山西棉花短纖維率的情況研究

1 棉花短纖維率測試現狀

短纖維率是棉纖維中短于一定長度界限的纖維質量占纖維總質量的百分率。一般以12.7mm短纖維率或16.5mm短纖維率表示。短纖維率是棉花重要的質量指標，棉花中短纖維含量的多少對成紗和織布質量有較大影響。棉花中短纖維含量少，紗線制成率高，條干均勻度好，強度高，疵點少，適宜紡高檔紗，制作高檔面料；反之棉花中短纖維含量多，紗線制成率低，條干均勻度差，強度低，疵點多，適宜紡低檔紗，制作低檔面料。

盡管棉花短纖維率對于紡紗織布具有重要意義，但在我國之前的很長時期內，棉花質量考核中并不包括短纖維率，主要原因是：

（1）棉花品種的短纖維率測試困難。上個世紀，我國棉花資源緊張，全國五大棉區西北內陸棉區、黃河流域棉區、長江流域棉區、北部特早熟棉區和華南棉區均有棉花種植。山西除大同市和朔州市無棉花種植外，其他地市均有種植，涵蓋北方特早熟和黃河流域兩個棉區，受無霜期、熱量、光照、水分和土壤的影響，品種多雜亂，品質參差不齊，短纖維率差異大。

（2）棉花加工設備配置不當。棉花加工企業受資金緊張、棉花產量不足、質量意識不強等影響，未按照國家棉花加工技術條件進行設備配置，無籽棉預處理、籽棉清理、皮棉清理等棉花加工配套設備，有些企業甚至使用國家明令禁止的80片以下軋花機，影響棉花加工質量的穩定性和一致性，造成棉花中短纖維含量不穩定，時高時低。

（3）棉花加工工藝不合理。棉花加工企業為了節約資本，不按照棉花加工工藝進行生產，如籽棉加工前未進行調濕處理，有些籽棉水分含量低，造成纖維強度降低，在棉花加工過程中，纖維被拉斷損傷，短纖維含量增加，又如為提高產量，加快鋸片滾筒轉速和軋花速度，增加鋸齒對纖維的沖擊力，纖維被拉斷，棉花中短纖維含量增加，產生雜質和疵點。

（4）棉花加工過程摻雜使假。受利益驅動影響，棉花加工企業存在不誠信行為，未按照相關棉花加工標準和規范組織生產，在棉花加工過程中，人為摻入棉短絨、落棉等纖維下腳料以增加棉花重量。

（5）缺乏短纖維率測試儀器。短纖維率檢測儀器機械化程度低，以人工檢測為主，主要采用羅拉法，費工耗時，受操作手法、工作經驗的影響，速度慢，準確率低，不能滿足市場對棉花短纖維率的快速需求。

由于以上原因，從1999年起，棉花標準歷次修訂，棉花生產者、加工者、使用者、檢測機構和政府職能部門都希望規定棉花短纖維率的考核指標，均因測試條件不成熟未考核。

隨著我國棉花行業情況的改變，棉花短纖維率的測試時機成熟，具體表現在：

（1）近年隨著國家棉花種植戰略的調整，逐步形成了以新疆為主，黃河流域和長江流域為支撐的三大棉區。目前山西種植區域集中，品種數量銳減，品質相對穩定，對測試棉花品種短纖維率提供了便利條件。

（2）通過棉花流通和質檢體制改革，國家相關部門出臺了許多標準規范，對棉花加工設備提出了具體要求。棉花加工企業增加了籽棉預處理設備、籽棉清理機和皮棉清理機等棉花加工配套設備，徹底淘汰了80片以下軋花機，棉花加工設備配置合理完善。

（3）隨著棉花加工企業質量意識的提高和棉花市場競爭力的加大，企業能按照國家有關標準和規范組織生產，棉花加工工藝先進科學。

（4）通過執法部門實施持續有效的棉花質量監管；技術機構進行質量監測和嚴格執行棉花公證檢驗制度。企業的質量意識和誠信意識加強，棉花加工過程中的摻雜使假等違法行為基本杜絕。

（5）隨著XJ129L快速短纖維率測試儀、KX111-I短纖維型測試儀等設備的開發應用，短纖維率測試變得快速便捷，減少了繁瑣的人工操作，準確率高，穩定性好.

