棉纤维上半部平均长度检验技术难点及方法探讨

黄炳海

摘要：本文详细分析了手扯尺量法和HVI法测试棉花上半部平均长度的两种方法，比较了两种方法测试棉纤维上半部平均长度的优缺点，重点分析了难度较大的手扯长度学习方法和过程，并向初学者提出了一些建议，介绍了一些提高检验技术的方法。

关键词：上半部平均长度;手扯尺量法;HVI

1    引言

棉纤维长度是棉花质量检验的一项重要指标，也是棉检师必备的重要技术能力。近几年来，尽管我国在棉花加工环节大力推广使用 HVI大容量纤维测试仪进行仪器化检验，逐步取代人工感官检验，但要在棉花收购和加工环节全部实现仪器化检验还需要经过相当长的时间。在实践中，手扯尺量长度和HVI测量的上半部平均长度是棉纤维长度的两种测试方法。

2012年发布的新GB 1103仍规定棉纤维检测中使用手扯尺量法和HVI测试法测定棉纤维的长度，以HVI检测结果为准，目前，该标准的实施已经一年有余。实践中，由于HVI对成本和实验室环境等因素要求较高，在实际棉花收购、加工领域反而不如手扯尺量法应用广泛。研究两种方法在不同条件下的适用性，可以更加灵活地运用不同方法进行棉纤维长度检验，提高检测效率和准确性。

2    手扯尺量法检验技术

2.1  手扯尺量法原理

手扯尺量法是通过人工手法将棉花中较长的和较短的纤维去除，保留最能代表棉花主体长度的那部分纤维，然后用棉纤维长度刻度尺（如图1）量得长度。手扯尺量法检测所得棉纤维的长度具有代表性强、效率高、适用范围广的特点，并且在手扯过程中还可估验纤维的整齐度、强力、成熟程度和短纤维率等品质情况，因此，这种方法在实践中有很强的指导意义。但该方法对操作人员的要求较高，需经过一定专业技能培训的人员方能实施此项工作。手扯尺量法也有不足之处，通常检验过程需时较长，耗费人力较大，无法满足包包检验的要求。

图1    棉纤维长度刻度尺

2.2  检验步骤

首先从实验室样品中选取不同的具有代表性的棉样10g，将选取得出的样品加以整理，确保纤维基本趋于平顺。选出的适量样品，放在双手并拢的拇指与食指间，将两拇指并齐，用手分向左右握紧，以双手其余四指做支点，两臂肘紧贴两肋，用力从两拇指处缓缓向外拉动，将右手的棉样弃去或合并与左手重叠握持再次抽取。右手的拇指与食指的第一节对齐，从截面多处夹取纤维，每抽取3次，将每次抽取出的纤维均匀整齐地重叠在一起，制作成适当的棉束。用左手细细清除棉束上的游离纤维、索丝、杂质及丝团等，此时，形成粗棉束，如图2（a），而后用左手拇指与食指将棉束轻轻合拢，施加适当指握力，压缩减小棉束的面积，使之成为尖直形的平顺的棉束，以便于抽拔，如图2（b）。整理过的棉束用右手压紧，将左手拇指与食指第一节平行对齐，抽取右手棉束中伸出的纤维，每次抽一薄层，将之均匀排列。随时清除纤维中的棉结杂物等，确保抽取出的纤维中无此类物品，每次抽取的长度不宜超过1.5mm，每次抽取整齐一端，应排列在食指的一条线上，确保平齐。

形成简单棉束后，以相同方法反复抽拔2～3次，最终使其达到一端齐的平直光洁的棉束，如图2（c）。最后，棉束重量一般为60mg左右，长纤维可稍重些，短纤维可稍轻些。把制成的一端整齐的棉束，平放在黑绒板上，确保棉束无歪斜变形。用专业钢尺刃面在整齐一端少切些，不齐的一端多切些，直至两头均不见黑绒板为宜，如图2（d）。棉束两端的切痕相互平行，然后用专业钢尺测量两切线间的距离，即为棉束的手扯长度[1]。

