文/阿不都熱西提·買買提 杜衛(wèi)東 王新麗
棉花短纖維率是評(píng)價(jià)棉花加工質(zhì)量及棉紗配棉質(zhì)量的重要指標(biāo)之一,一直以來棉花產(chǎn)業(yè)鏈上下游供需雙方都很關(guān)注。由于不同產(chǎn)地棉花品質(zhì)存在差異,對(duì)不同產(chǎn)地的棉花短纖維率及長(zhǎng)度進(jìn)行分析很有必要[1-5]。新疆是我國(guó)最大優(yōu)質(zhì)商品棉生產(chǎn)基地,棉花產(chǎn)量占全國(guó)產(chǎn)量的87.3%。產(chǎn)能優(yōu)勢(shì)奠定了新疆棉花產(chǎn)業(yè)重要地位,其中南疆地區(qū)棉花產(chǎn)量占比較大,因此本文以南疆棉花質(zhì)量為研究對(duì)象,分析棉花短纖維率與纖維長(zhǎng)度的相關(guān)性,為進(jìn)一步提升棉花加工質(zhì)量提供技術(shù)參考。
自棉花公證檢驗(yàn)制度實(shí)行以來,纖維檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)一直開展棉花品質(zhì)逐包檢驗(yàn)工作,主要對(duì)棉花的顏色級(jí)、軋工質(zhì)量、長(zhǎng)度、長(zhǎng)度整齊度、斷裂比強(qiáng)度、馬克隆值等指標(biāo)進(jìn)行考核,但棉花短纖維率指標(biāo)一直未納入棉花質(zhì)量考核體系,不利于下游棉紡企業(yè)選購(gòu)棉花及配棉質(zhì)量控制。為進(jìn)一步推進(jìn)棉花質(zhì)量提升工作,相關(guān)部門、院校一直積極開展棉花短纖維率的研究工作。2020年我們對(duì)新疆南疆當(dāng)?shù)孛藁庸て髽I(yè)生產(chǎn)的成包皮棉進(jìn)行抽樣,開展棉花短纖維率的研究。共計(jì)抽取375批次棉樣,兼顧了不同采摘方式及產(chǎn)地,其中兵團(tuán)手摘棉樣131批、占35%,地方機(jī)采棉樣124批、占33%,地方手摘棉樣120批、占32%,如圖1所示。
圖1 2020年度新疆南疆原棉抽樣情況
棉樣準(zhǔn)備依據(jù)GB 1103.1—2012《棉花 第1部分:鋸齒加工細(xì)絨棉》,GB/T 6097—2012《棉纖維試驗(yàn)取樣方法》,棉樣檢測(cè)依據(jù)GB/T 35931—2018《棉纖維棉結(jié)和短纖維率測(cè)試方法光電法》。測(cè)試儀器采用XJ129棉結(jié)和短絨測(cè)試儀,測(cè)試指標(biāo)為12.7 mm短纖維率(質(zhì)量)、16mm短纖維率(質(zhì)量)。
有效長(zhǎng)度是指通過纖維長(zhǎng)度排列圖(拜氏圖),用幾何方法得到的長(zhǎng)度,也稱為四分位長(zhǎng)度。測(cè)試原理是,依據(jù)GB/T 35931—2018《棉纖維棉結(jié)和短纖維率測(cè)試方法光電法》,將被測(cè)棉條放到針床上,經(jīng)過取樣器多次取樣后,將得到的一端整齊的纖維放入光電照影傳感器掃描,信號(hào)由主控機(jī)處理得到纖維長(zhǎng)度排列圖,據(jù)此得到試樣長(zhǎng)度和短絨指標(biāo)。這種方法的特點(diǎn)是一端平齊試樣;纖維長(zhǎng)度排列曲線——拜氏圖(一次曲線)以及采用光電法[3]。
圖2中為兵團(tuán)手摘棉、地方機(jī)采棉、地方手摘棉有效長(zhǎng)度分布,從圖中可以看出兵團(tuán)手摘棉有效長(zhǎng)度中位值為28.70 mm,地方機(jī)采棉有效長(zhǎng)度中位值為28.50mm,地方手摘棉有效長(zhǎng)度中位值為28.56 mm,同時(shí),發(fā)現(xiàn)棉樣有效長(zhǎng)度分布區(qū)間按從大到小排列為:地方機(jī)采棉>兵團(tuán)手摘棉>地方手摘棉,表明總體長(zhǎng)度分布手摘棉優(yōu)于機(jī)采棉,兵團(tuán)手摘棉又優(yōu)于地方手摘棉。
