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棉花

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世界各地棉花平均产量(千克/公顷)
世界各地棉花平均产量(千克/公顷

棉花(英语:Cotton)是锦葵科棉花属植物的种子纤维,原产于亚热带,在热带地区栽培可长到6米高,一般为1到2米。花朵乳白色,开花后不久转成深红色然后凋谢,留下绿色小型的蒴果,称为棉铃。棉铃内有棉籽,棉籽上的茸毛从棉籽表皮长出,塞满棉铃内部。棉铃成熟时裂开,露出柔软的纤维。纤维白色至白中带黄,长约2–4厘米,含纤维素约87–90%。

棉花的植株是灌木,是美洲、非洲及亚洲等地热带地区或亚热带地区的原生植物,在墨西哥有找到差异度最大的野生棉花,其次是澳洲及非洲[1]。在旧世界及新世界均已驯化棉花。棉花的英文来自阿拉伯文(al)quṭn قُطْن,约在西元十四世纪就开始使用[2]

棉花的纤维最常纺织成纱线,用来制作柔软透气英语breathable纺织品。在史前时代就已使用棉花的纤维。在墨西哥及印度河谷文明(现今的巴基斯坦及印度部分地区)已发现公元前五千年的棉花纤维。虽然很早就在栽培棉花,但一直到发明轧棉机后,棉花纤维制作的成本降低,也开始广为使用,棉花是现在衣物中最常使用的天然纤维

世界棉花的产量每年约2,500万吨,约占世界耕地的2.5%。印度是世界最大的棉花生产国,美国多年以来都是最大的棉花出口国[3]。美国棉花的单位为标准包(bales),约是体积0.48立方米(17立方呎)及重量226.8千克(500英磅)[4]

历史

棉花种植最早出现在公元前5–4千年的印度河流域文明中,在公元元年之前,棉纺织品的使用传到了地中海地区。公元一世纪,阿拉伯商人将精美的细棉布带到了意大利和西班牙。大约9世纪的时候,摩尔人将棉花种植方法传到了西班牙。中世纪棉花是欧州北部重要的进口物资,那里人自古以来习惯从羊身上获取羊毛,所以当听说棉花是种植出来的,还以为棉花来自一种特别的羊,这种羊是从树上长出来的,所以德语里面的棉花一词直译是“树羊毛”。

16世纪西班牙人进入墨西哥南部和尤卡坦半岛,发现当地植棉业已很发达,棉花品质更好,岛民将彩色棉纺成土布,做成当地人的服装。现在占世界棉花总产90%以上的棉种都原产于墨西哥的陆地棉。

然而,百年以前棉纱仍然没有羊毛亚麻使用广泛。这是因为亚麻或羊毛纤维比棉纤维更长,更容易纺织成纱。此外,棉纤维要从种子中分离出来的,只能依靠人工,这个过程非常繁琐和费时。 随着近代美国北卡罗莱纳州和弗吉尼亚州最先发明和使用了锯片式轧棉机,棉花短纤维的提取分离变得简易快速。生产效率的快速提高,以及美国南部人工成本低,使得棉纱在全球纺织市场的份额快速增加。机械化程度的不断提高,纤维和纱线的生产使棉花制品成为价格低廉的商品。 棉花种植需要温暖的气候和水分或灌溉高水平。生长季节是从六到七个月。这一时期的种子发芽生长,大约需要100天,开白色花。当荚破裂,即可提取棉纤维。 [5]

现在,棉花是当今世界上使用最广泛的纤维。它的流行源于它生产较容易及其在纺织产品领域的广泛适用性。棉纱价格强烈地依赖于劳动力成本,因此,在发达国家,由于劳动力昂贵,棉纱价格相对较高。

棉花在中国

1952年山西棉花丰收
1952年山西棉花丰收

9世纪阿拉伯旅行家苏莱曼在其《苏莱曼游记》中记述,在中国看到棉花,在花园里被作为“花”来观赏的[6]。《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。”

