第二节　彩色棉花

天然彩色棉花是一种在棉铃成熟吐絮时就具有红、黄、棕、绿等各种颜色纤维的棉花。彩色是棉花本身的一种生物学特性。它是在纤维细胞形成与生长过程中，在其单纤维的中腔细胞内沉积了某种色素体而使纤维具有颜色。这种自身具有天然色彩的棉花与普通棉花相比具有色泽自然柔和、古朴典雅、质地柔软等特点，而且洗涤后纤维色彩还能逐渐加深。用彩色棉花制成的纺织品不需化学染料染色，从而避免了化学染料染色带来的污染。由它制成的色纱和纺织品几乎不受任何污染，纱、布上不含染色用染料残留的化学毒素，避免了生产过程中的环境污染问题；彩色的棉纤维未被染料腐蚀过，所以强度高、韧性好、织物坚固耐用。因此，彩色棉花是实现可持续发展要求的新型纺织原料。

一、国内彩棉现状

随着国外种植彩棉技术和应用开发彩棉的发展，我国在努力开展白棉研究生产的同时，也加快了引进试验和推广彩色棉花的步伐。

1994年，海南赛特实业公司首次从美国引进一批彩棉种子，运用“远缘杂交”的方法，开展彩色杂交棉和彩色常规棉的品种育选研究。1995年，通过引进、试种、改良美国彩色棉，我国彩棉获得成功。1996年，UG-01绿色棉新品种系在甘肃省敦煌市通过专家鉴定，并成立国内首家专门从事彩色棉系统开发的“天飞”彩色棉公司，种植彩棉20公顷左右（1公顷=104m2）。

2000年以来，我国相继通过审定的彩色棉品种有新彩棉1号、2号，棕絮；新彩棉3号、4号，绿絮；湘彩棉2号，棕絮；浙彩棉1号、2号，棕絮；中棉所1号，棕絮等。

目前，新疆彩色棉种植面积约6.7万公顷，占我国彩棉种植面积的95%，占世界总种植面积的60%，年产量9万吨。新疆已经成为我国乃至世界彩色棉原料生产基地。另外，在我国浙江、湖南、山东、安徽、甘肃等地，都还有约3000公顷的彩色棉种植面积。

中国彩棉研究起步较晚，但是发展很快，目前彩棉产量及纤维品质都达到国际领先水平，彩棉科研储备已达到国际彩棉研究先进水平。我国已拥有可供大量种植的棕、绿、驼色三个定型品种和大批优良选系材料。我国“新棕9801”“新棕9802”两个品种，绒长和强度等多项技术指标都超过白色一级棉花。从品种数量上看，占世界上通过审定或注册的彩棉品种的80%（迄今国外经过国家或政府正式注册准许生产的彩色棉品种有12个，即美国的“FOX”和“BC”及苏联的“CPK21”和“CPK22”）。试验示范表明我国几大棉区长江流域、黄河流域、新疆棉区、海南岛等地都属于彩棉适合种植区域。

新疆中国彩棉（集团）股份有限公司已经编制完成《新疆天然彩色棉产业标准体系》，使我国在世界上率先公布了彩色棉的36个标准，形成了天然彩色棉产业较完整的标准体系，从而使彩色棉产业从此有了操作规范。

我国对彩色棉花的中下游产品开发也已经成熟。在已有白色棉纤维加工的成熟工艺的基础上，以彩色棉为加工原料的梳棉工艺、生物酶法后整理工艺、固色工艺、抗紫外线处理等方面，形成了天然彩棉加工的系列配套工艺。开发了彩棉14tex（42英支）精梳棕色棉纱和18tex（32英支）及以下的棕色、绿色精梳棉纱产品，这些彩棉纤维产品质量优良、性能稳定。已经面市的终端产品有1000多个品种，接近或达到了白色棉终端产品所能覆盖的领域，几乎涵盖了人们日常生活用纺织品的所有方面。

二、彩色棉花的结构与性能

（一）外观形态与结构

棕色棉纤维的纵向与本白棉一样，为细长、有不规则转曲的扁平状体，中部较粗，根部稍细于中部，梢部更细。成熟度好的纤维纵向呈转曲的带状，且转曲数较多；成熟度较差的纤维呈薄带状，且有很少的转曲数。

棕色棉的横截面与本白棉相似，呈腰圆形，且有中腔，但棕色棉的色彩呈片状，主要分布在纤维次生胞壁内。成熟度好的纤维截面比较圆润，胞腔较小；成熟度差的纤维截面扁平，中腔较大。

棕色棉的纤维结构由外向内依次为初生壁、次生壁和中腔。初生壁的厚度约为0.1μm，而次生壁的厚度约为3.7μm，中腔的直径约为10.3μm，纤维直径约为17.8μm，且有大量染色较深的物质沉积在中腔中。

绿色棉纤维的结构由外向内依次为初生壁、次生壁和中腔。初生壁的厚度约为0.1μm，次生壁可分为次生壁外层（无染色较深的条纹）和次生壁内层（有染色较深的条纹），前者厚度约为2.1μm，后者厚度约为3.6μm，纤维直径约为12.7μm，明显细于白色纤维。

（二）化学组成

1.分子结构　棉纤维分子结构如下。

2.纤维素含量　棉纤维的主要成分为纤维素，白棉（细绒棉）纤维素含量占95%左右，棕棉纤维素占86%左右，绿棉纤维素占82%左右。白棉中低分子量半纤维素（包括冷水抽提物、热水抽提物、1%NaOH抽提物、戊糖等）含量占5%左右，棕棉占14%左右，绿棉占13%左右。

