棉纤维结构与形态

四层结构

• 表皮层（Cuticle）：最外层，由蜡质与果胶组成，厚约 0.1 μm。疏水——这是原棉不易被水润湿的原因，也是前处理必须去除的部分。
• 初生壁（Primary wall）：厚 0.1～0.2 μm，纤维素微纤呈网状排列，含蜡质与果胶。它像"紧身衣"一样限制纤维的横向溶胀——丝光的意义之一就是破坏初生壁。
• 次生壁（Secondary wall）：纤维主体，厚 2～6 μm，由多层（日轮层）纤维素微纤以螺旋方式（螺旋角 20°～30°）沉积而成。结晶度约 70%。
• 中腔（Lumen）：纤维中心的空腔，含原生质残留（蛋白质、色素）与空气。成熟棉纤维中腔小，未成熟纤维中腔大。

天然转曲的意义

棉纤维在干燥过程中，因次生壁微纤的螺旋排列导致不均匀收缩，形成沿纤维轴向的螺旋状扭转，称为"天然转曲"（convolutions）。

这是棉纤维独有的形态特征（其他纤维没有），是显微镜鉴别棉的最直接依据。

转曲的意义：使纤维表面凹凸、抱合力增加 → 棉纤维虽然表面光滑但能纺成强力不错的纱。

转曲越多，通常纤维越成熟、质量越好。

成熟度（Maturity）

• 成熟度指纤维次生壁的加厚程度，用"成熟系数"或"成熟度比"表示。
• 成熟纤维：次生壁厚、中腔小、截面腰圆形、转曲多 → 强力高、染色均匀、吸湿性好、不易产生棉结与白星。
• 未成熟纤维（死棉）：次生壁薄、中腔大、截面 U 形、扁平无转曲 → 强力低、不易吸湿、染色浅（形成"白星"或"染不上色"）。
• 未成熟纤维是造成染色不匀（尤其是浅色布面的"白星"）的重要原因——因为染料难以进入其紧密的初生壁/薄次生壁结构。
• 改善：配棉时控制未成熟纤维含量；染色时可通过提高染料用量或延长固色时间部分补偿，但无法根除。

结构与染整的关系

• 吸湿：次生壁的无定形区与中腔吸湿；结晶区不吸湿。棉回潮率约 8.5%。
• 丝光：浓碱使纤维溶胀、截面由腰圆变近圆、天然转曲消失、结晶度下降 → 光泽、吸湿、染色性提升。
• 染料进入：染料沿无定形区与微纤间隙扩散进入，因此结晶度高、取向度高则染色慢。
• 树脂免烫：树脂在纤维无定形区与纤维素交联，限制分子链滑移 → 抗皱但强力下降、手感变硬。

相关词条

• 棉（cotton）
• 丝光（mercerizing）
• 长绒棉（fib-long-staple-cotton）
• 纤维鉴别（fib-fiber-identification）
• 结晶度与取向（fib-crystallinity）