目前中原地区所见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。元代初年,朝廷把棉布作为夏税(布、绢、丝、棉)之首[7],设立木棉提举司,向人民征收棉布实物,据记载每年多达10万匹[8],可见棉布已成为主要的纺织衣料。明朝也力征收棉花棉布,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。

清末,中国又陆续从美国引进了陆地棉良种,替代了品质不好产量不高的非洲棉和亚洲棉。现在中国种植的全是各国陆地棉及其变种。

品种与产地

棉花喜热、好光、耐旱、忌渍,适宜于在疏松深厚土壤中种植。棉花主要有如下几种:

  • 粗绒棉:也叫亚洲棉,原产印度。由于产量低、纤维粗短,不适合机器纺织,目前已被淘汰。
  • 长绒棉:也叫海岛棉,原产南美洲。纤维长、强度高是其特点,适合于纺高支纱。目前中国只有新疆生产。
  • 细绒棉:也叫陆地棉,原产中美洲,所以又称美棉。适应性广、产量高、纤维较长、品质较好是其特点,可纺中支纱。中国的细绒棉占棉花产量的98%。

用途

棉花主要作为编织品的材料,例如:棉衣、棉被、棉布、棉毛内衣、牛仔布等。而毛巾布英语Terrycloth可以作高吸水性的毛巾及浴袍,麻纱 (棉织品)英语cambric常用来做蓝色的工人工作服(因此有蓝领阶级一词),像灯芯绒泡泡纱英语seersucker等也是棉织品。许多袜子内衣T裇及床单都是棉质的。棉花可以制成钩针编织编织中用到的毛线。纤维也可能由一些纺丝、编织,或切割过程不要的的棉花或是编织物合收而来。许多材料完全用棉制成,不过也有些材料会将棉和其他纤维(如嫘萦聚酯)混纺。

除了纺织业外,棉花也用来制作渔网、咖啡滤纸、帐篷、爆裂物(像硝化纤维)、棉纸等。最早的消防水龙也是用棉制的。

棉籽可以提取油脂成棉籽油,在精炼后,曾像植物油一样的用在饮食中,但因其中含有的微量棉酚具生殖毒性[9],因此引起争议。棉籽饼粉英语cottonseed meal只能给反刍的动物食用,其中含有的棉酚对单胃动物英语monogastric是有毒的。棉籽壳可以加到乳牛的饲料中作为粗的干饲料。在美国奴隶时期,棉花根皮是传统医学中的堕胎药英语abortifacient。棉酚是棉花植物中各部位都有的成分之一,被科学家称为“毒染料”,会抑制精子的发展,甚至限制精子的活动力,对女性而言,也会限制释放特定激素,影响月经周期[10]

棉短绒(Cotton linter)是棉籽取棉花后,黏在棉籽上的丝状细纤维,一般长度小于18吋(3.2毫米)。棉短绒一般用来造纸,也是制作纤维素的原材料。在英国棉短绒会称为原棉或药棉(cotton wool),不过药棉也可以指精制过的产品(美国称为脱脂棉),可用来医药化妆及其他用途。最早将药棉用在医疗中的是英国伯明翰皇后医院的桑普森·詹吉英语Sampson Gamgee

埃及棉一般会指高品质的棉,不过埃及出产的棉只有少部分是高品质的,而大多数写“埃及棉”的制品多半也不是用埃及最好的棉制成[11]

国际贸易

世界前十大棉花生产国(产量以公吨计算)
排名 年份 2010 2011 2012
1  中国 5,970,000 6,588,950 6,840,000
2  印度 5,683,000 5,984,000 5,321,000
3  美国 3,941,700 3,412,550 3,598,000
4  巴基斯坦 1,869,000 2,312,000 2,215,000
5  巴西 973,449 1,673,337 1,638,103
6  乌兹别克斯坦 1,136,120 983,400 1,052,000
7  土耳其 816,705 954,600 851,000
8  澳大利亚 386,800 843,572 973,497
9  阿根廷 230,000 295,000 210,000
10  土库曼斯坦 225,000 195,000 198,000
全世界 22,714,154 24,941,738 25,955,096
来源:联合国粮食及农业组织[12]

