有机棉针织物的性能分析

杨明霞，孔繁荣，陈莉娜

(河南工程学院 纺织学院，河南 郑州 450007)

中国是产棉大国，棉花在种植过程中需要施加大量的化肥和农药，这些化肥和农药对人体和环境都会造成一定的危害.有机棉是一种真正源于自然的高品质无污染的“环保棉花”，从种子到最终成品全程不使用农药和化学肥料.它利用传统的方法驱除害虫，运用自然力量栽培，对人体和土地不会造成危害，很符合目前所提倡的环保绿色主题.而且，有机棉种植比传统棉减少了75%的用水，这对地球上日益匮乏的水资源来说无疑是一种保护.如今，对纺织品的生态环保要求已引起世界各国的高度重视，纺织品加工是否采用有机棉为原料甚至成为一道绿色壁垒，所以对有机棉的研究更具有长远意义[1-3].

有机棉作为一种天然环保型纺织原料，是生产高档内衣、童装、围巾、袜子等服饰品和家纺产品的首选面料.但是，目前受种植、病虫害控制和土壤改良技术的限制，有机棉的产量、质量与普通棉相比还存在一定的差距.有机棉的亩产量只有普通棉的30%～50%，纤维长度短、细度粗、短绒含量较高、强力低.由于有机棉的品质指标与普通棉相比较差但成本比工业化种植和制作的普通棉花高，所以在一定程度上影响了有机棉产品的应用与推广.因此，有必要对有机棉纤维及其织物的性能进行研究，研究结论可为有机棉加工产业提供更为全面的有机棉知识，使有机棉的加工工艺更为合理，也为有机棉产品的开发提供理论依据，使企业更愿意接受这种新型环保的全天然纤维.

1 有机棉针织物性能的测试与分析

1.1 有机棉纤维性能的指标

为了解有机棉纤维和现在常用的普通棉纤维的性能差异，对同种植区域、同级别的两种棉纤维的性能指标分别进行了测试.由于有机棉的种植对环境要求很高，我国的有机棉主要种植区域为地广人稀的新疆地区，考虑到目前市场应用较广泛的棉纤维级别为二级和三级，所以选择对产自新疆的二级和三级有机棉与普通棉纤维进行纤维性能指标测试，结果显示有机棉的性能指标总体上比普通棉差，这与有机棉的种植环境和生产技术条件有很大的关系，测试结果如表1所示.

表1 新疆普通棉和有机棉的性能指标Tab.1 The performance indexes of common cotton and organic cotton produced in Xinjiang

从纤维细度来看，相同级别的新疆有机棉纤维较普通棉纤维要粗，在纺制相同细度的纱线时，由于有机棉纱单位截面内的纤维根数较少、纤维间抱合力小，从而导致纱线强力下降、纺纱的断头增加及加工困难.

从纤维长度来看，相同级别的有机棉纤维长度普遍偏短，这造成了有机棉纱线单位体积内的纤维头端数增多，形成毛羽的概率增加，再加上有机棉纤维短绒多、含杂多、强力低，均会引起纺纱困难及纱线质量下降.

从综合纺纱性能指标SCI来看，有机棉纤维的SCI比普通棉纤维低，故成纱强力和可纺性相对普通棉要低[4].在用传统纺纱方法纺制有机棉纱时，各个工序的工艺设计都要注意，遵循的原则是在纺纱加工过程中尽量减少对纤维的损伤.例如，改变和优化开松条件、梳理作用、混并牵伸力、精梳作用力以及相应的工艺道数和加工效果，以提高纤维的分离度；降低纤维的断裂、折钩、强力损伤以及毛羽产生的无效纤维量等，使纤维本有的纺纱性得到充分的保护和发挥.纺制低特100%有机棉纱时建议采用复合结构纺纱方法，如紧密纺，可以使纤维更好地聚集增加转移与纠缠，有效降低纱线的毛羽，提高纱线的强力和纤维的可纺性.另外，也可通过筛选和培育优良的有机棉品种来改善纤维的综合性能.

1.2 有机棉针织物性能的测试与分析

为了更好地研究有机棉和普通棉纤维产品的性能差异，针对有机棉纤维成纱强力低的特点，选择用纱强力要求不如机织面料高且市场多用的针织面料作为研究对象，分别对普通棉和有机棉所制成的针织物进行性能测试，旨在通过对测试结果的对比分析得出有效结论，为有机棉产品的开发提供理论依据[5].

棉纤维的等级和织物的基本规格会影响织物的性能，为了更好地研究有机棉和普通棉原料对织物性能的影响，测试试样选择的是同等级别的二级有机棉纤维和普通棉纤维所制成的针织物，规格基本一致，组织是纬平，织物密度是横密162/5 cm、纵密175/5 cm，织物厚度为0.45 mm.

1.2.1 拉伸和顶破性能测试

织物强伸度实验受温湿度条件的影响，故实验室的温度应控制在标准条件，在此条件下将试样展开平放调湿24 h，剪成梯形试样进行拉伸性能测试，测得有机棉与普通棉针织物的拉伸结果，见表2.从布样上裁剪规定的圆试样进行顶破性能测试，用顶破强力来表征材料的顶破性能，测得有机棉纤维针织物与普通棉针织物的顶破强力，见表3.

