為助力解決國產(chǎn)棉花中短纖維率質(zhì)量水平與紡織行業(yè)需求不匹配的問題,促進(jìn)國棉質(zhì)量提升,以GB/T 35931—2018《棉纖維棉結(jié)和短纖維率測試方法 光電法》發(fā)布為契機,2018年中國纖維質(zhì)量監(jiān)測中心組織開展了第一輪棉花短纖維率風(fēng)險監(jiān)測專項行動。
為了進(jìn)一步提升棉花短纖維率風(fēng)險監(jiān)測相關(guān)測試數(shù)據(jù)的可靠性,根據(jù)中國纖維質(zhì)量監(jiān)測中心的工作安排,河北省纖維檢驗局開發(fā)了10種原棉短纖標(biāo)樣(羅拉法賦值),并邀請3家不同原棉短纖維率儀器生產(chǎn)企業(yè),對原棉短纖標(biāo)樣進(jìn)行了驗證試驗,用于驗證不同原棉短纖維率測試儀器的測試精度。本文重點介紹原棉短纖維率指標(biāo)的現(xiàn)狀。
棉花短纖維率是指棉花中纖維長度短于一定界限的纖維質(zhì)量(根數(shù))占總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù),通常我國以16mm為界,美國、澳大利亞等國以1/2英寸(12.7mm)為界。
通過系統(tǒng)梳理,現(xiàn)存的棉纖維長度測量方法主要包括:
(1)單纖維測量法,測試設(shè)備AFIS單纖維測試儀(烏斯特),測試指標(biāo)包括:重量平均長度、根數(shù)平均長度、品質(zhì)長度、上四分位長度和12.7mm短纖維率(重量/根數(shù))。
(2)分組稱重法(梳片法、羅拉法、一端平齊),包括Y121梳片式棉纖維長度儀和Y111羅拉式棉纖維長度分析儀,梳片法測試指標(biāo)包括:上四分位長度、質(zhì)量平均長度、短纖維率(質(zhì)量),測試標(biāo)準(zhǔn)GB/T 13779—2008《棉纖維 長度試驗方法 梳片法》、ASTM D1440—1996(2002)《棉纖維長度和長度分布的標(biāo)準(zhǔn)試驗方法(排列法)》。羅拉法測試指標(biāo)包括:主體長度、品質(zhì)長度、質(zhì)量平均長度、短纖維率(質(zhì)量),測試標(biāo)準(zhǔn)GB/T 6098—2018《棉纖維長度試驗方法 羅拉式分析儀法》。
(3)光電法1(一端平齊),主要測試設(shè)備XJ129棉結(jié)和短絨測試儀(陜西長嶺)、Aqura棉結(jié)和短絨測試儀(印度普瑞美)、KX111纖維長度分析儀(上??敌牛?,測試指標(biāo)包括:有效長度、短纖維率(根數(shù)/質(zhì)量),測試標(biāo)準(zhǔn)GB/T 35931—2018《棉纖維棉結(jié)和短纖維率測試方法 光電法》。
(4)光電法2(隨機排列),主要測試設(shè)備Y146棉纖維光電照影儀和HVI大容量棉纖維測試儀長度模塊(烏斯特),Y146棉纖維光電照影儀測試指標(biāo)包括:2.5%跨距長度、50%跨距長度、長度整齊度,測試標(biāo)準(zhǔn)GB/T 13781—92《棉纖維長度(跨距長度)和長度整齊度的測定》、ISO 4913—1981 《紡織品 棉纖維 長度(跨距長度)和整齊度指數(shù)的測定》、ASTM D1447—2000《用纖維照影機測量法測定棉纖維的長度和長度均勻度的標(biāo)準(zhǔn)試驗方法》。HVI大容量棉纖維測試儀長度測試指標(biāo)包括:平均長度、上半部平均長度、長度整齊度,測試標(biāo)準(zhǔn)GB/T 20392—2006《HVI棉纖維物理性能試驗方法》、ASTM D 5867—1995《用大容量儀器測量棉纖維物理性能的標(biāo)準(zhǔn)試驗方法》。
