影响机采棉感官检验的因素探讨

■李 丹 何启平

〔1四川省纤维检验局，四川成都 610015〕

〔2石河子纤维检验所，新疆石河子 832000〕

1 引言

中央部署实施的“中国制造2025”国家战略，明确将农业机械装备纳入10大领域，以采棉机、大功率拖拉机、农业航空作业等为代表的农业制造业面临崭新的发展机遇。受此影响，结合国家棉花宏观政策的调整、人力资本和经济效益的转型等因素，以新疆地区为代表的机采棉也面临新的发展机遇。

现行的棉花仪器化公证检验中，检验人员在实验室对样品的轧工质量、异性纤维以及颜色级按30%的比例抽查进行感官检验。棉花感官检验作为一种质量评价方式，受到检验人员技能水平、心理状态等主观因素影响，但最主要的还是皮棉本身的客观状态。由于种植、采摘方式以及后续加工工艺等方面差异，机采棉的品质性能、外观形态不同于手摘棉。以石河子机采棉为例，外观上较手摘棉光泽度稍低，部分皮棉呆白，皮棉细杂稍多；手感上较手摘棉发涩，平顺性稍弱。因此，文中以轧工质量指标为重点探讨机采棉感官检验的影响因素、作用原理和改进措施。

2 国内外机采棉的发展历史

机采棉就是指利用机械采棉设备采摘的棉花，相较于传统的人工手摘，可以有效解决劳动力不足、劳动力成本高、拾花周期长等问题，对棉花产业的规模经济发展具有重要意义。

美国早在1850年就开始研究采棉机械，距今已有160多年发展历史。我国的机采棉历史可以追溯到20世纪50年代。1952至1960年，当时的农垦部为新疆生产建设兵团引进过37台苏联CXM—48M型悬装式单行和15台XBC－1.2型双行自走式垂直摘锭式采棉机以及配套的数十台XЧO－4.3型剥铃机和一台YПX－1.5型万能净棉剥铃机。其后的近40年里，国内主要还是从事棉花机械化采收、国产采棉机试验研究。2001年，在新疆生产建设兵团38个植棉团场正式拉开了机采棉大面积推广的序幕。目前，新疆已成为全国最大的机采棉产区。

石河子垦区地处天山北麓中段，古尔班通古特大沙漠南缘，是新疆重要的优质棉生产基地，也是全疆乃至全国最大的机采棉产区，棉花种植面积占耕地总面积的85%，2014年度皮棉产量近50万t，其中机采棉占80%以上。

3 影响机采棉感官检验的因素

3.1 颜色级

棉花的颜色级是指棉花颜色的类型和级别。类型依据黄色深度确定，级别依据明暗程度确定。2014年农八师手摘棉白棉3级及以上级占99.3%，机采棉白棉3级及以上级占94.8%（见图1）。手摘棉的颜色级总体好于机采棉，主要体现在机采棉光泽度，即反射率RD值偏低。

图1 2014年农八师手摘棉、机采棉颜色级对比分布图

究其原因，与棉纤维的表面平滑程度、空间排列顺序，以及横截面形状、天然转曲、表面蜡质层有关。机采籽棉回潮率、含杂率普遍较手摘籽棉高且不均匀，轧花过程控制不当会使棉纤维空间排列错综紊乱程度升高，棉纤维表面漫反射增强，回潮率过高会破坏棉纤维表面蜡质层，导致光泽度减弱；同时，机采籽棉通常采用二道烘干、四道籽清、三道皮清的加工工艺，清理过多、烘干温度过高、棉纤维与高温箱体或铁皮过久接触都会破坏棉纤维表面蜡质层，增加表面的不平滑程度，导致光泽度减弱、黄色深度增加，甚至由于污染较重产生烟熏棉；此外，机采棉采摘前需要喷洒脱叶催熟剂，实施效果与喷施时期的温度、湿度、药剂用量以及棉花吐絮率等因素密切相关，直接影响到棉花采摘期的纤维成熟度，不成熟的棉纤维横断面呈扁形或U形，天然转曲较少，导致光泽度减弱。

