉纖維的成熟度與生長條件、棉花品種有關，特別受生長條件影響較大，正常吐絮後採摘的一批棉花中包含成熟的和不成熟的纖維，通常所指的棉纖維成熟度，是指一批棉花的平均成熟度。

描述棉纖維成熟度的指標很多，主要有正常纖維、死纖維、薄壁纖維、成熟纖維、不成熟纖維、成熟係數、成熟度比、成熟纖維百分率等。

正常纖維：經18%氫氧化鈉溶液膨脹後，中腔呈不連續或幾乎沒有任何中腔痕跡的棒狀纖維，沒有輪廓分明的轉曲。

死纖維：從無轉曲、很少轉曲或幾乎沒有纖維胞壁的扁平帶狀到胞壁稍有發育、轉曲較多等各種形態。纖維胞壁的厚度等於或小於纖維最大寬度的1/5。

薄壁纖維：經18%氫氧化鈉溶液膨脹後，不能劃為正常纖維或死纖維的纖維。

成熟纖維：發育良好而胞壁厚的纖維。經18%氫氧化鈉溶液膨脹後，呈無轉曲的棒狀纖維。

不成熟纖維：發育不良而胞壁薄的纖維。經18%氫氧化鈉溶液膨脹後，呈螺旋狀或扁平狀態，纖維胞壁薄且呈透明的纖維。纖維胞壁的厚度小於纖維最大寬度的1/4。

成熟係數：表示棉纖維成熟度的一種指標，根據棉纖維中腔寬度與胞壁厚度的比值訂出的相應數值。比值越小，成熟係數越大，表示越成熟。

成熟度比：纖維胞壁的增厚度與選定的O.577標準厚度之比。

成熟纖維百分率：在一樣品中，成熟纖維佔纖維總根數的平均百分率。

棉纖維成熟度的測試方法大致有：中腔胞壁對比法、偏光測定法、顯微鏡法（氫氧化鈉處理法）、染色法、氣流法等。不同的測試原理和方法能得到不同的成熟度指標。

①纖維形態：棉纖維的次生胞壁澱積過程中呈螺旋結構，在棉鈴吐絮、纖維乾涸收縮時產生扭轉，形成隨機分佈的左旋和右旋，稱為天然轉曲。隨生長時的晝夜温度、光照不同，次生胞壁澱積速度也不同，形成疏密相間的同心層次，稱為“日輪”。在顯微鏡下觀察，成熟棉纖維有較多豐滿的繩狀轉曲，胞壁較厚，中腔較小，截面呈腰圓形；未成熟棉纖維縱向轉曲少，胞壁較薄，中腔明顯，腔寬大於胞壁厚度；極不成熟棉纖維縱向呈扁平帶狀，無轉曲或有極少折轉，胞壁極薄，截面形態很不規則；過成熟棉纖維呈棒狀，極少轉曲，中腔不明顯。

②纖維品質：同一品種棉纖維的外圓周長基本相同，因而纖維胞壁厚度可作為纖維成熟程度的量度。胞壁愈厚，成熟度愈好。成熟度高的纖維強度高、纖維粗、轉曲多、顏色潔白、光澤明亮、富有彈性、染色性能好、纖維間抱合力大，成紗質量高；過成熟纖維胞壁過厚，纖維剛硬，成紗質量差；未成熟纖維較細，強度低，顏色滯白，光澤暗淡，缺乏彈性，吸濕快，回潮率高，常易粘附較多夾雜物，紡紗時易斷裂，質量較差；極不成熟纖維胞壁很薄，染色性能很差。

③工藝性能：在紡紗過程中，成熟纖維中所附着的雜質容易清除，不易產生索絲和棉結，落棉少，製成率高，斷頭率低，產量高，織成的布面豐滿勻淨，染色均勻，富有光澤，堅牢耐用；過成熟纖維紡紗時加拈效率低，成紗強力略差，但織物耐磨好；未成熟纖維在加工時容易損傷和扭結，附着的雜質難以排除，飛花多，製成率低，布面灰暗粗糙，容易顯現染疵和白星；極不成熟的纖維紡紗困難，成紗的外觀和內在質量都很差。 ^[1] 

有胞壁中腔對比法、氫氧化鈉膨脹法、偏振光檢驗法、氣流儀壓差法等。

①　胞壁中腔對比法：成熟程度不同，纖維中腔寬度與胞壁厚度比值即成熟係數也不同，把成熟係數不同的棉纖維製成相應的形態標樣圖。檢驗時把纖維置於顯微鏡下逐根觀察，對照標樣圖確定成熟係數，並計算得出成熟係數的平均值。棉纖維的成熟度好，成熟係數就大。細絨棉的正常平均成熟係數在1.5～2.0。