以山西省為例，目前山西省的棉花種植主要集中在永濟市、萬榮市、臨猗縣、鹽湖區的黃河灘地和鹽堿地帶，該種植區域屬于典型的黃河流域中早熟棉區，這些地區光照充足，熱量條件和土壤肥力好，年降雨量適中，特別適合棉花種植，正常市場生產年份，棉花上市早品質優，距棉花大面積上市可提前15天到20天。在棉花資源青黃不接的季節可緩解紡織企業燃眉之急。特別是永濟市、臨猗縣曾作為全國優質棉種植基地，生產的棉花對國家棉花品種資源的儲備和棉花質量的研究意義非凡，短纖維率作為棉花質量的重要指標通過測試一是為培育、繁殖和改良棉花品種提供依據；二是為加工企業改進加工工藝，提升產品質量和企業信譽提供依據；三是為紡織企業購買棉花并合理使用提供依據，做到降低成本，物盡其用。因此本文做了相關的試驗。

2 山西棉花短纖維率測試試驗

2.1 抽樣原則

本次試驗高、中、低等級質量籽棉加工后分別對應高、中、低等級質量棉花。高等級質量棉花包括白棉1級和2級。中等級質量棉花包括白棉3級和4級，淡點污棉1級和2級。其余棉花為低等級質量棉花。

因近年山西棉花產量少，不可能做到單一品種籽棉進行單獨加工，實際工作中，采用混品種同檔次質量籽棉加工。所以對品種試驗重點測試不同品種同一檔次棉花質量的短纖維含量。

受土壤、氣候等因素影響，在正常市場年份，山西生產加工的棉花，以中等級質量棉花為主，約占總產量94.5%，高、低等級質量棉花分別約占0.5%、5.0%。本次試驗主要針對山西棉花生產和加工實際進行，抽樣以中等級質量棉花為主，盡量兼顧高、低等級質量棉花。

2.2 抽樣依據和數量

棉花的短纖維率主要與棉花品種、籽棉加工設備和棉花顏色級有關。本文主要從這三方面進行樣品采集，通過快速測定法綜合判定山西種植加工棉花的短纖維率。

（1）根據棉花品種和質量抽樣

近年山西種植的棉花品種主要有晉棉44、冀豐106、中棉12、冀棉958、漢棉802和克隆518。為避免品種混淆，影響短纖維率，采用衣分機對所選取籽棉逐一進行加工。所選籽棉不少于1200g，經衣分機加工后取300g棉花作為實驗室樣品。為充分反映不同籽棉的短纖維率，分別選取正常成熟的早中期籽棉，帶有僵瓣棉和少量輕霜棉的白棉，中晚期僵瓣棉、污染棉和霜黃棉，作為高、中、低等級質量籽棉。具體抽樣情況見表1。

（2）根據軋花機鋸齒片數抽樣

山西棉花均采用鋸齒軋花機加工，為測試不同鋸齒片數的加工設備對短纖維率的影響，在正常加工工藝下，對實時加工的中等級質量棉花從皮棉滑道進行抽樣，每半小時抽取一次，每次抽取數量不少于100g，同一加工批次棉花抽取次數不少于4次，形成批樣，從批樣中多點隨機抽樣，形成300g實驗室樣品。具體抽樣情況見表2。

表1 根據棉花品種抽樣數量匯總 個

表2 根據軋花機鋸齒片數抽樣數量匯總

（3）根據加工企業棉花顏色級抽樣

對企業正常加工工藝生產的庫存成包棉花按照顏色級分別進行取樣，每10包抽取1包，不足10包按10包計，每包抽取50g，形成批樣，從批樣中多點隨機抽樣，形成300g實驗室樣品。具體抽樣情況見表3。