表1所示為棉纖維長度不同測試方法異同分析。
通過系統(tǒng)梳理,可以發(fā)現(xiàn)棉纖維長度測試方法中短纖維率指標(biāo):
表1 棉纖維長度不同測試方法
(1)梳片法。美國標(biāo)準(zhǔn)ASTM D1440—1996 (2002)《棉纖維長度和長度分布的標(biāo)準(zhǔn)試驗方法(排列法)》,界定為短于1/2英寸(12.7mm)的纖維質(zhì)量百分比。
(2)梳片法。國標(biāo)GB/T 13779—2008《棉纖維 長度試驗方法 梳片法》,界定為短于16mm的纖維質(zhì)量百分比。
(3)羅拉法。國標(biāo)GB/T 6098—2018《棉纖維長度試驗方法 羅拉式分析儀法》,界定為短于16mm的纖維質(zhì)量百分比(細(xì)絨棉)、20mm的纖維質(zhì)量百分比(長絨棉)。
對于梳片法和羅拉法:
(1)梳片式纖維長度分析儀。美標(biāo)ASTM D1440以1/8英寸(3.18mm)為間隔,國標(biāo)GB/T 13779以3mm為間隔,將纖維從長至短分組稱重,有試驗證明,當(dāng)夾取纖維時,其他纖維有向前蠕動的現(xiàn)象,并且纖維在壓入梳片時容易彎曲,導(dǎo)致測試結(jié)果波動較大。
(2)羅拉式纖維長度分析儀。來源于蘇聯(lián)茹可夫棉纖維長度分析儀,以2mm(1mm,2018版新增)為間隔,將纖維從短至長分組稱重,有試驗證明,當(dāng)夾取纖維時,分出的每組纖維再進(jìn)行細(xì)分,發(fā)現(xiàn)抽取的每組纖維包含比本組短和比本組長的纖維,因此在羅拉法標(biāo)準(zhǔn)中,需要對每組稱見重量進(jìn)行修正,現(xiàn)行羅拉法標(biāo)準(zhǔn)中修正公式來源于蘇聯(lián)茹可夫棉纖維長度分析儀,且自1985版以來一直沿用,文獻(xiàn)[1]給出了不同的修正公式,如有必要,應(yīng)針對現(xiàn)行國內(nèi)棉花品種,研究符合中國棉花國情的修正公式。
(3)梳片法將纖維從長至短分組稱重,且每組長度間隔(美標(biāo)1/8英寸、國標(biāo)3mm),羅拉法將纖維從短至長分組稱重,且每組長度間隔2mm(1mm,2018版新增),從測試誤差角度,梳片法測試誤差大于羅拉法,因而在我國棉紡行業(yè),羅拉法逐漸取代梳片法。
在GB/T 13779—2008《棉纖維長度試驗方法 梳片法》中,短纖維率R按下式(1)計算:
式中:
R——短纖維率,%;
mj——第j組纖維質(zhì)量,mg;
i——短于16mm(細(xì)絨棉)的短纖維組序數(shù);
n——纖維分組數(shù)。
表2所示為GB/T 13779—2008《棉纖維長度試驗方法梳片法》 附錄A計算實例(3mm組距)。從表2可知,短于16mm(細(xì)絨棉)的短纖維組序數(shù)為5,纖維長度范圍13.01mm~16.00mm,組中值14.5mm,因此,梳片法選取第5組最大纖維長度16mm,作為短纖維率指標(biāo)。
在GB/T 6098—2018《棉纖維長度試驗方法 羅拉法》中,短纖維率R按下式(2)計算:
式中:
R——短纖維率,%;
mr——不長于16mm(細(xì)絨棉)的短纖維質(zhì)量,mg;
m1——長于16mm(細(xì)絨棉)的短纖維質(zhì)量,mg。
表3所示為GB/T 6098—2018《棉纖維長度試驗方法羅拉法》 附錄A原始記錄(2mm組距)。考慮到羅拉法測試方法特性,即抽取的每組纖維同時包含比本組短和比本組長的纖維,在羅拉法標(biāo)準(zhǔn)中,需要對每組稱見重量應(yīng)用公式(2)修正至真實質(zhì)量,因此短纖維率指標(biāo)計算基于各組真實質(zhì)量。
