Особенности оценки качества хлопкового волокна в соответствии с новыми российскими национальными стандартами (Российская Федерация)

Э.М. Орлова, к.х.н., ведущий научный сотрудник, В.М. Саветников, младший научный сотрудник,А.Н. Рогова, к.т.н., доц., ученый секретарь,В.А. Суменков, к.в.н., доц., начальник отдела. ФГБУ НИИПХ Росрезерва

 

Особенности оценки качества хлопкового

волокна в соответствии с новыми

российскими национальными стандартами

 

Вначале 2010 г. Россия приняла новые стандарты на хлопковое волокно и тем самым осуществила переход от старой системы классификации хлопкового волокна к новой международной системе, принятой многими странами, начиная с 2001 г.

Введено 11 новых национальных стандартов, в том числе ГОСТ Р 53224-2008 «Волокно хлопковое. Технические условия», а также 10 стандартов на методы испытания:

• ГОСТ Р 53236-2008 «Волокно хлопковое. Методы отбора проб»;
• ГОСТ Р 53553-2009 «Волокно хлопковое. Методы определения пороков и сорных примесей»;
• ГОСТ Р 53552-2009 «Волокно хлопковое. Методы определения удельной разрывной нагрузки»;
• ГОСТ Р 53551-2009 «Волокно хлопковое. Методы определения зрелости»;
• ГОСТ Р 53232-2008 «Волокно хлопковое. Методы определения длины»;
• ГОСТ Р 53235-2008 «Волокно хлопковое. Методы определения линейной плотности и показателя микронейр»;
• ГОСТ Р 53234-2008 «Волокно хлопковое. Методы определения цвета и внешнего вида»;
• ГОСТ Р 53233-2008 «Волокно хлопковое. Методы определения влажности»;
• ГОСТ Р 53031-2008 «Волокно хлопковое. Порядок измерения показателей на системе HVI»;
• ГОСТ Р 53030-2008 «Волокно хлопковое. Методы определения клейкости и бактериально-грибкового заражения».

Согласно новому национальному стандарту ГОСТ Р 53224-2008 «Волокно хлопковое. Технические условия» [1], классификация хлопкового волокна осуществляется по типам, сортам и классам, где тип волокна оценивается по длине волокна, сорт – по цвету, а класс – по содержанию пороков и сорных примесей.

Хлопковое волокно подразделяется на семь типов: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 по показателям длины в соответствии с нормами, указанными в табл. 1. При расхождении определения типа по разным показателям приоритет имеет Верхняя средняя длина (UHM), выраженная в миллиметрах.

Типы 1, 2 и 3 относят к длинноволокнистому хлопковому волокну, а типы 4, 5, 6 и 7 – к средневолокнистому.

 

Таблица 1. Нормы хлопкового волокна по типам

Тип	Верхняя средняя длина (UHM)		Штапельная длина (Staple)		Штапельная массодлина, мм, не менее	Линейная плотность, мтекс, не более
	мм	дюйм	дюйм	код
1	33.7-34.3 32.9-33.6 32.2-32.8	1.33-1.35 1.30-1.32 1.27-1.29	1.11/32 1.5/16 1.9/32	43 42 41	40,2 39,2 38,2	125 135 144
2	31.4-32.1	1.24-1.26	1.1/4	40	37,2	150
3	30.7-31.3 29.9-30.6	1.21-1.23 1.18-1.20	1.7/32 1.3/16	39 38	35,2	165
4	28.9-29.8 28.1-28.8	1.14-1.17 1.11-1.13	1.5/32 1.1/8	37 36	33,2	180
5	27.4-28.0 26.6-27.3	1.08-1.10 1.05-1.07	1.3/32 1.1/16	35 34	31,2	190
6	25.8-26.5	1.02-1.04	1.1/32	33	30,2	200
7	25.1-25.7	0.99-1.01	1	32	29,2	более 200

В отличие от старого ГОСТ 3279-76, тип волокна определяется только по его длине, а линейная плотность как показатель не используется. Вместо нее применяется показатель микронейр. По существующему на мировом хлопковом рынке требованию базовым является хлопковое волокно с микронейром от 3,5 до 4,9.

