棉纖維上半部平均長度檢驗技術難點及方法探討

黃炳海

摘要：本文詳細分析了手扯尺量法和HVI法測試棉花上半部平均長度的兩種方法，比較了兩種方法測試棉纖維上半部平均長度的優缺點，重點分析了難度較大的手扯長度學習方法和過程，并向初學者提出了一些建議，介紹了一些提高檢驗技術的方法。

關鍵詞：上半部平均長度;手扯尺量法;HVI

1 ? ?引言

棉纖維長度是棉花質量檢驗的一項重要指標，也是棉檢師必備的重要技術能力。近幾年來，盡管我國在棉花加工環節大力推廣使用 HVI大容量纖維測試儀進行儀器化檢驗，逐步取代人工感官檢驗，但要在棉花收購和加工環節全部實現儀器化檢驗還需要經過相當長的時間。在實踐中，手扯尺量長度和HVI測量的上半部平均長度是棉纖維長度的兩種測試方法。

2012年發布的新GB 1103仍規定棉纖維檢測中使用手扯尺量法和HVI測試法測定棉纖維的長度，以HVI檢測結果為準，目前，該標準的實施已經一年有余。實踐中，由于HVI對成本和實驗室環境等因素要求較高，在實際棉花收購、加工領域反而不如手扯尺量法應用廣泛。研究兩種方法在不同條件下的適用性，可以更加靈活地運用不同方法進行棉纖維長度檢驗，提高檢測效率和準確性。

2 ? ?手扯尺量法檢驗技術

2.1 ?手扯尺量法原理

手扯尺量法是通過人工手法將棉花中較長的和較短的纖維去除，保留最能代表棉花主體長度的那部分纖維，然后用棉纖維長度刻度尺（如圖1）量得長度。手扯尺量法檢測所得棉纖維的長度具有代表性強、效率高、適用范圍廣的特點，并且在手扯過程中還可估驗纖維的整齊度、強力、成熟程度和短纖維率等品質情況，因此，這種方法在實踐中有很強的指導意義。但該方法對操作人員的要求較高，需經過一定專業技能培訓的人員方能實施此項工作。手扯尺量法也有不足之處，通常檢驗過程需時較長，耗費人力較大，無法滿足包包檢驗的要求。

圖1 ? ?棉纖維長度刻度尺

2.2 ?檢驗步驟

首先從實驗室樣品中選取不同的具有代表性的棉樣10g，將選取得出的樣品加以整理，確保纖維基本趨于平順。選出的適量樣品，放在雙手并攏的拇指與食指間，將兩拇指并齊，用手分向左右握緊，以雙手其余四指做支點，兩臂肘緊貼兩肋，用力從兩拇指處緩緩向外拉動，將右手的棉樣棄去或合并與左手重疊握持再次抽取。右手的拇指與食指的第一節對齊，從截面多處夾取纖維，每抽取3次，將每次抽取出的纖維均勻整齊地重疊在一起，制作成適當的棉束。用左手細細清除棉束上的游離纖維、索絲、雜質及絲團等，此時，形成粗棉束，如圖2（a），而后用左手拇指與食指將棉束輕輕合攏，施加適當指握力，壓縮減小棉束的面積，使之成為尖直形的平順的棉束，以便于抽拔，如圖2（b）。整理過的棉束用右手壓緊，將左手拇指與食指第一節平行對齊，抽取右手棉束中伸出的纖維，每次抽一薄層，將之均勻排列。隨時清除纖維中的棉結雜物等，確保抽取出的纖維中無此類物品，每次抽取的長度不宜超過1.5mm，每次抽取整齊一端，應排列在食指的一條線上，確保平齊。

形成簡單棉束后，以相同方法反復抽拔2～3次，最終使其達到一端齊的平直光潔的棉束，如圖2（c）。最后，棉束重量一般為60mg左右，長纖維可稍重些，短纖維可稍輕些。把制成的一端整齊的棉束，平放在黑絨板上，確保棉束無歪斜變形。用專業鋼尺刃面在整齊一端少切些，不齊的一端多切些，直至兩頭均不見黑絨板為宜，如圖2（d）。棉束兩端的切痕相互平行，然后用專業鋼尺測量兩切線間的距離，即為棉束的手扯長度[1]。

