新疆机采棉加工过程中棉花品质变化分析

2017-10-17谷国富

中国棉花 2017年9期

关键词：皮棉棉纤维机采

谷国富

（中华全国供销合作总社郑州棉麻工程技术设计研究所，郑州450004）

新疆机采棉加工过程中棉花品质变化分析

谷国富

（中华全国供销合作总社郑州棉麻工程技术设计研究所，郑州450004）

为了掌握新疆机采棉加工中棉花品质变化趋势，依据现有的棉花加工工艺，设计了试验方案，对新疆机采棉加工中的不同工序点棉花品质进行取样、测试、统计，并采用数据分析方法，对不同工艺环节的棉花品质变化进行了分析。随着加工工艺的推进，棉花反射率、黄色深度上升，棉纤维长度下降。

棉花；机采棉；新疆；品质指标；长度；反射率；黄度

2006―2015年的10年间新疆机采棉发展迅速，机采棉种植面积由5.336万hm2增长到65.333万hm2，新疆已成为我国最大的机采棉种植加工基地。新疆机采棉加工中，配备了4道籽棉清理、3道皮棉清理、2道烘干工艺，即4-3-2工艺。研究机采棉加工环节中棉花品质的变化，最大限度保障棉花品质，成为完善工艺、改进设备的主要方向之一。

棉花加工机械设计企业的研究数据表明，皮棉清理设备对棉纤维长度的损伤明显高于籽棉清理机对纤维长度的损伤；而纺织行业比较一致的看法是，皮棉清理机只是改变了皮棉外观形态，降低了部分杂质含量，但却损伤了皮棉的内在指标，尤其是纤维长度[1-4]。

本研究通过对新疆机采棉加工中棉花品质变化分析，研究棉花加工过程中工艺与设备对棉花品质的影响，为确定合理的机采棉加工工艺，研发保持棉纤维原生品质的加工关键技术及装备提供支撑和科学评价依据。

1 材料与方法

1.1 取样对象

2016/2017年度，在新疆机采棉种植棉区，选取4个机采棉加工厂（南疆和北疆各2个），每个厂选取6个棉模，在每个棉模及对应生产线上各个清理、加工环节共选取9个点，分别抽取籽棉、皮棉含杂率和棉花品质检验样品，按照GB 1103.1―2012[5]相关规定进行棉花品质指标测试、分析。

表1 取样点详细信息

1.2 取样点设计

围绕籽棉从开模清理到加工完毕这一流程，在每个取样轧花厂设定9个取样点，即籽棉棉膜、一道籽棉清理后、二道籽棉清理后、三道籽棉清理后、四道籽棉清理后、轧花机后、一道皮棉清理后、二道皮棉清理后、三道皮棉清理后等9个取样点，将其分别记为工序1至9。

1.3 测试方法

取样工作由专人完成，所取样品分别按设计要求编号登记，填写样品编号，装入专用取样袋，统一邮寄至河北省纤维检验局。河北省纤维检验局采用乌斯特HVI1000依据GB/T 20392―2006《HVI棉纤维物理性能试验方法》[6]进行测试。测试指标包括马克隆值、Rd、+b、杂质面积百分率、杂质颗粒数、叶屑等级、上半部平均长度、长度整齐度指数、短纤维指数、断裂比强度和断裂伸长率等。本研究重点分析Rd、+b、长度等指标。

1.4 数据处理方法与工具

数据分析时主要选择样品属性的平均值和分布特性分析棉花加工工艺环节中棉花品质指标等概况，选择独立样本t检验分析锯齿加工工艺环节对棉花品质指标的影响显著性，使用工具为MSExcel 10.0和 SPSS 20.0。

2 结果与分析

2.1 棉花反射率（Rd）变化趋势

随着加工过程的不断推进，棉花反射率总体呈现上升趋势（图1）。

对各道加工工序处理前、后棉花反射率变化情况进行单因素方差分析,列文方差齐性验证（Levene's test forequality of variances）通过后，再采用独立样本t检验，结果见表2。

图1 各加工环节棉花Rd均值变化趋势

表2 各加工环节棉花Rd值差异显著性分析

就棉花反射率单项指标而言，第一道籽棉清理、第三道籽棉清理、第二道皮棉清理、第三道皮棉清理对棉花反射率均有显著影响。新疆机采棉中棉花品质产生变化主要为籽棉清理和皮棉清理环节引起。

