棉花是大宗的天然纖維，是關(guān)系到國計民生的農(nóng)產(chǎn)品，合理檢測棉纖維的性能，對充分利用纖維品質(zhì)，保證成紗質(zhì)量，具有十分重要的意義。傳統(tǒng)的棉花檢驗(yàn)主要依靠感觀和常規(guī)儀器，取樣量小，檢驗(yàn)速度慢、重復(fù)性較差，無法適應(yīng)公證檢驗(yàn)和紡織企業(yè)配棉的需要，實(shí)際中還容易造成偏差或者引起糾紛，降低了棉花的使用效率。自從上世紀(jì)八十年代末，我國開始引進(jìn)大容量棉花纖維檢測儀器（HVI），經(jīng)過多年的努力，尤其是實(shí)行棉花檢驗(yàn)體制改革以來，大容量棉花纖維檢測儀器在纖檢系統(tǒng)和紡織企業(yè)逐步推廣，國產(chǎn)大容量棉纖維性能測試儀也已研制成功并批量生產(chǎn)和銷售，新的基于大容量檢驗(yàn)儀器的棉花標(biāo)準(zhǔn)GB1103-2007也已經(jīng)開始實(shí)施，了解大容量棉花檢測儀器的測試原理及測試指標(biāo)，充分分析大容量棉花檢測儀的測試指標(biāo)對紗線質(zhì)量的影響，對于大容量棉花檢測儀器在纖檢系統(tǒng)和紡織企業(yè)推廣應(yīng)用以及促進(jìn)棉花檢驗(yàn)體制改革具有十分重要的意義。

1.大容量棉花測試儀器測試原理和指標(biāo)
    大容量棉花纖維檢測儀器是一種快速、大容量、多指標(biāo)的棉花纖維性能綜合測試儀器。它可以對棉纖維的長度、強(qiáng)伸度、成熟度、色澤、雜質(zhì)、回潮率等指標(biāo)進(jìn)行測試。
1.1 長度測試模塊
    采用光電照影法。從取樣器上用梳夾隨機(jī)夾取一束棉花，經(jīng)過儀器的自動梳理（使纖維伸直并梳掉浮游纖維）后，進(jìn)入光電檢測區(qū)域進(jìn)行掃描，感應(yīng)出纖維束的遮光量，以此遮光量與纖維束的長度為坐標(biāo)繪制的曲線稱為照影曲線。根據(jù)照影曲線計算出棉纖維50%跨距長度SL1、2.5%跨距長度SL2、長度整齊度比UR、平均長度Lm、上半部平均長度Luhm、長度整齊度指數(shù)Ui。由于無法直接測出較短纖維的含量，所以短纖維指數(shù)是通過上半部平均長度和整齊度指數(shù)按照一定的經(jīng)驗(yàn)公式計算而來。
1.2 強(qiáng)伸度測試模塊
    采用CRE拉伸方式，3.175mm（1/8inch）隔距束纖維拉伸方法，根據(jù)最大負(fù)荷Fmax的讀數(shù)、斷裂點(diǎn)纖維的遮光量及馬克隆值等計算出棉纖維比強(qiáng)度STR，根據(jù)拉伸曲線計算出伸長率Elg。
1.3 馬克隆測試模塊
    采用氣流法一次壓縮，根據(jù)氣壓差計算出棉纖維的馬克隆值Mic，并根據(jù)質(zhì)量的不同予以修正，根據(jù)馬克隆值和比強(qiáng)度計算出成熟度指數(shù)Mat。
1.4 色澤測試模塊
    采用45/0照明方式，光線從與棉樣表面法線成45°角的方向入射于棉樣表面上，在法線上測量棉樣表面漫反射光，分析光譜成分和反射率大小,獲得反映棉樣色征的反射率Rd和黃色深度+b，并根據(jù)二者的測試結(jié)果輸出色澤等級CG。
1.5雜質(zhì)測試模塊
    采用CCD相機(jī)對棉花表面進(jìn)行攝像，利用圖像處理和軟件分析方法，計算出棉花表面葉屑顆粒數(shù)TC、葉屑面積TA、葉屑等級TG。
1.6 回潮率測試模塊
