新疆南疆棉花短纤维率与纤维长度相关性研究及建议

文/阿不都热西提·买买提 杜卫东 王新丽

棉花短纤维率是评价棉花加工质量及棉纱配棉质量的重要指标之一，一直以来棉花产业链上下游供需双方都很关注。由于不同产地棉花品质存在差异，对不同产地的棉花短纤维率及长度进行分析很有必要[1-5]。新疆是我国最大优质商品棉生产基地，棉花产量占全国产量的87.3%。产能优势奠定了新疆棉花产业重要地位，其中南疆地区棉花产量占比较大，因此本文以南疆棉花质量为研究对象，分析棉花短纤维率与纤维长度的相关性，为进一步提升棉花加工质量提供技术参考。

1 基本情况

自棉花公证检验制度实行以来，纤维检验机构一直开展棉花品质逐包检验工作，主要对棉花的颜色级、轧工质量、长度、长度整齐度、断裂比强度、马克隆值等指标进行考核，但棉花短纤维率指标一直未纳入棉花质量考核体系，不利于下游棉纺企业选购棉花及配棉质量控制。为进一步推进棉花质量提升工作，相关部门、院校一直积极开展棉花短纤维率的研究工作。2020年我们对新疆南疆当地棉花加工企业生产的成包皮棉进行抽样，开展棉花短纤维率的研究。共计抽取375批次棉样，兼顾了不同采摘方式及产地，其中兵团手摘棉样131批、占35%，地方机采棉样124批、占33%，地方手摘棉样120批、占32%，如图1所示。

图1 2020年度新疆南疆原棉抽样情况

棉样准备依据GB 1103.1—2012《棉花 第1部分：锯齿加工细绒棉》，GB/T 6097—2012《棉纤维试验取样方法》，棉样检测依据GB/T 35931—2018《棉纤维棉结和短纤维率测试方法光电法》。测试仪器采用XJ129棉结和短绒测试仪，测试指标为12.7 mm短纤维率（质量）、16mm短纤维率（质量）。

2 数据分析

2.1 有效长度基本概念

有效长度是指通过纤维长度排列图（拜氏图），用几何方法得到的长度，也称为四分位长度。测试原理是，依据GB/T 35931—2018《棉纤维棉结和短纤维率测试方法光电法》，将被测棉条放到针床上，经过取样器多次取样后，将得到的一端整齐的纤维放入光电照影传感器扫描，信号由主控机处理得到纤维长度排列图，据此得到试样长度和短绒指标。这种方法的特点是一端平齐试样；纤维长度排列曲线——拜氏图（一次曲线）以及采用光电法[3]。

2.2 总体棉样有效长度分布情况

图2中为兵团手摘棉、地方机采棉、地方手摘棉有效长度分布，从图中可以看出兵团手摘棉有效长度中位值为28.70 mm，地方机采棉有效长度中位值为28.50mm，地方手摘棉有效长度中位值为28.56 mm，同时，发现棉样有效长度分布区间按从大到小排列为：地方机采棉＞兵团手摘棉＞地方手摘棉，表明总体长度分布手摘棉优于机采棉，兵团手摘棉又优于地方手摘棉。

图2 兵团手摘棉、地方机采棉、地方手摘棉有效长度分布

2.3 兵团手摘棉有效长度分布及与短纤维率相关性

表1为兵团手摘棉有效长度分布及12.7 mm和16 mm短纤维率（重量）分布情况，图3为兵团手摘棉有效长度分布情况柱状图。从表1及图3中可以看出，兵团手摘棉有效长度分布较为集中，主要分布在28.4mm ～28.9mm，占到抽检棉样的94.0%。

表1 兵团手摘棉有效长度分布情况

图3 兵团手摘棉有效长度分布

图4为兵团手摘棉有效长度—短纤维率分布图，从表1和图4中可以看出，随着兵团手摘棉有效长度的增加，12.7mm、16mm短纤维率（重量）均呈上升趋势，这与以往相关研究的结论有差别，可能是由于取样量较少以及极值样的存在，有待后期进一步分析，但整体趋势可以看出棉花有效长度和短纤维率存在一定相关性。

