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棉花分级
I. 引言 II. 概述棉花特性分级授权范围设施取样样品处理分级方法数据发送 III 陆地棉分级 A 仪器定级 纤维长度 长度均匀度 纤维强度 纤维细度 色泽 杂质 B 目光定级 色泽等级 叶屑等级 准备 外来物 IV 美洲长绒棉分级 V 分级数据的可靠性 VI 质量控制 过程控制 仪器性能参数 实验室空气调节 样品调湿 实验室照明 校准棉样的选择建立校准棉样的数据仪器校准抽查计划 VII 附录附录A: 美国陆地棉色泽表附录B: 美洲长绒棉色泽表 一、 引言: 1907年国际棉花业的群代表在佐治亚洲的亚特兰大市开会,讨论在棉花销售过程中出现的一些严重问题.大会通过一项议案,议制定一个统一的棉花标准.以“消除市场间的价格差别,为解决争端提供方法.使棉农更好地认识其产品的价值,因而使其处于更有利的协商地位,并为棉花交易带来很大的益处”.为对此及随后几年的相似呼吁作出响应,国会通过法律授权美国农业部(简称USDA)制订棉花等级标准并提供棉花分级服务.这样使开始了工业界与政府部门间的合作,该合伸一直很强并延续到今天.这种长期的伙伴关系展示了政府与工业界如何相互配合,彼此尊重对方所起的作用,从而为国家和国外客户带来持续的利益. 二、 概述棉花特征 从植物学角度讲,主要有三类棉花具有重要的商业意义. 第一类(Gossypoum hirsutum)源于墨西哥和中美洲地区,已在美国得到开发并广泛使用,在美国棉花产量中占百分之九十五以上.此类棉花在美国称为美洲陆地棉,其长度在大约7/8至15/16英寸(2.22—2.38cm)范围之间. 第二类(G . barbadense)约占美国棉花产量的百分之五,源于南美洲地区.它在美国称为美洲长绒棉,但通常也称为特长纤维(简称ELS)棉花,其长度在11/4至19/16英寸(3.18—3.97cm)范围之间. 第三类(G . herbaceum和G. . arboreum)为短纤维(1/2至1英寸)(1.27—2.54cm)棉花,它们源于印度和东亚,美国不生长此类棉花. 在一磅棉花中可能布一亿根或更多纤维,每根纤维是单个细胞在棉籽表层生长出来的.在生长早期纤维以薄壁管的形式达到其最大长度.当成熟时,纤维素 积在管内壁上从而使纤维壁增厚,而中心是空的.当生长结束以及有机质死亡时,纤维收缩并围绕其自身的轴扭曲. USDA有13个棉花分级设施,分布在棉花产地.这些设施专门设计以便使用大容量仪器(HVI)检测法进行分级.在这些设施中温度和湿度得到严格控制以保证精确地测量所有样品. 分级: 本文中“棉花分级”一词是指应用USDA制订的标准过程来测定原棉的那些会影响成品质量和/或生产效率的物理性质.目前USDA分级包括测定纤维长度、长度均匀度、强度、细度、色泽、叶屑和外来物.研究和开发快速测定其它重要纤维特征(例如成熟度、粘度和短纤维含量)的技术还在继续进行. 授权: USDA棉花分级服务由美国棉花统计和估计法案、美国棉花标准法案和美国棉花末来法案授权.所有用户都需交一定的分级费用. 范围 事实上USDA应棉农的要求对所有美国生产的棉花进行分级.尽管分级不是明文规定的,但棉农发现它对推销其棉花及参加USDA价格支持项目至关重要. USDA也对纽约棉花交易所根据合同所订购的棉花在交运之前进行分级,并为工业界提供仲裁性分级.分级服务也面向买者、制造商、育种者、研究人员和其它要求这一服务的人员. 设施: USDA有13个棉花分级设施,分布在棉花产地.这些设施专为棉花分级而设计,工作人员全部是USDA人员. 取样: 在轧棉机中,棉花纤维与种子分开,植物残留和其它杂质得到去除,然后棉花纤维被压成包.一位有执照的取样人员从该包棉花的每边各取115克的样品,共230克的样品由代理人或指定的货运商送到该地区的USDA分级设施.轧棉机和仓库的管理人员为有执照的取样人员,他们在USDA监督之下执行这一工作. 