機(jī)采棉軋花皮清道數(shù)對(duì)棉纖維性能影響分析

馬麗蕓，汪　軍，李　巖，陳　契

(1.新疆大學(xué) 紡織與服裝學(xué)院，烏魯木齊　830046；2.東華大學(xué) 紡織學(xué)院，上?！?01620；3.新疆維吾爾自治區(qū)纖維檢驗(yàn)局，烏魯木齊　830002)

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機(jī)采棉軋花皮清道數(shù)對(duì)棉纖維性能影響分析

馬麗蕓1，汪軍2，李巖3，陳契3

(1.新疆大學(xué) 紡織與服裝學(xué)院，烏魯木齊830046；2.東華大學(xué) 紡織學(xué)院，上海201620；3.新疆維吾爾自治區(qū)纖維檢驗(yàn)局，烏魯木齊830002)

為提高新疆機(jī)采棉清理加工質(zhì)量，針對(duì)機(jī)采棉軋花加工皮清道數(shù)及工藝，設(shè)計(jì)方案并進(jìn)行4點(diǎn)采樣測(cè)試，以棉花平均長(zhǎng)度、整齊度、短纖指數(shù)、強(qiáng)度、顏色級(jí)等為評(píng)定指標(biāo)，對(duì)比分析軋花機(jī)后氣流皮清、一道鋸齒皮清及二道鋸齒皮清對(duì)纖維的損傷程度。指出：棉纖維在氣流皮清的作用下平均長(zhǎng)度基本不變，兩道鋸齒皮清作用下長(zhǎng)度下降0.330 mm；短纖指數(shù)在氣流皮清后上升0.748，在兩道鋸齒皮清后上升1.290，短纖含量變大；長(zhǎng)度整齊度、斷裂比強(qiáng)度都屬于差檔位，SCI值不斷下降；建議軋花工序加強(qiáng)對(duì)籽棉的清理，優(yōu)化清理工藝，使得軋花機(jī)在保證皮棉質(zhì)量的情況下,減少皮清工序中鋸齒清理道數(shù),以減少鋸齒皮清對(duì)纖維的大損傷，從而加工出優(yōu)質(zhì)棉纖維。

新疆機(jī)采棉；軋花工藝；皮清道數(shù)；氣流皮清；鋸齒皮清；平均長(zhǎng)度；短纖指數(shù)

0　引言

棉花產(chǎn)業(yè)在新疆農(nóng)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略中占重要地位。在農(nóng)業(yè)機(jī)械化大發(fā)展的進(jìn)程中，若棉花繼續(xù)沿用傳統(tǒng)的人工采摘方式采收，勢(shì)必導(dǎo)致采收效率低且成本過(guò)高等問(wèn)題，必將影響到新疆地區(qū)棉花產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)健發(fā)展。因此，只有大規(guī)模發(fā)展機(jī)采棉技術(shù)才能突破勞動(dòng)力制約等因素，推進(jìn)新疆現(xiàn)代農(nóng)業(yè)建設(shè)進(jìn)程，鞏固農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)性地位[1]。但在新疆大面積普及機(jī)采棉后，出現(xiàn)了在外觀、長(zhǎng)度、短纖維率等方面與手采棉存在一定差距的問(wèn)題，說(shuō)明機(jī)采棉用采摘機(jī)械及與之相配套的軋花清理設(shè)備存在不足。目前，已有的機(jī)采棉清理加工工藝缺乏本土適應(yīng)性，若想提高棉花品級(jí)，必須對(duì)機(jī)采棉的加工工藝和設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，通過(guò)優(yōu)化試驗(yàn)找到適應(yīng)當(dāng)?shù)孛藁ㄆ贩N的機(jī)采棉清理軋花設(shè)備、工藝流程及技術(shù)參數(shù)，最終滿足機(jī)采棉清理加工的要求，達(dá)到提高質(zhì)量、降低成本、增加效益的目的[2]。