（a）                                        （b）

（c）                                        （d）

图2    棉样整理过程

2.3  影响因素

回潮率和成熟度是影响手扯长度准确性的主要原因，在采用这种方法时，必须考虑到这两种因素对结果的影响。有试验表明[2]，当纤维回潮率在8%以下时，手扯长度结果容易偏短，当回潮率在8%～9.5%之间时手扯长度结果较正常;当回潮率增至9.5%以上时，手扯长度结果易偏长。其原因在于棉纤维内吸附水分较少，纤维沿纵向收缩，纤维转曲增多，抵抗拉伸和捻向能力亦增强，这时纤维本身就不易拉直，就是伸直后也很快就回缩，纤维手扯长度就过短。试样主体长度比例较大，手扯长度的结果就与主体长度相符。当主体长度与主上组含量相差较小，而与主下组相差较大时，手扯结果就易偏长。当主体长度与主下组含量较为接近，而与主上组含量相差较大时，手扯结果易偏短。棉纤维成熟好，天然转曲多，弹力高，纤维不易伸直，在整理时夹捻应当用力稍大些。纤维成熟差，或色质弱的棉花，由于纤维易伸直，卷曲度差，整理过程中，关键在于用力适宜，如果用力过大会造成纤维断裂过多，使手扯结果偏短。

2.4  手扯尺量法准确性的提高方法

手扯尺量法的学习是一个长期过程，通常有一头齐与两头齐两种手扯方法，本文介绍的是难度较大的一头齐方法，整个学习过程主要分为以下几个步骤：首先，基本动作的学习。初学者在认真研读了标准中关于基本动作的文字说明后，仍必须要有资深棉检师现场当面指导，才能准确领悟各个动作的要领。在学习的初始阶段，初学者在手扯过程的第一次梳理时，通常无法掌握抽取棉纤维量的多少，以及在第二次梳理时，左手食指与拇指整理的棉束不整齐，更无法把握每次将右手纤维送到左手时的角度和力度等，基本动作的练习是一个长期的过程，初学者必须认真地按照资深棉检师的要求，严格控制好每一个动作，并且在经过一段时间的练习后，将这些动作稳定下来形成固定的手法，然后才能进入到下一个学习阶段。

在基本手法固定后，初学者必须学习手扯长度各个长度级的标准样品。初学者必须沿用之前练习好的方法认真练习每一个长度级的标准样品，尤其是在用棉纤维长度钢尺对拔好的样品一端确定长度终点切线时，必须结合标准文字说明多遵循指导者的意见，参考标准样品的长度值，选择合理的区域作为切线。对手扯长度实物标准的学习也是一个长期过程，初学者必须认真分析对每个长度级标准样品两次梳理时的感官差别，最后再根据钢尺的切线位置，对测试结果进行判断。

手扯尺量法的主要难点在于确保拔出的棉束整齐有序，初学者通常很难做到。棉束的整齐与否取决于左手拇指与食指在夹取纤维时开合的角度，必须确保拇指与食指的第一关节平行且不错移位置。在夹取纤维时，注意每次夹取的纤维尽量铺满一层，宽度大约20mm，夹取结束时，右手拇指与食指必须握紧棉束，左手随即松开，这时通常棉束并不是很整齐，然后左手拇指与食指对棉束左端进行适当整理，最终使棉束达到要求的状态。

通常每个初学者的测试结果与实物标准样品的真实结果会有一定的差距，或偏多，或偏少。因此，初学者在手法已经固定的情况下，确定最终结果时可以根据自己的特点适当地进行调整。

最后，手扯尺量法的学习虽然经历了一个较长的过程，在掌握后仍需要定期进行学习巩固，尤其是结合实物标准样品对自己的手法重新进行校正。

2.5  手扯尺量法优点

首先，该方法明显适用范围广，手扯尺量法测试棉纤维长度不受操作环境限制，随时随地可以进行。而HVI检测对于检测环境和样品状态要求较高，不同的运行环境检测结果有较大出入。无论是前期成本（购买仪器）还是后期成本（维修），HVI检测都远远高于人工手扯检测。以一台HVI价值200万元，使用期限5年计算，检测1000只样品成本约为2600元，而手扯尺量法成本仅为300元左右。检测成本的优势使手扯尺量法更容易被接受和大范围推广。一定数量范围内，手扯尺量法的精确度较高。经过验证，单人每天手扯长度在60只以内时，结果准确率比HVI要高[3]。

