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这里是关于棉纤维的作用、生长环境、详细介绍：棉纤维概述锦葵科棉属植物的种籽上被覆的纤维，又称棉花，简称棉。是纺织工业的重要原料。棉纤维制品吸湿和透气性好，柔软而保暖。棉花大多是一年生植物。它是由棉花种子上滋生的表皮细胞发育而成的。棉纤维的生长可以分为伸长期、加厚期和转曲期三个阶段。棉纤维是我国纺织工业的主要原料，它在纺织纤维中占很重要的地位。我国是世界上的主要产棉国之一，目前，我国的棉花产量已经进入世界前列。我国棉花种植几乎遍布全国。其中以黄河流域和长江流域为主，再加上西北内陆、辽河流域和华南、共五大棉区。[编辑本段]棉纤维种类棉花种类很多，目前主要按以下的两钟方法分类。1.按棉花的品种分类（1）细绒棉：又称陆地棉。纤维线密度和长度中等，一般长度为25~35mm，线密度为 dtex(4700~6400公支）左右，强力在左右。我国目前种植的棉花大多属于此类。（2）长绒棉：又称海岛棉。纤维细而长，一般长度在33mm以上，线密度在(6500~8500公支）左右，强力在以上。它的品质优良，主要用于编制细于10tex的优等棉纱。目前，我国种植较少，除新疆长绒棉以外，进口的主要有埃及棉、苏丹棉等。此外，还有纤维粗短的粗绒棉，目前已趋淘汰。2.按棉花的初加工分类从棉花中采得的是籽棉，无法直接进行纺织加工，必须先进行初加工，即将籽棉中的棉籽除去，得到皮棉。该初加工又称轧花。籽棉经轧花后，所得皮棉的重量占原来籽棉重量的百分率称衣分率。衣分率一般为30~40%。按初加工方法不同，棉花可分为锯齿棉和皮辊棉。（1）锯齿棉：采用锯齿轧棉机加工得到的皮棉称锯齿棉。锯齿棉含杂、含短绒少，纤维长度较整齐，产量高。但纤维长度偏短，轧工疵点多。目前，细绒棉大都采用锯齿轧棉。（2）皮辊棉：采用皮辊棉机加工得到的皮棉称皮辊棉。皮辊棉含杂、含短绒多，纤维长度整齐度差，产量低。但纤维长度操作小，轧工疵点少，但有黄根。皮 轧棉适宜长绒棉、低级棉等。[编辑本段]棉纤维性质1.长度棉纤维长度是指纤维伸直时两端间的距离，是棉纤维的重要物理性质之一。棉纤维的长度主要由棉花品种、生长条件、初加工等因素决定。棉纤维长度与成纱质量和纺纱工艺关系密切。棉纤维长度长，整齐度好，短绒少，则成纱强力高，条干均匀，纱线表面光洁，毛羽少。棉纤维的长度是不均匀的，一般用主体长度、品质长度、均匀度、短绒率等指标来表示棉纤维的长度及分布。主体长度是指棉纤维中含量最多的纤维的长度。品质长度是指比主体长度长的那部分纤维的平均长度，它在纺纱工艺中，用来确定罗拉隔距。短绒率是指长度短于某一长度界限的纤维重量占纤维总量的百分率。一般当短绒率超过15%时，成纱强力和条干会明显变差。此外，还有手扯长度、跨距长度等长度指标。2.线密度棉纤维的线密度是指纤维的粗细程度，是棉纤维的重要品质指标之一，它与棉纤维的成熟程度、强力大小密切相关。棉纤维线密度还是决定纺纱特数与成纱品质的主要因素之一，并与织物手感、光泽等有关。纤维较细，则成纱强力高，纱线条干好，可纺较细的纱。3.成熟度棉纤维的成熟度是指纤维细胞壁的加厚程度，即棉纤维生长成熟的程度，它与纤维的各项物理性能密切相关。正常成熟的棉纤维，截面粗、强度高、转曲多、弹性好、有丝光、纤维间抱合力大、成纱强力也高。所以，可以将成熟度看成棉纤维内在质量的一个综合性指标。4.强度和弹性棉纤维的强度是纤维具有纺纱性能和使用价值的必要条件之一，纤维强度高，则成纱强度也高。棉纤维的强度常采用断裂强力和断裂长度表示。细绒棉的强力为,断裂长度为21~25km;长绒棉的强力为4~6cN,断裂长度为30km.由于单根棉纤维的强力差异较大，所以一般测定棉束纤维强力，然后再换算成单纤维的强度指标。棉纤维的断裂伸长率为3%~7%，弹性较差。5.吸湿性棉纤维是多孔性物质，且其纤维素大分子上存在许多亲水性基因（—OH），所以其吸湿性较好，一般大气条件下，棉纤维的回潮率可达左右。6.耐酸碱性棉纤维耐无机酸能力弱。棉纤维对碱的抵抗能力较大，但会引起横向膨化。可利用稀碱溶液对棉布进行“丝光”。此外，棉纤维中还夹着杂质和疵点，杂质有泥沙、树叶、铃壳等，疵点有棉结、索丝等。它们即影响纺织的用棉量，也影响加工和纱部质量，所以必须进行检验，严格控制。[编辑本段]棉型织物的特点棉型织物是指以棉纱或棉与棉型化纤混纺纱线织成的织品。它具有以下特点：1.吸湿性强，缩水率较大，约为4~10%2.耐碱不耐酸。棉布对无机酸极不稳定，即使很稀的硫酸也会使其受到破坏，但有机酸作用微弱，几乎不起破坏作用。棉布较耐碱，一般稀碱在常温下对棉布不发生作用，但强碱作用下，棉布强度会下降。常利用20%的烧碱液处理棉布，可得到“丝光”棉布。3.耐光性、耐热性一般。在阳光与大气中棉布会缓慢的被氧化，使强力下降。长期高温作用会使棉布遭受破坏，但其耐受125~150℃短暂高温处理。4.微生物对棉织物有破坏作用，表现在不耐霉菌。5.卫生性：棉纤维是天然纤维，其主要成分是纤维素，还有少量的蜡状物质和含氮物与果胶质。纯棉织物经多方面查验和实践，织品与肌肤接触无任何刺激，无负作用，久穿对人体有益无害，卫生性能良好。[编辑本段]纯棉织物的品种纯棉织物由纯棉纱线织成，织物品种繁多，花色各异。它可按染色方式分为原色棉布、染色棉布、印花棉布、色织棉布；也可以按织物组织结构分为平纹布、斜纹布、锻纹布。（1）原色棉布 没有经过漂白、印染加工处理而具有天然棉纤维的色泽的棉布称为原色棉布。它可根据纱支的粗细分为市布、粗布、细布，它们的特点是：布身厚实、布面平整、结实耐用，缩水率较大。