    采用電阻法測量回潮率，根據(jù)8組不同位置電極所測得的回潮率數(shù)據(jù)計算平均值，給出最終結(jié)果，同時根據(jù)該結(jié)果修正比強(qiáng)度的測試結(jié)果。

2.大容量棉花檢測儀器特點(diǎn)及其測試指標(biāo)和常規(guī)測試儀器測試指標(biāo)相關(guān)性分析
2.1 大容量棉花檢測儀的特點(diǎn)
2.1.1 大容量棉花檢測儀測試速度快，試驗(yàn)項(xiàng)目多，樣本容量大，數(shù)據(jù)代表性強(qiáng)，重復(fù)性好，在整個測試過程中很少受人為因素影響，取樣自動化，操作方便快捷，結(jié)果準(zhǔn)確可靠，同時提供了反映棉花綜合可紡性能的紡紗一致性指數(shù)指標(biāo)SCI，為配棉和后道產(chǎn)品質(zhì)量預(yù)測提供了有價值的信息。
2.1.2  實(shí)現(xiàn)原棉的逐包檢驗(yàn)、分類及新的配棉管理成為可能。我國傳統(tǒng)的原棉管理是按原棉的產(chǎn)地、品級、長度等指標(biāo)，進(jìn)倉分嘜堆放，根據(jù)配棉成份，在清棉車間使用前進(jìn)行逐包分級驗(yàn)收后使用或待用。檢驗(yàn)常采用手感目測為主，配棉成份按品種要求重點(diǎn)控制等級、長度、細(xì)度、成熟度、色澤等指標(biāo)，力求成紗質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)成本合理。但由于該檢測方法檢測容量小，代表性不足，而且包與包之間實(shí)際質(zhì)量差異很大，這樣就存在不科學(xué)的一面，且管理十分繁瑣。
    大容量棉花檢測儀能夠?qū)崿F(xiàn)逐包檢驗(yàn)原棉質(zhì)量，可以快速、高效、準(zhǔn)確測得有關(guān)數(shù)據(jù)，計算每批棉包的SCI，作為主要控制指標(biāo)，然后可以結(jié)合原棉馬克隆值或產(chǎn)地分組，進(jìn)行倉儲分類。配棉時同樣按紡紗品種的質(zhì)量要求確定SCI指標(biāo)和控制范圍，結(jié)合考慮馬克隆值，特殊品種如色澤要求較高的還需控制色澤參數(shù)（Rd、＋b）等。實(shí)踐表明，這種新的原棉管理方法可以使棉紗質(zhì)量穩(wěn)定，而且控制馬克隆值基本一致可以減少織物橫檔疵點(diǎn)，特別是針織物的條影和色差。
2.2 大容量棉花檢測儀器和常規(guī)測試儀器測試指標(biāo)相關(guān)性分析
    由于大容量棉花檢測儀和傳統(tǒng)測試儀器測試原理的差異，測試結(jié)果有明顯差異，但主要指標(biāo)有較好的相關(guān)性。表1是我們在某個紡織企業(yè)用常規(guī)測試儀器和大容量棉花測試儀器對一些棉樣的測試結(jié)果，表中左邊主體長度和短絨率為羅拉分析儀測得結(jié)果，成熟度系數(shù)用氣流法，雜質(zhì)用分離稱重法，回潮率用烘箱法；大容量棉花檢測試儀器使用陜西長嶺紡織機(jī)電科技有限公司生產(chǎn)的XJ120快速棉纖維性能測試儀。由于沒有恒溫恒濕條件，所以沒有進(jìn)行比強(qiáng)度對比，經(jīng)過分析，成熟度、長度、短絨率、雜質(zhì)、回潮率的相關(guān)系數(shù)分別為:0.87、0.95、0.87、0.79、0.98，除短絨率偏低以外，其余相關(guān)性都比較好，但是如果想找出二者的換算關(guān)系，經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)證明很難，因?yàn)樗鼈冎g的關(guān)系將隨著被測棉纖維種類、分布等的變化而變化，沒有確定的換算公式，所以我們不能試圖用找出傳統(tǒng)測試指標(biāo)和大容量棉花檢測儀測試指標(biāo)對應(yīng)關(guān)系的方法來進(jìn)行配棉，要根據(jù)大容量棉花測試儀新的測試指標(biāo)重新摸索。