軋花加工對(duì)棉纖維性能有重要影響。目前，加工機(jī)采棉的鋸齒軋花機(jī)的主要區(qū)別為鋸齒片距和軋花清理道數(shù)。筆者在對(duì)新疆地方及兵團(tuán)地區(qū)的機(jī)采棉軋花加工廠進(jìn)行實(shí)地調(diào)研發(fā)現(xiàn)：目前新疆機(jī)采棉基本采用19.4 mm和17.0 mm兩種片距的軋花機(jī)；鋸齒軋花機(jī)加工的機(jī)采棉存在纖維長(zhǎng)度短、短纖率高、馬克隆值高等缺陷；造成機(jī)采棉長(zhǎng)度短的主要原因在于軋花清理道數(shù)過(guò)多，對(duì)纖維長(zhǎng)度的損傷較大。因此，筆者僅針對(duì)片距為19.4 mm軋花機(jī)采用不同皮清道數(shù)對(duì)機(jī)采棉性能的影響進(jìn)行分析比較。

1　試驗(yàn)內(nèi)容

1.1試驗(yàn)準(zhǔn)備

根據(jù)試驗(yàn)人員對(duì)南北疆8個(gè)兵團(tuán)的多家軋花企業(yè)進(jìn)行調(diào)研，并通過(guò)前期試驗(yàn)論證，最終選取試驗(yàn)的棉花品種為81-4，將新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第五師81團(tuán)的某軋花廠作為本試驗(yàn)的實(shí)施地點(diǎn)。為方便數(shù)據(jù)分析及對(duì)比，將81-4品種機(jī)采棉按照要求堆垛以保證試驗(yàn)的科學(xué)性；分別在軋花機(jī)的各個(gè)試驗(yàn)設(shè)計(jì)點(diǎn)處取樣，以保證試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。

1.2試驗(yàn)方案

如表1試驗(yàn)方案所示，為研究不同皮清道數(shù)處理后的棉花性能，取樣點(diǎn)分別設(shè)立在軋花機(jī)后(方案編號(hào)為0)、氣流式皮清機(jī)后(方案編號(hào)為1)、一道鋸齒皮清機(jī)后(方案編號(hào)為2)、二道鋸齒皮清機(jī)后(方案編號(hào)為3)四處(下同)；取樣時(shí)間為每日的10:00、12:00、14:00、16:00、18:00和20:00。在取樣前需測(cè)試籽棉的回潮率，因?yàn)榛爻甭蔬^(guò)大或過(guò)小均影響加工后棉花品級(jí)。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，適宜加工的籽棉回潮率在7%～10%，所以加工廠在收購(gòu)籽棉時(shí)應(yīng)將回潮率標(biāo)準(zhǔn)控制在10%以內(nèi)[3]。根據(jù)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，在取樣處共取得4組數(shù)據(jù)、360個(gè)樣品。

表1軋花皮清道數(shù)對(duì)機(jī)采棉纖維性能影響試驗(yàn)方案

軋花皮清道數(shù)編號(hào)試樣個(gè)數(shù)軋花機(jī)后(未經(jīng)皮清樣品)090氣流皮清機(jī)后(一道氣流皮清樣品)190一道鋸齒皮清機(jī)后(一道鋸齒皮清樣品)290二道鋸齒皮清機(jī)后(二道鋸齒皮清樣品)390　　注：棉花品種為81?4；軋花片距為19．4mm。

1.3試驗(yàn)實(shí)施

取樣人員按照規(guī)定操作步驟進(jìn)行樣品采集。在取樣前，對(duì)取樣品種的籽棉大垛及其加工后的皮棉分別進(jìn)行回潮率測(cè)試；對(duì)烘干塔進(jìn)口管管壁進(jìn)行溫度測(cè)試，從而保證試驗(yàn)順利進(jìn)行；4個(gè)取樣點(diǎn)每次取樣不少于150 g，以保證HVI測(cè)試所需的質(zhì)量，并按照取樣條件編寫(xiě)條碼，便于后期分類及測(cè)試；采集好的樣品送至新疆維吾爾自治區(qū)纖維檢驗(yàn)中心進(jìn)行HVI檢測(cè)。