可用做被单布、坯辅料或衬衫衣料。（2）府绸 府绸是棉布的主要品种，兼有丝绸风格。其质地细而富有光泽，布身柔软爽滑，穿着挺括舒适，用平纹组织织成。府绸组织结构上的特点是：经纱密度比纬纱密度大一倍左右，布身上经纱露出面积多于纬纱，其凸起部分在布面外观形成明显的菱形颗粒，加之其所用纱支质量较高，因此布面纹路清晰、颗粒饱满、光洁紧密。但府绸面料有一大缺点，即用其缝制的服装易出现纵向裂纹，这是因为府绸经、纬密度相差太大，经、纬纱间强度不平衡，造成经向强度大于纬向强度近一倍的结果。（3）毛蓝布 一般的坯布在染色前都要经过烧毛处理，使布面平整、光洁，而毛蓝布则不然，在染色前无需烧毛，染色后布面保留一层绒毛，故称“毛”蓝布。毛蓝布一般以靘蓝染料染色，染色牢度较好，色泽大方，并有越洗越艳之感。其规格有多种：毛蓝粗布、毛蓝细布等。一般适合作外衣，遍销城乡各地。（4）素色布、漂白布、印花布这类布由各类白坯布经印染、漂白而成。根据不同色彩分为素色布、漂白布、印花布。素色布：指单一颜色的棉织物，一般经丝光处理后匹染。漂白布：由原色坯布经过漂白处理而得到的洁白外观的棉织物，它又可分为丝光布和本光布两种。丝光布表面平整光泽好，手感滑爽；本光布表面光泽暗淡，手感粗糙。漂白布一般用来制作内衣、床单等。印花布：由纱支较低的白坯布经印花加工而成，有丝光和本光两类。这类布根据印花方式不同，其外观效果也不同，多为正面色泽鲜艳，反面较暗淡。适合制作妇女、儿童服装。[编辑本段]棉纤维的印染棉纤维 染色配方：活性染料(高温型)X％；无水硫酸钠50—70a／1；磷酸三钠l～2g／1。操作要求：在上述染浴中，加入预先溶化好的活性染料及助剂，调节pH＝9，升温至70℃保温染色30分钟，加入碳酸钠，使pH＝11．5，固色处理30分钟，冷洗、热洗、皂洗、水洗、脱水、烘干。附：纯棉织物染整工艺流程纯棉织物染整工艺流程的选择，主要是根据织物的品种、规格、成品要求等，可分为练漂、染色、印花、整理等。1. 练漂 天然纤维都含有杂质，在纺织加工过程中又加入了各浆料、油剂和沾染的污物等，这些杂质的存在，既妨碍染整加工的顺利进行，也影响织物的服用性能。练漂的目的是应用化学和物理机械作用，除去织物上的杂质，使织物洁白、柔软，具有良好的渗透性能，以满足服用要求，并为染色、印花、整理提供合格的半制品。纯棉织物练漂加工的主要过程有：原布准备、烧毛、退浆、煮练、漂白、丝光。 1) 原布准备：原布准备包括原布检验、翻布（分批、分箱、打印）和缝头。原布检验的目的是检查坯布质量，发现问题能及时加以解决。检验内容包括物理指标和外观疵点两项。前者包括原布的长度、幅度、重量、经纬纱线密度和密度、强力等，后者如纺疵、织疵、各种班渍及破损等。通常抽查总量的10%左右。原布检验后，必须将原布分批、分箱，并在布头上打印，标明品种、加工工艺、批号、箱号、发布日期和翻布人代号，以便于管理。为了确保连续成批的加工，必须将原布加以缝接。2) 烧毛：烧毛的目的在于烧去布面上的绒毛，使布面光洁美观，并防止在染色、印花时因绒毛存在而产生染色不匀及印花疵病。织物烧毛是将织物平幅快速通过高温火焰，或擦过赤热的金属表面，这时布面上存在的绒毛很快升温，并发生燃烧，而布身比较紧密，升温较慢，在未升到着火点时，即已离开了火焰或赤热的金属表面，从而达到烧去绒毛，又不操作织物的目的。3) 退浆：纺织厂为了顺利的织布，往往对经纱上浆以提高强力和耐磨性。坯布上的浆料即影响织物的吸水性能，还影响染整产品的质量，且会增加染化药品的消耗，故在煮练前应先去除浆料，这个过程叫退浆。棉织物上的浆料可采用碱退浆、酶退浆、酸退浆和氧化剂退浆等方法，将其从织物上退除。碱退浆使浆料膨化，与纤维粘着力下降，经水洗从织物上退除。酶、酸、氧化剂使淀粉降解，在水中溶解度增大，经水洗退除。由于酸、氧化剂对棉纤损伤大，很少单独使用，常与酶退浆、碱退浆联合使用。4) 煮练：棉纤维生长时，有天然杂质（果胶质、蜡状物质、含氮物质等）一起伴生。棉织物经退浆后，大部分浆料及部分天然杂质已被去除，但还有少量的浆料以及大部分天然杂质还残留在织物上。这些杂质的存在，使绵织布的布面较黄，渗透性差。同时，由于有棉籽壳的存在，大大影响了棉布的外观质量。故需要将织物在高温的浓碱液中进行较长时间的煮练，以去除残留杂质。煮练是利用烧碱和其他煮练助剂与果胶质、蜡状物质、含氮物质、棉籽壳发生化学降解反应或乳化作用、膨化作用等，经水洗后使杂质从织物上退除。5) 漂白：棉织物经煮练后，由于纤维上还有天然色素存在，其外观不够洁白，用以染色或印花，会影响色泽的鲜艳度。漂白的目的就在于去除色素，赋于织物必要的和稳定的白度，而纤维本身则不受显著的损伤。棉织物常用的漂白方法有次氮酸钠法、双氧水法和亚氯酸钠法。次氯酸钠漂白的漂液PH值为10左右，在常温下进行，设备简单，操作方便、成本低，但对织物强度损伤大，白度较低。双氧水漂白的漂液PH值为10，在高温下进行漂白，漂白织物白度高而稳定，手感好，还能去除浆料及天然杂质。缺点是对设备要求高，成本较高。在适当条件下，与烧碱联合，能使退浆、煮练、漂白一次完成。亚氯酸钠漂白的漂液PH值为4～，在高温下进行，具有白度好，对纤维损伤小的优点，但漂白时易产生有毒气体，污染环境，腐蚀设备，设备需要特殊的金属材料制成，故在应用上受到一定限制。次氯酸钠和亚氯酸钠漂白后都要进行脱氯，以防织物在存在过程中因残氯存在而受损。6) 丝光：丝光是指棉织物在室温或低温下，在经纬方向上都受到张力的情况下，用浓的烧碱溶液处理，以改善织物性能的加工过程。棉织物经过丝光后，由于纤维膨化，纤维纵向天然扭转消失，横截面成椭圆形，对光的反向更有规律，因而增进了光泽。