Для классерской оценки длины волокна и в международных показателях используется «Штапельная длина», выраженная в кодах – 1/32 дюйма, а для системы НVI – «Верхняя средняя длина» в мм или дюймах. Показатель «Штапельная массодлина» приведен в стандарте в методах специального назначения.

Удельная разрывная нагрузка дана в виде единого базисного интервала для I-II сортов по всем типам средневолокнистого хлопка и отдельно для длинноволокнистого. Удельная разрывная нагрузка (Str) для I-II сортов длинноволокнистого хлопка составляет 29.4-34.3-(30,0-35.0) сН/текс (гс/текс) и для средневолокнистого хлопка I-II сортов 23.0-27.8-(23.5-28.4)сН/текс (гс/текс).

Хлопковое волокно каждого типа в зависимости от внешнего вида, цвета и наличия пятен подразделятся на пять сортов I, II, III, IV, Vсогласно требованиям, указанным в табл. 2, и в соответствии с образцами внешнего вида.

 

Таблица 2. Характеристика сортов хлопкового волокна

Сорт	Цвет и внешний вид волокна по типам волокна
	1, 2, 3	4-7
I	Белый или белый с природным кремовым оттенком, или кремовый в зависимости от селекционного сорта или района произрастания хлопчатника. Блестящий, шелковистый и плотный на вид	Белый или белый с природным кремоватым оттенком
II	От матово-белого до кремового с оттенками и небольшими желтыми пятнами. Блеск, шелковистость и плотность ниже, чем в первом сорте	От матово-белого до кремового с бледно-желтыми пятнами
III	От матово-белого до кремового или желтого неравномерной окраски с желтыми пятнами. Сероватый оттенок, почти без блеска	От тускло-белого до кремовато-желтого с желтоватыми пятнами с матовым сероватым оттенком
IV	Желтый или бледно-желтый неравномерной окраски с серым оттенком и с бурыми пятнами. Без блеска	От тускло-белого и кремового до желто-кремового с серым оттенком и бурыми пятнами
V	От бурого до желтого с пятнами. Серый	Тускло-белый или тускло-кремовый до ярко-желтого с бурыми пятнами. Серый

Сорт волокна и класс определяются классерским методом или по системе HVI.

При этом для более плавного перехода к новой системе оценки качества методы испытаний по ранее действующим советским стандартам (определение коэффициента зрелости и штапельной массодлины) были сохранены как методы специального назначения.

 

Таблица 3. Характеристика сортов хлопкового волокна по коэффициентам зрелости по ГОСТ 3279-76 и ГОСТ Р 53224-2008

Тип	Сорт
	I		II			III			IV			V
	Коэффициент зрелости
	ГОСТ 3279	ГОСТ 53224		ГОСТ 3279	ГОСТ 53224		ГОСТ 3279	ГОСТ 53224		ГОСТ 3279	ГОСТ 53224		ГОСТ 3279	ГОСТ 53224
1, 2, 3	2,0	2,0		1,8	1,7		1,6	1,4		1,4	1,2		1,2	менее 1,2
4, 5, 6, 7	2,0	1,8		1,8	1,6		1,6	1,4		1,4	1,2		1,2	менее 1,2

Класс хлопкового волокна определяется по содержанию пороков и сорных примесей в зависимости от сорта, согласно нормам, указанным в табл. 4.[1]

 

Таблица 4. Характеристика классов хлопкового волокна

Сорт хлопкового волокна	Нормы массовой доли пороков и сорных примесей, %, не более, по классам хлопкового волокна
	высший	хороший	средний	обычный	сорный
I	2,0	2,5	3,0	4,0	5,5
II	2,5	3,5	4,5	5,5	7,0
III	-	4,0	5,5	7,5	10,0
IV	-	6,0	8,5	10,5	14,0
V	-	-	10,5	12,5	16,0