試驗(yàn)樣品操作參照《HVI大容量棉花纖維測(cè)試儀校準(zhǔn)規(guī)范(HVI 1000型)》，在測(cè)試前對(duì)HVI機(jī)器進(jìn)行校準(zhǔn)，將樣品按照規(guī)范要求進(jìn)行吸濕平衡，且始終由一人操作。測(cè)試后，每個(gè)樣本得到的棉花品質(zhì)指標(biāo)主要有：上半部分平均長(zhǎng)度、整齊度指數(shù)、短纖指數(shù)、強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、馬克隆值、反射率、黃度、顏色級(jí)、雜質(zhì)面積、雜質(zhì)粒數(shù)、葉屑等級(jí)，并對(duì)所得指標(biāo)的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2　結(jié)果與討論

表2為81-4棉花品種在機(jī)械采摘，且經(jīng)片距為19.4 mm，鋸片直徑為320 mm的軋花機(jī)加工時(shí)，分別在軋花機(jī)后、氣流皮清機(jī)后、一道鋸齒皮清機(jī)后及二道鋸齒皮清機(jī)后進(jìn)行嚴(yán)格取樣，經(jīng)過(guò)HVI測(cè)試后統(tǒng)計(jì)所得。

表2不同皮清道數(shù)棉纖維性能統(tǒng)計(jì)分析

方案項(xiàng)目均值中位數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差變異系數(shù)0123平均長(zhǎng)度/mm28．19728．16727．89127．83728．0728．1927．9027．810．5020．5130．5060．4860．0180．0180．0180．0170123長(zhǎng)度整齊度/%81．90181．70981．23480．87581．9081．8081．4080．901．0511．0580．9390．7540．0130．0130．0120．0090123短纖指數(shù)16．52517．27317．95818．56316．6017．1017．7018．401．5831．5871．4391．3080．0960．0920．0800．0700123斷裂比強(qiáng)度/(cN·tex?1)25．94325．96225．31325．36425．9026．0025．3025．301．1221．0570．9010．6750．0430．0410．0360．027

由表2可知：① 隨著皮清道數(shù)的增加，纖維平均長(zhǎng)度逐漸減小，其中氣流皮清過(guò)程中纖維長(zhǎng)度只減小了0.03 mm，其原因在于氣流皮清過(guò)程中纖維只受到氣流的清理作用，而未受到機(jī)械打擊，所以纖維長(zhǎng)度基本不變；而經(jīng)過(guò)鋸齒皮清后的纖維長(zhǎng)度變化明顯。② 長(zhǎng)度的標(biāo)準(zhǔn)差及變異系數(shù)隨清理道數(shù)增加總體呈減小趨勢(shì)，說(shuō)明棉纖維通過(guò)皮清加工，其長(zhǎng)度分布的離散性逐漸減小，利于后道紡紗加工對(duì)纖維的控制。

圖1為不同軋花皮清道數(shù)上半部平均長(zhǎng)度、長(zhǎng)度整齊度、短纖指數(shù)、斷裂比強(qiáng)度區(qū)間圖。

從圖1可以看出，軋花后未經(jīng)鋸齒皮清的棉花長(zhǎng)度值下降一個(gè)長(zhǎng)度級(jí)；一道鋸齒皮清后長(zhǎng)度下降了0.276 mm，下降明顯；二道鋸齒皮清后長(zhǎng)度下降了0.054 mm；即鋸齒皮清使棉纖維長(zhǎng)度共下降了0.330 mm，說(shuō)明鋸齒皮清工序?qū)﹂L(zhǎng)度損傷的程度。