（4）根據紡織企業棉花顏色級抽樣

對紡織企業在用和庫存山西生產棉花在不確定加工工藝的情況下，依據顏色級進行抽樣，每10包抽取1包，每包抽取50g，企業棉花不足60包的，適當增加每包抽樣數量形成批樣，從批樣中多點隨機抽樣，形成300g實驗室樣品。具體抽樣情況見表4。

2.3 測試原理及設備校準

采用XJ129L快速短纖維率測試儀，將被測棉條放到針床上，經取樣器多次取樣后，得到一端整齊的纖維放入光電照影傳感器掃描，信號由主控機處理得到纖維分布圖，據此得出棉花短纖維率。

測試前利用短纖維率標準樣品A-1和E-1在恒溫恒濕環境下[溫度（20±2）℃，濕度（65±3）%]平衡24小時，使棉花的溫度和濕度達到基本一致，開始進行校準試驗。從A-1和E-1分別隨機抽取試樣約40g，制成6個棉條，每個棉條測試兩次短纖維率，共12次，根據校準樣品均值差和標準差限值要求判定校準試驗是否通過。校準試驗通過，進行正式的樣品測試，校準未通過，對設備進行調試，直至校準試驗通過再進行樣品測試。

2.4 試樣的制作與平衡

將300g實驗室樣品，根據GB/T 6097《棉纖維試驗取樣方法》，多部位隨機抽取試驗試樣4份，每份樣品約6.5g，試驗試樣在GB/T 6529《紡織品 調濕和試驗用標準》標準大氣條件下，調濕平衡24小時以上，使棉花回潮率相對穩定，確保短纖維率測試準確。

2.5 測試方法

根據GB/T 35931《棉纖維棉結和短纖維率測試方法光電法》對4份試驗試樣進行分別檢驗，并根據重復性和再現性要求進行數據判斷取舍，確保檢測結果的準確可靠，其平均值作為抽取樣品棉花的短纖維率。

3 數據統計分析

3.1 品種測試情況

表5、表6、表7為山西種植6個品種高、中和低等級質量棉花測試的12.7mm短纖維率的平均值及最大值、最小值。3組數據分別說明高等級質量棉花的12.7mm短纖維率平均值為10.2%，范圍為9.0%～11.0%；中等級的為10.5%，范圍為9.5%～11.9%；低等級的為14.0%，范圍為13.4%～14.6%。高、中等級質量棉花相比，平均值相差0.3個百分點，最小值差0.5個百分點，最大值差0.9個百分點；高、低等級的相比，平均值相差3.8個百分點，最小值差4.4個百分點，最大值差3.6個百分點。說明高、中等級質量棉花12.7mm短纖維率差異不大，高、中與低等級質量棉花差異均大。

表8、表9、表10為山西種植6個品種高、中、低等級質量棉花測試的16.5mm短纖維率的平均值及最大值、最小值。數據說明高等級質量棉花的16.5mm短纖維率平均值為17.9%，范圍為16.5%～19.9%；中等級的為19.2%，范圍為16.6%～21.4%；低等級的為24.1%，范圍為23.3%～26.0%。

表3 根據加工企業棉花顏色級抽樣數量匯總

表4 根據紡織企業棉花顏色級抽樣數量匯總

表5 高等級質量籽棉12.7mm短纖維率均值及極限 %

高、中等級質量棉花相比，平均值相差1.3個百分點，最小值差0.1個百分點，最大值差1.5個百分點；高、低等級的相比，平均值相差6.2個百分點，最小值差6.8個百分點，最大值差6.1個百分點。說明高、中、低等級質量棉花16.5mm短纖維率均有差異，高、中比差異不明顯，高、中與低差異明顯。

3.2 根據軋花機鋸齒片數測試情況

表11為根據軋花機鋸齒片數測試的12.7mm和16.5mm短纖維率的平均值及最大值、最小值。表中數據說明中等級質量棉花12.7mm短纖維率平均值為10.3%，范圍為9.2%～11.2%；16.5mm的平均值為17.2%，范圍為15.3%～19.0%。從測試結果看，12.7mm和16.5mm短纖維率平均值最多相差分別為1個百分點（139片與80片）和0.8個百分點（171片與80片）。隨著鋸齒片數的增加，12.7mm和16.5mm短纖維率均有提高趨勢，但不明顯（139片12.7mm除外）。

