杜衛(wèi)東，雷嘉昕，馬麗蕓

（1.新疆維吾爾自治區(qū)纖維檢驗(yàn)局，烏魯木齊 830002；2.東華大學(xué) 紡織學(xué)院，上海 201620）

0 引言

紡織業(yè)一直是我國(guó)的支柱型產(chǎn)業(yè)。從1994年我國(guó)成為世界上最大的紡織品出口國(guó)以來，紡織品出口額約占世界紡織品出口總量的20%。國(guó)內(nèi)紡織產(chǎn)品原材料價(jià)格的上漲，使得國(guó)產(chǎn)紡織品在國(guó)際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)大大降低、產(chǎn)品利潤(rùn)下降，為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來了嚴(yán)重的負(fù)面影響。新疆是我國(guó)重要的棉花生產(chǎn)基地，機(jī)采棉有解決我國(guó)紡織品在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中價(jià)格優(yōu)勢(shì)下降的潛力。新疆的棉花種植面積大、產(chǎn)量高，約占全國(guó)棉花產(chǎn)量的50%，推廣實(shí)施機(jī)采棉很有必要，新疆正在加快推進(jìn)棉花機(jī)械化收獲步伐。

目前，新疆棉花有幾種不同的軋花工藝，不同的工藝對(duì)機(jī)械采摘的棉花性能有不同的影響，如長(zhǎng)度、含雜率、強(qiáng)度、顏色等級(jí)等。本文通過對(duì)不同軋花工藝的機(jī)械采摘棉性能的比較，根據(jù)后道加工工藝的要求，研究適合的機(jī)械采摘棉軋花工藝，從而減小生產(chǎn)成本，提高機(jī)械采摘棉的生產(chǎn)利用率，提升機(jī)采棉在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

1 試驗(yàn)及方法

1.1 試驗(yàn)方案

棉種預(yù)選：選取了在南疆廣泛種植的優(yōu)良品種“抗3”。

采摘機(jī)械預(yù)選：由于堆垛時(shí)多數(shù)廠家不對(duì)采摘機(jī)械進(jìn)行區(qū)分，因此機(jī)械采摘方式歸于統(tǒng)一混合機(jī)械類別。

軋花工藝預(yù)選：機(jī)采棉軋花工藝分為“四清三排”和“四清二排”，并根據(jù)不同軋花機(jī)可分為大鋸齒與小鋸齒兩種類型。

1.2 測(cè)試方法

取樣：每種棉花準(zhǔn)備420個(gè)棉包，每個(gè)棉包取樣5次，每次取125g，作為1個(gè)樣本。每種棉花樣本由兩部分組成；每部分長(zhǎng)約260mm、寬約124mm或105mm，兩部分中間卷入標(biāo)有樣品編號(hào)的一維條形碼標(biāo)簽。每一樣本做多次重復(fù)試驗(yàn)，取平均值。

樣品平衡：測(cè)試前棉花樣品必須采用吸濕平衡方式達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)溫濕度條件下，即（20±2）℃，RH（65±3）%的平衡回潮率不少于24h。樣品回潮率設(shè)定為6.5%～8.8%，使用快速棉花水分測(cè)定儀對(duì)棉樣進(jìn)行測(cè)試，回潮率大于6.5%的樣品需經(jīng)過預(yù)烘處理后再進(jìn)行吸濕平衡。

HVI檢測(cè)：測(cè)試前參照《HVI大容量棉花纖維測(cè)試儀校準(zhǔn)規(guī)范（HVI 1000型）》對(duì) HVI進(jìn)行校準(zhǔn)；隨后測(cè)試棉花品質(zhì)指標(biāo)，分別為：上半部分平均長(zhǎng)度、短纖維率、馬克隆值、斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、反射率、黃色深度及紡紗一致性系數(shù)［1］。

1.3 分析方法

使用統(tǒng)計(jì)分析軟件MINITAB，通過單向方差分析法配合圖基雙向多重比較分析得到數(shù)據(jù)，置信度設(shè)為95%，比較后顯著水平小于0.05的對(duì)比值，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的顯著區(qū)別。

2 結(jié)果與討論

2.1 機(jī)采棉軋花工藝對(duì)棉花質(zhì)量的影響分析

表1為抗3品種在大鋸齒工藝下四清三排與四清二排的比較數(shù)據(jù)，表2為同品種在小鋸齒工藝下四清三排與四清二排的比較數(shù)據(jù)，以便分析機(jī)采棉軋花工藝對(duì)棉花質(zhì)量的影響。

表1 抗3品種大鋸齒不同加工工藝統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

2.1.1 上半部分平均長(zhǎng)度

長(zhǎng)度是棉纖維的主要物理指標(biāo)，指纖維伸直時(shí)兩端的距離。上半部分平均長(zhǎng)度是與美國(guó)手扯法測(cè)量的手扯長(zhǎng)度以及AFIS質(zhì)量法的上四分位長(zhǎng)度一致的［2］。在其他條件一定的情況下，纖維長(zhǎng)度越長(zhǎng)，其紡紗性能越好。由表1可知四清三排加工方式所得棉花上半部平均長(zhǎng)度的均值、中位數(shù)略大。從圖1區(qū)間圖看出，兩者的長(zhǎng)度值差異明顯，但均屬同一個(gè)長(zhǎng)度級(jí)。四清三排加工方式所得棉纖維的上半部分平均長(zhǎng)度的方差、標(biāo)準(zhǔn)差及變異系數(shù)略大，說明四清三排加工方式所得的數(shù)據(jù)分布離散度和數(shù)據(jù)差異較大。