表2 有机棉与普通棉针织物的拉伸性能测试结果Tab.2 The tensile of organic cotton and ordinary cotton knits N

表3 有机棉与普通棉针织物的顶破性测试结果Tab.3 The bursting strength of organic cotton and ordinary cotton knits N

影响织物力学性能的因素主要有纤维性能、纱线结构和织物结构，其中纤维性能是织物拉伸强力的决定因素.虽然所测试的两块针织物纱线结构和织物结构相似，但由于采用的棉纤维在性能上有较大差异，所以有机棉纱的强力比普通棉纱要低.在纱线和织物结构一样的情况下，有机棉针织物的拉伸强力也比普通棉针织物低.

从表3可知，有机棉织物比普通棉织物的顶破强力低.在顶破过程中，织物的受力是多向性的，针织物的各线圈共同承受顶力而产生伸长变形，所以构成针织物的纱线的强度和伸长率是影响顶破性能的主要因素.由于有机棉纤维的强伸性能不如普通棉纤维，所以其纱线强伸性能和织物的顶破性能也比普通棉针织物差.

1.2.2 耐磨性能和抗起毛起球性能测试

将样品放在实验用标准大气压下调湿24 h，在样品上随机剪取5块圆形试样，测试织物试样平面在定压下与磨料摩擦所受到的磨损.织物的耐磨性指标一般根据织物承受一定磨损后强度、厚度、质量等物理性能的变化来表征，本次实验用实验前后的质量磨损率来表征，测得的织物质量磨损率见表4.随机剪取试样5块，将测试后的试样与标准样对比，评定起毛起球等级，测得的起毛起球等级结果见表5.

表4 有机棉与普通棉针织物的耐磨性测试结果Tab.4 Abrasion resistance of organic cotton and ordinary cotton knits

实验测得的质量损失率越大，织物的耐磨性越差.从表4可以看出，有机棉针织织物比普通棉的耐磨性略差.影响织物耐磨性的主要因素有纤维的截面形态和力学性质及织物的厚度和紧度.其中，纤维本身的强力和弹性的影响占主导地位，故强伸性能较好的普通棉针织物在耐磨性上也占优势.

根据表5可知，有机棉针织物的抗起毛起球性能比普通棉针织物差，评级为2级.主要原因是，有机棉纤维较普通棉纤维粗且短，成纱毛羽较多，制成织物后表面的纤维头端较多，摩擦后容易竖起在织物表面形成起毛，继而纠缠成球，故有机棉针织物的抗起毛起球性能较普通棉针织物差.

1.2.3 织物的透气性和保温性测试

先将织物在规定条件下调湿处理，在同一样品的不同部位测量5次，所得的有机棉与普通棉针织物透气性测试结果见表6.在每份样品中取试样3块，测得有机棉针织物与普通棉针织物的保温结果见表7.

表5 有机棉与普通棉针织物的抗起球起毛性测试结果Tab.5 Pilling of organic cotton and ordinary cotton knits 级

表6 有机棉与普通棉针织物的透气性测试结果Tab.6 Air permeability of organic cotton and ordinary cotton knits mm·s-1

表7 有机棉与普通棉针织物的保暖性测试结果Tab.7 Warmth retention property of organic cotton and ordinary cotton knits

由表6可以看出，有机棉针织物的透气率比普通棉针织物略低，但差距不大，这说明有机棉针织物的透气性与普通棉针织物非常接近，也具有良好的透气性能.

织物的保温率越大、传热系数越小，其保暖性就越好.由表7可看出，有机棉针织物的保暖性与普通棉针织物相差不多，这是因为织物的保暖性主要取决于纤维层中静止空气的含量，纤维层中静止空气的含量越大，热量越不容易传递，保暖性就越好.上述两种织物组织一样、结构松紧基本一致，所以含气量也很接近，故保暖性相差不多.

2 结论

有机棉纤维的长度较短，细度较粗，强度也偏低，其成纱强力和可纺性相对普通棉纤维要低，所以在采用传统方法纺制有机棉纱时，各个工序都要遵循在加工过程中尽量减少对纤维损伤的原则.纺制低特100%有机棉纱时，建议采用复合结构纺纱如紧密纺的方法，可以有效地改善纱线性能.另外，也可通过筛选和培育优良的有机棉品种来改善纤维的综合性能.

有机棉针织物和普通棉针织物相比机械性能较差，这导致有机棉织物的耐用性也相对较低，但透气性和保温性与普通棉织物相差不大，二者均具有较好的服用舒适性能.为了更好地推广有机棉产品，可以通过混纺纱、包芯纱等多种纱线的应用以及组织变化、交织、后整理等工艺改进，扩大有机棉织物的适用范围.

参考文献：

[1] 缪云，马娜.有机棉生产技术、发展现状及未来发展前景[J].中国棉花加工，2008(5):26-27.

[2] 梅雯.全球有机棉产品销售稳步增长[J].中国经济导报，2010,24(8):1.

[3] 胡伯陶.有机棉及其发展趋势[J].棉纺织技术，2006,34(6):62-64.

[4] 孟俊婷，唐淑荣，褚平，等.纺纱均匀指数在原棉品质综合评价中的应用研究[C]∥中国棉花学会2007年年会论文汇编.青岛，2007.

[5] 陶丽珍，席梅花.有机棉针织面料服用性能研究[J].现代纺织技术，2008(2):11-12,36.

[6] 徐雯，余菊姣，潘志荣.有机棉产品特点及其生产技术要点[J].棉纺织技术，2010(5):308-309.

[7] 古丽米娜·茹仙古丽.绿色环保纤维——有机棉[J].中国纤检,2006(5):35-39.