②　氫氧化鈉膨脹法：成熟度不同，纖維在鹼液膨化作用下呈現的形態變化也不同。檢驗時把纖維置於顯微鏡下，滴入18%氫氧化鈉溶液，逐根觀察其形態，區分成熟和不成熟纖維，分別計算其百分率。成熟纖維經膨化後，呈棒狀，沒有捲曲，纖維壁總寬度等於或大於中腔寬度；不成熟纖維則具有幾乎透明的扁平薄帶狀輪廓，或有較多折曲，纖維壁總寬度小於中腔寬度。

③　偏振光檢驗法：成熟度不同的纖維在偏振光顯微鏡中的光程差不同，白色光產生的干涉色彩也不相同，可以此區別成熟度。檢驗時將纖維置於偏振光顯微鏡中，根據所呈現的不同色彩，逐根觀察區分成熟和不成熟纖維，分別計算其百分率。在一級紅補償器的慢光方向與纖維軸平行時，成熟纖維呈橙、黃、綠色；不成熟纖維呈透明紫、藍色。

④　氣流儀壓差法：成熟度不同，在氣流儀上的兩種壓縮度下氣流通過棉樣的壓力損失之差也不同，氣流儀壓差法利用這一原理來檢測成熟度。差值愈小成熟係數愈高。

棉纖維成熟度與棉花品種、生長條件等有關，特別受生長條件的影響較大。

1、品種。受品種遺傳因素的影響，棉花品種的纖維對生態條件有嚴格的要求。例如同品種在不同生態棉區種植，纖維品質性狀有明顯不同，故而在推廣新品種中要注意品種的適應性。

2、氣候。棉花是多次現蕾開花作物，收穫時間長，受水分、温度、日照、霜期等因素的影響大。若遇乾旱缺水或陰雨低温，會因養分供應不足而停止纖維胞壁加厚和充實其纖維素，致使成熟度差。如伏桃和早秋桃生長時期，正是温度和光照最為充足的階段，即温、光的“高能期”，有利於棉纖維的生長髮育。加之伏桃和早秋桃位於棉株中上部，透光性好，養分充足，纖維發育完全。而伏前桃，處於氣温逐步上升階段，加之位於棉株下部，光照不足，纖維的成熟度就不夠。晚秋桃則處於氣温不斷下降階段，加之棉株製造的養分主要供給棉鈴，養分供需矛盾突出，因而成熟較差。吐絮期遇陰雨，易產生爛桃和僵瓣棉。受霜害的棉花和拔杆後吐絮的棉花，因停止生長髮育形成不成熟纖維或死纖維。

3、土質與施肥。同一品種會因土質、施肥、栽培技術和管理工作水平不同而影響棉纖維成熟度。缺磷、鉀肥的纖維，成熟度差。若肥料過多會導致陡長，肥料不足會造成早衰，均影響纖維成熟度。

4、病蟲害。病害有枯黃萎病、紅葉莖枯病、炭疽病、紅腐病、紅粉病等，它使棉株枯萎衰竭，養分供應受阻或停止，棉鈴乾癟，纖維僵枯。蟲害有棉鈴蟲、紅鈴蟲、金鋼鑽等，它蛀食棉鈴後，形成爛鈴或僵瓣。

5、採摘。棉鈴開裂後，需要3～4天，纖維和種子才完全成熟，以裂鈴第7天，纖維成熟度最佳，這時採摘最好。過早採摘，棉纖維欠成熟；過遲採摘，降低棉花色澤和纖維表面蠟質脂肪。

6、“五分”。在同一時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，就會使整批棉花的成熟度降低。因此，從棉花采摘到出售，都需做好不同的棉花分摘、分曬、分存、分軋、分售，以提升整批棉花成熟度的一致性。 ^[2] 

棉纖維的成熟度是棉纖維內在質量的一項綜合性指標。除長度外，棉纖維的各項性能幾乎都與成熟度有密切的關係。正常成熟的棉纖維精亮而有光澤，平均回潮率低，吸色性能和染色均勻度好，天然轉曲多，彈性好，強力高。

棉纖維成熟度的高低與成品質量、紡織工藝的關係十分密切。成熟度好的棉纖維能經受機械打擊，易清除雜質，不易產生棉結束絲，纖維間的抱合力大，成紗強力高。但過成熟的棉纖維天然轉曲少，纖維間的抱合力小，纖維粗，單位線密度棉紗的纖維根數少，成紗強力反而低。成熟差的棉纖維天然轉曲少，抱合力小，強力低，吸色性和染色性差，在紡紗工序中容易斷裂成短纖維或糾纏成棉結，染色後的棉結會在織物表面上顯現成淡色的或白色的斑點。因此，紡織廠需要選擇滿足紡紗質量要求的成熟纖維，尤其需要控制未成熟纖維的百分率以確保成續的質量。在棉花貿易中，成熟度指標也越來越被貿易雙方重視。 ^[1]