（a） ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（b）

（c） ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（d）

圖2 ? ?棉樣整理過程

2.3 ?影響因素

回潮率和成熟度是影響手扯長度準確性的主要原因，在采用這種方法時，必須考慮到這兩種因素對結果的影響。有試驗表明[2]，當纖維回潮率在8%以下時，手扯長度結果容易偏短，當回潮率在8%～9.5%之間時手扯長度結果較正常;當回潮率增至9.5%以上時，手扯長度結果易偏長。其原因在于棉纖維內吸附水分較少，纖維沿縱向收縮，纖維轉曲增多，抵抗拉伸和捻向能力亦增強，這時纖維本身就不易拉直，就是伸直后也很快就回縮，纖維手扯長度就過短。試樣主體長度比例較大，手扯長度的結果就與主體長度相符。當主體長度與主上組含量相差較小，而與主下組相差較大時，手扯結果就易偏長。當主體長度與主下組含量較為接近，而與主上組含量相差較大時，手扯結果易偏短。棉纖維成熟好，天然轉曲多，彈力高，纖維不易伸直，在整理時夾捻應當用力稍大些。纖維成熟差，或色質弱的棉花，由于纖維易伸直，卷曲度差，整理過程中，關鍵在于用力適宜，如果用力過大會造成纖維斷裂過多，使手扯結果偏短。

2.4 ?手扯尺量法準確性的提高方法

手扯尺量法的學習是一個長期過程，通常有一頭齊與兩頭齊兩種手扯方法，本文介紹的是難度較大的一頭齊方法，整個學習過程主要分為以下幾個步驟：首先，基本動作的學習。初學者在認真研讀了標準中關于基本動作的文字說明后，仍必須要有資深棉檢師現場當面指導，才能準確領悟各個動作的要領。在學習的初始階段，初學者在手扯過程的第一次梳理時，通常無法掌握抽取棉纖維量的多少，以及在第二次梳理時，左手食指與拇指整理的棉束不整齊，更無法把握每次將右手纖維送到左手時的角度和力度等，基本動作的練習是一個長期的過程，初學者必須認真地按照資深棉檢師的要求，嚴格控制好每一個動作，并且在經過一段時間的練習后，將這些動作穩定下來形成固定的手法，然后才能進入到下一個學習階段。

在基本手法固定后，初學者必須學習手扯長度各個長度級的標準樣品。初學者必須沿用之前練習好的方法認真練習每一個長度級的標準樣品，尤其是在用棉纖維長度鋼尺對拔好的樣品一端確定長度終點切線時，必須結合標準文字說明多遵循指導者的意見，參考標準樣品的長度值，選擇合理的區域作為切線。對手扯長度實物標準的學習也是一個長期過程，初學者必須認真分析對每個長度級標準樣品兩次梳理時的感官差別，最后再根據鋼尺的切線位置，對測試結果進行判斷。

手扯尺量法的主要難點在于確保拔出的棉束整齊有序，初學者通常很難做到。棉束的整齊與否取決于左手拇指與食指在夾取纖維時開合的角度，必須確保拇指與食指的第一關節平行且不錯移位置。在夾取纖維時，注意每次夾取的纖維盡量鋪滿一層，寬度大約20mm，夾取結束時，右手拇指與食指必須握緊棉束，左手隨即松開，這時通常棉束并不是很整齊，然后左手拇指與食指對棉束左端進行適當整理，最終使棉束達到要求的狀態。

通常每個初學者的測試結果與實物標準樣品的真實結果會有一定的差距，或偏多，或偏少。因此，初學者在手法已經固定的情況下，確定最終結果時可以根據自己的特點適當地進行調整。

最后，手扯尺量法的學習雖然經歷了一個較長的過程，在掌握后仍需要定期進行學習鞏固，尤其是結合實物標準樣品對自己的手法重新進行校正。

2.5 ?手扯尺量法優點

首先，該方法明顯適用范圍廣，手扯尺量法測試棉纖維長度不受操作環境限制，隨時隨地可以進行。而HVI檢測對于檢測環境和樣品狀態要求較高，不同的運行環境檢測結果有較大出入。無論是前期成本（購買儀器）還是后期成本（維修），HVI檢測都遠遠高于人工手扯檢測。以一臺HVI價值200萬元，使用期限5年計算，檢測1000只樣品成本約為2600元，而手扯尺量法成本僅為300元左右。檢測成本的優勢使手扯尺量法更容易被接受和大范圍推廣。一定數量范圍內，手扯尺量法的精確度較高。經過驗證，單人每天手扯長度在60只以內時，結果準確率比HVI要高[3]。