需要注意的是，软籽表皮、带纤维籽屑、碎叶等杂质或回潮率较高都可能会导致机采棉样品在视觉上显灰暗，影响感官检验时光泽度判断。

3.2 异性纤维

异性纤维是指混入棉花中的非棉纤维和非本色棉纤维，如化学纤维、毛发、塑料膜、染色线（绳、布块）等。棉花仪器化公证检验中，纤检机构对棉花的异性纤维进行定性检验。从实际检验中看，由于采用机械设备采摘，机采棉能够有效避免人工采摘时带入的化纤、毛发等异性纤维，但同时受新疆地理环境、气候等因素综合影响，机采棉栽培时必须覆盖塑料地膜，从而导致机采后棉花中混入的残膜成为机采棉首要异性纤维来源。

3.3 轧工质量

轧工质量是指籽棉经过加工后，皮棉外观形态粗糙程度及所含疵点种类的多少。棉花轧工质量受籽棉内在质量、性状、加工设备及工艺和人为因素影响。

3.3.1 籽棉内在质量

皮棉轧工质量与籽棉内在质量，尤其是成熟度密切相关。2014年农八师手摘棉马克隆值A级及以上级占比97.7%，机采棉马克隆值A级及以上级占94.8%（见图2）。2014年农八师手摘棉断裂比强度S3级及以上占97.0%，机采棉断裂比强度S3级及以上占95.3%（见图3）。手摘棉的成熟度总体好于机采棉。籽棉成熟度差，单纤维强力减弱，纤维柔性增强，在加工过程中容易缠绕、扭曲形成棉结、索丝。由于品种、地理环境，以及喷施落叶剂的温度、湿度、药剂用量和棉花吐絮率等因素影响，机采棉的成熟度一致性通常较手摘棉差，加工过程中更容易产生棉结、索丝。

图2 2014年农八师手摘棉、机采棉马克隆值对比分布图

图3 2014年农八师手摘棉、机采棉断裂比强度对比分布图

3.3.2 籽棉性状

籽棉回潮率、含杂率影响皮棉轧工质量。机采籽棉回潮率、含杂率较高。当籽棉回潮率过高，会使单纤维强力增加，导致纤维的基部与棉籽的联结力增大，同时使棉籽表皮变软，纤维与棉籽分离时容易产生带纤维籽屑；籽棉回潮率过高，纤维间的摩擦阻力会增加，导致杂质与纤维的黏附性增加，杂质不易清除；籽棉回潮率过高，纤维的弹性和刚性降低，在加工过程中容易受外力作用产生缠绕、扭曲，形成棉结、索丝等纤维性疵点。当籽棉含杂率过高，会增加籽棉清理的难度，在皮清过程中受握持打击的作用导致粗大的杂质被打碎，会增加软籽表皮、带纤维籽屑等疵点的总粒数。

3.3.3 加工设备及工艺

机采籽棉通常采用二道烘干、四道籽清、锯齿轧花、三道皮清的加工工艺及相应设备。烘干机对轧工质量的影响体现在轧花工序前将机采籽棉的回潮率降低至7%～9%，有利于清棉和锯齿轧花，减少皮棉疵点。

机采籽棉清理机的清理部件主要有刺钉辊筒、齿条辊筒、锯片滚动三种形式。倾斜式籽棉清花机属于六辊筒刺钉清理机，刺钉辊筒表面线速度的大小对轧工质量有直接影响，线速度过高会损伤棉纤维和击碎杂质，增加皮棉疵点；除杂筛网的圆弧对应刺钉辊筒的中心角φ数值、相邻刺钉辊筒间的距离对轧工质量有明显影响，过大则可能造成重复清理，产生棉结、索丝等疵点；同时，在清理过程中籽棉与筛网摩擦易产生棉结。回收式籽棉清花机、提净式籽棉清花机都有齿条辊筒构件，U形刺条辊与格条栅、刺钉与排杂网、钢丝刷与齿条辊筒、毛刷弧板与毛刷、毛刷弧板与U形刺条辊的间距对轧工质量产生影响；冲击式籽棉清花机属于锯片辊筒式，刺钉辊筒、锯片辊筒表面线速度及线速度比对轧工质量有直接影响，过高会损伤棉纤维和击碎杂质，增加皮棉疵点；锯片片距、相邻锯片辊筒齿尖距离、刺钉辊筒刺端与锯片辊筒刺尖距离，以及U形锯齿辊筒与钢丝刷条、格条栅、排杂调节板的间距对轧工质量产生影响。

