轧花加工对机采棉颜色级变化的影响研究

■ 曹吉强 徐 红

〔新疆大学纺织与服装学院，新疆乌鲁木齐830046〕

轧花加工对机采棉颜色级变化的影响研究

■ 曹吉强 徐 红

〔新疆大学纺织与服装学院，新疆乌鲁木齐830046〕

棉花的“颜色”是指棉花的光泽、色调和饱和度，用反射率和黄度两个指标来表示。棉花的颜色级体现的是棉纤维的色泽、含杂与皮棉表面的粗糙或平滑度的平均值，而后者与棉花的加工有着直接的关系，即棉花的颜色级在一定程度上与轧花加工有关。轧花加工对棉花有一定的损伤，徐红[1]等研究认为机采棉色特征级指标反射率比手摘皮棉低，还有Delhom[2][3]等研究了皮清机的使用与否、排杂刀的数量、锯齿辊筒转速等对棉花纤维长度、断裂比强度、含杂、颜色指标的影响，认为这种影响关系是非线性的；本文主要研究棉花反射率、黄度与轧花加工之间的关系。

为了研究轧花加工对机采棉颜色级的影响，在新疆南、北疆各选择一个棉花加工厂进行棉花采样和HVI检测。通过对反射率、黄度指标的研究分析，发现轧花机加工提升了棉纤维的颜色级1-2个档次；颜色级的提升主要由纤维的反射率上升引起，黄度指标有所下降，但下降的幅度没有影响到颜色级的变化。

一、试验部分

（一）试验原材料准备

南、北疆各选择一个大型轧花厂，具备机采棉加工生产线。北疆选择在兵团某师某加工厂，南疆兵团某师某团棉花加工厂，在同一时期采取样品，采样过程要求待生产稳定后，安排8人差时（30 s）分别在喂花口、异性纤维清理机后、提净式籽棉清理机后、回收式籽棉清理机后、轧花后、气流皮清后、一道锯齿皮清后、二级锯齿皮清后采集样品，各采集30 kg。

（二）轧花设备与试验仪器

1.轧花设备。

南北疆轧花加工设备均为山东某棉机企业产设备。

2.试验仪器。

纤维检测设备为新疆维吾尔自治区纤维检验局试验中心USTER®HVI-1000C（为避免对hVI检验设备产生不良影响，分别对机采棉、手摘棉的大杂（棉壳、棉秆、地膜等）进行了去除，但试验结果仍具有表征性。把试样放入恒温恒湿环境中48个小时，每批试样分成10份进行HVi测试，选取样品到纺织企业交于棉花检验师进行AFIS棉结指标检测；采用美国OriginLab公司开发的图形可视化和数据分析软件OriginPro 8.0[4]。

（三）试验

为保证数据的客观性准确性、可靠性，对采集、处理的30个试样HVI测试10次以减少试验误差，各求其平均值得出300个数据。每30个数据分为一组，求其平均值，列出10组数据，为清晰明了地表现各工序之间的品质指标差异，每组试验数据按降序编号，进行比照。

二、试验结果与讨论

（一）北疆机采棉颜色级指标（Color）

根据国家标准规定，通过反射率及黄度可判断出棉纤维颜色级，但棉纤维颜色级测试的不仅是棉纤维颜色，还应考虑其表面平滑程度及含有非纤维物质量的综合平均值，所以不同加工工艺参数对同一批棉花颜色的影响，是通过改变棉花外观形态及含有非纤维物质量来实现的。

反射率是表示棉纤维反射力大小的数值。棉纤维表面所能反射的光量和它所接受的光量之比常用百分率或小数表示，反射率在后道工序中起着重要的作用。棉花反射率与长度和马克隆值呈显著正相关，与断裂比强度呈显著负相关，反射率高，表明棉花纤维成熟较好、色泽好、等级高。黄度是反映棉花颜色的特征指标，属逆向指标——黄度值越大，棉花的黄色愈重、质量越差。表1为某北疆机采棉不同加工工序上的颜色级指标。

