棉花反射率、黄度与加工关系初探

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摘要：

本文通过试验棉花颜色与加工关系，表明加工工艺各参数设置不排杂或少排杂会影响棉花颜色，降低颜色级。

关键词：棉花；颜色；加工

描述棉花颜色的方法之一是对棉花纤维进行仪器测试，测试得到的值是代表纤维色泽、含杂数量种类、皮棉表面粗糙度或平滑度的平均值，一般用反射率和黄度两个指标来表示。以上表明棉纤维的外观形态（平滑度）及所含的非纤维物质，对棉花颜色描述是有影响的，而这些又与棉花的加工有着直接的关系，即与加工时排杂与皮棉清理程度有关。有些企业对减少棉花的杂质不够重视、采用新的加工技术积极性不高、采取少或不排杂的办法来提高产量，对棉花颜色级有无影响？影响多大？目前没有研究。

因此本文将要探讨研究棉花反射率、黄度与加工的关系。搞清这一关系后，一方面有利于检测机构更好地把握颜色级检验，因为在实际检验颜色级的过程中，棉纤维外观形态、杂质等，会对人的视觉有影响；另一方面有利于棉花加工企业，确定加工工艺对棉花颜色（反射率、黄度）的影响，提高棉花加工企业的加工技术水平和管理水平。

为了探讨棉花反射率、黄度与加工之间的关系，本文主要从三个方面进行分析：一是不同加工工艺对同一批次棉花颜色的影响；二是同一批次棉花在两种加工参数状态下加工出的皮棉，其外观形态和非纤维物质含量对感官检验棉花颜色影响；三是同一批次棉花在两种加工参数状态下加工出的皮棉，经仪器测试出的杂质面积、杂质粒数指标是否有差异，并分析这种差异是否影响棉花的反射率、黄度的大小。

1 样品准备

样品是同一期采摘的籽棉约7吨。此批棉花的平均马克隆值是4.7；手扯长度级是28毫米。感官检验籽棉颜色级为白棉三级。

籽棉进行充分混合后，分成两部分进行加工。加工时，一部分的排杂设备和排杂功能全部开启，另一部分的排杂设备和排杂功能全部关闭。

取样按每包3个样（皮棉重量每包约80公斤）、每样重量300克，即在包的开始、中间、包尾各取一个样品，编号测试。

2 加工参数

加工设备主要有80轧花机、籽棉清理机、皮棉清理机等。此处正常排杂加工的设备参数略，关闭排杂功能的技术参数如下：（1）锯齿轧机下排杂：共4挡，现在全部关闭；（2）棉籽梳、挡籽板：调至毛头率较高；（3）籽棉卷密度：用4个挡位控制，用二挡；（4）清僵清花机：关闭；（5）皮棉清理机：关闭。

3 样品检验

（1）本试验中，取样60个在排杂功能全部开启状态加工；取样56个在排杂功能全部关闭状态加工，每个样品用HVI测试4次，取平均值。测试指标包括Rd、+b、颜色级（按中国棉花标准2014版判定）、叶屑级（按美国标准判定）、杂质面积、杂质粒数。

（2）检验人员对上述仪器测试样品逐样进行感官检验，检验棉花外观形态。

测试结果原始数据见附表1～4。

4 数据分析

4.1 显著性分析

选用统计量t分析两种参数状态下对棉花颜色的影响是否显著。 分别分析计算两种状态下的测试数量、反射率与黄度平均值和标准方差。如表1所示。

通过计算得到两种状态下反射率的统计量tRd≈ 69.32，黄度t+b=20。查t分布表可知，q=n1+n2=60+56=116，α=0.05，tα=1.98；α=0.01，tα=2.617，由于tRd 、t+b远大于t0.05和t0.001，因此两种加工工艺对反射率与黄度影响是非常显著的。

通过上述分析我们得知，不同加工工艺参数对同一批棉花颜色影响是非常显著的，为什么同一批棉花颜色在加工前一致，加工后有了差异呢？这是因为棉花颜色级测试的不仅是棉纤维颜色，是同时含有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影响，是通过改变棉花外观形态及含有非纤维量物质来实现的。因此有必要对两种加工工艺状态下棉花外观形态以及非纤维物质含量（指标为杂质面积、粒数）的差异进行分析。

4.2 检测指标比较

4.2.1 感官检验

检验人员对两种加工工艺的棉花外观进行感官检验。排杂系统开启加工的棉花外观表现：杂质少，纤维层次明显、表面平滑程度高、棉纤维颜色显透亮。排杂系统关闭外观表现：杂质多，纤维杂乱、扭结、缕状明显，颜色显呆滞。

两种工艺加工出棉花的轧工质量，排杂系统开启明显高于关闭，相差一个档次。

4.2.2 指标平均值

为了更直观地比较工艺两种状态下得到反射率、黄度数据具有显著差异，同时也比较其他指标差异性，我们计算排杂系统开启与关闭状态下反射率、黄度、颜色级、叶屑级、杂质面积、杂质粒数等指标的平均值，如表2所示。

从表2可以看出：颜色级、叶屑级、杂质粒数、杂质面积等指标排杂系统全部关闭要远大于开启的各项数据，差值分别是0.86、0.71、0.24、19.61。而Rd、+b则是排杂系统全部关闭要小于开启状态，差值为：-1.67、-0.33。

综合来看排杂系统全部关闭加工出的皮棉反射率降低，黄度变小，颜色级降低，而叶屑级、杂质粒数、杂质面积升高。

4.2.3 指标面积图

根据原始数据绘制两种工艺状态下加工出的棉花颜色级、反射率、黄度值，杂质数量、杂质面积等指标变化图，如图1～图5所示。

通过图1～图5可以看出两种加工工艺状态下的颜色级、反射率、黄度、杂质数量、杂质面积指标是有明显差异的。颜色级在颜色图上分布呈现出不同区域（图1），原因是加工系统排杂系统开启时反射率、黄度值比关闭时明显大（见图2和图3），而反射率、黄度值大的原因是加工系统排杂系统开启时杂质数量、杂质面积明显要小于关闭状态（见图4和图5）。而这些数据分布结果与上面感官检验外观是一致的。

5 结论

（1）棉花加工工艺影响了棉纤维外观形态及非纤维物质含量，而棉纤维外观形态及非纤维物质含量影响了棉纤维的反射率和黄度。也就是棉花加工工艺通过改变棉纤维外观形态及非纤维物质含量，来改变棉纤维的反射率和黄度。

（2）同一批棉花加工出棉纤维表面粗糙、紊乱，杂质多根本原因是加工系统不排杂，造成了反射率低、黄度变白，而颜色级变化方向是，在颜色图上从右上到左下，这一方向正是类型线方向，所以颜色级是沿颜色图类型线方向下降，反过来说加工系统排杂是沿颜色图类型线上升。说明棉花中杂质面积、杂质粒数大与小、多与少、外观形态等不影响类别，只影响等级。而对加工业企业来说应当提高加工工艺水平、采用新的加工技术，以免颜色级下降。

（3）在感官检验棉花颜色级时，对于杂质特别多，纤维杂乱、扭结、缕状明显、轧工极差的棉花要特别注意，颜色级别应本着宜低不宜高的原则判定。

（作者单位：河北省纤维检验局）