棉纖維上半部平均長度檢驗技術(shù)難點及方法探討

黃炳海

摘要：本文詳細(xì)分析了手扯尺量法和HVI法測試棉花上半部平均長度的兩種方法，比較了兩種方法測試棉纖維上半部平均長度的優(yōu)缺點，重點分析了難度較大的手扯長度學(xué)習(xí)方法和過程，并向初學(xué)者提出了一些建議，介紹了一些提高檢驗技術(shù)的方法。

關(guān)鍵詞：上半部平均長度;手扯尺量法;HVI

1 ? ?引言

棉纖維長度是棉花質(zhì)量檢驗的一項重要指標(biāo)，也是棉檢師必備的重要技術(shù)能力。近幾年來，盡管我國在棉花加工環(huán)節(jié)大力推廣使用 HVI大容量纖維測試儀進(jìn)行儀器化檢驗，逐步取代人工感官檢驗，但要在棉花收購和加工環(huán)節(jié)全部實現(xiàn)儀器化檢驗還需要經(jīng)過相當(dāng)長的時間。在實踐中，手扯尺量長度和HVI測量的上半部平均長度是棉纖維長度的兩種測試方法。

2012年發(fā)布的新GB 1103仍規(guī)定棉纖維檢測中使用手扯尺量法和HVI測試法測定棉纖維的長度，以HVI檢測結(jié)果為準(zhǔn)，目前，該標(biāo)準(zhǔn)的實施已經(jīng)一年有余。實踐中，由于HVI對成本和實驗室環(huán)境等因素要求較高，在實際棉花收購、加工領(lǐng)域反而不如手扯尺量法應(yīng)用廣泛。研究兩種方法在不同條件下的適用性，可以更加靈活地運用不同方法進(jìn)行棉纖維長度檢驗，提高檢測效率和準(zhǔn)確性。

2 ? ?手扯尺量法檢驗技術(shù)

2.1 ?手扯尺量法原理

手扯尺量法是通過人工手法將棉花中較長的和較短的纖維去除，保留最能代表棉花主體長度的那部分纖維，然后用棉纖維長度刻度尺（如圖1）量得長度。手扯尺量法檢測所得棉纖維的長度具有代表性強、效率高、適用范圍廣的特點，并且在手扯過程中還可估驗纖維的整齊度、強力、成熟程度和短纖維率等品質(zhì)情況，因此，這種方法在實踐中有很強的指導(dǎo)意義。但該方法對操作人員的要求較高，需經(jīng)過一定專業(yè)技能培訓(xùn)的人員方能實施此項工作。手扯尺量法也有不足之處，通常檢驗過程需時較長，耗費人力較大，無法滿足包包檢驗的要求。

圖1 ? ?棉纖維長度刻度尺

2.2 ?檢驗步驟

首先從實驗室樣品中選取不同的具有代表性的棉樣10g，將選取得出的樣品加以整理，確保纖維基本趨于平順。選出的適量樣品，放在雙手并攏的拇指與食指間，將兩拇指并齊，用手分向左右握緊，以雙手其余四指做支點，兩臂肘緊貼兩肋，用力從兩拇指處緩緩向外拉動，將右手的棉樣棄去或合并與左手重疊握持再次抽取。右手的拇指與食指的第一節(jié)對齊，從截面多處夾取纖維，每抽取3次，將每次抽取出的纖維均勻整齊地重疊在一起，制作成適當(dāng)?shù)拿奘?。用左手?xì)細(xì)清除棉束上的游離纖維、索絲、雜質(zhì)及絲團等，此時，形成粗棉束，如圖2（a），而后用左手拇指與食指將棉束輕輕合攏，施加適當(dāng)指握力，壓縮減小棉束的面積，使之成為尖直形的平順的棉束，以便于抽拔，如圖2（b）。整理過的棉束用右手壓緊，將左手拇指與食指第一節(jié)平行對齊，抽取右手棉束中伸出的纖維，每次抽一薄層，將之均勻排列。隨時清除纖維中的棉結(jié)雜物等，確保抽取出的纖維中無此類物品，每次抽取的長度不宜超過1.5mm，每次抽取整齊一端，應(yīng)排列在食指的一條線上，確保平齊。