表2 抗3品種小鋸齒不同加工工藝統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

圖1 抗3品種機(jī)采棉不同軋花工藝的區(qū)間圖（均值置信區(qū)間為95%）

2.1.2 長(zhǎng)度整齊度指數(shù)

長(zhǎng)度整齊度是平均長(zhǎng)度和上半部分平均長(zhǎng)度的比值，是對(duì)纖維長(zhǎng)度分布狀態(tài)的描述、是反映纖維長(zhǎng)度分布集中性與離散性的指標(biāo)［3］，該指標(biāo)越大對(duì)成紗質(zhì)量及紡紗加工越有利。由圖1及表1得知兩者的長(zhǎng)度整齊度均值及中值基本相同，但四清三排加工方式所得棉花的變異系數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)差及方差均大于四清二排，即表明其長(zhǎng)度整齊度的穩(wěn)定性較差。將表1數(shù)據(jù)按照GB 1103—2007《棉花 細(xì)絨棉》進(jìn)行對(duì)照，兩者均屬于同一檔位。

2.1.3 短纖維率

短纖維率對(duì)成紗的強(qiáng)力、均勻度、外觀疵點(diǎn)的影響很大。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在其他條件不變時(shí)，棉纖維短絨率增加對(duì)棉紗強(qiáng)力下降有顯著影響［3］。由表1及圖1可得：四清二排加工方式所得的短纖維率高于四清三排，且差異明顯。由國(guó)標(biāo)對(duì)短纖維率的規(guī)定，可以看出兩者的短纖維率都屬于高檔位，但由變異系數(shù)、方差及標(biāo)準(zhǔn)差可以看出四清三排加工方式所得棉花的短纖維率離散性很大且不穩(wěn)定。

2.1.4 馬克隆值

馬克隆值是反映棉花線密度和成熟度的綜合指標(biāo)，馬克隆值過高或過低都會(huì)影響棉纖維的品質(zhì)。細(xì)絨棉的馬克隆值共分為3級(jí)5檔（國(guó)內(nèi)3.7～4.2檔為優(yōu)質(zhì)；國(guó)際3.5～4.9檔為正常值）。由表1可知：兩者在均值及中位數(shù)上差異不大，都在國(guó)標(biāo)中3.7～4.7檔，均屬于正常值。

2.1.5 斷裂比強(qiáng)度

斷裂比強(qiáng)度是衡量棉纖維強(qiáng)度的指標(biāo)，纖維斷裂比強(qiáng)度高則后期紡紗生產(chǎn)的成紗強(qiáng)度高；其分為5檔，其中26.0cN／tex～28.9cN／tex為中等。四清三排加工方式所得棉花的該指標(biāo)均值及中位數(shù)略大于四清二排，變異系數(shù)、方差及標(biāo)準(zhǔn)差大于四清二排，表明四清三排加工方式所得棉花的斷裂比強(qiáng)度分散性大。

2.1.6 反射率

反射率是表示棉纖維反射力大小的數(shù)值。棉纖維表面所能反射的光量和它所接受的光量之比，常用百分率或小數(shù)表示。反射率高，表明棉花纖維成熟較好、色澤好、等級(jí)高。由圖2可看出四清二排比四清三排在均值和中位數(shù)上均略大；但四清三排加工方式的差異性大。

圖2 抗3品種機(jī)采棉不同軋花工藝區(qū)間圖（均值置信區(qū)間為95%）

2.1.7 黃度

黃度是反映棉花顏色的特征指標(biāo)，屬逆向指標(biāo)——黃度值越大，棉花的黃色愈重、質(zhì)量越差。在黃度值中，四清三排的黃度值大于四清二排，兩者有顯著區(qū)別且四清三排黃度值的離散性大。

2.1.8 紡紗一致性系數(shù)

紡紗一致性系數(shù)是HVI提供一個(gè)多重回歸經(jīng)驗(yàn)性公式，它能反映纖維的可紡性和估算成紗強(qiáng)力。公式涉及測(cè)試?yán)w維斷裂比強(qiáng)度、馬克隆值、上半部平均長(zhǎng)度、長(zhǎng)度整齊度、反射率、黃度6個(gè)參數(shù)，其中前4個(gè)為主要參數(shù)，影響較大［4］。一般情況下，紡紗一致性系數(shù)值越大，成紗強(qiáng)力和可紡性越好，兩者紡紗一致性系數(shù)均很好。

2.2 機(jī)采棉軋花類型對(duì)皮棉質(zhì)量的影響分析

表3、表4分別為抗3品種在四清二排與四清三排工藝下的大小鋸齒軋花類型下的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。圖3、圖4為四清二排與四清三排工藝下大小鋸齒軋花工藝類型的區(qū)間圖。