2009年最大的棉花生产国是中国及印度,年生产量分别是3400万及2700万标准包(bales),但其中大部分供应其本国的纺织业。最大的棉花出口国是美国,销售额49亿美元,而非洲共计的销售额也有21亿美元。自1980年起,非洲的棉花销售额成长了一倍,非洲各国没有大型的纺织产业,纺织业已移到像中国或是印度等亚洲国家。非洲有许多小的棉花来源,以美国孟菲斯为基地的Dunavant公司是非洲主要的棉花经纪商,有上百个采购代理人,他们在津巴布韦借给农民棉花的种子,让十八万的小农民可以种植棉花,也提供种植方式的建议。嘉吉公司也在非洲采购棉花出口。

美国的两万五千名棉花种植者有高额的补贴,每年共计二十亿美元。[13]这些补贴的未来政策尚不明确,因此造成棉花经纪商在非洲业务的预期扩张。Dunavant利用购并非洲本土公司的方式进行扩张,不过这只可能出现在前英国殖民地及莫桑比克,前法国殖民地仍维持垄断关系,用很低的固定价格购买棉花[14]

纤维形态

一根棉纤维大约0.3–5.5厘米长。棉纤维呈细长的扁平带状,正常成熟干燥后瘪缩成空心带状,在显微镜下,纵向有螺旋状的转曲,方向随机分布,未成熟纤维卷曲较少,棉纤维的横截面呈扁圆或腰圆形,中间有空腔,空腔是提供养分的通道。成熟纤维空腔较小,未成熟纤维中腔较大,品质较差。棉纤维的颜色从黄色到纯白色,有一定光泽。

棉纤维纵向形态
棉纤维纵向形态

性能

外观性能

  • 棉的光泽较暗淡,风格自然朴实,故多用于日常的休闲装。
  • 棉纤维的染色性好,色谱齐全,但色牢度不够好。
  • 棉纤维的缺点是弹性差,不挺括,易起皱且不易恢复,为改善这一性能,常对棉进行免熨整理或树脂整理,如市场上出现的免熨衬衫、免熨休闲裤等棉制品。市场上常见的有DP(double press)或PP(permanent press)标记的衬衫表示具有“耐用熨烫”或“永久熨烫”性能。

舒适性能

棉纤维舒适柔软,手感温暖,吸湿性好(棉纤维为多孔性物质,纤维大分子上存在亲水基因),穿作舒适,不刺激皮肤,且不易产生静电。

耐用性与加工保养性能

  • 具有良好的吸湿性,公定回潮率8.5%;但缩水率较大,约为4%–10%。相对较好的吸湿性和良好的芯吸性使棉纤维成为最舒适的纤维之一。因为纤维素的羟基基团,使得棉花对水有很强的吸引力。当水进入纤维棉,棉开始膨胀,其截面变得更圆。这种高度的亲水性和潮湿时溶胀的性能使棉花可吸水达到其重量的1/4左右。这意味着,在炎热的天气里,身体的汗液会被棉织物吸收,沿着纱线输送到衣物外表面并蒸发到空气中。因此,这对维持体温有帮助。
  • 耐热性和耐光性好,熨烫温度可达190℃,若垫干布可提高20–30℃,垫湿布可提高40–60℃,棉织品最好湿烫,易于熨平。但长时间暴晒会引起褪色和强度下降。但是直接暴晒在持续的强光下会引起发黄,并最终引起纤维的降解。变黄也可能出现在棉产品被气体干燥剂干燥时。颜色的变化是纤维素和氧或二氧化氮在热空气中干燥的化学反应的结果。棉花自然挂干或烘干机烘干会长时间保持其白度。[15]
  • 值得关注的是,棉纱线在潮湿环境下比在干燥环境下强度更大。这种性质是棉纤维宏观和微观结构特征的结果。当水被吸收,纤维膨胀,其截面变得更圆。通常这种大量的外来物质的吸收会导致内部应力较高,导致纤维弱化。然而,棉纤维吸水导致内部应力减少。因此,减少克服内部应力,肿胀的纤维变得强度更大。同时,纱线中的溶胀纤维之间的互相挤压更强烈,内部的摩擦力增强了纱线强度。此外,所吸收的水作为一种内部润滑剂,赋予纤维较高水平的灵活性。这解释了棉衣物潮湿时更容易熨烫,棉织物洗水时易收缩。
  • 耐碱不耐酸,在张力和碱液的作用下产生丝光效应,使强度增大获得耐久的光泽。不加张力任其收缩,叫缩碱。
  • 回弹性较差,但为改善这个缺点会织造时加入橡筋增加弹力使穿着更舒适。耐磨性不够好,但亦因此制品能够容易做出残旧效果。
  • 棉纤维是天然物质,易受霉菌等微生物的侵害,引起纤维素大分子水解、发霉产生黑斑引起色变,尤其是高品质的棉制品色泽变化更为突出,保养时应该注意。