2.2 棉花黄色深度（+b）变化趋势分析

随着加工过程的不断推进，棉花黄色深度总体呈现上升趋势（图2）。

对各道加工工序处理前、后棉花黄色深度（+b）变化情况进行单因素方差分析,列文方差齐性验证通过后，再采用独立样本t检验，结果见表3。

表3 各加工环节棉花+b值差异显著性分析

就棉花+b单项指标而言，第一道籽棉清理和第2道皮棉清理对其有显著影响。+b受加工环节的影响与反射率相似，随着棉花被多次梳理、含杂率降低而上升。

2.3 HVI检测纤维长度结果

随加工环节的不断增多，棉花纤维上半部平均长度整体明显下降，部分环节检测值有所波动（图3）。

对各道加工工序处理前、后棉花纤维上半部平均长度变化情况进行单因素方差分析,列文方差齐性验证后，再采用独立样本t检验，结果见表4。

图3 按工序汇总棉花纤维上半部平均长度均值变化趋势

表4 各加工环节棉花纤维上半部平均长度差异显著性分析

就棉花纤维上半部平均长度单项指标而言，第一道籽棉清理、第三道籽棉清理和第二道皮棉清理对其有显著影响。

3 结论与讨论

在机采棉加工中，第一道籽棉清理、第三道籽棉清理均采用倾斜式籽棉清理机。该型清理机主要通过刺钉对籽棉团进行拍打，逐步松弛籽棉团，利用离心力将杂质甩出，重力作用使杂质沿格条栅的间隙落下，从而实现分离。第二道皮棉清理、第三道皮棉清理均采用锯齿式皮棉清理机。锯齿式皮棉清理机通过给棉罗拉与给棉板的夹持，由锯齿辊筒强力开松纤维，清理杂质，清理后影响棉花反射率。

本试验结果表明，增加机采棉加工工艺中的清杂工艺，尤其是第一道籽棉清理和第二道锯齿皮棉清理，会影响棉花反射率、黄色深度，更有可能提高棉花颜色级。然而一般认为，棉花中杂质面积大小、杂质粒数不影响类别，只影响等级[7]；所以，机采棉加工企业经常优先考虑棉花纤维长度，对棉花杂质清理不够重视。结合本研究来看，这种做法要慎重。

一般来说，棉花加工工序对棉纤维长度有一定损伤[8-10]。本试验中，第一道籽棉清理、第三道籽棉清理均采用倾斜式籽棉清理机，该设备的格条栅易损伤棉纤维长度，对棉纤维长度有显著负面影响。锯齿式皮棉清理机在结构上使用了锯齿滚筒和排杂刀，工作过程容易拉断棉纤维，对棉纤维长度也有显著负面影响。

综上，整个工艺及设备对皮棉造成损伤主要是加工过程中的各种机械作用，气流式冲击等造成的影响几乎可以忽略。要减少对皮棉的损伤，就要根据各设备的工作作用及原理出发，从各个设备的形状、工作方式、设备间距以及工作速度等各方面考虑，减轻加工过程中对皮棉造成的机械损伤。

[1]梁亚军，李雪源，龚照龙，等.新疆快速发展机采棉前后存在的问题比较及对策[J].棉花科学，2017，39(2)：2-5.

[2]关纪培.机采棉加工工艺研究与应用[J].中国棉花加工，2017(2)：4-6.

[3]熊伟.新疆机采棉与国外机采棉纺纱成本与质量比较[J].棉纺织技术，2016，44(10)：6-10.

[4]刘从九，徐守东.棉花检验学[M].安徽：安徽大学出版社，2007：3-5.

[5]国家质量监督检验检疫总局.棉花第1部分：锯齿加工细绒棉：GB 1103.1―2012[S].北京：中国标准出版社，2012.

[6]国家质量监督检验检疫总局.HVI棉纤维物理性能试验方法：GB/T 20392―2006[S].北京：中国标准出版社，2012.

[7]赵凤友.棉花反射率、黄度与加工关系初探[J].中国纤检，2015(10)：78-80.

[8]浅谈影响棉纤维长度的因素[J].中国纤检，2011(13)：46-47.

[9]郭志军.加工设备造成棉纤维长度减损的因素及解决办法[J].中国棉花加工，2016(4)：32-33.

[10]李云成，苗建军，田根章.如何提高机采棉的棉纤维长度[J].中国棉花加工，2015(2)：44-45.●