結(jié)合圖1及表2可知：4個(gè)方案的長(zhǎng)度整齊度均值隨清理道數(shù)增加而不斷下降，由81.901%下降至80.875%，但對(duì)照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)可知，4者均屬U3檔位，但長(zhǎng)度整齊度指標(biāo)在皮清加工后有所下降；而短纖指數(shù)在軋花后為16.525，在氣流皮清后上升了0.748，在鋸齒皮清后上升1.290，鋸齒皮清的短纖指數(shù)是氣流皮清的近2倍，對(duì)照國(guó)標(biāo)規(guī)定可以看出短纖率由高檔位變?yōu)楹芨邫n位，再結(jié)合上半部平均長(zhǎng)度及長(zhǎng)度整齊度可以看出，軋花工序中的皮清加工對(duì)纖維長(zhǎng)度損傷很大。一般情況下，纖維愈整齊，短纖維含量愈低，紗表面越光潔，紗的強(qiáng)度越高[4]。在軋花加工中，纖維的整齊度有所下降，短纖率升高，因此，軋花加工在短纖指數(shù)及長(zhǎng)度整齊度兩個(gè)方面對(duì)紗線強(qiáng)力有很大影響。

此外，經(jīng)過(guò)氣流皮清及鋸齒皮清的加工，使棉纖維斷裂比強(qiáng)度均值由25.943 cN/tex變?yōu)?5.364 cN/tex，而軋花機(jī)后至氣流皮清時(shí)，斷裂比強(qiáng)度僅升高0.019 cN/tex，可視為未發(fā)生變化，因?yàn)槔w維在氣流皮清后部分雜質(zhì)及短纖維被清理，且纖維之間的纏結(jié)減少，使得纖維強(qiáng)度略微提高，說(shuō)明氣流皮清對(duì)纖維的損傷小，其加工的纖維力學(xué)性能基本不變；而通過(guò)鋸齒皮清加工的纖維力學(xué)性能下降明顯(鋸齒皮清相對(duì)氣流皮清后下降約0.65 cN/tex)，所以鋸齒皮清對(duì)纖維力學(xué)性能影響較大。

根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，通過(guò)反射率及黃度可判斷出棉纖維顏色級(jí)，但棉纖維顏色級(jí)測(cè)試的不僅是棉纖維顏色，同時(shí)應(yīng)考慮其表面平滑程度及含有非纖維物質(zhì)量的綜合平均值，所以不同加工工藝參數(shù)對(duì)同一批棉花顏色的影響，是通過(guò)改變棉花外觀形態(tài)及含有非纖維物質(zhì)量來(lái)實(shí)現(xiàn)的[5]。表3為不同皮清道數(shù)棉纖維顏色級(jí)統(tǒng)計(jì)。

表3不同皮清道數(shù)棉纖維顏色級(jí)統(tǒng)計(jì)

方案編號(hào)顏色級(jí)白棉5級(jí)/個(gè)白棉4級(jí)/個(gè)白棉3級(jí)/個(gè)050400125650205535302070

由表3可以看出，在軋花機(jī)的清理作用下，棉纖維顏色級(jí)由以白棉5級(jí)為主體變化為以白棉3級(jí)為主體，說(shuō)明軋花加工對(duì)棉纖維的雜質(zhì)處理具有明顯效果；在90個(gè)樣品中，軋花機(jī)后未經(jīng)皮清的棉纖維有50個(gè)樣品為白棉5級(jí)，經(jīng)氣流清理的棉纖維以白棉4級(jí)為主體的占72%，通過(guò)鋸齒兩道清理的棉纖維則由白棉4級(jí)為主體變?yōu)榘酌?級(jí)為主體。整個(gè)皮清過(guò)程使得棉纖維顏色等級(jí)上升2個(gè)級(jí)別，說(shuō)明皮清加工提高了棉纖維的顏色級(jí)。

