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颜色级指标配棉要求简析
王士心
（中国纱线网网友）
摘要：通过对国家新标准GB 1103.1—2012中关于颜色级的分析，探讨了新标准下对配棉工作提出的新要求，阐述了对配棉方案的内在质量指标和颜色差异的控制措施，通过实例介绍了配棉质量控制程序，提供了混棉参考指标。
关键词：配棉；颜色级；黄度；纺纱均匀指数；内在质量指标；色差

棉花国家新标准GB 1103.1-2012《棉花 第1部分：锯齿加工细绒棉》已经于2013年9月1日起开始实施。新标准的显著特是以颜色级取代了使用近40年的品级指标，实现了颜色级指标的仪器化检验。新标准的实施对棉纺企业的配棉管理工作提出了新的要求。
1 GB 1103.1-2012的分析
1.1 新老标准的对比分析
要用好棉花新标准，就必须对新旧标准的主要区别，新标准的主要特点和要求进行深入分析和学习。新老标准的主要区别见表1。
表1 细绒棉新老标准对比分析
项目
新标准
老标准
质量指标
色泽级
品级
评级要素
黄度（+b）、反射率(Rd )
色泽特征、轧工质量、成熟程度
评级方法
根据HVI测试仪检测数据评定，属于定量评定，比较客观；也可由检验员人员根据实物标准进行感官检验。
主要依靠检验员的主观来评定，需要检验人员积累丰富的实践经验，受人为因素影响较大。
实物标准
品级评定与轧工质量分别制做了实物标准，方便色泽特征与轧工质量的详细划分。
只有品级的评定，没有轧工质量的评定。轧工质量须根据文字描述来判断，比较抽象，不便于掌握。
评级划分
按黄度（+b）和反射率(Rd )共为13个级，白棉3级为颜色标准级。
品级按色泽特征、轧工质量和成熟程度分为1-7级， 3级为品级标准级。
长度划分
取消了“六、七级棉花的长度均按 25 毫米计，记为25.0mm”的限制。
六、七级棉花的长度均按 25 毫米计，记为25.0mm。
轧工质量
根据皮棉外观形态粗糙及所含疵点种类的程度，轧工质量分好（G）、中（M）、差（W）三档，每档均有具体的参考指标，并分别制做了实物标准。
是评定品级的参考指标之一，以文字定性描述为主，提供部分参考标准。
分级指标
增加了断裂比强度、长度整齐度指数分级代号。断裂比强度分为S1～S5级，长度整齐度指数分为 U1～U5五级。
分级不考虑断裂比强度、长度整齐度指数。
Mic测试
对批样逐样测试马克隆值。
按GB/T 6498检验时随机抽取批样数量的30%作为马克隆值试验样品。
质量标识
按棉花“主体颜色级、长度级、主体马克隆值级”顺序标示。
按棉花“类型、主体品级、长度级、主体马克隆值级“顺序标示。
1.2 GB 1103.1-2012的颜色级划分
在GB 1103.1-2012《棉花 第1部分：锯齿加工细绒棉》标准中，锯齿加工细绒棉依据黄度（+b）划分为白棉、淡点污棉、淡黄染棉和黄染棉4种类型。依据明暗程度(Rd )，白棉分5个级别，淡点污棉分3个级别，淡黄染棉分3个级别，黄染棉分2个级别，共13个级别。白棉三级为颜色级标准级。仪器检验颜色级时，按黄度（+b）和反射率(Rd)的值，在棉花颜色分级图中对应的类型线和等级线所划分的区域确定颜色级。颜色级用两位数字表示，第一位是级别，第二位是类型。颜色级代号见表1。
表2 锯齿加工细绒棉的颜色级划分
级别
类型
白棉
淡点污棉
淡黄染棉
黄染棉
1级
11
12
13
14
2级
21
22
23
24
3级
31
32
33
-
4级
41
-
-
-
5级
51
-
-
-
在棉花颜色分级图上（见图1），横向坐标为黄度（+b）值，表示饱和度；纵向坐标为反射率（Rd），表示亮度（明暗程度）。高等级靠近图的顶部，低等级靠近图的底部，灰色靠近左下部，有染污和黄染的靠近右部。