形成簡單棉束后，以相同方法反復(fù)抽拔2～3次，最終使其達(dá)到一端齊的平直光潔的棉束，如圖2（c）。最后，棉束重量一般為60mg左右，長纖維可稍重些，短纖維可稍輕些。把制成的一端整齊的棉束，平放在黑絨板上，確保棉束無歪斜變形。用專業(yè)鋼尺刃面在整齊一端少切些，不齊的一端多切些，直至兩頭均不見黑絨板為宜，如圖2（d）。棉束兩端的切痕相互平行，然后用專業(yè)鋼尺測量兩切線間的距離，即為棉束的手扯長度[1]。

（a） ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（b）

（c） ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（d）

圖2 ? ?棉樣整理過程

2.3 ?影響因素

回潮率和成熟度是影響手扯長度準(zhǔn)確性的主要原因，在采用這種方法時，必須考慮到這兩種因素對結(jié)果的影響。有試驗表明[2]，當(dāng)纖維回潮率在8%以下時，手扯長度結(jié)果容易偏短，當(dāng)回潮率在8%～9.5%之間時手扯長度結(jié)果較正常;當(dāng)回潮率增至9.5%以上時，手扯長度結(jié)果易偏長。其原因在于棉纖維內(nèi)吸附水分較少，纖維沿縱向收縮，纖維轉(zhuǎn)曲增多，抵抗拉伸和捻向能力亦增強，這時纖維本身就不易拉直，就是伸直后也很快就回縮，纖維手扯長度就過短。試樣主體長度比例較大，手扯長度的結(jié)果就與主體長度相符。當(dāng)主體長度與主上組含量相差較小，而與主下組相差較大時，手扯結(jié)果就易偏長。當(dāng)主體長度與主下組含量較為接近，而與主上組含量相差較大時，手扯結(jié)果易偏短。棉纖維成熟好，天然轉(zhuǎn)曲多，彈力高，纖維不易伸直，在整理時夾捻應(yīng)當(dāng)用力稍大些。纖維成熟差，或色質(zhì)弱的棉花，由于纖維易伸直，卷曲度差，整理過程中，關(guān)鍵在于用力適宜，如果用力過大會造成纖維斷裂過多，使手扯結(jié)果偏短。

2.4 ?手扯尺量法準(zhǔn)確性的提高方法

手扯尺量法的學(xué)習(xí)是一個長期過程，通常有一頭齊與兩頭齊兩種手扯方法，本文介紹的是難度較大的一頭齊方法，整個學(xué)習(xí)過程主要分為以下幾個步驟：首先，基本動作的學(xué)習(xí)。初學(xué)者在認(rèn)真研讀了標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于基本動作的文字說明后，仍必須要有資深棉檢師現(xiàn)場當(dāng)面指導(dǎo)，才能準(zhǔn)確領(lǐng)悟各個動作的要領(lǐng)。在學(xué)習(xí)的初始階段，初學(xué)者在手扯過程的第一次梳理時，通常無法掌握抽取棉纖維量的多少，以及在第二次梳理時，左手食指與拇指整理的棉束不整齊，更無法把握每次將右手纖維送到左手時的角度和力度等，基本動作的練習(xí)是一個長期的過程，初學(xué)者必須認(rèn)真地按照資深棉檢師的要求，嚴(yán)格控制好每一個動作，并且在經(jīng)過一段時間的練習(xí)后，將這些動作穩(wěn)定下來形成固定的手法，然后才能進(jìn)入到下一個學(xué)習(xí)階段。

