中国棉花质量检验之路何在？

紫帆

突破6000万纱锭的中国棉纺产能直接决定了将受到棉花质量的制约，这种制约势必影响到棉纱、棉布等产品的质量，甚至是行业的经济效益。而在过去的几年里，由于棉花（尤其是棉花质量）问题对棉纺织行业的健康成长造成了很大的冲击，给行业进步带来了很大的困难。因此国务院在2003年提出对棉花质量进行逐包检验，以满足棉纺织行业健康发展的需求。但是在自身能力不足的情况下，仅仅依靠美国HVI棉花检测仪器，真能解决多年来一直困扰行业发展的中国的棉花质量检测问题吗？该不该打破对HVI的盲目崇拜？中国棉花质量检验究竟路在何方？<br /><br />　　中国棉花质量检验改革引入HVI <br /><br />　　中国绝大多数和棉花相关的企业仍然采用传统的手感目测为主，结合仪器检验，对棉花质量进行系统检测。棉纺企业采用这类传统检验方法进行合理配棉，以达到根据棉花质量最优使用纤维原料的目的，在这方面许多中国棉纺企业已经积累了丰富的经验。<br /><br />　　目前世界上对棉花质量检验最快速的检测系统是Uster公司的HVI系统，其检测标准是以美国棉花（标准棉样）作为校准棉样的美国标准。诸多中国棉花种植企业、棉花收购企业、棉纺企业等都在不同时期购进该类检测系统，希冀对棉花质量进行快速准确的检测。<br /><br />　　根据国务院提出的从2004年9月1日起将对中国棉花收购试行棉花质量逐包检验的要求，由国家纤维检验局牵头进行了棉花大容量快速检验（High Volume Inspection，简称：HVI）标准的制订。<br /><br />　　中国棉花研究所于2004年年初在国家纤维检验局牵头下，在全国各地进行棉花的随机取样（取样数：25179），采用Uster的HVI系统进行检测，试图获得这些棉样在该类棉花检测系统的分布规律，建立中国棉花检测的标准体系，以替代传统人工在棉花流通领域所需的快速棉花定级方法。<br /><br />　　仍然在国家纤维检验局的牵头下，由国家纤维检验局、中国棉花协会、东华大学、中国棉花研究所、河南省农业厅和一些地方纤维检验所的有关专家，以中国棉花研究所的实验结果为基础，进行&quot;中国棉花仪器化标准&quot;的制订。经过3个多月的努力，已经形成&quot;标准&quot;初稿，并有望在2004年9月1日起在中国国内试行。<br /><br />　　长岭集团经过近一年的努力，将在2004年8月推出6套他们研制的HVI检测仪器，基本按照Uster的HVI检测系统的原理进行该类仪器的研制（仪器型号：XJ120），很接近Uster公司的HVI检测仪，是否适用于中国的棉纺企业，还有待考证。<br /><br />　　HVI中国棉花检验之路是否可行？<br /><br />　　虽然在多方的努力下，&quot;中国棉花仪器检验标准&quot;即将出炉，但是其理论基础何在？是否能满足和更新传统棉花质量检验的要求？是否能满足对棉农的棉花进行优质优价的市场定位？是否能满足棉纺企业（尤其是中国棉纺企业）精确配棉的要求？答案是否定的。<br /><br />　　大容量棉花纤维快速检测系统是美国在进行棉花收购和交易过程中广泛采用的一种仪器，并在相当长的一段时间内，主导了上述的两项工作。根据美国有关专家的介绍：美国的HVI系统是专家们花费20多年的时间，主要建立起了美国棉花的&quot;色征图&quot;（Rd值、+b值）等相关传递方程--用以快速有效地确定棉花的实际品级，方便地应用于棉花的商业交易过程中的快速检验。<br /><br />　　棉花质量的快速检验的目的不但是为商业交易服务，还要为棉纺织企业提供准确的棉花的相关质量指标，为加工前的精确配棉提供依据。