图1 锯齿加工细绒棉颜色分级图
在图1中，棉花分级线具有一定的边界条件，其边界可以分别用细绒棉分类分级线方程式来表达，并可以根据分类分级线方程式计算出每个颜色级的区间范围，这样任意一个颜色级都可以通过黄度（+b）和反射率（Rd）的值进行标定。
1.3 原料的纺纱性能表征
HVI数据众多，主要有棉纤维上半部长度、整齐度指数、断裂比强度、马克隆值等，这些指标之间相互影响，配棉时必须综合考虑。
上半部长度：棉纤维长度是原棉最重要的内在质量指标之一。纤维长度长，纤维之间接触机会多，纤维间抱合力增加，成纱强力高，特别是在纺细特纱时，纤维长度对成纱强力的影响更显著。
整齐度指数：纤维长度整齐度指数表示纤维长度分布均匀或整齐的程度，对纱线的条干有重要影响，同时对纱线的强度和原棉的制成率也有影响。
断裂比强度：当棉纤维断裂比强度大时，必然是纤维密度小或强力高，对成纱强力有利，同时因纤维不易断裂，落棉少，制成率高，有利于降低用棉量。
马克隆值：马克隆值对成纱质量的影响实际上是纤维细度与成熟度对成纱质量的综合影响。对同一原棉品种，马克隆值过高时，纤维过成熟，纤维天然转曲较少，纺同样号纱时，纱线截面内纤维根数减少，纤维抱合力较差，成纱强力较低。马克隆值过低的棉纤维容易产生有害疵点，染色性差，断头率高，成纱强力同样较低。
纺纱均匀性指数：纺纱均匀性指数（SCI）是反映纤维连续可纺性的指标。SCI 指数由一个公式来计算，可实现对配棉方案进行成纱质量的预测或仿真。纺纱均匀性指数与原棉各主要指标的关系：
SCI＝－414.67＋2.90 Str－9.32 Mic＋1.94 Len＋4.74 Unf＋0.65 Rd＋0.36（＋b）
其中：
Str----纤维断裂比强度（cN/tex）；
Mic----马克隆值；
Len----上半部平均长度（mm）；
Unf----长度整齐度（%）；
Rd----反射率（%）；
（+b）----黄色深度（%）。
如果选用英寸(Inches)为 Len(上半部平均长度)的度量单位，Len的系数应为49.17。
SCI值越大，成纱强力和连续可纺性越好。
2 棉花新标准下对配棉的要求
棉纺企业的配棉是根据产品质量要求按一定比例将不同性能指标的原棉进行组合的工作，在采用新标准的情况下，如何按新标准的要求进行合理配棉，保证产品质量的稳定性和一致性，特别是利用新标准的颜色级来控制产品出现色差问题，是棉纺企业需要认真研究的问题。
从纺纱均匀性指数SCI的表达式中可以看出，表征原棉内在质量指标的断裂比强度、马克隆值、上半部平均长度、长度整齐度这四项指标主要影响成纱内在质量指标，包括成纱强度、条干等，而表征原棉外观质量指标（即色泽级）的反射率、黄色深度这两项指标主要影响成纱的色泽特征。
2.1 成纱内在质量指标的配棉控制
控制成纱内在质量指标的一致性，主要应从控制配棉成分的断裂比强度、马克隆值、上半部平均长度、长度整齐度这四项指标入手，稳定接批混棉这四项指标的稳定性。
为方便配棉稳定性的定量考核，可以将这四项指标分别进行分级，并对每一个级别赋予相对应的权重，见表3。
表3 原棉内在质量指标分级表
级别
A级
B级
C级
D级
E级
权重
1
2
3
4
5
上半部平均长度（mm）
≥31.0
≥29.0；＜31.0
≥27.0；＜29.0
≥25.0；＜27.0
＜25.0
长度整齐度（%）
≥85.0
≥83.0；＜85.0
≥80.0；＜83.0
≥77.0；＜80.0
＜77.0
断裂比强度（cN/tex）
≥31.0
≥29.0；＜31.0
≥27.0；＜29.0
≥25.0；＜27.0
＜25.0
马克隆值
≥3.65；＜4.25
≥3.45；＜3.65
≥4.25；＜4.95
＜3.45
≥4.95
在配棉过程中，接批原料各项指标应尽可能控制在表3的一个等级差波动范围内，如上半部平均长度差异小于2mm，长度整齐度差异小于2%，断裂比强度差异小于2cN/tex，马克隆值差异小于0.2。同时，还可以利用模糊数学去对配棉中的每一批原棉进行内在技术等级的定量评定，然后根据每一批原棉的混用比例加权平均计算出混棉的平均内在技术等级，从而对配棉指标的变化情况进行定量评价。比如，一批原料的质量指标为：上半部平均长度28.1mm，长度整齐度81.3%，断裂比强度29.1cN/tex，马克隆值3.72，那么这批原料的综合内在技术等级评定过程可以按表4的计算过程进行评定。
表4 原棉内在质量指标定量评定表
评定指标
级别
A级
B级
C级
D级
E级
权重
1
2
3
4
5
上半部平均长度（mm）
28.1
计算过程

