影響機采棉感官檢驗的因素探討

■李 丹 何啟平

〔1四川省纖維檢驗局，四川成都 610015〕

〔2石河子纖維檢驗所，新疆石河子 832000〕

1 引言

中央部署實施的“中國制造2025”國家戰略，明確將農業機械裝備納入10大領域，以采棉機、大功率拖拉機、農業航空作業等為代表的農業制造業面臨嶄新的發展機遇。受此影響，結合國家棉花宏觀政策的調整、人力資本和經濟效益的轉型等因素，以新疆地區為代表的機采棉也面臨新的發展機遇。

現行的棉花儀器化公證檢驗中，檢驗人員在實驗室對樣品的軋工質量、異性纖維以及顏色級按30%的比例抽查進行感官檢驗。棉花感官檢驗作為一種質量評價方式，受到檢驗人員技能水平、心理狀態等主觀因素影響，但最主要的還是皮棉本身的客觀狀態。由于種植、采摘方式以及后續加工工藝等方面差異，機采棉的品質性能、外觀形態不同于手摘棉。以石河子機采棉為例，外觀上較手摘棉光澤度稍低，部分皮棉呆白，皮棉細雜稍多；手感上較手摘棉發澀，平順性稍弱。因此，文中以軋工質量指標為重點探討機采棉感官檢驗的影響因素、作用原理和改進措施。

2 國內外機采棉的發展歷史

機采棉就是指利用機械采棉設備采摘的棉花，相較于傳統的人工手摘，可以有效解決勞動力不足、勞動力成本高、拾花周期長等問題，對棉花產業的規模經濟發展具有重要意義。

美國早在1850年就開始研究采棉機械，距今已有160多年發展歷史。我國的機采棉歷史可以追溯到20世紀50年代。1952至1960年，當時的農墾部為新疆生產建設兵團引進過37臺蘇聯CXM—48M型懸裝式單行和15臺XBC－1.2型雙行自走式垂直摘錠式采棉機以及配套的數十臺XЧO－4.3型剝鈴機和一臺YПX－1.5型萬能凈棉剝鈴機。其后的近40年里，國內主要還是從事棉花機械化采收、國產采棉機試驗研究。2001年，在新疆生產建設兵團38個植棉團場正式拉開了機采棉大面積推廣的序幕。目前，新疆已成為全國最大的機采棉產區。

石河子墾區地處天山北麓中段，古爾班通古特大沙漠南緣，是新疆重要的優質棉生產基地，也是全疆乃至全國最大的機采棉產區，棉花種植面積占耕地總面積的85%，2014年度皮棉產量近50萬t，其中機采棉占80%以上。

3 影響機采棉感官檢驗的因素

3.1 顏色級

棉花的顏色級是指棉花顏色的類型和級別。類型依據黃色深度確定，級別依據明暗程度確定。2014年農八師手摘棉白棉3級及以上級占99.3%，機采棉白棉3級及以上級占94.8%（見圖1）。手摘棉的顏色級總體好于機采棉，主要體現在機采棉光澤度，即反射率RD值偏低。

圖1 2014年農八師手摘棉、機采棉顏色級對比分布圖

究其原因，與棉纖維的表面平滑程度、空間排列順序，以及橫截面形狀、天然轉曲、表面蠟質層有關。機采籽棉回潮率、含雜率普遍較手摘籽棉高且不均勻，軋花過程控制不當會使棉纖維空間排列錯綜紊亂程度升高，棉纖維表面漫反射增強，回潮率過高會破壞棉纖維表面蠟質層，導致光澤度減弱；同時，機采籽棉通常采用二道烘干、四道籽清、三道皮清的加工工藝，清理過多、烘干溫度過高、棉纖維與高溫箱體或鐵皮過久接觸都會破壞棉纖維表面蠟質層，增加表面的不平滑程度，導致光澤度減弱、黃色深度增加，甚至由于污染較重產生煙熏棉；此外，機采棉采摘前需要噴灑脫葉催熟劑，實施效果與噴施時期的溫度、濕度、藥劑用量以及棉花吐絮率等因素密切相關，直接影響到棉花采摘期的纖維成熟度，不成熟的棉纖維橫斷面呈扁形或U形，天然轉曲較少，導致光澤度減弱。

