新疆南疆棉花短纖維率與纖維長(zhǎng)度相關(guān)性研究及建議

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。

1 基本情況

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）。

2 數(shù)據(jù)分析

2.1 有效長(zhǎng)度基本概念

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]。

2.2 總體棉樣有效長(zhǎng)度分布情況

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

2.3 兵團(tuán)手摘棉有效長(zhǎng)度分布及與短纖維率相關(guān)性

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

2.4 地方機(jī)采棉有效長(zhǎng)度分布及與短纖維率相關(guān)性

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

2.5 地方手摘棉有效長(zhǎng)度分布及與短纖維率相關(guān)性

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

3 結(jié)論和相關(guān)建議

3.1 結(jié)論

（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。

3.2 相關(guān)建議

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。

4 結(jié)語

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。