表1 某北疆机采棉不同加工工序上的颜色级指标

图1 反射率、黄度上升曲线图

图2 国家标准颜色级分级图[5]

由表1可以看出，棉纤维颜色级在轧花机的清理作用下有所提升，说明轧花加工工序对棉纤维的杂质处理具有明显效果，从图1可以看到，反射率和黄度指标基本呈上升趋势。但从颜色分级图可以看出黄度在7.9以下的都属于白棉的区间，而在整个加工过程中棉花黄度变化区间在6.7～7.6，由于黄度对棉花品级影响微小，因此，起决定作用的是反射率。由图1可看出反射率变化起伏较大，从货场棉到二级籽清这个阶段棉花反射率都在上升，而在轧花后反射率有一定程度下降。经过分析，笔者以为，轧花加工影响外观形态，其产生的非纤维物细小杂质影响反射率指数，而同一批棉花加工出的棉纤维表面粗糙、紊乱，杂质多，根本原因是加工系统不排杂造成了反射率低。

而关于黄度，从几次的测试区间分别在6.7～7.7、7.4～7.8、7.2～8.0的结果来看，几乎每经过一道工序黄度都在增加，但是它们有一个共同的特征是黄度在8以下，对颜色级没有影响。

（二）南北疆机采棉颜色指标对比

为了进一步验证实验结果，笔者将位于北疆某兵团师棉花加工厂与南疆兵团某团棉花加工厂各工序的颜色指标进行对比，了解它们颜色级指标变化情况，详见表2。

表2 南北疆机采棉颜色指标对比

从表2中了解到，在轧花机的每道清理设备作用下，机采棉棉纤维颜色级有所提升，尤其是经过轧花后道工序提升较快，表2中北疆某师机采棉颜色级整体好于南疆某团机采棉。表2中的反射率在轧花后上升较快，整体呈上升趋势，其中一个重要的原因是纤维中的叶片杂质等被打碎或排除，并且经过加工后纤维相对较为整齐、顺直；黄度整体呈上升趋势，但都没有影响到颜色级。分析产生黄度值增加的原因，笔者认为可能是高温烘干对棉纤维造成一定的影响，以及在加工过程中受机械外力的作用，纤维中棉叶、棉籽表皮等杂质含有色素的色素染在纤维上。从表2中反映出：北疆棉纤维颜色级增幅大于南疆棉纤维，北疆棉纤维的颜色级也好于南疆机采棉纤维。纤维的反射率以及黄度均会影响到纤维纺纱的一致性，在纱线染色的过程中上色率好，织成的布质量好、牢固耐用[6]。

三、结论

轧花机加工提升了棉纤维的颜色级1个～2个档次。

颜色级的提升主要由纤维的反射率引起，即轧花加工提升了棉纤维的反射率。

在轧花机加工过程中纤维的黄度值有所升高，即黄度指标有所下降，但下降的幅度没有影响到颜色级的变化。

[1]徐红，李岩，杜卫东等.新疆机采棉的品质问题与改善建议[J].上海纺织科技，2015，43（10）：65-68.

[2]Delhom C，Byler R.Saw-Type Lint Cleaner Damage as Related to Saw Speed[C].American Society of Agricultural and Biological Engineers.Nevada：ASABE，2009：21-24.

[3]Anthony W S.Apparatus and method for reducing fiber waste by lint cleaners[P].US：WO1999US14724，1999-6-29.

[4]方安平，叶卫平等.Origin8.0实用指南[M].北京：机械工业出版社，2009：135-138.

[5]GB 1103.1-2012，棉花第1部分：锯齿加工细绒棉[S]北京：中国标准出版社，2012.

[6]徐红，李岩，谢占林等.机采棉与手摘棉的纺纱性能研究[J].上海纺织科技，2015，43（3）：5-7.