纤维无形定区的增加，使染色时染料的上染率增加。取向度的提高，使织物强力增加，同时还有定形作用。丝光后，一定要采用冲吸去碱或蒸箱去碱，或平洗地去碱等方法充分去碱，直至织物呈中性。2. 染色 染色是借染料与纤维发生物理或化学的结合，或用化学方法在纤维上生成颜料，使整个纺织品具有一定色泽的加工过程。染色是在一定温度、时间、PH值和所需染色助剂等条件下进行的。染色产品应色泽均匀，还需要具有良好的染色牢度。织物的染色方法主要分浸染和轧染。浸染是将织物浸渍于染液中，而使染料逐渐上染织物的方法。它适用于小批量多品种染色。绳状染色、卷染都属于此范畴。轧染是先把织物浸渍于染液中，然后使织物通过轧辊，把染液均匀轧入织物内部，再经汽蒸或热熔等处理的染色方法。它适用于大批量织物的染色。[编辑本段]棉纤维的鉴别近来，由于市场上销售的一些纺织品和服装生产厂家对面料成分名称和含量标注不规范，致使不法商人乘机以次充好，以假充真，欺消费者。为了帮助消费者准确辨认服装面料的主要真实成分，现介绍一个简易的鉴别方法，鉴别服装面料成分的简易方法是燃烧法。做法是在服装的缝边处抽下一缕包含经纱和纬纱的布纱，用火将其点燃，观察燃烧火焰的状态，闻布纱燃烧后发出的气味，看燃烧后的剩余物，从而判断与服装耐久性标签上标注的面料成分是否相符，以辨别面料成分的真伪。棉纤维与麻纤维都是刚近火焰即燃，燃烧迅速，火焰呈黄色，冒蓝烟。二者在燃烧散发的气味及烧后灰烬的区别是，棉燃烧发出纸气味，麻燃烧发出草木灰气味；燃烧后，棉有极少粉末灰烬，呈黑或灰色，麻则产生少量灰白色粉末灰烬。这里是棉纤维的发展史：墨西哥植棉历史更为悠久。当今占世界棉花总产90％以上的陆地棉棉种都原产于墨西哥，是陆地棉的起源中心．墨西哥被称为“棉花的故乡”。它为世界棉花育种改良提供了丰富多样的种质资源和野生棉品种，被誉为世界棉花天然的大种质基地。现已确定全世界32个棉属野生种中有9个原产于墨西哥。墨西哥的全国棉花研究中心总部设在墨西哥城。它将收集到的19个棉种的 120个野生和半野生类型的标本就种植在该所的棉花种质资源种植园内。墨西哥从80年代开始，国家农业科研单位和私人农场共同签约设立了专门从事彩色棉育种与栽培的研究课题，近年来很有进展，已培育出棕红色、 土黄色、驼色等不同色彩的彩色棉花。据资料记载早在纪元以前，墨西哥的乌雅族和阿西德克族人已经栽培彩色棉花，当西班牙人 16世纪进入墨西哥南部和尤卡坦半岛时，当地植棉业已很发达，岛民将彩色棉纺成土布，做成墨西哥人爱穿的民族服装在集市上销售大受欢迎。棉花的历史人类利用棉花已有悠久的历史，早在公元前5000年甚至公元前7000年前，中美洲已开始利用，在南亚次大陆也有5000年历史。我国至少在2000年以前，在广西、云南、新疆等地区已采用棉纤维作纺织原料。起初人们并未认识到它的经济价值。古代著名的阿拉伯旅行家苏莱曼在其《苏莱曼游记》中记述，在今北京地区所见到的棉花，还是在花园里被作为“花”来观赏的。《梁书·高昌传》记载：其地有“草，实如茧，茧中丝如细纩，名为白叠子。”由此可见，现今纺织工业的重要原料棉花，最初是被人当作花、草一类的东西看待的。棉花传入我国，大约有3条不同的途径。根据植物区系结合史料分析，一般认为棉花是由南北两路向中原传播的。南路最早是印度的亚洲棉，经东南亚传入海南岛和两广地区，据史料记载，至少在秦汉时期，之后传入福建、广东、四川等地区。第二条途径是由印度经缅甸传入云南，时间大约在秦汉时期。第三条途径是非洲棉经西亚传入新疆、河西走廊一带，时间大约在南北朝时期，北路即古籍“西域”，宋元之际，棉花传播到长江和黄河流域广大地区，到13世纪，北路棉花已传到陕西渭水流域。历史文献和出土文物证明，中国边疆地区各族人民对棉花的种植和利用远比中原早，直到汉代，中原地区的棉纺织品还比较稀奇珍贵。唐宋时期，棉花开始向中原移植。目前中原地区所见到的最早的棉纺织品遗物，是在一座南宋古墓中发现的一条棉线毯。也就是从这时期起，棉布逐渐替代丝绸，成为我国人民主要的服饰材料。元代初年，政府设立了木棉提举司，大规模向人民征收棉布实物，每年多达10万匹，后来又把棉布作为夏税（布、绢、丝、棉）之首，可见棉布已成为主要的纺织衣料。元以后统治这都极力征收棉花棉布，出版植棉技术书籍，劝民植棉。从明代宋应星的《天工开物》中所记载的“棉布寸土皆有”，“织机十室必有”，可知当时植棉和棉纺织已遍布全国。由于非洲棉和亚洲棉质量不好，产量也低，所以到了清末，我国又陆续从美国引进了陆地棉良种，现在我国种植的全是各国陆地棉及其变种。本世纪60年代，许多国家相继开展彩色棉的研究、试验，进入90年代，美国率先在改造利用野生彩色棉上取得突破性进展。彩色棉，即自然生长的带有颜色的棉花，因其具有天然色彩，无需印染、漂白等我国工序，不仅避免了染料对水质的污染和织物的危害，也降低了工业成本，因而彩色棉织品成为“绿色环保产品”，“市场未来的宠儿”，越来越受到消费者的青睐。参考资料：百度百科、bosszou - 2007-5-17 11:19
没事就做吃货