品质分级

依照等级、纤维长度及成熟度来判别

  • 纤维长度:短纤、中长纤、长纤、超长纤

美国棉花纤维分级(白棉[16]

色泽品级 符号 色泽品级代码  叶屑分级代码
上级 GM 11 1
次上级 SM 21 2
中级 Mid 31 3
次中级 SLM 41 4
下级 LM 51 5
次下级 SGO 61 6
平级 GO 71 7

参考文献

  1. ^ The Biology of Gossypium hirsutum L. and Gossypium barbadense L. (cotton). ogtr.gov.au
  2. ^ Metcalf, Allan A. The World in So Many Words. Houghton Mifflin. 1999: 123. ISBN 0-395-95920-9. 
  3. ^ "Natural fibres: Cotton"页面存档备份,存于互联网档案馆), International Year of Natural Fibres
  4. ^ National Cotton Council of America, "U.S. Cotton Bale Dimensions页面存档备份,存于互联网档案馆)".
  5. ^ The Story of Cotton: How Cotton is Grown. pandasilk.com. [2017-03-01]. (原始内容存档于2017-10-26). 
  6. ^ 棉花的傳播. 湖南省棉花科学研究所. 2012-03-22 [2020-05-13]. (原始内容存档于2020-05-13) (中文(中国大陆)). 
  7. ^ 唐文基. 福建古代经济史. 福建教育出版社. 1995: 253. ISBN 7533417003 (中文(中国大陆)). 
  8. ^ 郭成康. 元明清史. 五南图书. 2002: 68 [2013-06-14]. ISBN 9571128694. (原始内容存档于2014-10-01) (中文(台湾)). 
  9. ^ The effect of cottonseed oil on the hatchability of eggs.. FDA Poisonous Plant Database. FDA. [2015-05-07]. (原始内容存档于2013-10-29). 
  10. ^ Perrin, Liese M. Resisting Reproduction: Reconsidering Slave Contraception in the Old South. Journal of American Studies. 2001, 35 (2): 255–274. JSTOR 27556967. doi:10.1017/S0021875801006612. 
  11. ^ Chapter 5. Extra long staple cotton. cottonguide.org
  12. ^ Production of Cotton by countries. 联合国粮食及农业组织. 2011 [2013-08-26]. (原始内容存档于2011-07-13). 
  13. ^ "Executive Brief Update 2013: Cotton sector"页面存档备份,存于互联网档案馆). cta.int.
  14. ^ Zachary, G. Pascal (2007-01-14) "Out of Africa: Cotton and Cash"页面存档备份,存于互联网档案馆). New York Times
  15. ^ Cotton Properties and Uses. pandasilk.com. [2017-03-01]. (原始内容存档于2017-10-29). 
  16. ^ 美国棉花公司. 美国棉花分级手册 (PDF). cottoninc.com. 2013 [2017-03-01]. (原始内容 (PDF)存档于2017-01-12). 

外部链接

参见

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