圖2 兵團(tuán)手摘棉、地方機(jī)采棉、地方手摘棉有效長(zhǎng)度分布
表1為兵團(tuán)手摘棉有效長(zhǎng)度分布及12.7 mm和16 mm短纖維率(重量)分布情況,圖3為兵團(tuán)手摘棉有效長(zhǎng)度分布情況柱狀圖。從表1及圖3中可以看出,兵團(tuán)手摘棉有效長(zhǎng)度分布較為集中,主要分布在28.4mm ~28.9mm,占到抽檢棉樣的94.0%。
表1 兵團(tuán)手摘棉有效長(zhǎng)度分布情況
圖3 兵團(tuán)手摘棉有效長(zhǎng)度分布
圖4為兵團(tuán)手摘棉有效長(zhǎng)度—短纖維率分布圖,從表1和圖4中可以看出,隨著兵團(tuán)手摘棉有效長(zhǎng)度的增加,12.7mm、16mm短纖維率(重量)均呈上升趨勢(shì),這與以往相關(guān)研究的結(jié)論有差別,可能是由于取樣量較少以及極值樣的存在,有待后期進(jìn)一步分析,但整體趨勢(shì)可以看出棉花有效長(zhǎng)度和短纖維率存在一定相關(guān)性。
圖4 兵團(tuán)手摘棉不同有效長(zhǎng)度—短纖維率分布
為了討論有效長(zhǎng)度與棉花短纖維之間的相關(guān)性,進(jìn)行了回歸分析,表2為兵團(tuán)手摘棉有效長(zhǎng)度—短纖維率擬合曲線方程及相關(guān)系數(shù)。從表中可以看出,對(duì)于12.7 mm短纖維率,有效長(zhǎng)度—短纖維率擬合方程為Y=-53.47476 +2.3619X,Pearson's相關(guān)系數(shù)r為0.72315,r>0.7,說明有效長(zhǎng)度和短纖維之間存在高度相關(guān)性;對(duì)于16mm短纖維率,有效長(zhǎng)度—短纖維率擬合方程為Y=-58.94881+ 2.73452X,Pearson's相關(guān)系數(shù)r為0.75898,說明有效長(zhǎng)度和短纖維之間存在高度相關(guān)性。
表2 兵團(tuán)手摘棉不同有效長(zhǎng)度—短纖維率擬合曲線
表3為地方機(jī)采棉有效長(zhǎng)度分布及12.7mm和16mm短纖維率(重量)分布情況,圖5為地方機(jī)采棉有效長(zhǎng)度分布情況柱狀圖。從表3及圖5中可以看出,地方機(jī)采棉分布較為分散,主要分布于28.1mm ~29.0mm,占到88.0%。
表3 地方機(jī)采棉有效長(zhǎng)度及短纖維率分布情況
圖5 地方機(jī)采棉有效長(zhǎng)度分布
圖6為地方機(jī)采棉有效長(zhǎng)度—短纖維率分布圖。從表3和圖6中可以看出,隨著地方機(jī)采棉有效長(zhǎng)度增加,12.7mm、16mm短纖維率(重量)均呈下降趨勢(shì),有效長(zhǎng)度和短纖維率之間是存在一定負(fù)相關(guān)性的。
圖6 地方機(jī)采棉不同有效長(zhǎng)度—短纖維率分布
表4為地方機(jī)采棉不同有效長(zhǎng)度—短纖維率擬合曲線方程及相關(guān)系數(shù)。從表中可以看出對(duì)于12.7 mm短纖維率,有效長(zhǎng)度—短纖維率擬合方程為Y= 41.69456-0.93465X,Pearson's相關(guān)系數(shù)r為-0.45337,說明有效長(zhǎng)度和短纖維之間存在中等的負(fù)相關(guān)性;對(duì)于16mm短纖維率,有效長(zhǎng)度—短纖維率擬合方程為Y=-60.41459-1.40338X,Pearson's相關(guān)系數(shù)r為-0.54979,說明有效長(zhǎng)度和短纖維之間存在中等的負(fù)相關(guān)性。
表4 地方機(jī)采棉不同有效長(zhǎng)度—短纖維率擬合曲線
表5為地方手摘棉有效長(zhǎng)度分布及12.7 mm和16 mm短纖維率(重量)分布情況,圖7為地方手摘棉有效長(zhǎng)度分布情況柱狀圖,從表5及圖7中可以看出,地方手摘棉分布較為集中,主要分布于28.0 mm ~28.8 mm,占到97.8%。