在基本手法固定后，初學(xué)者必須學(xué)習(xí)手扯長度各個長度級的標(biāo)準(zhǔn)樣品。初學(xué)者必須沿用之前練習(xí)好的方法認(rèn)真練習(xí)每一個長度級的標(biāo)準(zhǔn)樣品，尤其是在用棉纖維長度鋼尺對拔好的樣品一端確定長度終點切線時，必須結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)文字說明多遵循指導(dǎo)者的意見，參考標(biāo)準(zhǔn)樣品的長度值，選擇合理的區(qū)域作為切線。對手扯長度實物標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)習(xí)也是一個長期過程，初學(xué)者必須認(rèn)真分析對每個長度級標(biāo)準(zhǔn)樣品兩次梳理時的感官差別，最后再根據(jù)鋼尺的切線位置，對測試結(jié)果進(jìn)行判斷。

手扯尺量法的主要難點在于確保拔出的棉束整齊有序，初學(xué)者通常很難做到。棉束的整齊與否取決于左手拇指與食指在夾取纖維時開合的角度，必須確保拇指與食指的第一關(guān)節(jié)平行且不錯移位置。在夾取纖維時，注意每次夾取的纖維盡量鋪滿一層，寬度大約20mm，夾取結(jié)束時，右手拇指與食指必須握緊棉束，左手隨即松開，這時通常棉束并不是很整齊，然后左手拇指與食指對棉束左端進(jìn)行適當(dāng)整理，最終使棉束達(dá)到要求的狀態(tài)。

通常每個初學(xué)者的測試結(jié)果與實物標(biāo)準(zhǔn)樣品的真實結(jié)果會有一定的差距，或偏多，或偏少。因此，初學(xué)者在手法已經(jīng)固定的情況下，確定最終結(jié)果時可以根據(jù)自己的特點適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行調(diào)整。

最后，手扯尺量法的學(xué)習(xí)雖然經(jīng)歷了一個較長的過程，在掌握后仍需要定期進(jìn)行學(xué)習(xí)鞏固，尤其是結(jié)合實物標(biāo)準(zhǔn)樣品對自己的手法重新進(jìn)行校正。

2.5 ?手扯尺量法優(yōu)點

首先，該方法明顯適用范圍廣，手扯尺量法測試棉纖維長度不受操作環(huán)境限制，隨時隨地可以進(jìn)行。而HVI檢測對于檢測環(huán)境和樣品狀態(tài)要求較高，不同的運行環(huán)境檢測結(jié)果有較大出入。無論是前期成本（購買儀器）還是后期成本（維修），HVI檢測都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于人工手扯檢測。以一臺HVI價值200萬元，使用期限5年計算，檢測1000只樣品成本約為2600元，而手扯尺量法成本僅為300元左右。檢測成本的優(yōu)勢使手扯尺量法更容易被接受和大范圍推廣。一定數(shù)量范圍內(nèi)，手扯尺量法的精確度較高。經(jīng)過驗證，單人每天手扯長度在60只以內(nèi)時，結(jié)果準(zhǔn)確率比HVI要高[3]。

3 ? ?HVI法測上半部平均長度

3.1 ?HVI測試原理

采用HVI儀器測試棉纖維的結(jié)果是上半部平均長度（如圖3），這個數(shù)值已經(jīng)被證明可以與手扯長度相互替換。這項工作由儀器中的長度/強力模塊完成，采用的方法為纖維照影儀法。其原理為[3]：利用一組紅色發(fā)光二極管作為光源，當(dāng)被梳夾隨機夾持的棉束進(jìn)入長強測量臺時，光學(xué)系統(tǒng)隨測量臺勻速前后移動，在距梳夾夾持線某一距離處沿長度方向進(jìn)行掃描，根據(jù)光通量的變化，通過數(shù)學(xué)推導(dǎo)，獲得比較精確的照影儀曲線，從而計算出纖維的長度指標(biāo)。

采用HVI測量棉纖維長度時， 在照影曲線上， 將梳夾根部的纖維遮光量定為100%， 從遮光量50%的點向照影曲線所做的切線與橫坐標(biāo)的交點即為上半部平均長度。

