山西棉花短纤维率的情况研究

2020-07-22

中国纤检 2020年7期

1 棉花短纤维率测试现状

短纤维率是棉纤维中短于一定长度界限的纤维质量占纤维总质量的百分率。一般以12.7mm短纤维率或16.5mm短纤维率表示。短纤维率是棉花重要的质量指标，棉花中短纤维含量的多少对成纱和织布质量有较大影响。棉花中短纤维含量少，纱线制成率高，条干均匀度好，强度高，疵点少，适宜纺高档纱，制作高档面料；反之棉花中短纤维含量多，纱线制成率低，条干均匀度差，强度低，疵点多，适宜纺低档纱，制作低档面料。

尽管棉花短纤维率对于纺纱织布具有重要意义，但在我国之前的很长时期内，棉花质量考核中并不包括短纤维率，主要原因是：

（1）棉花品种的短纤维率测试困难。上个世纪，我国棉花资源紧张，全国五大棉区西北内陆棉区、黄河流域棉区、长江流域棉区、北部特早熟棉区和华南棉区均有棉花种植。山西除大同市和朔州市无棉花种植外，其他地市均有种植，涵盖北方特早熟和黄河流域两个棉区，受无霜期、热量、光照、水分和土壤的影响，品种多杂乱，品质参差不齐，短纤维率差异大。

（2）棉花加工设备配置不当。棉花加工企业受资金紧张、棉花产量不足、质量意识不强等影响，未按照国家棉花加工技术条件进行设备配置，无籽棉预处理、籽棉清理、皮棉清理等棉花加工配套设备，有些企业甚至使用国家明令禁止的80片以下轧花机，影响棉花加工质量的稳定性和一致性，造成棉花中短纤维含量不稳定，时高时低。

（3）棉花加工工艺不合理。棉花加工企业为了节约资本，不按照棉花加工工艺进行生产，如籽棉加工前未进行调湿处理，有些籽棉水分含量低，造成纤维强度降低，在棉花加工过程中，纤维被拉断损伤，短纤维含量增加，又如为提高产量，加快锯片滚筒转速和轧花速度，增加锯齿对纤维的冲击力，纤维被拉断，棉花中短纤维含量增加，产生杂质和疵点。

（4）棉花加工过程掺杂使假。受利益驱动影响，棉花加工企业存在不诚信行为，未按照相关棉花加工标准和规范组织生产，在棉花加工过程中，人为掺入棉短绒、落棉等纤维下脚料以增加棉花重量。

（5）缺乏短纤维率测试仪器。短纤维率检测仪器机械化程度低，以人工检测为主，主要采用罗拉法，费工耗时，受操作手法、工作经验的影响，速度慢，准确率低，不能满足市场对棉花短纤维率的快速需求。

由于以上原因，从1999年起，棉花标准历次修订，棉花生产者、加工者、使用者、检测机构和政府职能部门都希望规定棉花短纤维率的考核指标，均因测试条件不成熟未考核。

随着我国棉花行业情况的改变，棉花短纤维率的测试时机成熟，具体表现在：

（1）近年随着国家棉花种植战略的调整，逐步形成了以新疆为主，黄河流域和长江流域为支撑的三大棉区。目前山西种植区域集中，品种数量锐减，品质相对稳定，对测试棉花品种短纤维率提供了便利条件。

（2）通过棉花流通和质检体制改革，国家相关部门出台了许多标准规范，对棉花加工设备提出了具体要求。棉花加工企业增加了籽棉预处理设备、籽棉清理机和皮棉清理机等棉花加工配套设备，彻底淘汰了80片以下轧花机，棉花加工设备配置合理完善。

（3）随着棉花加工企业质量意识的提高和棉花市场竞争力的加大，企业能按照国家有关标准和规范组织生产，棉花加工工艺先进科学。

（4）通过执法部门实施持续有效的棉花质量监管；技术机构进行质量监测和严格执行棉花公证检验制度。企业的质量意识和诚信意识加强，棉花加工过程中的掺杂使假等违法行为基本杜绝。

（5）随着XJ129L快速短纤维率测试仪、KX111-I短纤维型测试仪等设备的开发应用，短纤维率测试变得快速便捷，减少了繁琐的人工操作，准确率高，稳定性好.