（关键句）但是，HVI的检验方法主要是为棉花（特别是美棉）进行商业交易服务的，部分试验方法不能实现对中国棉花的合理检验，部分试验原理仍然存在着基础理论的缺陷或不足，部分技术关键不能为我们自由调节和控制，有些关键技术的设计可能涉及到我国国计民生的大事情。<br /><br />　　我们来讨论Uster公司的HVI系统的检验项目及其理论基础。<br /><br />　　检验项目<br /><br />　　Uster公司的HVI棉花纤维检测系统能快速进行棉花的检测内容为：纤维长度、长度整齐度、短纤维指数、断裂比强度、纤维细度（马克隆值）、成熟度指数、光反射率（Rd）、纤维黄色深度（+b）、含杂率、纤维回潮率等十项指标。<br /><br />　　这些指标为棉花的分等分级提供较详细的物理数据指标。<br /><br />　　1）HVI检测系统的理论基础--落后还是先进？<br /><br />　　HVI仪器所使用的理论基础是采用：实验数据→经验传递函数→与标准（美棉）棉样相对值的显示，这样的检验方法的理论是起源于上世纪70年代，故其基础本身是十分落后的。现代检测技术应该采用：实验数据→物理量的实现→计算（拟合）理论传递函数→按照检测方法标准和仪器标准显示检测值，这种方法才能真正反映棉花质量数据，以体现在棉农的应得的效益，也是棉纺织行业所希望得到的指标。<br /><br />　　2）HVI检测系统的校正方式--中美标准冲突，以谁为准？<br /><br />　　针对HVI，美国棉花的标准棉样每年要对该仪器的应用软件（数学传递函数）进行修正，即采用大量棉样的检验来建立新的标准棉样，这些标准棉样将作为该类仪器的校正参照样。由于气候等因素的不同，每年美国提供的这些标准棉样的品质变化与中国待测棉花的品质变化也会有很大的差异。一旦美国标准与中国标准发生冲突，以谁为准？<br /><br />　　3）棉花定级标准--能否体现中国棉花的真正品级？<br /><br />　　HVI检测仪器的定级方法是采用&quot;色征图&quot;（Rd值、+b值）方法检验的。<br /><br />　　美国对于棉花色征与纤维综合品质的关系研究花费了20多年的时间总结出来的，相互之间存在一定的相关性；美国棉花种植区域在纬度上相对集中，土壤条件和气候条件差异不很大；美国棉花的种植和采摘都是机械化大生产，人为影响因素很小；美国棉花的主导品种数量在20个左右，品种离散性较小。美国每年为了制定标准棉样，要做8万多个试样试验，才能确定标准棉样。<br /><br />　　反观中国棉花种植范围相当广泛，涵盖了长江流域、黄河流域、西北内陆三大棉区，土地和气候条件差异相当大；中国棉花种植和采摘有机械化作业的，更多是人工作业的，人为影响因素很大；中国棉花注册品种有200多个，实际品种数更多，所以品种离散度也很大。<br /><br />　　通过对中国国内不同地区不同品种的25,179个棉样进行HVI的色征检验，绘制出了中国棉花色征图，并进行了相应等级的制订，希冀通过该色征图的确定，实现中国棉花大容量快速（商业性）检验。但是这些棉花样品的色征图是否真正代表了中国棉花的色泽品级？或者通过美棉标准所检验出中国棉花的Rd值、+b值能否真正体现出中国棉花的真正品级？结论是显而易见的。<br /><br />　　实际应用是通过每年大量的标准棉样（采用标准美棉）对该仪器进行阶段性（每2小时一次）校正；若所使用的仪器需要经常校正的话，一定存在着该仪器的性能稳定性问题；假如大量引进该仪器，还存在着每年大量美国标准棉样的进口问题、设备维护管理问题、试验环境的维护问题等。<br /><br />　　4） 棉花短绒检测--置信度能否确定？