圖3 ? ?HVI（大容量棉纖維測試儀）

由于消除了人為因素，HVI測試結(jié)果系統(tǒng)誤差較小，結(jié)果重現(xiàn)性好，準(zhǔn)確可靠，更有說服力。與手扯法相比，HVI測試還提供了更多的數(shù)據(jù)，如長度整齊度、短纖率，能更加綜合地反映長度情況。

3.2 ?步驟

HVI開機要先預(yù)熱半個小時左右，然后使用前需先用標(biāo)準(zhǔn)棉樣對HVI進(jìn)行校準(zhǔn)。選擇“長度/強力測試”模塊，將已經(jīng)準(zhǔn)備好的測試試樣插入棉纖維長度光電儀梳理架，儀器將自動梳理纖維，傳送試樣梳至測試窗，進(jìn)行所需的測試。對于配置自動取樣裝置的HVI系統(tǒng)，直接將試驗樣品置于長度/強力測試臂下，按下熱敏啟動按鈕，系統(tǒng)自動完成測試試樣的準(zhǔn)備和測試。測試結(jié)果和其他有關(guān)信息將顯示在顯示器上，同時提示進(jìn)行下一個測試。測試結(jié)果自動存入數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。

3.3 ?HVI法優(yōu)點

與手扯尺量法相比，儀器化檢驗有很多的優(yōu)點。首先是各種誤差較小，手扯尺量法完全由人工進(jìn)行操作，對操作手法的要求很高，受人為因素影響，不同的檢驗人員之間易產(chǎn)生誤差。而HVI由梳夾進(jìn)行對長度樣品的夾取工作，精密的儀器配置保證了其每一次機械運作的規(guī)范性。其次可以節(jié)省時間，手扯尺量法測試速度較慢，在人工整理完棉束之后還要對其進(jìn)行量取，耗費時間較長。HVI由機器抓取纖維，只需一次抓取，不需反復(fù)整理，同時纖維長度也由光照曲線得到，整個過程所需時間明顯少于人工測試，另外，儀器化檢驗明顯節(jié)省人力，手扯尺量法對于測試人員的體力耗費較大，檢測人員不能保證長時間地連續(xù)作業(yè)。

采用HVI測試棉纖維質(zhì)量得到的質(zhì)量指標(biāo)齊全，方便快捷，能減輕勞動強度，克服人為因素造成的差異。棉花質(zhì)量檢驗，從感官檢驗向儀器化、自動化發(fā)展是科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的必然趨勢。

4 ? ?結(jié)語

HVI測得的上半部平均長度和手扯尺量法測得的長度有著直接的關(guān)系，在一定情況下二者可以替換使用。通過對兩種方法不同特點的分析，得到兩者各自的適用范圍：HVI測試法適用于檢測量大、檢測時效性要求高的領(lǐng)域，如各專業(yè)檢測實驗室、科研機構(gòu)、高校和大型生產(chǎn)加工企業(yè)等，而手扯尺量法適用于檢測量較小、檢測成本嚴(yán)格控制的領(lǐng)域，如貿(mào)易公司、小型生產(chǎn)企業(yè)和實驗室等。尤其是手扯尺量法，初學(xué)者必須嚴(yán)格按照各項技術(shù)要點進(jìn)行練習(xí)，并在長期的工作實踐中不斷地總結(jié)，就一定能提高檢驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。

參考文獻(xiàn)：

[1] GB/T 19617—2007 棉花長度試驗方法 手扯尺量法[S].

[2] 蔣西.影響手扯長度準(zhǔn)確性的因素[J].中國纖檢，2009，（3）：38-39.

[3] 王銘，于良， 鄭麗莎，等.棉纖維長度檢測中手扯尺量法和HVI測試法適用性探討[J].中國纖檢，2013，（17）：86-88.

（作者單位：福建省纖維檢驗局）