Сравнение требований ранее действующего ГОСТ 3279-76 «Волокно хлопковое. Технические условия» и нового национального ГОСТ Р 53224-2008 позволяет отметить принципиальные различия в части установления промышленных сортов. Так, при установлении качества по сортам исключены нормы коэффициента зрелости. Вместо этой характеристики предложен показатель микронейр, отражающий в большей степени геометрические характеристики хлопкового волокна, а не степень заполнения волокна целлюлозой. Микронейр только косвенно характеризует зрелость волокна и в значительной степени зависит от селекционного сорта и страны-производителя. В то же время, возможность длительного хранения хлопкового волокна определяет именно его зрелость. Сравнительные характеристики сортов хлопкового волокна по коэффициентам зрелости по ГОСТ Р 53224-2008 и ГОСТ 3279-76 приведены в табл. 3. При расхождении в определении сорта приоритет имеет классерская оценка цвета и наличия пятен образца, проводимая сличением образцов с эталоном внешнего вида по ГОСТ Р 53234-2008.

Таким образом, в соответствии с требованиями нового ГОСТ Р 53224-2008, характеристика сортов по коэффициенту зрелости имеет тенденцию к завышению сорта. Например, по ГОСТ 3279-76 хлопковое волокно с коэффициентом зрелости 1,8 относилось ко второму сорту, а по ГОСТ Р 53224-2008 относится к первому и т.д. [2].

Указанные отличия требований ГОСТ 3279-76 и ГОСТ Р 53224-2008 по определению сорта хлопкового волокна не дают возможности без дополнительных исследований установить качество волокна, пригодного для длительного хранения.

Классификация хлопкового волокна представляет собой различные способы измерения его общего качества и физических свойств, которые влияют на качество готовой продукции.

В зависимости от места и условий произрастания разные сорта хлопка значительно отличаются друг от друга по качеству и свойствам волокна. На качество влияют плодородность почвы, погодные условия (осадки, температура и т.д.), орошение, удобрения, повреждения, продолжительность вегетационного периода от посадки до сбора урожая хлопка, методы уборки, джинирования, хранение, а также целый ряд других параметров [3].

Для выращивания хлопка требуются достаточно специфические климатические условия. Комбинация высокой температуры, сухого воздуха и обилия воды встречается нечасто. Преимущественно хлопок выращивают в дельтах крупных рек. До настоящего времени ареал промышленного выращивания хлопчатника практически не изменился.

Ограниченность территорий, пригодных для экономически обоснованного возделывания хлопка, приводит к тому, что в мире практически нет возможности увеличивать объемы посевных площадей. Единственный ресурс для увеличения объемов производства хлопка в мире – это увеличение его урожайности, т.к. площадь пригодных для хлопка земель ограничена. Для получения высоких урожаев в промышленном хлопководстве активно применяют химические препараты. Пестициды против различных вредителей растений, гербициды против сорняков, фунгициды против грибковых заболеваний, дефолианты для сбрасывания у хлопка листьев (во время сбора урожая). На хлопковые поля с обычным хлопком выпрыскивают примерно 20% всех пестицидов и 25% всех инсектицидов в мире. Все эти вещества ядовиты, устойчивы к разложению и, накапливаясь в почве, наносят невосполнимый вред окружающей среде.

С целью уменьшения затрат на химические реагенты для борьбы с вредителями в США в конце 90-х годов были начаты исследования по выведению генетически модифицированного хлопка [4].

Хлопчатник стал одной из первых культур, при выращивании которой были использованы генномодифицированные (ГМ) семена. Впервые такие семена были опробованы в Австралии. В настоящее время около 26% мировых площадей под хлопком засеяно ГМ или биотехническими сортами хлопка, что составляет примерно 35% общего мирового производства. В Бразилии отмечается почти 200%-ное повышение урожайности за последние 10 лет, в основном, за счет внедрения ГМ-семян. В Индии при проведении полевых испытаний урожайность повысилась до 400%. Крупнейшим производителем генетически модифицированного хлопка является Китай. В Австралии, с которой собственно начался парад ГМ-хлопка по планете, на сегодняшний день весь хлопок генетически модифицирован.

Однако использование генетически модифицированных семян является причиной масштабной полемики во всем мире. Выращивание ГМ-хлопка показало свою оборотную, совершенно неприглядную сторону. Научные исследования показали, что в местах выращивания ГМ-растений уничтожаются целые группы насекомых, возникают новые мутированные формы.