样品被送到USDA分级设施处后,即进行调湿以在分级过程开始之前使其水分含量到达指定的范围内.样品由传送带到分类站.纤维测定结果经电子通讯线路传送到分级设施的计算器数据库中并可立即与客户见面.分级过程与轧棉同期进行,以在棉花出售时为棉农和购买者提供重要的质量信息.在生产旺季,USDA在全国范围内每周进行分级提供数据的棉包多达两百万个.剩余的样品由USDA出售,其收入用于补偿分级所耗. 分级方法: USDA的分级技术保持不断更新,采纳最新的方法和设备,从而为棉花业销售和加工棉花提供尽可能好的质量信息.此系统正在从依靠人的感觉迅速移到采用大容量、高精度仪器,使得测定在几秒钟内完成.一旦技术的开发成功且仪器足够精确,USDA将立即转换到全仪器分级. 数据发送 棉花分级数据通过计算器间的远程通信、磁盘、磁带、打孔卡和计算器打印报告提供给生产者或其代理人.最常用的方法是采用远程通信,因为客户可在分级完成后立即获得分级数据.该数据库可通过远程通信访问,它包含了当年和上一年棉花的分类数据.只有棉花的当前拥有者才可查看到分级数据.样品通常是每日从取样点收集,然后送到当地USDA分级设施. 三、 陆地棉分级 A 仪器定级: 以下质量因素由大容量、高精度仪器测定,通常称为“HVI”分级. 纤维长度 纤维长度是较长一半纤维的平均长度(上半部平均长度),以1/100和1/32英寸来表示(请参阅以下转换表).测定时将一束平行的纤维通过一个检测点,该束纤维的形成是通过用钳子从棉花样品中抓取一些纤维,然后将其梳理并刷直. 陆地棉纤维长度转换表 英寸 1/32英寸 英寸 1/32英寸 0.79和更短 24 1.11 — 1.13 36 .80 -- .85 26 1.11 – 1.13 37 .86 -- .89 28 1.14 – 1.17 38 .90 -- .92 29 1.18 – 1.20 39 .93 -- .95 30 1.21 – 1.23 40 .96 -- .98 31 1.24 – 1.26 41 .99 – 1.01 32 1.27 – 1.29 42 1.02 – 1.04 33 1.30 – 1.32 43 1.05 – 1.07 34 1.36 和更长 44 和更长 1.08 – 1.10 35 纤维长度主要由品种决定,但如果棉花植株生长在极端温度和水分条件下或营养缺乏,则纤维会变短.轧棉机中过分清理和/或干燥也会造成纤维变短.纤维长度影响纱线强度和均匀度以及纺纱效率.棉纱的细度也受纤维长度的影响. 长度均匀度：长度均匀度是纤维平均长度与较长一半纤维平均长度的比值.以百分数表示.如果一包棉花中的所有纤维都一样长,则均匀度指数为100.但棉花纤维在长度上存在天然的差异,因此长度均匀度总是低于100.下表可用来作为解释长度均匀测量的指南. 均匀度程度 HVI 长度均匀度(百分比) 很高 > 85 高 83 -- 85 中等 80 -- 82 低 77 -- 79 很低 < 77 长度均匀度影响棉线均匀度和强度以及纺织过程的效率.它也与短纤维(短于1/2英寸的纤维)含量有关.均匀度低的棉花往往含有高百分比的短纤维.这种棉花会难于加工,并且易出低质量棉线. 纤维强度：强度以克/特克斯表示.特克斯是1,000米纤维的克重数.因此,强度即是拉断一个特克斯单位的纤维所需的力,以克为单位.下表可作解释纤维强度测定的指南. 强度 HVI 强度(克/特克斯) 很强 31 和以上强 29 – 30 平均 26 – 28 中等 24 – 25 弱 23 和以下 测定强度所用的棉花与测定纤维长度所用的棉花为同一束.该束棉花由两个钳子夹住,中间相距1/8英寸,然后测定拉断纤维所需要的力.纤维强度很大程度上取决于品种,也会因植物缺乏营养和天气因素受到影响. 纤维强度和棉纱强度之间存在很大的相关性.同样,纤维强度高的棉花更能承受加工过程中的断裂. 纤维细度: Micronaire(马克隆值)是纤维细度和成熟的量度.