以山西省为例，目前山西省的棉花种植主要集中在永济市、万荣市、临猗县、盐湖区的黄河滩地和盐碱地带，该种植区域属于典型的黄河流域中早熟棉区，这些地区光照充足，热量条件和土壤肥力好，年降雨量适中，特别适合棉花种植，正常市场生产年份，棉花上市早品质优，距棉花大面积上市可提前15天到20天。在棉花资源青黄不接的季节可缓解纺织企业燃眉之急。特别是永济市、临猗县曾作为全国优质棉种植基地，生产的棉花对国家棉花品种资源的储备和棉花质量的研究意义非凡，短纤维率作为棉花质量的重要指标通过测试一是为培育、繁殖和改良棉花品种提供依据；二是为加工企业改进加工工艺，提升产品质量和企业信誉提供依据；三是为纺织企业购买棉花并合理使用提供依据，做到降低成本，物尽其用。因此本文做了相关的试验。

2 山西棉花短纤维率测试试验

2.1 抽样原则

本次试验高、中、低等级质量籽棉加工后分别对应高、中、低等级质量棉花。高等级质量棉花包括白棉1级和2级。中等级质量棉花包括白棉3级和4级，淡点污棉1级和2级。其余棉花为低等级质量棉花。

因近年山西棉花产量少，不可能做到单一品种籽棉进行单独加工，实际工作中，采用混品种同档次质量籽棉加工。所以对品种试验重点测试不同品种同一档次棉花质量的短纤维含量。

受土壤、气候等因素影响，在正常市场年份，山西生产加工的棉花，以中等级质量棉花为主，约占总产量94.5%，高、低等级质量棉花分别约占0.5%、5.0%。本次试验主要针对山西棉花生产和加工实际进行，抽样以中等级质量棉花为主，尽量兼顾高、低等级质量棉花。

2.2 抽样依据和数量

棉花的短纤维率主要与棉花品种、籽棉加工设备和棉花颜色级有关。本文主要从这三方面进行样品采集，通过快速测定法综合判定山西种植加工棉花的短纤维率。

（1）根据棉花品种和质量抽样

近年山西种植的棉花品种主要有晋棉44、冀丰106、中棉12、冀棉958、汉棉802和克隆518。为避免品种混淆，影响短纤维率，采用衣分机对所选取籽棉逐一进行加工。所选籽棉不少于1200g，经衣分机加工后取300g棉花作为实验室样品。为充分反映不同籽棉的短纤维率，分别选取正常成熟的早中期籽棉，带有僵瓣棉和少量轻霜棉的白棉，中晚期僵瓣棉、污染棉和霜黄棉，作为高、中、低等级质量籽棉。具体抽样情况见表1。

（2）根据轧花机锯齿片数抽样

山西棉花均采用锯齿轧花机加工，为测试不同锯齿片数的加工设备对短纤维率的影响，在正常加工工艺下，对实时加工的中等级质量棉花从皮棉滑道进行抽样，每半小时抽取一次，每次抽取数量不少于100g，同一加工批次棉花抽取次数不少于4次，形成批样，从批样中多点随机抽样，形成300g实验室样品。具体抽样情况见表2。

表1 根据棉花品种抽样数量汇总个

表2 根据轧花机锯齿片数抽样数量汇总

（3）根据加工企业棉花颜色级抽样

对企业正常加工工艺生产的库存成包棉花按照颜色级分别进行取样，每10包抽取1包，不足10包按10包计，每包抽取50g，形成批样，从批样中多点随机抽样，形成300g实验室样品。具体抽样情况见表3。

（4）根据纺织企业棉花颜色级抽样

对纺织企业在用和库存山西生产棉花在不确定加工工艺的情况下，依据颜色级进行抽样，每10包抽取1包，每包抽取50g，企业棉花不足60包的，适当增加每包抽样数量形成批样，从批样中多点随机抽样，形成300g实验室样品。具体抽样情况见表4。

2.3 测试原理及设备校准

采用XJ129L快速短纤维率测试仪，将被测棉条放到针床上，经取样器多次取样后，得到一端整齐的纤维放入光电照影传感器扫描，信号由主控机处理得到纤维分布图，据此得出棉花短纤维率。

测试前利用短纤维率标准样品A-1和E-1在恒温恒湿环境下[温度（20±2）℃，湿度（65±3）%]平衡24小时，使棉花的温度和湿度达到基本一致，开始进行校准试验。从A-1和E-1分别随机抽取试样约40g，制成6个棉条，每个棉条测试两次短纤维率，共12次，根据校准样品均值差和标准差限值要求判定校准试验是否通过。校准试验通过，进行正式的样品测试，校准未通过，对设备进行调试，直至校准试验通过再进行样品测试。

2.4 试样的制作与平衡

将300g实验室样品，根据GB/T 6097《棉纤维试验取样方法》，多部位随机抽取试验试样4份，每份样品约6.5g，试验试样在GB/T 6529《纺织品调湿和试验用标准》标准大气条件下，调湿平衡24小时以上，使棉花回潮率相对稳定，确保短纤维率测试准确。

2.5 测试方法

根据GB/T 35931《棉纤维棉结和短纤维率测试方法光电法》对4份试验试样进行分别检验，并根据重复性和再现性要求进行数据判断取舍，确保检测结果的准确可靠，其平均值作为抽取样品棉花的短纤维率。

