新疆機采棉加工過程中棉花回潮率對棉花加工質量的影響

■ 劉 洋 李孝華

〔鄭州棉麻工程技術設計研究所，河南鄭州 450004〕

2020年全國棉花總產量591.0萬t，比2019年增加2.1萬t，增長了0.4%。其中新疆總產量516.1萬t，占全國總量的87.3%［1］。2020年度新疆地區機采棉的比例達到了80%，基本擺脫了對人工采摘的依賴。2020/2021棉花年度，新疆地區棉花加工企業產能過大，質量大幅度下滑，根據中國纖維質量監測中心數據統計，2020年度新疆的棉花質量與2019年度同期相比，出現整體下降的情況，全疆顏色級（11+21+31+12的所占比例）下降4.24個百分點［2］。如何提高棉花加工質量，是當前新疆機采棉加工需要面對的重要問題，而棉花加工過程中的回潮率是影響加工質量的關鍵因素。

從棉花加工的全過程來看，付軋籽棉的回潮率高低是影響整個棉花加工工藝系統穩定性和最終加工質量的關鍵因素。當籽棉回潮率過高時，棉纖維易成團狀，既影響風力輸送，又影響棉卷轉動，造成清雜效率低下，使軋花過程無法順利進行。當籽棉回潮率偏低時，容易在加工過程中損傷棉纖維，造成皮棉中的短纖維含量增加，還容易使棉纖維積累靜電，導致軋花過程不能正常進行［3］。原棉回潮率的高低，不僅影響棉纖維的重量和性能，而且與棉花的收購、加工、儲運及紡織使用等都有密切的關系。

項目組于2017年在新疆兵團和地方的多條機采棉加工生產線上進行了試驗，記錄了加工過程中籽棉回潮率和棉花品質的變化，進而分析籽棉回潮率對皮棉的上半部平均長度、長度整齊度、斷裂比強度、短纖維指數等指標的影響，以期為進一步提高新疆機采棉的加工質量提供參考。

一、材料與方法

（一）取樣設計

本項目在我國棉花主產區新疆地區選擇中華棉花集團瑪納斯棉業有限公司和新疆生產建設兵團第二師29團加工廠為試驗對象，每個加工廠選取1條機采棉生產線，圍繞籽棉從清理到加工完成這一完整加工過程，在每個軋花廠選定4個取樣點進行隨機取樣，即籽棉垛、軋花前、皮棉清理前、打包前4個取樣點，實際抽取樣品279個，每個樣品進行3次品質檢驗，共得出數據837組。

試驗方法和測試條件均按照國家標準相關規定執行。現場取樣，在同一生產線上抽取的籽棉樣品統一試軋，集中測試籽棉和皮棉回潮率。所有樣品由專人負責登記、編碼、郵寄、保管，做到科學管理。

為了確保樣品采集的客觀性、準確性和權威性，項目組邀請兩家加工企業屬地的昌吉回族自治州和巴音郭楞蒙古自治州纖維檢驗所安排技術人員全程參加現場取樣和檢測，為研究回潮率與棉花品質的關系提供技術支持。

二、測試方法

（一）測試依據

回潮率檢測依據GB/T 6102.2—2012《原棉回潮率試驗方法電阻法》。棉花上半部平均長度、長度整齊度、斷裂比強度、反射率、黃度的測試按照GB/T 20392—2006《HVI 棉纖維物理性能試驗方法》的要求進行。

（二）測試

1.試軋。

為了既保證實驗進度又降低樣品的運輸壓力，項目組采用現場取樣現場試軋的方式。試軋選用符合GB/T 19509—2004《鋸齒衣分試軋機》規定且經過檢定的試軋機，同一廠區的樣品使用同一臺試軋機試軋。

2.回潮率測試。

為了減少測試環境和測試儀器的誤差對測試結果造成的影響，試驗對所取樣品采用電阻法在加工廠現場集中測試，使用的測試儀器為XJ130原棉回潮率測試儀。

3.品質測試。

按照GB/T 20392—2006《HVI棉纖維物理性能試驗方法》進行測試，1份樣品進行3次測試。測試指標包括馬克隆值、反射率、黃度、長度、長度整齊度、短纖維指數、斷裂比強度和斷裂伸長率等指標。重點分析長度整齊度指數、短纖維指數、斷裂比強度、反射率、黃度等指標。該項檢測任務由農業農村部棉花品質監督檢驗測試中心完成。

三、數據與分析

（一）方法與工具

檢驗數據匯總后，根據性能指標進行分組，使用Grubbs進行異常值檢測，顯著性水平為0.05，排除異常值后再進行統計分析。

數據分析時主要通過樣品屬性的平均值、分布特性來分析新疆機采棉加工過程中籽棉垛、軋花前、皮棉清理前、打包前等位置的回潮率對棉花加工質量的影響；使用皮爾遜相關系數分析新疆機采棉加工過程中棉花回潮率與上半部平均長度、長度整齊度指數、斷裂比強度、反射率、黃度之間的關系。使用的工具軟件主要為Microsoft Excel 2019和SPSS 20.0。

（二）數據與分析

1.試驗數據整體水平統計。

對應樣品共取得數據837組，棉花回潮率、上半部平均長度、長度整齊度、斷裂比強度、反射率、黃度等指標的數量、極小值、極大值、均值、標準差統計如表1所示。

表1 相關指標統計

2.棉花加工過程中回潮率與上半部平均長度的關系分析。

棉花加工過程中的回潮率與上半部平均長度散點圖如圖1所示。從圖中可以看到，上半部平均長度并未隨回潮率的增高而明顯改變，依然呈平行趨勢。

圖1 回潮率與上半部平均長度散點圖

回潮率與上半部平均長度的相關性分析，使用Pearson簡單相關系數。r=0.033，表示加工過程中的回潮率和上半部平均長度相關性極弱；t檢驗p=0.339＞0.1，表示兩者極弱相關。這說明棉花回潮率在4.8%～7.8%的時候，新疆機采棉加工過程中棉花上半部平均長度變化較小，加工環節中對棉纖維的損傷較小。