（28.1-27）/2
（29-28.1）/2

得数
0
0.55
0.45
0
0
长度整齐度（%）
81.3
计算过程

（81.3-80）/3
（83-81.3）/3

得数
0
0.43
0.57
0
0
断裂比强度（cN/tex）
29.1
计算过程
（29.1-29）/2
（31-29.1）/2

得数
0.05
0.95
0
0
0
马克隆值
3.72
得数
1
0
0
0
0
级别隶属度
计算过程
（0+0+0.05+1）/4×1
（0.55+0.43+0.95+0）/4×2
（0.45+0.57）/4×3
（0+0+0+0）/4×4
（0+0+0+0）/4×5
得数
0.2625
0.965
0.765
0
0
内在技术等级
计算过程
0.2625+0.965+0.765
得数
1.9925
从表4的计算评定过程可以看出，该批原料的综合内在质量指标可定量评定为1.9925，用同样的评定方法，可以将配棉中的各批原料分别评定，然后按照各批原料的混用比例进行加权平均，获得混棉的综合内在质量指标，同一品种、同一批号的棉纱，其配棉成分的综合内在质量指标应基本稳定，如果差异较大，生产出来的产品质量就不能保证一致性和稳定性。
2.2 成纱色差的配棉控制
在棉纺企业中，因配棉调整或原料接批造成纱线出现色差的情况并不少见，那么在新标准下如何杜绝因配棉问题造成的纱线色差呢？我们知道反映原棉色泽特征是黄度(+b)和反射率（Rd）这两个指标，由于不同颜色级的原棉混合后，各批原棉的颜色并不“相溶”，仍保留原颜色，因而如果混棉中各批原料的黄度（+b）、反射率（Rd）差异过大而且混合不均匀就很容易造成纱线的色差，其中因配棉的黄度（+b）差异过大产生的成纱色差在感官上就可以发现；而因配棉的反射率（Rd）差异过大产生的成纱色差在荧光灯源下也可以发现。因而为防止因混棉成分组合不合理而产生的色差，需对混棉颜色级进行控制和评价。
2.2.1 控制成纱色差的配棉原则
（1）混棉中最好确定一个主体颜色级，其它颜色级最好是与主体颜色级相邻的颜色级，同一个配棉成分中的颜色级跨度不宜过大。颜色级类别跨度最好不要超过3个，级别跨度最好不要超过4个。
（2）接批原料的黄度（+b）、反射率（Rd）与原批号原料的指标不能偏离过大。原则上要用同类型、同级别的原料进行接批。
（3）混棉中各批原料的黄度（+b）变异系数应小于8.0%、反射率（Rd）变异系数应小于6.0%。
2.2.2 混棉颜色级的评价和确认步骤
（1）运用重量加权平均公式，计算混棉的重量加权平均黄度（+b）和反射率（Rd）值。
（2）计算混棉黄度（+b）和反射率（Rd）变异系数。
（3）根据计算结果评价配棉方案的优劣，评价配棉方案的可行性。
（4）必要时对配棉成分进行调整，重新计算黄度（+b）和反射率（Rd）变异系数并评价配棉方案。
（5）确认混棉方案。
（6）制定排包图交车间执行配棉方案。
3 应用实例
表5是某公司一个产品的配棉方案，从表中可以看出，配棉中各批原棉的内在质量指标一致性较好，黄度（+b）变异系数7.28%，反射率（Rd）变异系数1.95%，计算综合内在技术品级稳定在2.0左右，因此这个配棉方案是可行的。
表5 某公司某品种配棉方案
序号
配用比例（%）
原棉指标
计算综合内在技术品级
上半部平均长度（mm）
长度整齐度（%）