3 数据统计分析

3.1 品种测试情况

表5、表6、表7为山西种植6个品种高、中和低等级质量棉花测试的12.7mm短纤维率的平均值及最大值、最小值。3组数据分别说明高等级质量棉花的12.7mm短纤维率平均值为10.2%，范围为9.0%～11.0%；中等级的为10.5%，范围为9.5%～11.9%；低等级的为14.0%，范围为13.4%～14.6%。高、中等级质量棉花相比，平均值相差0.3个百分点，最小值差0.5个百分点，最大值差0.9个百分点；高、低等级的相比，平均值相差3.8个百分点，最小值差4.4个百分点，最大值差3.6个百分点。说明高、中等级质量棉花12.7mm短纤维率差异不大，高、中与低等级质量棉花差异均大。

表8、表9、表10为山西种植6个品种高、中、低等级质量棉花测试的16.5mm短纤维率的平均值及最大值、最小值。数据说明高等级质量棉花的16.5mm短纤维率平均值为17.9%，范围为16.5%～19.9%；中等级的为19.2%，范围为16.6%～21.4%；低等级的为24.1%，范围为23.3%～26.0%。

表3 根据加工企业棉花颜色级抽样数量汇总

表4 根据纺织企业棉花颜色级抽样数量汇总

表5 高等级质量籽棉12.7mm短纤维率均值及极限 %

高、中等级质量棉花相比，平均值相差1.3个百分点，最小值差0.1个百分点，最大值差1.5个百分点；高、低等级的相比，平均值相差6.2个百分点，最小值差6.8个百分点，最大值差6.1个百分点。说明高、中、低等级质量棉花16.5mm短纤维率均有差异，高、中比差异不明显，高、中与低差异明显。

3.2 根据轧花机锯齿片数测试情况

表11为根据轧花机锯齿片数测试的12.7mm和16.5mm短纤维率的平均值及最大值、最小值。表中数据说明中等级质量棉花12.7mm短纤维率平均值为10.3%，范围为9.2%～11.2%；16.5mm的平均值为17.2%，范围为15.3%～19.0%。从测试结果看，12.7mm和16.5mm短纤维率平均值最多相差分别为1个百分点（139片与80片）和0.8个百分点（171片与80片）。随着锯齿片数的增加，12.7mm和16.5mm短纤维率均有提高趋势，但不明显（139片12.7mm除外）。

3.3 根据加工企业棉花颜色级测试情况

表12为根据加工企业颜色级测试的12.7mm和16.5mm短纤维率的平均值及最大值、最小值。表中数据说明12.7mm短纤维率平均值为11.6%，范围为9.4%～15.2%；高等级的平均值为10.1%，范围为9.8%～10.4%；中等级的平均值为11.3%，范围为9.4%～13.6%；低等级的平均值为14.2%，范围为13.2%～15.2%；16.5mm短纤维率平均值为18.5%，范围为13.6%～24.7%；高等级的平均值为15.3%，范围为13.6%～16.5%；中等级的平均值为18.1%，范围为15.4%～21.8%；低等级的平均值为23.4%，范围为22.1%～24.7%。

表6 中等级质量籽棉12.7mm短纤维率均值及极限 %

表7 低等级质量籽棉12.7mm短纤维率均值及极限 %

表8 高等级质量籽棉16.5mm短纤维率均值及极限 %

表9 中等级质量籽棉16.5mm短纤维率均值及极限 %

表10 低等级质量籽棉16.5mm短纤维率均值及极限 %

表11 不同锯齿片数轧花机短纤维率测试均值及极限 %

表12 加工企业不同颜色级棉花短纤维率测试均值及极限 %

表13 纺织企业不同颜色级棉花短纤维率测试均值及极限对比 %

表14 12.7mm短纤维率测试均值及极限汇总 %

表15 16.5mm短纤维率测试均值及极限汇总 %

从不同颜色级的短纤维率平均值看，12.7mm和16.5mm短纤维率均存在白棉2级、白棉3级、淡点污棉1级、白棉4级、淡点污棉2级、淡黄染棉1级含量递增现象，且白棉4级与淡点污棉1级较为接近。

3.4 根据纺织企业棉花颜色级测试情况

表13为根据纺织企业棉花颜色级测试的12.7mm和16.5mm短纤维率的平均值及最大值、最小值。表中数据说明中等级质量棉花12.7mm短纤维率平均值为11.4%，范围为9.6%～14.4%；16.5mm的平均值为18.4%，范围为15.3%～23.1%。从测试结果看，12.7mm和16.5mm短纤维率均存在白棉3级、淡点污棉1级、白棉4级、淡点污棉2级含量递增现象。