锯齿轧花机的清花刺辊、锯片辊筒、肋条、毛刷辊筒、棉卷箱等部件对皮棉轧工质量产生了重要影响。锯齿形态不正常或太锋利，刺钉与排杂网间距过小，刺辊、锯片辊筒转速过高，锯片辊筒转速过小且籽棉卷过紧等因素易增加皮棉中破籽及带纤维籽屑；锯齿不正常，毛刷转速不当，肋条工作点间距过小等因素易增加皮棉中不孕籽；锯齿形态不正常或变钝，刷棉不良，锯齿压力角过小等因素易增加皮棉中索丝；锯齿尖端厚且有棱锋，肋条顶孔有毛刺，毛刷鬃毛不齐、异形或不光滑，后挡风板与毛刷间距过大等因素易增加皮棉棉结。棉卷箱的几何形体和平滑程度对籽棉卷正常运转乃至轧工质量影响很大。籽棉卷密度过大，会增加游离纤维，易增加皮棉中棉结、索丝等纤维性疵点。

相较于气流式皮棉清理机，锯齿式皮棉清理机会击碎粗大杂质，产生更多细小棉结、索丝，增加皮棉中疵点数。

3.3.4 人为因素

企业的管理水平，设备保养水平，操作人员的技能、工作态度，政策因素、市场供求关系带来的心理影响，都与皮棉的轧工质量有关。

需要注意的是，国家轧工质量实物标准是手摘籽棉加工制作，缺少对机采棉轧工特点的关注和体现，轧工质量评价体系应该加以完善。由于受南北疆自然环境、温湿度、光照时间等差异影响，相较于北疆机采籽棉，南疆机采籽棉成熟度好、回潮率低，加工出的皮棉疵点较少、表面较平顺、层次较分明，轧工质量普遍较好。此外，在实际工作中会发现有一类机采棉很净、疵点少，但表面目测手感毛茸茸，短纤维较多，棉花清晰度差，无层次感。这一类就是通常所说的皮清过度的棉花，对纺织企业的生产不利影响很大，轧工质量最多是P2。

4 探讨

产品质量是生产出来的。在机采棉品种育种上需要通过种质资源引进创新、改进棉花育种方法来培育适宜机采品种。

注重机采棉高产栽培，严格按照NY/T 1133—2006《采棉机 作业质量》、《采棉机作业技术规程》开展机采作业，尤其是要注意喷洒脱叶催熟剂节点、残膜拾净，以及控制机采籽棉含杂率≤12%、回潮率≤14%。

籽棉收购环节杜绝超水棉，规范做好上垛籽棉的分选，严防混等、混级，有效控制异性纤维的混入。

机采棉加工环节严格按《机采棉轧花机械操作技术规程》执行，维护好设备状态，依照籽棉状况适时调整工艺。

兼顾机采籽棉回潮率、含杂率较高，轧花后皮棉细杂较多的特点，同时依据疵点、皮棉外观形态对成纱的影响程度，对于破籽、不孕籽、碎叶稍多而纤维性疵点较少的样品，或者疵点较少而活棉结、活索丝稍多的样品，轧工质量定为P2；对于紧棉结、紧索丝较多的样品，或者软籽表皮、带纤维籽屑和僵片较多的样品，轧工质量定为P3。

推进机采棉轧工质量实物标准的出台。提升质量，标准先行。可以在现行的国家轧工质量实物标准中P1、P2档各对应增加一块机采棉轧工质量实物标准。同时，加强非机采棉产区检验人员目光比对工作。

5 结论

提升机采棉质量水平是一个系统性工程，现阶段我国机采棉产业无论是品种培育、种植方式、加工水平，还是链条协作、竞争力等方面都还有较大的发展空间。从长远看，新疆将是棉花生产、加工、检验的主战场，而机采棉的市场份额会逐渐增加，需要从政策、技术、产业发展等多维视角上审视机采棉质量，推动机采棉品质不断优化和市场竞争力提升。