断裂比强度（cN/tex）
马克隆值
黄度（+b）
反射率（Rd）
1
35.8
29.98
82.17
32.00
4.49
7.6
81.7
1.95
2
26.4
29.82
81.87
31.41
4.71
8.3
78.1
1.99
3
13.6
29.60
81.96
31.19
4.65
9.2
82.5
2.01
4
13.6
29.80
81.57
31.78
4.59
8.1
78.9
2.02
5
5.3
29.61
81.72
30.97
4.61
7.8
81.3
2.04
6
5.3
29.8
83.10
31.49
4.64
9.1
79.8
1.89
加权平均
29.83
82.01
31.62
4.60
8.16
80.36
1.98
变异系数(%)
0.44
0.61
1.09
1.46
7.28
1.95
2.53
现在，该公司序号为4的这批原棉库存量偏少，需要减少用量，替补进序号为7的一批原棉，调整后的配棉方案见表6。
表6 某公司某品种调整后的配棉方案
序号
配用比例（%）
原棉指标
计算综合内在技术品级
上半部平均长度（mm）
长度整齐度（%）
断裂比强度（cN/tex）
马克隆值
黄度（+b）
反射率（Rd）
1
35.8
29.98
82.17
32
4.49
7.6
81.7
1.95
2
26.4
29.82
81.87
31.41
4.71
8.3
78.1
1.99
3
13.6
29.60
81.96
31.19
4.65
9.2
82.5
2.01
4
6.8
29.80
81.57
31.78
4.59
8.1
78.9
2.02
5
5.3
29.61
81.72
30.97
4.61
7.8
81.3
2.04
6
5.3
29.8
83.10
31.49
4.64
9.1
79.8
1.89
7
6.8
30.44
83.43
31.05
4.26
10.9
80.1
1.77
加权平均
29.88
82.13
31.57
4.58
8.34
80.44
1.96
变异系数(%)
0.89
0.81
1.12
3.04
12.10
1.81
4.50
从表6可以看出，虽然改变配棉成分后的各项加权平均指标相差并不大，但我们看到接批原料马克隆值、黄度（+b）和计算综合内在技术品级偏离原配棉成分的加权平均值较大，造成它们的变异系数变大，特别是黄度（+b）偏离原配棉成分加权平均值达到2.74，造成黄度（+b）变异系数达到12.10%，如果该配棉生产的纱线与原配棉生产的纱线在后工序混织，将有可能造成布面色差、横档问题，因此该混棉方案不宜作为原配棉方案的接批方案使用。如果因原料供应问题只能使用该配棉方案投入生产，建议与原配棉方案进行分批管理，销售时向客户交代清楚，以防止出现索赔问题。
4 结语
在新的棉花质量评判标准下，棉纺企业的配棉管理工作也需要与时俱进，充分利用新标准的各项技术指标，根据纺纱品种不同的质量要求合理选配原棉，合理制定和优化配棉方案，以保证产品质量的稳定性和一致性，特别是要充分利用混棉的黄度（+b）变异系数、反射率（Rd）变异系数等指标来预防产品出现色差等质量问题，尽可能减少客户投诉，降低企业的产品质量风险。

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