表4為不同皮清道數(shù)棉纖維性能差異統(tǒng)計(jì)分析?？梢钥闯?，軋花機(jī)三道皮清加工后棉纖維雜質(zhì)面積由1.38變?yōu)?.37，雜質(zhì)粒數(shù)由93變?yōu)?2，說(shuō)明這兩個(gè)指標(biāo)在鋸齒皮清機(jī)的作用下下降最為明顯；而第一道鋸齒皮清機(jī)后雜質(zhì)平均粒數(shù)下降了27粒，葉屑等級(jí)由以5級(jí)為主體上升為以3級(jí)為主體，說(shuō)明皮棉清理對(duì)雜質(zhì)及葉屑等的清理效果明顯。紡紗一致性系數(shù)由HVI提供的一個(gè)多重回歸經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算得出，它能反映纖維的可紡性，并估算成紗強(qiáng)力[6]。但是，紡紗一致性系數(shù)卻在皮清加工后由112.95下降至108.53。

3　結(jié)論

3.1通過(guò)軋花機(jī)后的4點(diǎn)采樣測(cè)試結(jié)果可知，棉纖維在軋花機(jī)后氣流皮清的作用下，長(zhǎng)度基本不變；在一道鋸齒皮清的作用下，長(zhǎng)度下降0.276 mm，下降明顯；而在二道鋸齒皮清的作用下，平均長(zhǎng)度下降0.054 mm；即在軋花機(jī)后的鋸齒皮清過(guò)程中，鋸齒皮清使棉纖維長(zhǎng)度共下降0.330 mm。分析認(rèn)為主要原因在于：氣流皮清利用氣流清理纖維雜質(zhì)，纖維損傷小，長(zhǎng)度基本不變；而鋸齒皮清使用機(jī)械打擊方式清理雜質(zhì)，對(duì)纖維損傷大，纖維長(zhǎng)度下降明顯。

表4不同皮清道數(shù)棉纖維性能差異統(tǒng)計(jì)分析

方案編號(hào)0123馬克隆值4．594．594．594．57雜質(zhì)面積1．381．060．500．37雜質(zhì)粒數(shù)93704332葉屑等級(jí)4．734．002．892．51紡紗一致性系數(shù)112．95112．38109．37108．53　　注：表中數(shù)值為均值。

3.2短纖指數(shù)經(jīng)HVI測(cè)試從16.525到18.563，即在氣流皮清后上升0.748，在兩道鋸齒皮清作用后上升1.290，短纖含量變大；而咨詢相關(guān)技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)，相同條件下軋花機(jī)清理后的纖維若由傳統(tǒng)的人工測(cè)量，其短纖含量并非位于國(guó)標(biāo)中的“很高”檔位，所以對(duì)于HVI測(cè)試中給出的短纖指數(shù)的指導(dǎo)性作用及國(guó)標(biāo)中對(duì)于短纖維評(píng)定等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)有待進(jìn)一步探討。

3.34點(diǎn)采樣測(cè)試測(cè)得長(zhǎng)度整齊度從81.901%下降至80.875%，斷裂比強(qiáng)度從25.943 cN/tex下降至25.364 cN/tex，都屬于差檔位；棉纖維顏色級(jí)從以白棉5級(jí)為主體到白棉3級(jí)為主體，雜質(zhì)面積、雜質(zhì)粒數(shù)及葉屑等級(jí)也有極大地減少；SCI值(紡紗一致性系數(shù))不斷下降，說(shuō)明清理過(guò)程對(duì)纖維可紡性有影響。