图4 兵团手摘棉不同有效长度—短纤维率分布

为了讨论有效长度与棉花短纤维之间的相关性，进行了回归分析，表2为兵团手摘棉有效长度—短纤维率拟合曲线方程及相关系数。从表中可以看出，对于12.7 mm短纤维率，有效长度—短纤维率拟合方程为Y=-53.47476 +2.3619X，Pearson's相关系数r为0.72315，r＞0.7，说明有效长度和短纤维之间存在高度相关性；对于16mm短纤维率，有效长度—短纤维率拟合方程为Y=-58.94881+ 2.73452X，Pearson's相关系数r为0.75898，说明有效长度和短纤维之间存在高度相关性。

表2 兵团手摘棉不同有效长度—短纤维率拟合曲线

2.4 地方机采棉有效长度分布及与短纤维率相关性

表3为地方机采棉有效长度分布及12.7mm和16mm短纤维率（重量）分布情况，图5为地方机采棉有效长度分布情况柱状图。从表3及图5中可以看出，地方机采棉分布较为分散，主要分布于28.1mm ～29.0mm，占到88.0%。

表3 地方机采棉有效长度及短纤维率分布情况

图5 地方机采棉有效长度分布

图6为地方机采棉有效长度—短纤维率分布图。从表3和图6中可以看出，随着地方机采棉有效长度增加，12.7mm、16mm短纤维率（重量）均呈下降趋势，有效长度和短纤维率之间是存在一定负相关性的。

图6 地方机采棉不同有效长度—短纤维率分布

表4为地方机采棉不同有效长度—短纤维率拟合曲线方程及相关系数。从表中可以看出对于12.7 mm短纤维率，有效长度—短纤维率拟合方程为Y= 41.69456－0.93465X，Pearson's相关系数r为-0.45337，说明有效长度和短纤维之间存在中等的负相关性；对于16mm短纤维率，有效长度—短纤维率拟合方程为Y=-60.41459－1.40338X，Pearson's相关系数r为-0.54979，说明有效长度和短纤维之间存在中等的负相关性。

表4 地方机采棉不同有效长度—短纤维率拟合曲线

2.5 地方手摘棉有效长度分布及与短纤维率相关性

表5为地方手摘棉有效长度分布及12.7 mm和16 mm短纤维率（重量）分布情况，图7为地方手摘棉有效长度分布情况柱状图，从表5及图7中可以看出，地方手摘棉分布较为集中，主要分布于28.0 mm ～28.8 mm，占到97.8%。

图7 地方手摘棉有效长度分布

表5 地方手摘棉有效长度及短纤维率分布情况

图8为地方手摘棉有效长度—短纤维率分布图。从表5和图8中可以看出，随着地方手摘棉有效长度增加，12.7mm、16mm短纤维率（重量）均呈下降趋势，有效长度和短纤维率之间是存在一定负相关性的。

图8 地方手摘棉不同有效长度—短纤维率分布

表6为地方手摘棉不同有效长度—短纤维率拟合曲线方程及相关系数，从表中可以看出对于12.7 mm短纤维率，有效长度—短纤维率拟合方程为Y=44.37921－1.04303X，Pearson's相关系数r为-0.15687，说明有效长度和短纤维之间存在中等负相关性；对于16 mm短纤维率，有效长度—短纤维率拟合方程为Y=-65.43133－1.59333X，Pearson's相关系数r为-0.22411，说明有效长度和短纤维之间存在低等负相关性。

表6 地方手摘棉不同有效长度—短纤维率拟合曲线

3 结论和相关建议

3.1 结论

（1）手摘棉长度分布较为集中，机采棉长度分布较为分散。兵团手摘棉、地方机采棉、地方手摘棉有效长度分别主要分布于28.4 mm ～28.9 mm、28.1 mm ～29.0 mm和28.0 mm ～28.8 mm，相比之下，手摘棉有效长度分布整体优于机采棉。可见棉花采摘方式对棉花长度有一定影响，主要是棉花企业在加工棉花时，设置同样的工艺流程和工艺参数，没有加以区别采取具体措施。

