曹吉強 徐紅 張俐敏

摘 要：探究儲存時間對機采棉和手采棉性能的影響。從新疆北疆棉區(qū)采集機采棉與手采棉皮棉樣品，每隔半年用HVI分別檢測其各項纖維性能指標，并對檢測結果得出的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。結果表明：隨著儲藏時間的增加，棉纖維斷裂比強度和反射率呈下降趨勢，黃度呈增大趨勢，機采棉的變化情況較手采棉明顯。棉纖維長度、整齊度指數(shù)等其他指標變化不大。

關鍵詞：棉花；儲藏；色澤級；斷裂比強度

中圖分類號：TS111

文獻標志碼：A

文章編號：1009-265X（2018）04-0017-04

Abstract：In this paper， the influence of storage time on the properties of machine-picked cotton and hand-picked cotton is explored. The ginned cotton samples were picked mechanically and manually from northern Xinjiang cotton region. HVI was used to detect various fiber property indexes at the interval of half year， and the test data were statistically analyzed. The experimental results show that： with the increase of storage time， the breaking tenacity and reflectivity of cotton fiber decrease and yellowness index increases. The changes of machine-picked cotton are more obvious than that of hand-picked cotton. The length of cotton fiber and the uniformity index change little.

Key words：cotton； storage； color grade； breaking strength

目前，全球棉花庫存量仍處高位，其中中國棉花庫存量約占全球儲量的60%，特別是擁有巨大庫存量的國儲棉長期儲存后棉花色澤、斷裂比強度等品質(zhì)下降嚴重，受到中國棉紡織行業(yè)上下游極大關注。

眾所周知，纖維素是構成棉纖維的主要成分，其余為纖維素伴生物。棉纖維素及其伴生物的含量取決于棉纖維的成熟程度，成熟度差的纖維，纖維素含量低，伴生物含量高[1]。其中一些伴生物受溫度、濕度及光的影響，可導致纖維斷裂強度降低和色澤改變，從而降低棉花的等級和品質(zhì)，影響紗線的質(zhì)量。在國家新標準GB 1103.1—2012《棉花 第1部分：鋸齒加工細絨棉》中，顏色級取代了品級指標，成為評價棉花質(zhì)量的重要指標之一，評級要素為黃度、反射率。本文主要研究儲存時間對棉花色特征、斷裂比強度的影響。

1 試 驗

1.1 試驗原料及條件

樣品取自新疆北疆某軋花廠，均來自石河子某團場同一植棉片區(qū)，確保棉花樣品生長因素相同。同時，機采棉與手采棉均為大片種植的代表性品種，機采皮棉、手摘皮棉試樣各取20 kg。

1.2 試驗儀器

檢測設備：烏斯特HVI-1000C。

供應商名稱：烏斯特技術有限公司。

配備軟件：HVI軟件版本為2.0.0.106。

1.3 試驗方法

將20 kg機采棉與手采棉樣品各分為5組，即每組4 kg，置于新疆同一常溫實驗室儲存。實驗室溫度波動范圍在（25±5）℃，相對濕度變化范圍較大，最高75%左右，最低30%左右，平均45%～50%。

每隔半年一次取出機采棉與手采棉各1份放入恒溫恒濕環(huán)境（溫度（27±3）℃，相對濕度65%±3%）中預調(diào)48 h后進行HVI測試。測試時，在機采棉與手采棉1個4 kg試樣中，各分成20個樣品，測試20次取平均值。

2 結果與分析

2.1 HIV測試結果

通過兩年半的跟蹤測試，HVI實驗結果如表1所示。

從表1中可以看出，變化率較大的有反射率、黃度、斷裂比強度，其中黃度變化最大，其值達到9%，研究認為是由儲存時間造成的；長度、整齊度指數(shù)、短纖維指數(shù)值、成熟度及馬克隆值變化率較小，研究認為其變化由實驗誤差引起。

棉纖維的每一項指標對后續(xù)的加工都有至關重要的影響，其中反射率、黃度這兩項指標反映棉纖維成熟度的大小及軋花加工質(zhì)量的高低，同時也在一定程度上反映棉纖維斷裂比強度的大小，這些指標主要影響成紗的顏色及后續(xù)加工；斷裂比強度主要影響著紗線強度、條干以及織成布的質(zhì)量。棉纖維的強度高，不僅成紗強度高，而且織成的布質(zhì)量好、牢固耐用，纖維斷裂比強度較差時，在工藝過程中易折斷，增加短纖維率，影響條干均勻度，增加斷頭率和用棉量，降低勞動生產(chǎn)率，這也是本文研究的重點之一。

2.2 試驗分析

2.2.1 機采棉和手采棉反射率及黃度的變化趨勢

下文就反射率、黃度、斷裂比強度的測試結果進行分析，由于斷裂伸長率與斷裂比強度有較強的相關性，這里就不展開介紹。圖1、圖2、圖3中分別為機采棉與手采棉的色特征指標（反射率、黃度）和斷裂比強度的動態(tài)變化趨勢。