表3 抗3品種在大小鋸齒軋花類型下的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

表4 抗3品種在大小鋸齒軋花類型下的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

2.2.1 上半部分平均長(zhǎng)度

由表3可知小鋸齒軋花類型所加工的棉花的上半部分平均長(zhǎng)度的均值、中位數(shù)較高，由圖3看出，兩者的長(zhǎng)度值差異明顯，但均為同一長(zhǎng)度級(jí)，兩者的方差、標(biāo)準(zhǔn)差及變異系數(shù)基本相同，表明兩者的數(shù)據(jù)分布離散度和數(shù)據(jù)差異不大。

2.2.2 長(zhǎng)度整齊度

大鋸齒類型加工的棉花長(zhǎng)度整齊度均值及中值略大，變異系數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)差及方差基本相同，即兩種軋花類型的棉花長(zhǎng)度整齊度的穩(wěn)定性基本一致。

2.2.3 短纖維率

由表3及圖3可以看出，小鋸齒加工所得棉花的短纖維率低于大鋸齒類型加工的棉花，且差異明顯，由國(guó)標(biāo)對(duì)短纖維率的規(guī)定可以看出大鋸齒加工所得的短纖維率屬于最高檔位；但兩者加工所得棉花短纖維率變異系數(shù)、方差及標(biāo)準(zhǔn)差大，可見兩者的短纖維率都不穩(wěn)定。

2.2.4 馬克隆值

由表3可知，兩者的馬克隆值均值及中位數(shù)的差異不大，都在國(guó)標(biāo)規(guī)定的3.7～4.7檔，均屬于正常檔；且兩者的變異系數(shù)等值均不大，即在馬克隆值方面兩者都很穩(wěn)定。

2.2.5 其他

由表3及圖4判斷，在斷裂比強(qiáng)度方面：小鋸齒加工所得的棉花均值及中位數(shù)大于大鋸齒，變異系數(shù)、方差及標(biāo)準(zhǔn)差也略大于大鋸齒；在反射率方面：可看出大鋸齒比小鋸齒加工所得的棉花在均值和中位數(shù)方面大，小鋸齒加工棉花較分散；在黃度值中，小鋸齒加工所得棉花黃度值大于大鋸齒，小鋸齒黃度值的離散性大且兩者有顯著區(qū)別；兩者紡紗一致性均很好，小鋸齒加工方式在紡紗一致性上略好。

圖3 四清二排工藝的大小鋸齒軋花類型的區(qū)間圖（均值置信區(qū)間為95%）

圖4 四清二排工藝下大小鋸齒軋花類型的區(qū)間圖（均值置信區(qū)間為95%）

3 結(jié)論

各工藝條件下8個(gè)性能指標(biāo)的優(yōu)勢(shì)見表5。

表5 各工藝條件下8個(gè)性能指標(biāo)的優(yōu)勢(shì)分析

表5總結(jié)歸納了各工藝條件下性能指標(biāo)的優(yōu)勢(shì)，可確定四清二排軋花工藝和小鋸齒軋花類型為加工機(jī)采棉最佳軋花工藝配置。當(dāng)采用小鋸齒軋花類型時(shí)，軋花工藝對(duì)纖維的損傷小，棉花的各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)更佳。

4 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)本文相關(guān)的采集數(shù)據(jù)顯示，由于地理位置、氣候條件以及人為的客觀條件等多因素限制，導(dǎo)致不同地域有不同的棉花品種、采摘方式及加工方式，因此作機(jī)采棉軋花工藝性能對(duì)比分析等研究時(shí)，只能確定相應(yīng)品種后進(jìn)行分析。本文機(jī)采棉樣品為常規(guī)機(jī)械采摘方式得到，而機(jī)械采摘方式對(duì)纖維具有不同的損傷，且常規(guī)方式是對(duì)棉花進(jìn)行的一次性大批量采摘，根據(jù)數(shù)據(jù)分析對(duì)比可知，其中有部分棉花未成熟或過成熟，因此導(dǎo)致所采集數(shù)據(jù)有一定差異。所以針對(duì)這些性能指標(biāo)的差異問題，在對(duì)機(jī)采棉推廣過程中，需要綜合考慮棉花品種成熟時(shí)期的一致性問題，以及機(jī)械采摘過程中由于機(jī)械問題對(duì)棉花造成損傷。

［1］吳文寧.大容量棉花纖維測(cè)試儀HVI應(yīng)用的探討［J］.江蘇紡織，2010（5）：59－60.

［2］孟俊婷，唐淑榮.HVI棉纖維大容量測(cè)試儀檢測(cè)指標(biāo)解析［J］.中國(guó)棉花，2006，33（12）：34－36.

［3］于加勇，丁曉娟.棉纖維長(zhǎng)度整齊度與成紗質(zhì)量的關(guān)系［J］.棉紡織技術(shù)，2004，33（7）：27－29.

［4］申貴芳，李慶珍.HVI Spectrum測(cè)試棉花纖維品質(zhì)綜合比對(duì)分析［J］.山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009（3）：115－116.