Китайский журнал «Наука» опубликовал результаты своих исследований, в которых указывается, что ГМ-хлопок в самом начале действительно эффективно сдерживал размножение основных паразитов [5]. Значительно сократилось число хлопковой моли. Но тем самым нарушился экологический баланс. Популяции клопов с большой скоростью увеличиваются вслед за расширением зоны произрастания ГМ-растительных культур и в некоторых районах Китая уже стали настоящим бедствием, отмечают учёные пекинского Исследовательского института защиты растений. Кроме того, от этих насекомых страдают также и расположенные поблизости другие культуры, такие как виноград, яблоки, сливы, персики и другие, на площади 26 млн га.

Ясно, что пока невозможно оценить потенциальный экологический дисбаланс, который вызовут ГМ-культуры. Реальную угрозу представляет возможное скрещивание с другими сельскохозяйственными культурами, если рассматривать хлопок как непищевую культуру. На сегодняшний день можно говорить также о том, что использование ГМ-семян в пищевой цепочке наносит ущерб здоровью, если иметь в виду, что побочные продукты, получаемые в результате посева хлопковых семян, используются как основной источник белка и животных кормов в животноводстве. В Центральной Азии принято использовать хлопковое масло при приготовлении традиционных блюд, и в результате этого ГМ-хлопок становится частью пищевой продукции.

Единственной разумной альтернативой в борьбе с распространением вредителей является ежегодный севооборот и недопущение выращивания монокультур. Действительно устойчивый успех могло бы обеспечить выращивание экологически чистого (или органического) хлопка, в основе производства которого лежит отказ от химических удобрений и применение природного опыления. Выращивание экологически чистого органического хлопка исключает использование ГМ-семян. В настоящее время в мире производится незначительное количество пряжи из органического хлопка. Основным поставщиком экологического сырья является Америка [6, 7].

На сегодняшний день существует два метода оценки качества хлопкового волокна: инструментальный [8] и классерский [9].

При продаже хлопкового волокна на международном рынке его качество традиционно оценивается классерским методом – по внешнему виду, цвету и длине. Требования к промышленным сортам и качеству джинирования определяют эталонные образцы внешнего вида, уложенные в специальные классификационные коробки. В каждой коробке представлен один сорт по цвету и засоренности шестью ячейками, отражающими возможные вариации внешнего вида и цвета. Эти образцы называют Универсальными физическими стандартами внешнего вида, которые часто называют международными стандартами.

По цвету средневолокнистое хлопковое волокно должно быть белым. Различная насыщенность желтизны учитывается при разделении хлопкового волокна на группы по цвету: White – белый, Light Spotted – слабо пятнистый, Spotted – пятнистый, Tinged – желтоватый, Yellow Stained – желтый. Внутри каждой группы по цвету сорта отличаются нарастанием засоренности и степенью потемнения от неблагоприятных погодных условий, что отражается снижением коэффициента отражения света (например: от ярко-белого до кремового) [4]. Изменение засоренности по сортам в волокне White характеризуют справочные данные табл. 5.

 

Таблица 5. Изменение засоренности по сортам в волокне White

Сорт классификатора	Кол	Среднее содержание неволокнистых примесей по анализатору Шерли, %	Код Leaf-фактор
Good Middling	11	Нет данных	1
Strict Middling	21	1,9	2
Middling	31	2,3	3
Strict Low Middling	41	3,0	4
Low Middling	51	4,3	5
Strict Good Ordinary	61	5,6	6
Good Ordinary	71	7,7	7
Below Grades	81	Нет данных	8

Величина засоренности испытуемого хлопкового волокна при классерской оценке определяется визуальным сравнением пробы с семью стандартами белого волокна White (сорта от 11 до 71), пронумерованными дополнительно кодами от 1 до 7. Для хлопкового волокна, имеющего засоренность больше, чем в стандарте с кодом 7, используется цифра 8. Эти кодовые значения называют Лиф-фактором. Сорт волокна определяют сличением внешнего вида пробы с эталонными образцами внешнего вида.