由圖1可見，機采棉的反射率比手摘皮棉低[2]，兩者的反射率均呈下降趨勢，其中機采棉與手采棉在第一次和第二次測試結果中反射率下降較為明顯，尤其是手摘棉，其值下降了2.3%=（82.3-80.4）/82.3×100%。由圖1所示，機采棉的變化趨勢幅度大于手采棉，可知機采棉的穩(wěn)定性不如手摘棉，機采棉反射率比手摘棉差，5次測試結果的平均值手采棉比機采棉高出4%。究其原因應該是機采棉的成熟度低，且成熟度差異性大。棉纖維儲存時間久，反射率低，所紡紗線無光澤紗線質(zhì)量差。另外，從直線的斜率看，機采棉的斜率大，手采棉的斜率小，說明隨存儲時間的延長，機采棉反射率的下降速度較手摘棉要大。

由圖2可見，機采棉與手采棉的黃度整體呈上升趨勢，機采棉在第一次和第二次測試結果中黃度上升較為明顯。兩年時間里，機采棉黃度由9.5增加到10.4，增加了0.9，手摘棉黃度也增加了0.9，機采棉的變化趨勢幅度大于手采棉，可知機采棉的穩(wěn)定性不如手摘棉，機采棉黃度比手摘棉高，5次測試結果的均值機采棉比手采棉高出0.5。Gamble[3]在倉庫內(nèi)將棉花樣品貯藏2年，結果表明，纖維的糖分和水分大幅降低，黃度增加，其它參數(shù)變化不顯著，但紗線強力顯著下降。Hun[4]的另一項研究表明，過高的水分使棉包中的棉結和短纖維含量上升，纖維變暗，黃度增大，色澤等級由31級下降到43級。試驗結果表明，儲存時間久，棉纖維黃度大，故而棉纖維所紡出紗線色澤不精亮。另外，從直線的斜率看，兩者斜率基本相同，說明兩者黃度增加的速度基本一致。

本研究分析認為，影響反射率及黃度指標主要是因為混在棉纖維中雜質(zhì)的色素以及微生物的作用。首先，棉纖維在采摘的過程中，不可避免的會混入一些破籽、棉葉、棉桿皮等雜質(zhì)，軋花加工也不可能完全去除，而且機采棉加工比手摘棉雜質(zhì)含量更多。這些雜質(zhì)均含有一些色素，在一定濕度環(huán)境下會沾染在棉纖維上，時間越長，濕度越大，這類雜質(zhì)含量越高，沾染可能性就越大，顏色也會越深。其次，棉纖維上不可避免的附著的微生物，在潮濕的情況下，微生物極易生長繁殖，分泌出纖維酶和酸，促使棉花纖維發(fā)霉變質(zhì)、變色[5-6]，濕度越大，這種霉變越大。此外，高溫會使纖維加速變黃、變質(zhì)，研究資料表明：在-5 ℃儲存條件下一年時間內(nèi)幾乎沒有色澤變化；16 ℃條件下，色澤也許有些變黃，但被霉菌引起的變暗覆蓋；29℃和高相對濕度條件下，即使在最初的3個月儲存后色澤變化也是很明顯的[7]。

2.2.2 機采棉和手采棉斷裂比強度變化趨勢

由圖3可見，機采棉與手采棉的斷裂比強度整體上呈下降趨勢，5次測試結果的平均值顯示，手采棉比機采棉高出0.4 cN/tex。兩年半的時間，機采棉斷裂比強度由27.7 cN/tex降為26.3 cN/tex，降低了1.4 cN/tex，手摘棉斷裂比強度降低了1.7 cN/tex，相比手采棉的降低幅度更大。棉纖維斷裂比強度高，紡紗過程中斷頭少，成紗強度高，王美紅[8]研究指出，纖維強度對棉紗強力影響的大小為20%，于小新[9]也認為斷裂比強度占成紗強力的20%，王美紅[8]等研究則認為原棉斷裂比強度對成紗強度的影響為37%，徐紅等[10-11]的研究結果顯示手摘棉的單紗斷裂強度比機采棉斷裂強力高5.5%～10%。顯然，在紡紗過程中，手摘棉的紗線強力高會使加工過程中斷頭率降低，有利于紡紗過程中后加工和織造工藝的順利進行，織成的布質(zhì)量好、牢固耐用。通過儲存兩年半的時間，棉纖維斷裂比強度的結果趨勢是顯示減小，從而得知紡出紗線強力也弱。

本研究分析認為，材料按照其變形性質(zhì)可分為彈性體和粘性體。彈性體變形與時間呈線性關系，外力去除，變形恢復；粘性體變形與時間有關，時間越長變形越大，外力去除后不能恢復。紡織纖維介于兩者之間，屬于粘彈體，其變形分為急彈性變形、緩彈性變形和塑性變形。棉花屬于蓬松體，為了便于運輸，會做打包處理，打包賦予纖維的壓縮力，長期的壓縮力使得棉纖維的緩彈性變形得不到恢復繼而轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄宰冃危瑢е聰嗔驯葟姸认陆禂嗔焉扉L率增加；另外，微生物的分泌出纖維酶和酸也致使斷裂比強度下降斷裂伸長率增加。