纺织材料生态化及其发展趋势摘要:从采用绿色原料、利用生物技术和开发可降解纤维3方面,综述了纺织材料生态化的发展现状,指出循环材料开发和使用是纺织生态材料发展的趋势。关键词:纺织材料;绿色;生态化;趋势目前在全球可持续发展战略影响下,许多国家都在致力于研究既不影响生态环境,又能利用生态资源的新型纤维。并提出纺织用材料必须经过毒理学测试,具有相应标志,符合环保、生态、人体健康要求。纺织材料生态化已成为全世界关注的发展方向。采用绿色原料开发生态纤维,利用生物技术发展可降解纤维,选择节约资源、可回收利用纤维原料已成为目前纺织生态材料发展的趋势[1~2]。1采用绿色原料开发生态纤维利用绿色原料开发生态纤维已成为获得生态型纺织材料的主要途径和研究、开发热点。从食用的香蕉、小麦、大豆、玉米、牛奶、虾、蟹等到木材、昆虫、蜘蛛都成为了生态纤维材料的来源。现今的绿色原料包括原生态自然物质,以自然物质为基础的提炼物及原有纤维的再加工产物3种[3]。1·1利用原生态自然物开发生态纤维自然界中原生态的物质即常规的天然纤维,以其自然本色和环保特性赢得人们喜爱。但天然纤维并非完全无毒,如天然纤维在生长过程中所施用的化肥及杀虫剂等化学药品是有害物质进入的主要途径。目前生态天然纤维主要致力于开发对杀虫剂和除草剂较少依赖的天然纤维和新型绿色纤维,如有机棉、有机麻等。同时许多新型原生态的纤维原料如木棉、菠萝叶纤维、香蕉茎纤维、竹纤维等生态纤维也在积极的开发与应用中。发现更多的天然纤维材料,进一步扩大天然纤维的可利用性,使天然纤维材料的发展日益扩大是当前利用原生态的自然物质开发生态纤维的主要研究方向[4~5]。1·2用自然物的提取物开发再生生态性纤维直接取自天然高分子物质,以自然物质为基础的提取物可形成绿色环保纤维,如Tencel、Modal、大豆蛋白纤维、牛奶、海藻酸钠纤维、甲壳素纤维、竹浆纤维等。这些纤维多属于再生纤维素或蛋白质纤维类,纤维本身主要由纤维素或蛋白质组成,易生物降解,符合环保要求。有关再生生态纤维方面的研究较早也较多,许多纤维的开发和应用也较成熟[6]。如甲壳素纤维,所用甲壳质广泛存在于虾、蟹等水产品和昆虫、蜘蛛等节肢动物的外壳中,也存在于菌类、藻类的细胞壁中。甲壳质纤维是一种可降解的环保型动物纤维素纤维,废弃后可被微生物分解。这种纤维具有生物活性,有良好的吸附性、粘结性、抗菌性和治伤性能。它是自然界唯一带正电荷的动物纤维,对危害人体的大肠菌杆、金色葡萄球菌等具有较强的抑制能力,适合制造特殊的医用功能纤维产品。此外,近年开发的新型蛋白复合蚕蛹蛋白粘胶长丝纤维,利用与粘胶纺丝原液共混,纤维素形成芯部,蛋白质集中于表面,构成分子上的稳定结合,形成具有特定皮芯结构的蛹蛋白粘胶皮芯复合长丝。纤维中蛋白质含量为10%~20%左右,纤维与皮肤的亲合性好,保健功能显著[7~8]。1·3利用原有纤维的再加工开发生态性纺织材料采用自然原料通过高分子化学合成的方法可加工、生产生态纤维材料,如聚乳酸纤维(PLA)、聚羟基乙酸纤维(PGA),及它们的聚合纤维(PLGA)。这些纤维原料资源可再生和重复利用,使用过程安全。纤维开发途径包括微生物合成生态纤维和化学合成高分子生态材料。由微生物合成的聚羟基链烷酸酯、短梗霉多糖、功能蛋白高分子等都可以纺制成纤维。另外,微生物还可直接用于生产可生物降解的纤维。如短梗霉多糖(Pullulan)纤维就是以谷物或马铃薯为原料,由出芽短梗霉产生的一种胞外水溶性多糖(由麦芽三糖1,6键接形成的聚合物)合成,其强度和硬度等物理性质与聚苯乙烯相当。Pullulan纤维具有平滑、透明、光泽好、强度高(与尼纶相当)、无毒、无味、无色、能生物降解的特点,适合作手术缝合线和医用敷料。还可利用多糖液中培养出的细菌(膜醋菌)获得直径大于40 nm的生物纤维丝条,用微菌类霉菌体合成支化营养菌丝或长度达几厘米的由孢子囊柄组成的丝条,分离纯化后丝条能够织成无纺布,用于湿法无纺布的过滤材料[9]。化学合成高分子材料是将天然物质通过化学加工方法合成,如美国杜邦公司2000年10月投产的索罗那(Sorona)纤维就是以玉米为原料的全新多聚体化合物。其纤维制品在舒适、耐磨、弹性、抗皱、防护等性能方面,大大优于现有的化纤制品。制成的人造皮革更柔软,更似真皮,且可回收再利用,为重要的环保产品。还有以玉米、小麦等农作物为原料发酵成乳酸再聚合而成的高分子化合物聚乳酸纤维(PLA)等[10]。2运用生物技术和基因工程开发生态纺织材料将现代生物技术巧妙地用于纺织纤维的开发,不仅能有效地改进现有纺织原料的不足,还可根据需要开发出适合纺织生产的新型纺织纤维,为纺织原料研发开辟新的途径。天然彩色棉纤维是美国科学家利用基因改性技术开发出的一种新型棉花品种,通过将彩色基因移植到白棉DNA中而获得。彩棉产品省去染色、印花等工序,减少了加工污水的排放和能源消耗,实现了从纤维生长到纺织成衣全过程的“零污染”。利用基因改性技术可生产抗虫棉,避免农药对环境及棉本身造成危害。中国农科院等单位将苏芸金杆菌的毒蛋白基因转入棉细胞内,培育出了十多个抗虫棉品种,能产生一种对抗鳞翅目昆虫的毒素,抗棉铃虫能力达80%以上。此外,转基因抗蚜虫棉、转基因抗虫抗病棉也相继培育成功,已在我国实验推广[11]。利用现代生物、基因工程技术还可向棉纤维中引入其他成分,形成天然多成分棉,改善棉纤维的性能。如利用在棉纤维中腔内具有可生物降解的聚酯内芯来生产天然的涤棉混合纤维,或引入动物纤维蛋白,从而形成含动物纤维的天然多成分棉,对改善棉纤维自身的不足,提高棉纤维的性能有很大贡献[12]。五彩丝、彩色羊毛的取得主要靠蚕的基因突变。利用染色体技术把需要的基因组合输入家蚕体内,培育出能吐彩丝的新蚕种。选择合适的彩色基因导入绵羊体内,也可培育出具有天然色彩的彩色羊毛[13]。运用现代生物技术还可扩大纤维的生产。例如,蜘蛛丝因具有超高强力是开发高强织物的理想原料,但如何获得大量的蜘蛛丝来满足纺织生产的需要就成了产品开发过程的难题。为此,加拿大Nexia公司将从蜘蛛丝蛋白中分离出的有关基因转入奶牛和山羊的乳腺细胞中,从其分泌的乳液中获得经过重组的蜘蛛丝蛋白,并从中提取到与蜘蛛丝性能相似的丝蛋白纤维。