需要注意的是，軟籽表皮、帶纖維籽屑、碎葉等雜質或回潮率較高都可能會導致機采棉樣品在視覺上顯灰暗，影響感官檢驗時光澤度判斷。

3.2 異性纖維

異性纖維是指混入棉花中的非棉纖維和非本色棉纖維，如化學纖維、毛發、塑料膜、染色線（繩、布塊）等。棉花儀器化公證檢驗中，纖檢機構對棉花的異性纖維進行定性檢驗。從實際檢驗中看，由于采用機械設備采摘，機采棉能夠有效避免人工采摘時帶入的化纖、毛發等異性纖維，但同時受新疆地理環境、氣候等因素綜合影響，機采棉栽培時必須覆蓋塑料地膜，從而導致機采后棉花中混入的殘膜成為機采棉首要異性纖維來源。

3.3 軋工質量

軋工質量是指籽棉經過加工后，皮棉外觀形態粗糙程度及所含疵點種類的多少。棉花軋工質量受籽棉內在質量、性狀、加工設備及工藝和人為因素影響。

3.3.1 籽棉內在質量

皮棉軋工質量與籽棉內在質量，尤其是成熟度密切相關。2014年農八師手摘棉馬克隆值A級及以上級占比97.7%，機采棉馬克隆值A級及以上級占94.8%（見圖2）。2014年農八師手摘棉斷裂比強度S3級及以上占97.0%，機采棉斷裂比強度S3級及以上占95.3%（見圖3）。手摘棉的成熟度總體好于機采棉。籽棉成熟度差，單纖維強力減弱，纖維柔性增強，在加工過程中容易纏繞、扭曲形成棉結、索絲。由于品種、地理環境，以及噴施落葉劑的溫度、濕度、藥劑用量和棉花吐絮率等因素影響，機采棉的成熟度一致性通常較手摘棉差，加工過程中更容易產生棉結、索絲。

圖2 2014年農八師手摘棉、機采棉馬克隆值對比分布圖

圖3 2014年農八師手摘棉、機采棉斷裂比強度對比分布圖

3.3.2 籽棉性狀

籽棉回潮率、含雜率影響皮棉軋工質量。機采籽棉回潮率、含雜率較高。當籽棉回潮率過高，會使單纖維強力增加，導致纖維的基部與棉籽的聯結力增大，同時使棉籽表皮變軟，纖維與棉籽分離時容易產生帶纖維籽屑；籽棉回潮率過高，纖維間的摩擦阻力會增加，導致雜質與纖維的黏附性增加，雜質不易清除；籽棉回潮率過高，纖維的彈性和剛性降低，在加工過程中容易受外力作用產生纏繞、扭曲，形成棉結、索絲等纖維性疵點。當籽棉含雜率過高，會增加籽棉清理的難度，在皮清過程中受握持打擊的作用導致粗大的雜質被打碎，會增加軟籽表皮、帶纖維籽屑等疵點的總粒數。

3.3.3 加工設備及工藝

機采籽棉通常采用二道烘干、四道籽清、鋸齒軋花、三道皮清的加工工藝及相應設備。烘干機對軋工質量的影響體現在軋花工序前將機采籽棉的回潮率降低至7%～9%，有利于清棉和鋸齒軋花，減少皮棉疵點。

機采籽棉清理機的清理部件主要有刺釘輥筒、齒條輥筒、鋸片滾動三種形式。傾斜式籽棉清花機屬于六輥筒刺釘清理機，刺釘輥筒表面線速度的大小對軋工質量有直接影響，線速度過高會損傷棉纖維和擊碎雜質，增加皮棉疵點；除雜篩網的圓弧對應刺釘輥筒的中心角φ數值、相鄰刺釘輥筒間的距離對軋工質量有明顯影響，過大則可能造成重復清理，產生棉結、索絲等疵點；同時，在清理過程中籽棉與篩網摩擦易產生棉結。回收式籽棉清花機、提凈式籽棉清花機都有齒條輥筒構件，U形刺條輥與格條柵、刺釘與排雜網、鋼絲刷與齒條輥筒、毛刷弧板與毛刷、毛刷弧板與U形刺條輥的間距對軋工質量產生影響；沖擊式籽棉清花機屬于鋸片輥筒式，刺釘輥筒、鋸片輥筒表面線速度及線速度比對軋工質量有直接影響，過高會損傷棉纖維和擊碎雜質，增加皮棉疵點；鋸片片距、相鄰鋸片輥筒齒尖距離、刺釘輥筒刺端與鋸片輥筒刺尖距離，以及U形鋸齒輥筒與鋼絲刷條、格條柵、排雜調節板的間距對軋工質量產生影響。