從表3可知,mr為分組序數(shù)1~5的真實質(zhì)量之和(m1+m2+m3+m4+m5),與此對應(yīng)的渦輪刻度為16,組5纖維長度范圍14.50mm~16.49mm,組中值15.5mm,因此,有機構(gòu)認(rèn)為16mm 短纖維率(質(zhì)量),實際上應(yīng)為16.5mm短纖維率(質(zhì)量)。
從上述分析可知,梳片法短纖維率指標(biāo)計算基于各組稱見質(zhì)量,不需要進(jìn)行質(zhì)量換算,因此應(yīng)用界定的短纖維組最大纖維長度(16mm)作為短纖維率指標(biāo)。
與此不同的是,羅拉法短纖維率指標(biāo)計算基于各組真實質(zhì)量,各組真實質(zhì)量按下式(3)計算:
式中:
mj——第j組真實質(zhì)量,mg;
mj-1——第j-1組稱見質(zhì)量,mg;
m'j——第j組稱見質(zhì)量,mg;
mj+1——第j+1組稱見質(zhì)量,mg。
參照稱見質(zhì)量與真實質(zhì)量的計算公式(3),相對應(yīng)的,可以得到各組真實組中值,參見公式(4):
式中:
Lj——第j組真實組中值,mm;
Lj-1——第j-1組名義組中值,mm;
L'j——第j組名義組中值,mm;
Lj+1——第j+1組名義組中值,mm。
相應(yīng)的,渦輪刻度16,分組序數(shù)5纖維長度范圍14.50mm~16.49mm,組中值15.5mm,真實組中值應(yīng)為15.9mm,考慮到各組真實質(zhì)量包含上、下相鄰組部分纖維,因此不能應(yīng)用該組最大值16.5mm作為短纖維率指標(biāo),而只能應(yīng)用該組真實組中值15.9mm作為短纖維率指標(biāo)。
表2 GB/T 13779—2008 原始記錄(3mm組距)
表3 GB/T 6098—2018 原始記錄(2mm組距)
因此,考慮到羅拉法測試特性,即各組真實質(zhì)量包含上、下相鄰組部分纖維,同時JJF(紡織) 024—2015《羅拉式纖維長度分析儀校準(zhǔn)規(guī)范》中4.2.6擋溜板內(nèi)壁與纖維輸出羅拉鉗口有效控制中心距允差0.1mm,考慮到與渦輪刻度(16)及梳片法中短纖維率指標(biāo)相統(tǒng)一,建議仍然保持羅拉法16mm 短纖維率技術(shù)指標(biāo),不要調(diào)整為16.5mm短纖維率。
關(guān)于16mm短纖維率(質(zhì)量)技術(shù)指標(biāo)是否調(diào)整為16.5mm短纖維率(質(zhì)量),需要考慮以下幾個方面的問題,具體來講:
(1)GB/T 6098—2018《棉纖維長度試驗方法 羅拉法》,自1985版以來,一直界定為短于16mm的纖維質(zhì)量百分比,需要究根溯源,探究當(dāng)初設(shè)定16mm短纖維率(質(zhì)量)的因素,有必要的話,需要追溯至蘇聯(lián)茹可夫棉纖維長度分析儀及測試標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)規(guī)定;
(2)現(xiàn)行GB/T 13779—2008《棉纖維 長度試驗方法 梳片法》,界定為短于16mm的纖維質(zhì)量百分比,GB/T 35931—2018《棉纖維棉結(jié)和短纖維率測試方法 光電法》界定為短于16mm的纖維質(zhì)量百分比;考慮到國內(nèi)梳片法、羅拉法和光電法標(biāo)準(zhǔn)均規(guī)定短纖維率技術(shù)指標(biāo)為16mm短纖維率(質(zhì)量),以及國內(nèi)棉紡行業(yè)一直以來使用習(xí)慣,有必要的話,應(yīng)組織國內(nèi)相關(guān)行業(yè)專家統(tǒng)一認(rèn)識。