此外,还可利用微生物发酵技术从蜘蛛丝蛋白中分离出有关基因,人工重组到可以用发酵法大量生产蛋白质的诸如大肠杆菌或酵母菌等微生物体内,在其细胞中产生蜘蛛丝蛋白[14~15]。3可生物降解材料开发可生物降解纤维是指在一定时间和适当的自然条件下能够被微生物(如细菌、真菌、藻类等)或其分泌物在醇或化学分解作用下发生降解的纤维。可生物降解纤维制成的纺织品,通常在微生物作用下,可分解为二氧化碳和水等对环境无害的物质,是理想的石油类纤维材料替代品。降解采用的方法有堆肥降解、土地埋入降解、在活性污泥中降解、海水浸渍降解,以及在聚合物中通过添加组分进行共聚来加速降解等。目前美、欧、日对可生物降解纤维的研究处于领先地位,我国的研究起步较晚[16]。常见的天然纤维及目前研究较多的纤维素纤维、蛋白纤维、甲壳素纤维、淀粉纤维等都具有良好的生物降解。而合成纤维可降解中较大的一类是水溶性聚合物,它是一种亲水性的高分子材料,在水中能溶解或溶胀形成溶液或分散液,其分子链上一般含有一定数量的强亲水基团(如羧基、羟基、氨基、醚基和酞胺基等)。常见的生物降解性合成高分子有聚乙烯醇(PVA)、聚丙二醇(PPG)和聚乙二醇(PEG)等。聚乙烯醇(PVA)是人们最熟悉的水溶性高聚物,它在纤维和纤维改性及制作膜材料等方面都有广泛的应用。Planet Packaging Technologies公司用PEG共混制造生物降解高分子材料。美国Air Product & Chemical公司也开发了一种商品名为Vinex的材料,它是由聚乙烯醇和聚烯烃、丙烯酸酯接枝聚合而成,材料具有可降解性[17-18]。另一类是利用自然界中存在的天然物质经化学加工形成的合成纤维,如聚乳酸纤维(PLA),虽为合成纤维,但其原料来源于地球上不断再生而取之不竭的农作物,其废弃物埋入土中后,在土壤和水中微生物作用下大约经过1~2年时间,纤维可被完全分解为CO2和H2O从而发生降解[19]。虽然可降解纤维材料的开发已取得一定进展,但研究进行得还很不够,也没有取得较大的突破。随着人们生活水平的不断提高,对可生物降解功能纤维需求的增长,可以预见在新技术的应用和新材料的涌现下,可生物降解纤维将会被更广泛地应用[20~21]。4生态材料的发展趋势循环材料最基本的特点就是在主产业链上向前、向后延伸,实现闭合循环发展,使所用的原料和能源在不断的循环中得到合理利用,节约生态资源。现代纺织要求材料可循环、再生,产业发展可持续,因此,循环材料的开发和利用应是未来生态材料发展的趋势。最近日本提出了“完全循环型”新概念,要求彻底实现纤维从原料使用到最终制品回收全过程完全循环。吉玛公司、杜邦公司对聚酯等装置也提出了“全循环”概念[22]。天然纤维材料是地球上巨大的再生性生物高分子资源,作为“从自然产生又回到自然”的资源循环型材料,具有不可替代的发展优势。人造纤维材料作为传统的纺织材料,其原料多为天然可再生的非石油资源(木、棉、亚麻、竹、麦杆等),符合可持续发展的需求。合成纤维多为石油化合物,而石油属原生资源,且常规合成纤维具有不可再生、不可降解性。目前合成纤维如何进行回收再生是生态材料研究的重点,也是治理环境污染,节约资源和能源,促进合成材料循环使用的一种最积极的废弃物处理方法。已开发了有回收聚合物、纤维的原料再循环和回收单体的化学再循环系统[23~25]。回归自然、适应环境是纺织材料总的发展趋势。生态化纺织材料的发展为保护生存环境,实现纺织工业可持续发展提供了保障,符合21世纪绿色环保型时代的要求。随着社会的文明和进步,可认为未来的纺织工业将是绿色生态工业。参考文献:[1]吴湘济,沈晶.纺织工业绿色纺织品的设计与开发[J].上海工程技术大学学报,2002,(12):298-317.[2]黄猛.我国绿色纺织品的现状及发展趋势[J].棉纺织技术,2000,(2):31-33.[3]甘应近,白越,等.绿色纺织品的现状与展望[J].纺织学报,2003,(6):93-95.[4]Peter F Greenwood, green are cotton and linen?[J].textiles,1999,(3).[5]付群锋.浅谈新世纪纺织面料的发展趋势[J].印染,2000,(7):49-50.[6]A P Aneja,等.21世纪的纤维[J].国外纺织技术,2000,(1):1-3.[7]李晓燕.生态纺织纤维的性能与应用[J].棉纺织技术,2002,(11):
八零梁行
生态纺织品检测预警方法的建立赵珊红1。徐晓春1，姚洁丽2，郭方龙2(1．浙江出入境检验检疫局，杭州310012；2．浙江立德产品技术有限公司，杭州310005)摘要：运用“过程质量控制”原理，通过对实验室生态纺织品检测数据的数理统计分析，分别建立了基于不同分析对象的预警方式和多种不同的“质量控制图模型”，以实现对检测指标的分析监控，同时也为企业和政府部门提供相应的质量趋势分析信息。该方法的建立可为相关部门在利用现有检测资源的条件下实现快速有效的预警目的。关键词：生态纺织品；检测；预警方法；质量控制中图分类号：TSl01．9 文献标识码：A0引言预警分析已广泛应用于各行各业的风险管理和决策管理中，建立适宜的预警分析系统，有助于有效预防和降低危害物所造成的损失，对危害物的可能出现提前作出判断，并采取相应的管理措施或及时调整决策，规避风险。在检测领域，通过对实验室有害物质检测数据的分析，建立预警分析方法，实现在现有的资源条件下，有针对性地加强检测把关，提高工作效率，同时也为企业和政府部门提供相应的质量监控信息和趋势分析信息‘1|。