3 ? ?HVI法測上半部平均長度

3.1 ?HVI測試原理

采用HVI儀器測試棉纖維的結果是上半部平均長度（如圖3），這個數值已經被證明可以與手扯長度相互替換。這項工作由儀器中的長度/強力模塊完成，采用的方法為纖維照影儀法。其原理為[3]：利用一組紅色發光二極管作為光源，當被梳夾隨機夾持的棉束進入長強測量臺時，光學系統隨測量臺勻速前后移動，在距梳夾夾持線某一距離處沿長度方向進行掃描，根據光通量的變化，通過數學推導，獲得比較精確的照影儀曲線，從而計算出纖維的長度指標。

采用HVI測量棉纖維長度時， 在照影曲線上， 將梳夾根部的纖維遮光量定為100%， 從遮光量50%的點向照影曲線所做的切線與橫坐標的交點即為上半部平均長度。

圖3 ? ?HVI（大容量棉纖維測試儀）

由于消除了人為因素，HVI測試結果系統誤差較小，結果重現性好，準確可靠，更有說服力。與手扯法相比，HVI測試還提供了更多的數據，如長度整齊度、短纖率，能更加綜合地反映長度情況。

3.2 ?步驟

HVI開機要先預熱半個小時左右，然后使用前需先用標準棉樣對HVI進行校準。選擇“長度/強力測試”模塊，將已經準備好的測試試樣插入棉纖維長度光電儀梳理架，儀器將自動梳理纖維，傳送試樣梳至測試窗，進行所需的測試。對于配置自動取樣裝置的HVI系統，直接將試驗樣品置于長度/強力測試臂下，按下熱敏啟動按鈕，系統自動完成測試試樣的準備和測試。測試結果和其他有關信息將顯示在顯示器上，同時提示進行下一個測試。測試結果自動存入數據處理系統。

3.3 ?HVI法優點

與手扯尺量法相比，儀器化檢驗有很多的優點。首先是各種誤差較小，手扯尺量法完全由人工進行操作，對操作手法的要求很高，受人為因素影響，不同的檢驗人員之間易產生誤差。而HVI由梳夾進行對長度樣品的夾取工作，精密的儀器配置保證了其每一次機械運作的規范性。其次可以節省時間，手扯尺量法測試速度較慢，在人工整理完棉束之后還要對其進行量取，耗費時間較長。HVI由機器抓取纖維，只需一次抓取，不需反復整理，同時纖維長度也由光照曲線得到，整個過程所需時間明顯少于人工測試，另外，儀器化檢驗明顯節省人力，手扯尺量法對于測試人員的體力耗費較大，檢測人員不能保證長時間地連續作業。

采用HVI測試棉纖維質量得到的質量指標齊全，方便快捷，能減輕勞動強度，克服人為因素造成的差異。棉花質量檢驗，從感官檢驗向儀器化、自動化發展是科學技術進步的必然趨勢。

4 ? ?結語

HVI測得的上半部平均長度和手扯尺量法測得的長度有著直接的關系，在一定情況下二者可以替換使用。通過對兩種方法不同特點的分析，得到兩者各自的適用范圍：HVI測試法適用于檢測量大、檢測時效性要求高的領域，如各專業檢測實驗室、科研機構、高校和大型生產加工企業等，而手扯尺量法適用于檢測量較小、檢測成本嚴格控制的領域，如貿易公司、小型生產企業和實驗室等。尤其是手扯尺量法，初學者必須嚴格按照各項技術要點進行練習，并在長期的工作實踐中不斷地總結，就一定能提高檢驗結果的準確性。

參考文獻：

[1] GB/T 19617—2007 棉花長度試驗方法 手扯尺量法[S].

[2] 蔣西.影響手扯長度準確性的因素[J].中國纖檢，2009，（3）：38-39.

[3] 王銘，于良， 鄭麗莎，等.棉纖維長度檢測中手扯尺量法和HVI測試法適用性探討[J].中國纖檢，2013，（17）：86-88.

（作者單位：福建省纖維檢驗局）