<br /><br />　　对棉花短绒的概念，HVI仪器所检测是以12.7mm及以下长度的棉花为短绒的标准，故其传递关系也是按照该理念进行设计的。若要实现中国棉花短绒标准，即16mm及以下长度的短绒检测，其传递过程没有通过实验数据来建立的话，置信度的多少很难确定。更有甚者，计算软件和检测信号之间的接口的盲目上接会造成概念上的模糊，即检测数据似乎是可信的而实际是有较大误差的。基于知识产权的相关因素，HVI仪器制造商也不可能提供软件间的接口代码。<br /><br />　　另外，HVI检测仪在计算短绒时对2mm以下的短绒是不加以计算的，也势必在短绒含量的计算时造成短绒含量偏低的假象，这对我国棉纺织行业进口美棉时的短绒含量计算是非常不利的。<br /><br />　　5） 棉花断裂比强的检测--差异化如何修正？<br /><br />　　棉花断裂比强的检测方法也存在一定的误差。该仪器的快速检验是采用束纤维进行强力检测，再折算成断裂比强。而对于中间握持、两端梳理的纤维束来说，其排列分布是呈平行四边形，故其检测结果因纤维的短绒含量、夹持方法、计算方法的误差而导致与实际结果间存在一定的差异。如何修正，也存在着软件要重新编制和软件间接口代码的问题。<br /><br />　　6） 棉花细度检测--仍待研究？<br /><br />　　中国棉花细度相对美棉较细，HVI检测细度和成熟度的方法是用二次压缩法检测的，而中国棉花的细度和成熟度的压缩气流、压缩时间、二次气流间隔等是否能和美棉完全相关，仍值得进一步核实和研究。<br /><br />　　美国标准的HVI只能是过渡<br /><br />　　HVI检测系统确实具有大容量快速检验的功效，但这些检测结果是否经得起中国传统棉花检验结果的复核？是否能满足棉花收购和交易时的精确定级？是否能满足棉纺企业对棉花各类参数指标的精确检测？针对这些疑问，国家纤维检验局又对色征图和人工视觉评级检验的相关性检验进行复核，结果是：高等级的棉花纤维，在纤维视觉等级差异很大（2级，甚至3级）的情况下，HVI无法检测出其差异。HVI建议使用的级差分级分辨精度（Rd）区间为5~20，而根据实验级差分级分辨精度区间选定在5~10时，对于中级棉花的分级分辨具有较好的分辨精度，相关性好。不同等级的棉花（尤其是高等级的棉花），对于+b的反应相对迟钝，其精度的变化对检验等级的反应不敏感。<br /><br />　　如此大的差异，在棉花品质的实际定级的时候会对棉农的利益或者棉纺企业的利益造成伤害，而这种伤害会影响到最终棉纺织产品的质量稳定和市场定价。<br /><br />　　真正实现中国棉花逐包检验，在现行条件下只能先采用美国的HVI大容量棉花纤维快速检测系统，附之中国棉花纤维&quot;色征图&quot;，该工作作为过渡，使农业棉花种植系统和棉纺织系统逐步对该项工作有一个熟悉和适应过程。同时必须立即展开该领域的系列研究：建立中国棉花等级和纤维色谱的相关关系（运算传递函数）；建立中国棉花的光谱检测系统；建立适合中国棉纺行业所能接受的棉花的束纤维比强度、纤维短绒含量、纤维细度、纤维回潮等的检测方法。只有这样才能真正实现中国&quot;棉花逐包检验&quot; 的目标。<br /><br />　　针对未来美国棉花可能对中国棉花市场产生的冲击，切实保护中国棉农的利益，也为了能获得精确的棉花性能和质量数据，使中国棉纺织行业的利益也得到保证，故不能盲目套用问题多多的HVI检测系统，而是必须尽快实现中国大容量快速检验仪器设备的研究和开发，已经到了刻不容缓 的时候了！

叉子

前些日子世界纺织大会上，姚穆院士已经就这个问题进行了分析，据其透露，国家已经拨款用于制定中国自己的标准和仪器开发，相信不久会有一定改观吧！