Инструментальные методы оценки качества отражены в новом национальном стандарте ГОСТ Р 53031-2008 «Волокно хлопковое. Порядок измерения показателей на системе HVI».

Для проведения измерений система НVI должна находится в стандартных климатических условиях: температура воздуха – 21±1°С, относительная влажность – 65±2% (при контроле по психрометру Астмана со шкалой 0,1°С, или эквивалентными по точности приборами измерения температуры и влажности воздуха). Пробы хлопкового волокна, отобранные для измерений, должны иметь влажность в пределах: от 6,75 до 8,25%.

В 2010 г. Институтом была приобретена система испытаний хлопкового волокна высокой производительности индийского производства HFT 9000, аналог USTERHVI 900. Данная система состоит из трех блоков: блок определения микронейра; блок определения показателей длины и прочности; блок определения показателей цветности волокна.

Все вычисления выполняются программным внутренним микропроцессором системы НVI по каждой пробе с указанием средних результатов измерений при параллельных результатах испытаний. Итоговый результат измерений показателей хлопкового волокна выдается в виде распечатки с принтера [8].

Переход на новую международную систему классификации хлопкового волокна был безусловно необходим и актуален. Прежде всего, новые методы контроля качества хлопка являются экспресс-методами и позволяют за короткие сроки проанализировать большие объемы хлопкового волокна. Классерский (органолептический метод определения сорта и класса) позволяет проводить покипные испытания хлопка, т.е. контроль 100% кип в партии. Возможность обнаружения кип, не соответствующих указанному в сопроводительных документах сорту, позволяет избежать в дальнейшем многих спорных вопросов и конфликтных ситуаций. Инструментальный метод оценки качества хлопкового волокна на системе типа USTERHVI , применяемый для контроля 10% кип в партии, уточняет или опровергает результаты классерского метода. Однако необходимо учитывать, что эталонные образцы внешнего вида по промышленным сортам и классам изготавливаются производителем хлопкового волокна. Сличение проб хлопкового волокна страны производителя (к примеру, Таджикистана) с эталонными образцами хлопкового волокна Узбекистана даст определенные разногласия и т.д.

Таким образом, анализ и оценка текущей ситуации в сфере контроля качества хлопкового волокна показали:

- переход оценки качества хлопка в производящих и потребляющих странах (в том числе и России) на международные стандарты с применением высокопроизводительной измерительной системы HVI кардинально изменил методы испытания хлопка в современной текстильной промышленности;

- при поставках хлопкового волокна из стран, не относящихся к СНГ (в странах СНГ, по имеющимся в Институте данным, генномодифицированный хлопок не выращивается), необходимо учитывать возможность поступления ГМ-хлопка, маркировка которого законодательно не закреплена ни одной из стран его производящих;

- новый ГОСТ Р 53224-2008 не предусматривает, каким образом устанавливать наличие ГМ-хлопка в случае, если об этом не заявлено поставщиком;

- информация по длительному хранению ГМ-хлопка в открытой печати отсутствует.

 

Список литературы

1. ГОСТ Р 53224-2008. Волокно хлопковое. Технические условия. − М., 2009.

2. ГОСТ 3279-76. Волокно хлопковое. Технические условия. − М., 1993.

3. Применение HVI в текстильной промышленности : пособие для повышения квалификации / ЦНИХБИ. − М., 2003.

4.Phillip J. Wakelyn «Cotton Fiber Chemistry and Technology», 2006.

5. Клеточная трансплантология и тканевая инженерия : научно-информационный и аналитический журнал. − 2006. − № 2.

6. Обзор рынка зерновых, масличных и хлопка. − 2011. − № 11.

7. Российский и зарубежные рынки хлопка и хлопчатобумажной продукции : статистический сборник. − 2010. − № 3(32).

8. ГОСТ Р 53031-2008. Волокно хлопковое. Порядок измерения показателей на системе HVI. − М., 2009

9. ГОСТ Р 53234-2008. Волокно хлопковое. Методы определения цвета и внешнего вида. − М., 2009