圖7 地方手摘棉有效長(zhǎng)度分布
表5 地方手摘棉有效長(zhǎng)度及短纖維率分布情況
圖8為地方手摘棉有效長(zhǎng)度—短纖維率分布圖。從表5和圖8中可以看出,隨著地方手摘棉有效長(zhǎng)度增加,12.7mm、16mm短纖維率(重量)均呈下降趨勢(shì),有效長(zhǎng)度和短纖維率之間是存在一定負(fù)相關(guān)性的。
圖8 地方手摘棉不同有效長(zhǎng)度—短纖維率分布
表6為地方手摘棉不同有效長(zhǎng)度—短纖維率擬合曲線方程及相關(guān)系數(shù),從表中可以看出對(duì)于12.7 mm短纖維率,有效長(zhǎng)度—短纖維率擬合方程為Y=44.37921-1.04303X,Pearson's相關(guān)系數(shù)r為-0.15687,說明有效長(zhǎng)度和短纖維之間存在中等負(fù)相關(guān)性;對(duì)于16 mm短纖維率,有效長(zhǎng)度—短纖維率擬合方程為Y=-65.43133-1.59333X,Pearson's相關(guān)系數(shù)r為-0.22411,說明有效長(zhǎng)度和短纖維之間存在低等負(fù)相關(guān)性。
表6 地方手摘棉不同有效長(zhǎng)度—短纖維率擬合曲線
(1)手摘棉長(zhǎng)度分布較為集中,機(jī)采棉長(zhǎng)度分布較為分散。兵團(tuán)手摘棉、地方機(jī)采棉、地方手摘棉有效長(zhǎng)度分別主要分布于28.4 mm ~28.9 mm、28.1 mm ~29.0 mm和28.0 mm ~28.8 mm,相比之下,手摘棉有效長(zhǎng)度分布整體優(yōu)于機(jī)采棉??梢娒藁ú烧绞綄?duì)棉花長(zhǎng)度有一定影響,主要是棉花企業(yè)在加工棉花時(shí),設(shè)置同樣的工藝流程和工藝參數(shù),沒有加以區(qū)別采取具體措施。
(2)手摘棉短纖維率與有效長(zhǎng)度存在一定相關(guān)性??傮w分析結(jié)果,手摘棉有效長(zhǎng)度與短纖維率存在一定正相關(guān)性,主要是手摘棉對(duì)纖維的損傷較少,雜質(zhì)可以通過加強(qiáng)采摘管理加以控制,減輕棉花加工環(huán)節(jié)加工難度,棉花短纖維率指標(biāo)控制較好。
(3)機(jī)采棉短纖維率與有效長(zhǎng)度相關(guān)性不高。相比之下,機(jī)采棉由于雜質(zhì)較多,需要在加工環(huán)節(jié)加大機(jī)械與棉花的作用力,造成棉纖維斷裂,短纖維率顯著增加,因此造成棉花有效長(zhǎng)度與短纖維率存在一定負(fù)相關(guān)性這種情況下,棉花長(zhǎng)度好不能說明棉花短纖維率指標(biāo)就好,紡紗企業(yè)選購(gòu)棉花及合理配棉時(shí),應(yīng)特別注意棉花短纖維率指標(biāo),必要時(shí)可對(duì)梳棉、棉條等短纖維率指標(biāo)車間檢測(cè),為優(yōu)化紡紗工藝提供參考。
針對(duì)上述棉花短纖維率指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果,作如下建議:
(1)加大棉花短纖維率與棉花其他質(zhì)量指標(biāo)的關(guān)聯(lián)性研究。通過此次研究初步了解了新疆南疆地區(qū)棉花短纖維率的基本情況,了解新疆南疆地區(qū)用棉企業(yè)采購(gòu)棉花的短纖維率水平,發(fā)現(xiàn)棉花有效長(zhǎng)度和短纖維率之間存在一定的相關(guān)性,為更好供給下游產(chǎn)品,還可以在棉花品種、加工方式、顏色級(jí)、長(zhǎng)度指標(biāo)與短纖維率之間的相關(guān)性方面展開研究。