3.3 根據加工企業棉花顏色級測試情況

表12為根據加工企業顏色級測試的12.7mm和16.5mm短纖維率的平均值及最大值、最小值。表中數據說明12.7mm短纖維率平均值為11.6%，范圍為9.4%～15.2%；高等級的平均值為10.1%，范圍為9.8%～10.4%；中等級的平均值為11.3%，范圍為9.4%～13.6%；低等級的平均值為14.2%，范圍為13.2%～15.2%；16.5mm短纖維率平均值為18.5%，范圍為13.6%～24.7%；高等級的平均值為15.3%，范圍為13.6%～16.5%；中等級的平均值為18.1%，范圍為15.4%～21.8%；低等級的平均值為23.4%，范圍為22.1%～24.7%。

表6 中等級質量籽棉12.7mm短纖維率均值及極限 %

表7 低等級質量籽棉12.7mm短纖維率均值及極限 %

表8 高等級質量籽棉16.5mm短纖維率均值及極限 %

表9 中等級質量籽棉16.5mm短纖維率均值及極限 %

表10 低等級質量籽棉16.5mm短纖維率均值及極限 %

表11 不同鋸齒片數軋花機短纖維率測試均值及極限 %

表12 加工企業不同顏色級棉花短纖維率測試均值及極限 %

表13 紡織企業不同顏色級棉花短纖維率測試均值及極限對比 %

表14 12.7mm短纖維率測試均值及極限匯總 %

表15 16.5mm短纖維率測試均值及極限匯總 %

從不同顏色級的短纖維率平均值看，12.7mm和16.5mm短纖維率均存在白棉2級、白棉3級、淡點污棉1級、白棉4級、淡點污棉2級、淡黃染棉1級含量遞增現象，且白棉4級與淡點污棉1級較為接近。

3.4 根據紡織企業棉花顏色級測試情況

表13為根據紡織企業棉花顏色級測試的12.7mm和16.5mm短纖維率的平均值及最大值、最小值。表中數據說明中等級質量棉花12.7mm短纖維率平均值為11.4%，范圍為9.6%～14.4%；16.5mm的平均值為18.4%，范圍為15.3%～23.1%。從測試結果看，12.7mm和16.5mm短纖維率均存在白棉3級、淡點污棉1級、白棉4級、淡點污棉2級含量遞增現象。

3.5 12.7mm短纖維率測試匯總

表14為4種抽樣方法測試的12.7mm高、中、低等級質量棉花的短纖維率平均值及最小值、最大值匯總。表中數據說明12.7mm高、中、低等級質量棉花的短纖維率平均值分別為10.2%、10.9%、14.1%；范圍分別為9.0%～11.0%、9.2%～14.4%、13.2%～15.2%。

3.6 16.5mm短纖維率匯總

表15為4種抽樣方法測試的16.5mm高、中、低等級質量棉花的短纖維率平均值及最小值、最大值匯總。表中數據說明16.5mm高、中、低等級質量棉花的短纖維率平均值分別為16.6%，18.2%，23.8%；范圍分別為13.6%～19.9%、15.3%～23.1%、22.1%～26.0%。

4 結論

通過以上分析及匯總可以得出以下結論：

（1）從棉花品種測試結果看，高、中等級質量棉花不論12.7mm還是16.5mm短纖維含量差異相對均小，高、中與低等級質量棉花差異均大。

（2）正常加工工藝下，鋸齒片數對棉花加工雖有影響，但不明顯。

（3）棉花顏色級不同，短纖維含量不同，隨著棉花顏色級的變灰變黃，短纖維率含量有所增加。

總之，通過進行品種測試、加工設備測試和顏色級測試，可判定中等級質量棉花即山西生產的主要棉花12.7mm短纖維率范圍為9.2%～14.4%；16.5mm的范圍為15.3%～23.1%。高、低等級質量棉花因產量少，取樣數量少，其檢測結果有待進一步加大檢測數據予以確定。