根据检测实验室工作特点，笔者主要从3个角度建立有关生态纺织品的检测预警分析方法。a)以监测进出口企业质量动态为目标，其目的是通过对各进出口企业在某一报检时段内不合格率或检出率的分析，对出现质量异常波动的企业发出预警信号。b)以监测某种进出口纺织品为目标，其目的是通过对某一类进出口纺织品生态指标检测数据的分析．对出现指标异常波动的具体产品，加强检测，实现有效的质量监控。c)以监测某一抽查项目为目标，其目的是通过对某个生态检测指标在某一检测时段的数据分析，对出现不合格率或检出率异常波动的检测项目发出预警信号，提醒相关人员注意对该项目的重点抽查，以实现对特定检测指标的质量控制。不管是哪种监测对象，其预警信号的产生都建立在对检测数据的统计分析基础上，因此，采用合理的数学分析模型是建立预警分析方法的重要前提。通过对大量数据分析显示，在限定了报检单位或检测品种或检测项目时，正常情况下，其检测不合格率或检出率或超标率总在一定范围内波动，其数值大小在大量的数据中服从统计规律正态分布。因此，在此前提下，可以运用控制图原理，建立不同的数学模型，进行统计分析，通过判断异常情况，发布相关的预警信息。控制图是一种图形，它给出表征过程当前状态的样本序列信息，并将这些信息与考虑了过程固有变异后所建立的控制限进行对比[2]。1 基于特定报检单位(或特定报检产品)为分析对象的预警通常一个报检单位生产的产品，大致可划为同一大类产品。而对于报检批的质量特性评价只能采用合格与不合格两种结果，因此，可以通过对某报检单位在历年检测数据的统计分析，建立相应的质量控制图。即在一定时间段内或一定样本量内，凡在麒+3a(u为检测不合格数或不合格率的均值，o-为标准差)范围内波动的不合格数都是正常的，系偶然因素造成的，如超出此界限则说明质量有异常波动，需引起注意。检测不合格数或不合格率的判断是根据所检测的产品标准或所检测的指标判定。这里的检测不合格数按自然报检批计算，在一个报检批内不管出现多少个不合格项目都计算为1个不合格数，即一个不合格报检批。而不合格率是指该段时间内不合格数占施榆批数的百分比。时间段的划分和样本量的划分取决与报检单位的报检量。对于连续均匀报检的单位，可采用按时间段来划分，而对于报检量变化较大的，可根据划定的样本量(报检批量)来划分，在与历史数据比较时，应采用相同的样本划分方法。这类控制图属于计数值控制图，常用的有不合格数控制图(rip图)和不合格率控制图(夕图)[2]。1．1不合格数控制图(np图)和不合格率控制图(户图)模型的建立对这两类预警通常在子样本大小n相同的情况下，抽取k个样本(是≥25)，通过分析不合格数的波动，设定中心线(CL)、上控制线(UCI。)和警戒线(WCL)来判断系统是否处于稳定状态，假设每一样本的报检批数相同，均为挖，P为样本不合格率的均值，咒p为样本不合格数的均值。根据国标《常规控制图》，建立以下数学模型L 2|。1．1．1不合格数控制图(np图)的数学模型K∑(矽)i样本不合格数均值矽：np一￡‘F一(1)中心控制线(Z：CL—np (2)上控制线UCL(3仃)：UCL—np+3．g-五p(1一p) (3)警戒线WCL(2盯)：WCL—np+2~／矽(1一p) (4)1．1．Z不合格率控制图(声图)的数学模式K，∑(rip)i样本不合格率均值P：P一￡％一(5)∑咒ii=l中心控制线CL：CL—P (6)／2’●=———。=2_上控制线UCL(3仃)：UCL一石+3√丛士i鱼2 (7)F=—?=_———=_警戒线WCL(2d)：WCL=≯+2√丛士i丝(8)1．2预警的产生和解除在确定CL线、UCL线和WCL线之后，建立相应的“样本一不合格数”控制图(np图)和“样本一不合格率控制图(P图)，当出现以下几种情形时，系统将产生预警信号。a)有一个点子出现在UCI。(30)线之外；b)连续3点中有2点落在WCL线(20)之外的；c)连续5点中有4点在UCL线与WCI。线(2a～3a)之间的；d)连续6点呈连续上升趋势的。当系统不再出现上述所列的情形之一时，预警信号解除，恢复正常抽检状态。1．3应用示例以“样本一不合格数控制图(np图)为例，说明实际检测过程该预警方法的应用。根据对某一报检单位某一时间段的历史数据的统计，每一子样的不合格数如表1(取子样均为50报检表1 A报检单位历史检测不合格数统计样本序号不合格数样本序号不合格数样本序号不合格数1 2 11 2 21 22 2 12 2 22 33 1 13 3 23 24 3 14 1 24 45 1 15 3 25 36 2 16 3 总数597 3 17 l 平均2．368 2 18 29 2 19 3 不善纂率4．7210 3 20 4根据1．1．2中公式分别计算中心控制线、上控制线和警戒线，结果如下：中心控制线：CL=2．36 平均不合格率：P=4．72上控制线UCL：UCL=6．86 警戒线WCL：WCL=5．36作样本一不合格数控制图(行p)(图1)。样本序号图1基于历史数据的样本一不合格数控制图根据已确定的UCL线、CL线和wCL线，将最近一段时间内该企业检测的不合格数按同样的分组统计方法，填人控制图中，经描点连线后，可看出该企业的检测指标不合格率情况，与历史相比没有出现异常波动，过程控制良好，不需要产生预警，在实际检测工作中，可以按正常抽样比例进行检测。上面两种控制图所建立的预警分析方法，主要适用于报检批量较大的企业和品种，且生产的品种和工艺水平和流程都应较为稳定。而对于批量较少的，由于子样本达不到统计所需的量，从服从正态分布所需的样本条件上讲，理论上难以严格适用。