(2)發(fā)揮標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)的作用,規(guī)范棉花加工企業(yè)的生產(chǎn)質(zhì)量控制。棉花短纖維率是影響皮棉質(zhì)量的重要因素。短纖維率高,損壞了棉花使用價(jià)值,增大了清花、梳棉等工序的落棉量,加大了棉紡生產(chǎn)成本。此外在紡紗牽伸過程,大量短纖維成為浮游纖維,產(chǎn)生短片段粗、細(xì)節(jié),破壞棉紗均勻度,降低成紗強(qiáng)度,在織造過程增加斷頭率,影響棉布外觀。目前棉花強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)GB 1103.1—2012《棉花 第1部分:鋸齒加工細(xì)絨棉》沒有對(duì)短纖維率指標(biāo)進(jìn)行考核,棉花加工企業(yè)應(yīng)制定內(nèi)控指標(biāo),優(yōu)化加工工藝,控制棉花質(zhì)量,為棉花后道加工提供優(yōu)良原料。
(3)應(yīng)結(jié)合棉花品種及采摘、加工方式,研究棉花短纖維率指標(biāo)。在收購(gòu)環(huán)節(jié),棉花品種、產(chǎn)地、用途、采摘方式不相同,質(zhì)量也不相同,在加工領(lǐng)域,機(jī)采棉、手摘棉的加工工藝不同,以及加工設(shè)備不同,得到的皮棉的短纖維率也不相同,在紡紗領(lǐng)域,用于絮棉、紡普梳紗以及紡精梳紗的棉花,對(duì)棉花短纖維率指標(biāo)的要求都不同,因此,應(yīng)細(xì)化棉花短纖維率的控制指標(biāo),精心化棉花加工生產(chǎn),建議根據(jù)下游產(chǎn)品配棉質(zhì)量需求,研究不同品種、采摘方式棉花的短纖維率分布情況,制定具體的工藝流程,采取相應(yīng)措施,進(jìn)一步提高棉花的利用率。
(4)盡快規(guī)范并加強(qiáng)棉花短纖維率的檢驗(yàn)工作。一直以來纖維檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)在檢驗(yàn)中對(duì)棉花短纖維率關(guān)注不夠,新疆是棉花主產(chǎn)區(qū),全疆18個(gè)纖檢機(jī)構(gòu)擁有近300臺(tái)HVI全自動(dòng)棉花檢測(cè)儀器,棉花檢驗(yàn)?zāi)芰尤珖?guó)之首,主要承擔(dān)新疆棉花逐包儀器化公證檢驗(yàn)工作,但對(duì)棉花短纖維率指標(biāo)的關(guān)注還不夠,沒有充分發(fā)揮檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)在開展棉花質(zhì)量提升方面的積極作用。存在棉花檢驗(yàn)與紡紗企業(yè)需求脫節(jié)的情況,主要原因是棉花標(biāo)準(zhǔn)不考核短纖維率,棉花加工企業(yè)普遍不重視該項(xiàng)指標(biāo)的控制,但棉紡企業(yè)十分重視,該項(xiàng)指標(biāo)影響紡紗加工工藝及生產(chǎn)成本,對(duì)棉紗企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量提高影響較大。
開展棉花短纖維率檢驗(yàn)技術(shù)分析研究,在探索加強(qiáng)棉花質(zhì)量事中事后監(jiān)管新舉措、解決長(zhǎng)期以來棉紡行業(yè)對(duì)棉花短纖維含量較高的關(guān)切問題、督促棉花加工企業(yè)優(yōu)化軋花工藝及降低棉紡企業(yè)用棉成本等方面具有重要意義。采取棉花短纖維率檢驗(yàn)新技術(shù),發(fā)揮棉花檢驗(yàn)工作服務(wù)產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)的大數(shù)據(jù)優(yōu)勢(shì),通過標(biāo)準(zhǔn)制定,為推進(jìn)棉花加工精心化生產(chǎn)及質(zhì)量提升十分必要。