（2）手摘棉短纤维率与有效长度存在一定相关性。总体分析结果，手摘棉有效长度与短纤维率存在一定正相关性，主要是手摘棉对纤维的损伤较少，杂质可以通过加强采摘管理加以控制，减轻棉花加工环节加工难度，棉花短纤维率指标控制较好。

（3）机采棉短纤维率与有效长度相关性不高。相比之下，机采棉由于杂质较多，需要在加工环节加大机械与棉花的作用力，造成棉纤维断裂，短纤维率显著增加，因此造成棉花有效长度与短纤维率存在一定负相关性这种情况下，棉花长度好不能说明棉花短纤维率指标就好，纺纱企业选购棉花及合理配棉时，应特别注意棉花短纤维率指标，必要时可对梳棉、棉条等短纤维率指标车间检测，为优化纺纱工艺提供参考。

3.2 相关建议

针对上述棉花短纤维率指标检测结果，作如下建议：

（1）加大棉花短纤维率与棉花其他质量指标的关联性研究。通过此次研究初步了解了新疆南疆地区棉花短纤维率的基本情况，了解新疆南疆地区用棉企业采购棉花的短纤维率水平，发现棉花有效长度和短纤维率之间存在一定的相关性，为更好供给下游产品，还可以在棉花品种、加工方式、颜色级、长度指标与短纤维率之间的相关性方面展开研究。

（2）发挥标准引领的作用，规范棉花加工企业的生产质量控制。棉花短纤维率是影响皮棉质量的重要因素。短纤维率高，损坏了棉花使用价值，增大了清花、梳棉等工序的落棉量，加大了棉纺生产成本。此外在纺纱牵伸过程，大量短纤维成为浮游纤维，产生短片段粗、细节，破坏棉纱均匀度，降低成纱强度，在织造过程增加断头率，影响棉布外观。目前棉花强制标准GB 1103.1—2012《棉花 第1部分：锯齿加工细绒棉》没有对短纤维率指标进行考核，棉花加工企业应制定内控指标，优化加工工艺，控制棉花质量，为棉花后道加工提供优良原料。

（3）应结合棉花品种及采摘、加工方式，研究棉花短纤维率指标。在收购环节，棉花品种、产地、用途、采摘方式不相同，质量也不相同，在加工领域，机采棉、手摘棉的加工工艺不同，以及加工设备不同，得到的皮棉的短纤维率也不相同，在纺纱领域，用于絮棉、纺普梳纱以及纺精梳纱的棉花，对棉花短纤维率指标的要求都不同，因此，应细化棉花短纤维率的控制指标，精心化棉花加工生产，建议根据下游产品配棉质量需求，研究不同品种、采摘方式棉花的短纤维率分布情况，制定具体的工艺流程，采取相应措施，进一步提高棉花的利用率。

（4）尽快规范并加强棉花短纤维率的检验工作。一直以来纤维检验机构在检验中对棉花短纤维率关注不够，新疆是棉花主产区，全疆18个纤检机构拥有近300台HVI全自动棉花检测仪器，棉花检验能力居全国之首，主要承担新疆棉花逐包仪器化公证检验工作，但对棉花短纤维率指标的关注还不够，没有充分发挥检验机构在开展棉花质量提升方面的积极作用。存在棉花检验与纺纱企业需求脱节的情况，主要原因是棉花标准不考核短纤维率，棉花加工企业普遍不重视该项指标的控制，但棉纺企业十分重视，该项指标影响纺纱加工工艺及生产成本，对棉纱企业产品质量提高影响较大。

4 结语

开展棉花短纤维率检验技术分析研究，在探索加强棉花质量事中事后监管新举措、解决长期以来棉纺行业对棉花短纤维含量较高的关切问题、督促棉花加工企业优化轧花工艺及降低棉纺企业用棉成本等方面具有重要意义。采取棉花短纤维率检验新技术，发挥棉花检验工作服务产业链相关企业的大数据优势，通过标准制定，为推进棉花加工精心化生产及质量提升十分必要。