3    HVI法测上半部平均长度

3.1  HVI测试原理

采用HVI仪器测试棉纤维的结果是上半部平均长度（如图3），这个数值已经被证明可以与手扯长度相互替换。这项工作由仪器中的长度/强力模块完成，采用的方法为纤维照影仪法。其原理为[3]：利用一组红色发光二极管作为光源，当被梳夹随机夹持的棉束进入长强测量台时，光学系统随测量台匀速前后移动，在距梳夹夹持线某一距离处沿长度方向进行扫描，根据光通量的变化，通过数学推导，获得比较精确的照影仪曲线，从而计算出纤维的长度指标。

采用HVI测量棉纤维长度时， 在照影曲线上， 将梳夹根部的纤维遮光量定为100%， 从遮光量50%的点向照影曲线所做的切线与横坐标的交点即为上半部平均长度。

图3    HVI（大容量棉纤维测试仪）

由于消除了人为因素，HVI测试结果系统误差较小，结果重现性好，准确可靠，更有说服力。与手扯法相比，HVI测试还提供了更多的数据，如长度整齐度、短纤率，能更加综合地反映长度情况。

3.2  步骤

HVI开机要先预热半个小时左右，然后使用前需先用标准棉样对HVI进行校准。选择“长度/强力测试”模块，将已经准备好的测试试样插入棉纤维长度光电仪梳理架，仪器将自动梳理纤维，传送试样梳至测试窗，进行所需的测试。对于配置自动取样装置的HVI系统，直接将试验样品置于长度/强力测试臂下，按下热敏启动按钮，系统自动完成测试试样的准备和测试。测试结果和其他有关信息将显示在显示器上，同时提示进行下一个测试。测试结果自动存入数据处理系统。

3.3  HVI法优点

与手扯尺量法相比，仪器化检验有很多的优点。首先是各种误差较小，手扯尺量法完全由人工进行操作，对操作手法的要求很高，受人为因素影响，不同的检验人员之间易产生误差。而HVI由梳夹进行对长度样品的夹取工作，精密的仪器配置保证了其每一次机械运作的规范性。其次可以节省时间，手扯尺量法测试速度较慢，在人工整理完棉束之后还要对其进行量取，耗费时间较长。HVI由机器抓取纤维，只需一次抓取，不需反复整理，同时纤维长度也由光照曲线得到，整个过程所需时间明显少于人工测试，另外，仪器化检验明显节省人力，手扯尺量法对于测试人员的体力耗费较大，检测人员不能保证长时间地连续作业。

采用HVI测试棉纤维质量得到的质量指标齐全，方便快捷，能减轻劳动强度，克服人为因素造成的差异。棉花质量检验，从感官检验向仪器化、自动化发展是科学技术进步的必然趋势。

4    结语

HVI测得的上半部平均长度和手扯尺量法测得的长度有着直接的关系，在一定情况下二者可以替换使用。通过对两种方法不同特点的分析，得到两者各自的适用范围：HVI测试法适用于检测量大、检测时效性要求高的领域，如各专业检测实验室、科研机构、高校和大型生产加工企业等，而手扯尺量法适用于检测量较小、检测成本严格控制的领域，如贸易公司、小型生产企业和实验室等。尤其是手扯尺量法，初学者必须严格按照各项技术要点进行练习，并在长期的工作实践中不断地总结，就一定能提高检验结果的准确性。

参考文献：

[1] GB/T 19617—2007 棉花长度试验方法 手扯尺量法[S].

[2] 蒋西.影响手扯长度准确性的因素[J].中国纤检，2009，（3）：38-39.

[3] 王铭，于良， 郑丽莎，等.棉纤维长度检测中手扯尺量法和HVI测试法适用性探讨[J].中国纤检，2013，（17）：86-88.

（作者单位：福建省纤维检验局）