新疆夏季相對濕度低、冬季雖然室外相對濕度大，但絕對濕度低，室內(nèi)放暖后相對濕度也很低，春秋季雖然相對濕度較冬夏季高，但仍明顯低于內(nèi)地，因此總體新疆偏干，室內(nèi)平均相對濕度約在45%～50%，較65%的標準回潮率低，因此，相比于濕度較大的內(nèi)地，本研究的試驗數(shù)據(jù)要比實際低，即實際情況要比本研究的試驗結果嚴重。

3 結論與建議

3.1 結 論

長期儲存對棉纖維品質(zhì)影響較大，具體如下：

a）對纖維的色特征值影響極大，其中機采棉的反射率比手采棉低約4%；黃度比手摘棉高約0.6，對機采棉的影響大于手摘棉；影響色特征的因素主要是雜質(zhì)的色素對棉纖維的染色以及微生物的作用

b）對纖維的斷裂比強度影響很大，機采棉比手采棉低約0.4 cN/tex。斷裂比強度下降主要原因是棉包長期受打包壓力的影響，緩彈性變形得不到及時恢復，此外微生物作用也有一定的影響。

c）由于試驗條件所限，試驗環(huán)境的濕度偏低，樣品未經(jīng)過打包處理，因此試驗數(shù)據(jù)要比實際低，即實際情況要比試驗結果嚴重。

d）長期存儲對纖維的各項長度指標影響很小，對細度指標基本沒有影響。

3.2 建 議

a）國家加強監(jiān)管。國家應減少棉花庫存，加大對國儲棉的使用量，監(jiān)管各部門的功能與鏈接，合理分配資源，能有效的節(jié)約國家資源，避免國家資源浪費。

b）棉紡企業(yè)合理選配。棉紡企業(yè)注意棉纖維儲存時間對紡紗的影響，尤其是要充分考慮混棉的黃度變異系數(shù)、反射率變異系數(shù)等指標以防紗線出現(xiàn)色差等質(zhì)量問題，針對紗線需求，合理分配儲存較久的棉花。

c）軋花企業(yè)量力而行。讓棉加工企業(yè)根據(jù)企業(yè)加工能力和儲存條件，合理控制籽棉收購儲存數(shù)量，避免因加工不及時棉花捂垛變質(zhì)造成企業(yè)虧損，減輕加工企業(yè)因長期儲存致使棉花變質(zhì)的壓力。

d）儲存企業(yè)靈活應對。倉管員應每天查庫，做好相關記錄，按照《棉花儲備庫管理辦法》的規(guī)定，貯備棉入庫時的含水率不得超過10%，庫內(nèi)相對濕度不得超過70%，溫度要求在30 ℃以下，最高不得超過35 ℃[11]?？刂?、調(diào)好溫（濕）度，可根據(jù)天氣變化和庫內(nèi)外溫（濕）度差異，適時采取通風散濕或關閉倉庫等措施。

e）由于在新疆夏季相對濕度、冬季絕對濕度都不大，形成夏季干熱，冬季干冷的特點，因此，相比于濕度較大的內(nèi)地，黃度指標受濕度影響較大，故而今后可做深入研究。

參考文獻：

[1] 楊偉華，熊宗偉，許紅霞，等.棉花貯藏期間質(zhì)量變化及控制技術研究評述[J].中國棉花，2011，38（3）：2-4.

[2] 徐紅，夏鑫.機采棉與手采棉的性能比較[J].紡織學報，2009，30（9）：5-10.

[3] GAMBLE G R. The effect of bale ageing on cotton fiber chemistry， processing performance， and yarn quality[J]. Journal of Cotton Science， 2007，11（2）：98-103.

[4] DTW C， ANTHONY W S. Effects of adding moisture at the gin lint slide on cotton bale microbial activity and fiber quality[J]. Journal of Cotton Science， 2004，8（2）：83-90.

[5] 鄭芝獎.淺析環(huán)境溫濕度對儲備棉質(zhì)量的影響[J].中國纖檢，2003（9）：43-44.

[6] 蘇旭紅.試析儲備棉自然變異的原因[J].中國棉花加工，2003（4）：19-19.

[7] 佚名.棉花顏色變異的影響因素[J].中國棉花加工，2014（1）：40-41.

[8] 王美紅.基于HVI數(shù)據(jù)棉纖維品質(zhì)指數(shù)模型的構建[J].紡織學報，2014，35（10）：40-45.

[9] 于小新.大容量快速測試儀HVI SPECTRUM應用手冊[J].中國纖檢，2003（9）：32-34.

[10] 徐紅，郭琳.新疆棉與進口美棉、印度棉的紡織性能比較[J].紡織導報，2009（6）：80-80.

[11] 徐紅，李巖，謝占林，等.機采棉與手摘棉的紡紗性能研究[J].上海紡織科技，2015（3）：5-7.

[12] 全國供銷合作總社.棉花儲備庫管理辦法[S].供銷棉字[1997180號]1997.