3.纤维素伴生物　棉纤维的其他成分为纤维素伴生物（包括脂肪、蜡脂、果胶物质、糖类物质、灰分和其他含氮化合物），白棉（细绒棉）含纤维素伴生物5%左右，其中脂肪1%左右；棕棉含纤维素伴生物14%左右，其中脂肪和木素（木素由木脂素和木质素组成）10%左右；绿棉含纤维素伴生物18%左右，其中脂肪和木素14%左右。

（三）性能

1.物理性质

（1）彩色棉的主要物理指标：长度偏短，强度偏低，马克隆值高低差异大，整齐度较差，短绒含量高，棉结含量高低不一致。

（2）彩色棉产量低，衣分率低。

（3）外观：因纤维色素不稳定，纤维色泽不均匀，纤维经日晒后色泽变淡或褪色，水洗后色泽变深，部分彩色棉出现有色、白色和中间色纤维。

我国彩色棉花的主要物理指标见表1-1。

2.力学性能　纤维的力学性能一般与纤维的结晶度有关，结晶度反映了纤维分子的聚集状态。白棉的结晶度为69%～70%，棕棉、绿棉的结晶度分别为74%和81%。白棉纤维强度高，而彩棉结晶度虽然较高但强度却较低，这与彩棉的杂质（包括色素）含量较高有关。

表1-1　我国彩色棉花的主要物理指标

3.吸水性　彩棉纤维的杂质含量为14%～18%，主要成分以木脂素为主的蜡质脂肪，因此，彩棉纤维吸水性差。

4.收缩性　白棉经丝光溶胀处理后，胞腔可基本消失，从而获得较好的尺寸稳定性；而彩棉纤维次生胞壁薄，胞腔大，可收缩空间多，受湿热或化学、机械处理等外界条件的影响，易发生剧烈收缩和起皱变形，因此，彩棉较白棉的尺寸稳定性差。

5.化学性质　天然彩棉在后加工中需经过上浆、退浆、煮练及后整理加工过程，生产中会与酸、碱、氧化剂或还原剂接触。化学试剂的浓度、温度、接触时间等会对彩棉的颜色造成影响。

（1）碱对彩棉的影响。碱处理可使棕色棉的明亮度下降，颜色加深。从色光变化上看，碱处理可使红光增加，蓝光减少，并且碱处理后总色差增大较明显。

（2）酸对彩棉的影响。常温下，酸处理可使棕色棉的明亮度下降，颜色加深。醋酸处理可使蓝光稍有增加，而硫酸处理可使蓝光稍有降低。总色差随着酸浓度的增加而增加。

（3）氧化剂、还原剂的影响。棕色棉在氧化剂（如过氧化氢、次氯酸钠）及还原剂（如保险粉）的作用下，明度都有所增加，颜色变浅；红光减少，蓝光增加。

三、天然彩棉的生产

（一）原棉生产

与白棉一样，收购的籽棉晒干、烘干后，用皮辊轧花机或锯齿轧花机进行棉、籽分离而得。工艺流程如下：

拆包（籽棉）→烘干→清花→轧棉→剥绒→成包

（二）纺纱

天然彩棉存在物理指标、外观质量较差的问题，各工序的纺纱工艺必须遵循尽量减少纤维损伤这一基本原则。梳棉工序运用设计合理、锋利度高、耐磨的优质针布，以增强梳理效果，减少棉结生成。对于粗纱无论是纯纺还是混纺都要降低锭速和车速，采用软弹涂料胶辊，增大压力，以保持足够握持力和牵伸力，确保纤维在牵伸中运动平稳，提高条干均匀度。细纱要合理配置细纱牵伸和加捻卷绕部分的工艺参数，如放大细纱后区罗拉隔距，减小后区牵伸倍数，采用偏小的钳口隔距，适当提高细纱捻度，降低前罗拉速度，稳定罗拉压力，稳定钳口动态握持力，保持牵伸力稳定，从而减少细纱断头，提高成纱条干均匀度。

（三）织造

1.络筒　由于彩色棉纱的棉结杂质较多，络筒时应最大限度地利用电子清纱器清除粗节、细节和大棉结，同时适当降低车速，以减少断头和毛羽的产生。

2.整经　为减少织造中的断头，使织轴经纱张力均匀，轴面平整，软硬一致，需合理配置张力圈，采取分层分排配置张力圈重量。

3.浆纱工序　由于彩棉纤维含有棉籽壳、脂肪、蜡质等天然杂质，因而在浆纱前必须经过少量渗透剂的适当煮练，除去这些杂质，以提高纱线的洁净度和吸湿性能，有效地改善纱线条干和上浆效果。

由于上浆是造成织物和环境污染的重要环节，为避免产生污染和有害物质，应采用淀粉浆，以磷酸酯淀粉为主浆，以确保彩棉产品的绿色环保性。

（四）后整理

天然彩棉织物一般不需经过染色加工，后整理简单。经过烧毛、退浆、柔软、预缩后，可提高产品的尺寸稳定性、布面平整度和手感。由于彩棉色泽对酸、碱有一定的敏感性，特别是不耐酸，因此，在前处理过程中，宜选用生物淀粉酶退浆和环保弹性体硅油柔软技术，在低温和松式工艺条件下进行处理，能有效去除织物上的淀粉浆，改善手感，并能保持彩棉的色泽。

四、彩色棉花的应用

我国天然彩色棉有纯彩棉、彩棉/白棉、彩棉/天丝、彩棉/莫代尔等混纺、交织、色织的机织面料和针织面料，用于毛巾、浴巾、方巾、毛巾被、浴衣、线毯、绒毯、床品、内衣、内裤、袜子、帽子、T恤、文化衫、背心、衬衫、线衫、睡衣、文胸、休闲服、时装裙、童装、婴幼儿系列服等纺织成品。