但作为对企业质量的监控或对某一类产品的质量监控的一种手段，在初期，可以通过适当降低子样本的统计数和总样本的采集量来建立相应的控制图，之后通过检测数据的积累及时补充和更新，使控制图更为合理可行。2基于检测指标为分析对象的预警这类预警是实验室最主要的预警分析方法，它针对不同的检测项目分类进行数据统计和分析，根据检测指标的不同，常见的有以下几种预警方式。2．1单项指标检测不合格的预警2．1．1预警的产生和应用这类预警适用于对特定时期内某一重要敏感指标的监控和新增禁用危害物指标的监控。如针对某一时期国外客户集中反映的某项指标质量问题，或国内外技术法规中新提出的禁用物质，一旦在检测过程中发现不合格，就产生预警信号，提醒有关人员引起注意，加强重点检测。2．1．2预警阈值的确定针对具体检测指标，预警阈值的确定主要依据各国技术法规中规定的有害物质最大限量值或最低检测限。2．1．3预警的解除对于单项指标检测不合格的预警，在以下情形下可以实施预警解除。a)对某一报验单位或某一品种，所监测的指标连续25批未出现不合格的；b)对所监测的指标，连续检测100个数据，未出现不合格的。2．2特定指标检测不合格率异常波动预警在实际检测中，大部分指标的测试结果是小于最大限量值(MRL)而大于检测低限值，在这种情况下，通过分析测试值的走势，可提示该项指标的某种发展趋势，从而提前采取措施，加强对该项指标的监控。利用均值一标准差控制图(X—S图)，可较准确地识别系统是否处于稳定状态[2]。2．2．1数学模型的建立将历史检测数据合理分组，每组数据设为挖个(咒通常为4～5个)，组的数据为k个(忌≥25)，分别以样本号为横坐标，以该组检测数据的均值或标准差为纵坐标，分别建立“均值控制图”和“标准差控制图”。计算各样本的均值五和标准参i。zi一三≥：zif (9)刀再Si一√i与∑ 一i)2(10)i=1(xo式中：Xij为第i个样本的第J个数值；i为第i个组的均值；耍为子组平均值的均值；k为样本个数，一般不少于25个滑为第i个样本的标准差。计算k个样本的均值与标准差：石一{≥：Xi (11)尼—t—1j一{室si Ⅲ，对于均值控制图：中心控制线CL：CL—j (13)上控制线UCL：UCL=x+A3 5 (14)其中A。为控制因子，可通过查GB／T4091标准可直接得到。当订一4时，A3—1．682，当咒一5时，A3=1-427对于标准差控制图中心控制线CL：CL—s (15)上控制线UCL：UCL—B4 S (14)同样，B。为S的控制因子，也可通过查GB／T4091标准可直接得到。当，2—4时，B4—2．266，当n=5时，B4—2．0892．2．2 预警的产生和解除一般来说，“均值控制图”反映的是样本组的波动集中趋势变化，而“标准差控制图”反映的是样本各测试值间的离散程度变化。因此从“均值控制图”上我们可看出样品在这一时段的整体指标水平，当数据点超过UCL线时，表明在这一时段中，样品中有害物的含量已出现较大的上升趋势；而当在“标准差控制图”中的数据点超过标准差的UCL线时，说明样本中的各个样品在该时段变化较大，离散程度高[3]。对于这两种情形，均需引起检测人员的注意。当数据点在两种控制图中均超过UCL线时，说明该时段的各个样品既出现指标值偏高又存在较大的波动，因此，就有必要发布预警信号，需加强检测，来降低检测风险。在加强抽检一段时间后，当最近的样本组的均值和标准差数据点连续3点在UCL线以下时，可解除预不合格，就产生预警信号，提醒有关人员引起注意，加强重点检测。2．1．2预警阈值的确定针对具体检测指标，预警阈值的确定主要依据各国技术法规中规定的有害物质最大限量值或最低检测限。2．1．3预警的解除对于单项指标检测不合格的预警，在以下情形下可以实施预警解除。a)对某一报验单位或某一品种，所监测的指标连续25批未出现不合格的；b)对所监测的指标，连续检测100个数据，未出现不合格的。2．2特定指标检测不合格率异常波动预警在实际检测中，大部分指标的测试结果是小于最大限量值(MRL)而大于检测低限值，在这种情况下，通过分析测试值的走势，可提示该项指标的某种发展趋势，从而提前采取措施，加强对该项指标的监控。利用均值一标准差控制图(X—S图)，可较准确地识别系统是否处于稳定状态[2]。2．2．1数学模型的建立将历史检测数据合理分组，每组数据设为挖个(咒通常为4～5个)，组的数据为k个(忌≥25)，分别以样本号为横坐标，以该组检测数据的均值或标准差为纵坐标，分别建立“均值控制图”和“标准差控制图”。计算各样本的均值五和标准参i。zi一三≥：zif (9)刀再Si一√i与∑ 一i)2(10)i=1(xo式中：Xij为第i个样本的第J个数值；i为第i个组的均值；耍为子组平均值的均值；k为样本个数，一般不少于25个滑为第i个样本的标准差。计算k个样本的均值与标准差：石一{≥：Xi (11)尼—t—1j一{室si Ⅲ，对于均值控制图：中心控制线CL：CL—j (13)上控制线UCL：UCL=x+A3 5 (14)其中A。为控制因子，可通过查GB／T4091标准可直接得到。当订一4时，A3—1．682，当咒一5时，A3=1-427对于标准差控制图中心控制线CL：CL—s (15)上控制线UCL：UCL—B4 S (14)同样，B。为S的控制因子，也可通过查GB／T4091标准可直接得到。当，2—4时，B4—2．266，当n=5时，B4—2．0892．2．2 预警的产生和解除一般来说，“均值控制图”反映的是样本组的波动集中趋势变化，而“标准差控制图”反映的是样本各测试值间的离散程度变化。