3.4建議軋花工序加強(qiáng)對(duì)籽棉的清理，如在前道增加籽棉預(yù)清理裝置、在自動(dòng)籽棉喂花機(jī)處增加清理管道、在異纖清理機(jī)增加清葉環(huán)節(jié)、在烘干塔處增加清理環(huán)節(jié)等措施，以提高進(jìn)入皮棉工序的籽棉質(zhì)量。皮棉清理工序中，手采棉的軋花工序在能保證其棉花顏色級(jí)在白棉1級(jí)或者2級(jí)的情況下，應(yīng)減少鋸齒皮清道數(shù)或者不使用鋸齒軋花機(jī)加工清理；機(jī)采棉的軋花工序則在保證顏色級(jí)在白棉3級(jí)的基本條件下改造加工工藝。建議將原一道氣流皮清和兩道鋸齒皮清改為多道氣流皮清和一道鋸齒皮清，從而確保順利清理雜質(zhì)，減少皮棉清理對(duì)纖維的損傷，提高皮棉的長(zhǎng)度、等級(jí)等質(zhì)量指標(biāo)。同時(shí)，軋花機(jī)其他工藝參數(shù)需根據(jù)加工條件、外界溫濕度、棉花品種、籽棉含雜量等因素及時(shí)調(diào)整，從而加工出優(yōu)質(zhì)棉纖維，便于后道紡紗織造工序使用，適應(yīng)市場(chǎng)對(duì)棉纖維高質(zhì)量的需求。

[1] 江濤.機(jī)采棉技術(shù)的實(shí)施及推廣應(yīng)用[J].農(nóng)民致富之友，2013(14):131.

[2] 魯文丁.機(jī)采棉種植加工全程機(jī)械化評(píng)析[J].中國(guó)棉花加工，2011(4):11-13.

[3] 李彥林.簡(jiǎn)述提高機(jī)采棉加工質(zhì)量的方法[J].中國(guó)棉花加工，2014(6):4-6.

[4] 趙鳳友.棉花反射率、黃度與加工關(guān)系初探[J].中國(guó)纖檢，2015，35(19):78-81.

[5] 張麗娟，周治國(guó).棉纖維品質(zhì)指標(biāo)對(duì)成紗強(qiáng)力的影響[J].棉花學(xué)報(bào)，2005(1):63-65.

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Analysis of the Effect on the Cotton Fiber Performance of Machine-picked Cotton Ginning Process with the Number of Lint Clearing

MA Liyun1,WANG Jun2,LI Yan3,CHEN Qi3

(1.College of Textiles and Garment Xinjiang University,Urumqi 830046,China;2.Textile College Donghua University,Shanghai 201620,China;3.Xinjiang Fiber Inspection Bureau,Urumqi 830002,China)

In order to improve the clearing quality of the machine-picked cotton grown in Xinjiang,as to the number of lint clearing and the process,design scheme and 4-point sampling test,with the average length of cotton,uniformity,staple fiber index,strength,color grade as evaluating index,comparative analysis is done to the lint clearing process with the back airflow of the ginning machine,the serrated lint clearing and the second jagged lint clearing regarding fiber damage extent.It is pointed out that the average length of cotton fiber in airflow lint clearing is essentially the same,the fiber length with two serrated lint clearing decreases 0.330 mm.The staple fiber index after the airflow lint clearing rises 0.748 and adds to 1.290 after the two jagged lint clearing.The staple fiber content increases.The length uniformity and breaking strength are off graded.The SCI values continues to decline.Something must be done to strengthen embossing process with optimized seed cotton cleaning,ensuring the lint quality with less lint clearing process and fiber damage,consequently,cotton fiber be processed as desired quality requirement.

machine-picked cotton grown in Xinjiang;ginning process;the number of lint clearing;airflow lint clearing;jagged lint clearing;average length;staple fiber index

2015-12-21

國(guó)家質(zhì)檢總局項(xiàng)目(201310107)

馬麗蕓(1990—)，女(哈薩克族)，新疆塔城人，助教，主要從事紡紗技術(shù)研究。

時(shí)間：2016-04-11 16:10

TS102.2+11

B

1001-9634(2016)04-0011-04

http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1131.TS.20160411.1610.002.html