3.棉花加工過程中回潮率與長度整齊度的關系分析。

棉花加工過程中的回潮率與長度整齊度散點圖如圖2所示。從圖中能看到，隨著回潮率的增高，長度整齊度呈現上升趨勢。

圖2 回潮率與長度整齊度散點圖

棉花加工過程中的回潮率與長度整齊度的相關性分析，使用Pearson簡單相關系數。r=0.476，表示回潮率和上半部平均長度呈正相關；t檢驗p=0＜0.1，表示假設不成立，兩者中等程度相關。這說明棉花回潮率在4.8%～7.8%的時候，新疆機采棉加工過程中棉花長度整齊度變化明顯，加工過程中的回潮率越高，棉纖維整齊度越高。

4.棉花加工過程中回潮率與斷裂比強度的關系分析。

棉花加工過程中的回潮率與斷裂比強度散點圖如圖3所示。從圖中可以看出，隨著回潮率的增加，斷裂比強度呈現上升趨勢。

圖3 回潮率與斷裂比強度散點圖

回潮率與斷裂比強度的相關性分析，使用Pearson簡單相關系數。r=0.501，表示回潮率和上半部平均長度呈正相關；t檢驗p=0＜0.1，表示假設不成立，兩者中等程度相關。這說明棉花回潮率在4.8%～7.8%時，新疆機采棉加工過程中棉花的斷裂比強度變化中等，加工過程中的回潮率越高，斷裂比強度越高。

5.棉花加工過程中回潮率與反射率的關系分析。

棉花加工過程中的回潮率與反射率散點圖如圖4所示。從圖中能看到，隨著回潮率的增加，斷裂比強度呈現下降趨勢。

圖4 回潮率與反射率散點圖

回潮率與反射率的相關性分析，使用Pearson簡單相關系數。r=-0.297，表示回潮率和反射率呈負相關，t檢驗p=0＜0.1，表示假設不成立，兩者弱相關。這說明棉花回潮率在4.8%～7.8%時，新疆機采棉加工過程中棉花反射率變化較小，而且回潮率越高，反射率越低。

6.棉花加工過程中回潮率與黃度的關系分析。

棉花加工過程中的回潮率與黃度散點圖如圖5所示。從圖中能看到，隨著回潮率的增加，黃度呈現下降趨勢。

圖5 回潮率與黃度散點圖

回潮率與黃度的相關性分析，使用Pearson簡單相關系數。r=-0.354，表示回潮率和黃度呈負相關；t檢驗p=0＜0.1，表示假設不成立，兩者弱相關。這說明棉花回潮率在4.8%～7.8%時，新疆機采棉加工過程中棉花黃度變化較小，而且回潮率越高，黃度越低。

7.棉花加工過程中回潮率與紡紗一致性指數的關系分析。

由于棉花加工對馬克隆值等棉花內在品質指標無法影響，因此項目組未對相關檢測數據進行分析。筆者對新疆機采棉加工過程中的棉花紡紗一致性指數（SCI）進行了共計計算。棉花加工過程中的回潮率與紡紗一致性指數散點圖如圖6所示。從圖中能看到，隨著回潮率的增加，棉花紡紗一致性指數呈現上升趨勢。

圖6 回潮率與紡紗一致性指數散點圖

回潮率與紡紗一致性指數的相關性分析，使用Pearson簡單相關系數。r=-0.394，表示回潮率和紡紗一致性指數呈負相關；t檢驗p=0＜0.1，表示假設不成立，兩者弱相關。這說明棉花回潮率在4.8%～7.8%時，新疆機采棉加工過程中棉花紡紗一致性指數變化較小，而且回潮率越高，紡紗一致性指數越大。

8.棉花加工過程中回潮率與棉花品質的關系分析。

當回潮率在4.8%～7.8%時，隨著回潮率增加，棉花中的雜質與棉纖維粘黏得更加緊密，棉纖維變得更加堅韌，籽棉清理設備、軋花設備、皮棉清理設備的工作狀態隨之發生變化。籽棉清理設備棉籽輥擊打、抖動的清雜效果變弱，清雜效果變差；軋花設備中的鋸片在分離棉纖維和棉籽時遇到的阻力變小，對棉纖維損傷變小；皮棉清理設備的排雜刀沖擊效果變弱，清理細雜效果變弱，對棉纖維損傷小。體現在棉花加工質量數據上就是回潮率增加，上半部平均長度無變化，長度整齊度、斷裂比強度變大，反射率、黃度變小。

四、結論

通過上述測試結果分析，得到了新疆機采棉加工過程中棉花回潮率對棉花加工質量產生影響的結論。新疆機采棉加工過程中棉花回潮率在4.81%～7.98%時，其對棉花主要品質指標具有一定的影響，其中對上半部平均長度基本無影響，與長度整齊度、斷裂比強度呈中等程度相關，與反射率、黃度、紡紗一致性指數呈弱相關。為此，在新疆機采棉加工過程中，應根據棉花加工質量的要求，及時、合理地調整棉花回潮率。

在本次試驗取樣過程中，昌吉回族自治州和巴音郭楞蒙古自治州兩地的氣候均較為干燥，籽棉垛上的棉花回潮率值覆蓋范圍較小，后續試驗要增加回潮率在4.81%以下和7.98%以上的新疆機采棉進行測試，分析更多檔位的回潮率對新疆機采棉加工質量的影響。