因此从“均值控制图”上我们可看出样品在这一时段的整体指标水平，当数据点超过UCL线时，表明在这一时段中，样品中有害物的含量已出现较大的上升趋势；而当在“标准差控制图”中的数据点超过标准差的UCL线时，说明样本中的各个样品在该时段变化较大，离散程度高[3]。对于这两种情形，均需引起检测人员的注意。当数据点在两种控制图中均超过UCL线时，说明该时段的各个样品既出现指标值偏高又存在较大的波动，因此，就有必要发布预警信号，需加强检测，来降低检测风险。在加强抽检一段时间后，当最近的样本组的均值和标准差数据点连续3点在UCL线以下时，可解除预不合格，就产生预警信号，提醒有关人员引起注意，加强重点检测。2．1．2预警阈值的确定针对具体检测指标，预警阈值的确定主要依据各国技术法规中规定的有害物质最大限量值或最低检测限。2．1．3预警的解除对于单项指标检测不合格的预警，在以下情形下可以实施预警解除。a)对某一报验单位或某一品种，所监测的指标连续25批未出现不合格的；b)对所监测的指标，连续检测100个数据，未出现不合格的。2．2特定指标检测不合格率异常波动预警在实际检测中，大部分指标的测试结果是小于最大限量值(MRL)而大于检测低限值，在这种情况下，通过分析测试值的走势，可提示该项指标的某种发展趋势，从而提前采取措施，加强对该项指标的监控。利用均值一标准差控制图(X—S图)，可较准确地识别系统是否处于稳定状态[2]。2．2．1数学模型的建立将历史检测数据合理分组，每组数据设为挖个(咒通常为4～5个)，组的数据为k个(忌≥25)，分别以样本号为横坐标，以该组检测数据的均值或标准差为纵坐标，分别建立“均值控制图”和“标准差控制图”。计算各样本的均值五和标准参i。zi一三≥：zif (9)刀再Si一√i与∑ 一i)2(10)i=1(xo式中：Xij为第i个样本的第J个数值；i为第i个组的均值；耍为子组平均值的均值；k为样本个数，一般不少于25个滑为第i个样本的标准差。计算k个样本的均值与标准差：石一{≥：Xi (11)尼—t—1j一{室si Ⅲ，对于均值控制图：中心控制线CL：CL—j (13)上控制线UCL：UCL=x+A3 5 (14)其中A。为控制因子，可通过查GB／T4091标准可直接得到。当订一4时，A3—1．682，当咒一5时，A3=1-427对于标准差控制图中心控制线CL：CL—s (15)上控制线UCL：UCL—B4 S (14)同样，B。为S的控制因子，也可通过查GB／T4091标准可直接得到。当，2—4时，B4—2．266，当n=5时，B4—2．0892．2．2 预警的产生和解除一般来说，“均值控制图”反映的是样本组的波动集中趋势变化，而“标准差控制图”反映的是样本各测试值间的离散程度变化。因此从“均值控制图”上我们可看出样品在这一时段的整体指标水平，当数据点超过UCL线时，表明在这一时段中，样品中有害物的含量已出现较大的上升趋势；而当在“标准差控制图”中的数据点超过标准差的UCL线时，说明样本中的各个样品在该时段变化较大，离散程度高[3]。对于这两种情形，均需引起检测人员的注意。当数据点在两种控制图中均超过UCL线时，说明该时段的各个样品既出现指标值偏高又存在较大的波动，因此，就有必要发布预警信号，需加强检测，来降低检测风险。在加强抽检一段时间后，当最近的样本组的均值和标准差数据点连续3点在UCL线以下时，可解除预警，恢复正常的检测比例。这种基于大量历史检测数据得出的控制图，主要适用于监控一些检测不合格率较低，且测试结果能以具体检出数据的形式表现的检测指标，如目前的甲醛含量、重金属含量、水萃取液pH值等项目。在日常分析控制中，由于极差的计算比标准差的计算简便的多，因此可以用将极差R来替代“均值一标准差控制图”中的标准差s，得到“均值一极差控制图(x_一R图)”。3 基于危害物风险系数的预警预警信号的出现，意味着该时段有害物质在检测中出现的不合格率明显上升或检测指标有明显的异常波动，即产品中有害物质含量超标的可能性增大，风险程度较高。但实际上，由于某一特定指标的检测不合格率是与抽查次数相联系，即与自验率紧密联系的，因此从某种意义上说，对一些自验率较低的项目，尽管检测中所发现的不合格率很低，但其潜在的风险仍很高。因为，从统计角度分析，样本数越小，对总体的代表性就越差，所得结果的置信度也越低。借鉴食品安全监测预警系统的经验，同样，设立“危害物风险系数”这一参数来综合分析预警信息的产生[1]。由于危害物产生的风险与其检测指标的不合格率、自验率和对该危害物敏感重视程度有关，因此，可作如下定义：R’一aP+6／F+S (15)式中：R7为危害物风险系数；P为危害物检测不合格率；F为对该危害物的抽检比例，即自验率；S为危害物风险因子；口和b为相对应的权重系数。实际应用时，a值建议取100，b值建议取0．1。S值主要依据具体危害物的被关注程度和敏感程度。通常对于当前高度关注、高敏感的危害物设定S=2；对于低关注度和低敏感度的，设定S=0．5，中等程度的设定S—l。下面以S=1为例，说明风险系数的设定过程。a)根据历史数据，以一定时间段划分样本(如一个月)，分别计算各个样本的抽查率E和不合格率P一总平均抽查率R和平均不合格率P。。b)计算各个样本的风险系数R 7i和平均风险系数R 7。及标准差仃。c)以R7。±口为上下控制线，设定：当R7≤R7。一口时为低风险状态，此时，可降低抽查比例；当R7≥R7。+盯时，为高风险状态，此时，应增加抽查比例；当R7。一盯
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