采用一个气流计来测定恒定重量的棉花纤维在被压成固定体积后的透气性. 样品一送到USDA分级设施即进行调湿,以在分级过程开程前使其到达标准的水分含量. 纤维细度测定值受生长环境影响,例如水分、温度、阳光、植物营养、棉株密度或棉铃数量等. 纤维细度在几个方面影响加工性能及最终产品的质量. 在开棉、清棉和梳理过程中,低马克隆值或细纤维的棉花要求较慢的加工速度以避免损坏纤维.用细纤维制造出的棉纱其横断面中含较多纤维,因而纱线的强度较大.染料的吸收和保留程度随纤维成熟度而变化,纤维越成熟,其染料吸收和保留程度越高. 色泽: 棉花色泽由反射(Rd)和黄色(+b)决定.反射显示一个样品明亮或暗淡的程度,而黄色则显示颜色沉积的程度.采用一个三位数的色泽代码,通过在陆地棉花的Nickerson-Hunter棉花比色图上找出Rd和+b数值的交叉点来决定色泽代码. 影响棉花色泽的因素有雨量、冰冻、昆虫、霉菌以及通过接触土坏、草或棉花植株的叶子而受到的污染等.在轧棉前后的储藏过程中过分的水分和温度条件也会影响棉花颜色.当棉花颜色因环境因素而变差时,加工效率降低的可能性就增大.颜色变差也会影响到纤维吸收和保留染料以及整理的能力. 杂质: 杂质是棉花中非棉纤材料(如叶屑和棉壳)的量度.用一台攫象机对棉花样品的表面进行扫描,计算出杂质所占的表面积百分数.尽管杂质测定和目测叶屑等级不一样,但它们之间有相关性. 杂质测定与目测叶屑等级间的关系 杂质测定(4年的平均结果)(%面积) 目测叶屑等级 0.12 1 .20 2 .33 3 .50 4 .68 5 .92 6 1.21 7 B. 目光定级 尽管USDA用仪器测定色泽和杂质,由目光定级色泽、叶屑和外来物的传统方法仍对棉花工业界有用,正式分级的一部分. 分级结果由当地分级设紫保存计算器数据库中,棉农或其代理人可在分级完成后立即得到结果.数据发送的标准方法是通过计算器间的电子通信,单包棉花的数据只提供给当前棉花的拥有者.批发商和生产商在获取棉花拥有权后即可以从Beltwide中央数据库中获得数据. 色泽等级: 美洲陆地棉有25个正式色泽等级,另加5种低级别颜色,如下图所示. USDA保存其中15个色泽等级的物理标准,其它的则为描述性标准. 陆地棉花色泽等级1993年生效 白色 轻微有斑点 有斑点 污斑 黄渍 1 Good Middling 11* 12 13 - - 2 Strict Middling 21* 22 23* 24 25 3 Middling 31* 32 33* 34* 35 4 Strict Low Middling 41* 42 43* 44* - 5 Low Middling 51* 52 53* 54* - 6 Strict Good Ordinary 61* 62 63* - - 7 Good Ordinary 71* - - - - 低级别 81 82 83 84 85 *物理标准..其它都是描述的标准 叶屑等级: 目测叶屑等级是对棉花中棉花植物叶子碎片数量的视觉估计． 有7个叶屑等级，从1到7，都有物理标准.另外,等外品是描述的. 叶屑含量受棉花品种、收获方法、和收获条件的影响.轧棉后留在皮棉中的叶屑数量取决于轧棉前棉花中的叶屑数量,以及所使用的清理和干燥设备的类型和数量.即使采用最仔细的收获和轧棉方法,仍会有一小部分叶屑留在皮棉中. 对加工商来说,叶屑是无用的,去除它需要花费资金.另外,小的叶屑碎片总是无法完全去除,它们影响纺织品的质量. 准备: “准备”一词是用来描述轧棉后皮棉的平滑或粗糙程度的.不同的收获、处理和轧棉方法会造成准备上的差异,有时这种差异很明显. 外来物: 外来物是棉花中除纤维或叶屑之外的任何物质,例如外壳、草、种子碎片、灰尘和油.分级员在分级文件中应说明外来物类型及数量(少或多).
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