3.大容量棉花檢測儀測試指標(biāo)對紗線性能的影響
    大容量測試儀器的測試指標(biāo)較多，一般給出15項(xiàng)指標(biāo)（其中Amt為取樣量），如表2所示。這些指標(biāo)中有的是實(shí)測指標(biāo)，有的是分級指標(biāo)或估算指標(biāo)，其中真正對棉花使用者（紡織企業(yè)）紡紗有用的指標(biāo)是哪些，這些指標(biāo)中，哪些指標(biāo)對紗線的性能影響和貢獻(xiàn)最大，這是大家十分關(guān)心的問題。為了分析大容量棉花檢測儀器的測試指標(biāo)對紗線性能的的影響，我們對50組棉花用大容量棉花測試儀和常規(guī)測試儀器分別進(jìn)行了測試，并用這些棉花進(jìn)行單嘜試紡，最終測量針織和機(jī)織紗線的有關(guān)性能，用統(tǒng)計分析的方法分析這些指標(biāo)對紗線性能的貢獻(xiàn)率，如表3。分析中重點(diǎn)選取了大容量棉花檢測儀器的以下指標(biāo)：上半部平均長度Luhm，馬克隆值Mic，比強(qiáng)度Str，伸長率Elg，反射率Rd，黃色深度+b，雜質(zhì)顆粒數(shù)TC等；其它指標(biāo)用常規(guī)測試儀器或手感目測來分析，重點(diǎn)選取了以下指標(biāo)：基數(shù)s，纖維中段公制支數(shù)Nm，短絨率δ3，成熟度系數(shù)K3，索絲數(shù)n6，棉結(jié)N等。
    為了準(zhǔn)確反映棉花的包間不勻?qū)喚€質(zhì)量的影響，在分析時增加了棉花包間長度不勻率CVL2和棉花包間短絨不勻率CVfε，分析結(jié)果見表4。
    從表4中可以看出，影響紗線性能的傳統(tǒng)方法測試指標(biāo)主要為Nm、 N、M、N6；影響紗線性能的大容量棉花檢測儀的測試指標(biāo)主要為Luhm、Str、Mic、Rd、+b，同時考慮到棉包間的差異，在配棉過程中關(guān)心的指標(biāo)還應(yīng)有長度整齊度指數(shù)Ui。

4.結(jié)束語
4.1 大容量棉花測試儀器和傳統(tǒng)的測試方法相比，具有速度快、取樣量大、指標(biāo)多、結(jié)果重復(fù)性好等特點(diǎn)，為配棉和后道產(chǎn)品質(zhì)量預(yù)測提供了信息，使得原棉逐包檢驗(yàn)、分類、實(shí)現(xiàn)計算機(jī)配棉管理成為可能。
4.2 傳統(tǒng)的測試指標(biāo)和大容量棉花測試儀器的測試指標(biāo)有較強(qiáng)的相關(guān)性，但由于測試原理的區(qū)別，沒有確切的換算關(guān)系，采用互相換算的方法進(jìn)行配棉是不可取的。
4.3 大容量棉花測試儀器的測試指標(biāo)對紗線性能影響較大的是上半部平均長度Luhm、比強(qiáng)度Str、馬克隆值Mic、反射率Rd、黃色深度+b、雜質(zhì)顆粒數(shù)TC以及長度整齊度指數(shù)Ui等。
4.4 為提高紡織企業(yè)的效率，大力推廣大容量棉花測試儀器和基于大容量棉花測試儀指標(biāo)的計算機(jī)配棉系統(tǒng)是十分必要的。