鋸齒軋花機的清花刺輥、鋸片輥筒、肋條、毛刷輥筒、棉卷箱等部件對皮棉軋工質量產生了重要影響。鋸齒形態不正常或太鋒利，刺釘與排雜網間距過小，刺輥、鋸片輥筒轉速過高，鋸片輥筒轉速過小且籽棉卷過緊等因素易增加皮棉中破籽及帶纖維籽屑；鋸齒不正常，毛刷轉速不當，肋條工作點間距過小等因素易增加皮棉中不孕籽；鋸齒形態不正常或變鈍，刷棉不良，鋸齒壓力角過小等因素易增加皮棉中索絲；鋸齒尖端厚且有棱鋒，肋條頂孔有毛刺，毛刷鬃毛不齊、異形或不光滑，后擋風板與毛刷間距過大等因素易增加皮棉棉結。棉卷箱的幾何形體和平滑程度對籽棉卷正常運轉乃至軋工質量影響很大。籽棉卷密度過大，會增加游離纖維，易增加皮棉中棉結、索絲等纖維性疵點。

相較于氣流式皮棉清理機，鋸齒式皮棉清理機會擊碎粗大雜質，產生更多細小棉結、索絲，增加皮棉中疵點數。

3.3.4 人為因素

企業的管理水平，設備保養水平，操作人員的技能、工作態度，政策因素、市場供求關系帶來的心理影響，都與皮棉的軋工質量有關。

需要注意的是，國家軋工質量實物標準是手摘籽棉加工制作，缺少對機采棉軋工特點的關注和體現，軋工質量評價體系應該加以完善。由于受南北疆自然環境、溫濕度、光照時間等差異影響，相較于北疆機采籽棉，南疆機采籽棉成熟度好、回潮率低，加工出的皮棉疵點較少、表面較平順、層次較分明，軋工質量普遍較好。此外，在實際工作中會發現有一類機采棉很凈、疵點少，但表面目測手感毛茸茸，短纖維較多，棉花清晰度差，無層次感。這一類就是通常所說的皮清過度的棉花，對紡織企業的生產不利影響很大，軋工質量最多是P2。

4 探討

產品質量是生產出來的。在機采棉品種育種上需要通過種質資源引進創新、改進棉花育種方法來培育適宜機采品種。

注重機采棉高產栽培，嚴格按照NY/T 1133—2006《采棉機 作業質量》、《采棉機作業技術規程》開展機采作業，尤其是要注意噴灑脫葉催熟劑節點、殘膜拾凈，以及控制機采籽棉含雜率≤12%、回潮率≤14%。

籽棉收購環節杜絕超水棉，規范做好上垛籽棉的分選，嚴防混等、混級，有效控制異性纖維的混入。

機采棉加工環節嚴格按《機采棉軋花機械操作技術規程》執行，維護好設備狀態，依照籽棉狀況適時調整工藝。

兼顧機采籽棉回潮率、含雜率較高，軋花后皮棉細雜較多的特點，同時依據疵點、皮棉外觀形態對成紗的影響程度，對于破籽、不孕籽、碎葉稍多而纖維性疵點較少的樣品，或者疵點較少而活棉結、活索絲稍多的樣品，軋工質量定為P2；對于緊棉結、緊索絲較多的樣品，或者軟籽表皮、帶纖維籽屑和僵片較多的樣品，軋工質量定為P3。

推進機采棉軋工質量實物標準的出臺。提升質量，標準先行。可以在現行的國家軋工質量實物標準中P1、P2檔各對應增加一塊機采棉軋工質量實物標準。同時，加強非機采棉產區檢驗人員目光比對工作。

5 結論

提升機采棉質量水平是一個系統性工程，現階段我國機采棉產業無論是品種培育、種植方式、加工水平，還是鏈條協作、競爭力等方面都還有較大的發展空間。從長遠看，新疆將是棉花生產、加工、檢驗的主戰場，而機采棉的市場份額會逐漸增加，需要從政策、技術、產業發展等多維視角上審視機采棉質量，推動機采棉品質不斷優化和市場競爭力提升。