高速粘點(diǎn)測(cè)試儀溫度設(shè)定及相對(duì)濕度之影響研究

1、高速粘點(diǎn)測(cè)試儀溫度設(shè)定及相對(duì)濕度之影響研究祈松 譯棉花粘點(diǎn)問(wèn)題是困擾棉紡廠生產(chǎn)的重大隱形殺手，測(cè)試粘點(diǎn)的方法由早期貝氏法(Benedict's)、大陸國(guó)標(biāo)法至SCT法、NIR(近紅外線)法、FCT法等，但至目前國(guó)際間似乎尚未找出一種公認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)法作為測(cè)試，以預(yù)估棉花的粘點(diǎn)嚴(yán)重程度，近年有新發(fā)展之粘點(diǎn)測(cè)試儀H2SD(High Speed Stickiness Detector)，是一種全自動(dòng)偵測(cè)粘點(diǎn)之設(shè)備。以下資料為ITC(International Textile Center)國(guó)際紡織中心2002年秋季號(hào)期刊，由Mr.Eric Hequet及Mr.Noureddine Abidi以新式H

2、2SD高速粘點(diǎn)測(cè)試儀所作分析報(bào)告，主要研究?jī)x器不同電熱板溫度設(shè)定及不同相對(duì)濕度對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響。簡(jiǎn)介棉紡廠棉花受糖蜜污染，在所有處理從棉纖維至紗間之機(jī)器設(shè)備：例如：清花、梳棉、併條、粗紗、精紡均會(huì)造成嚴(yán)重問(wèn)題，這些污染糖蜜主要是由棉植物本身的生化性糖(physiological sugars)或是由昆蟲(chóng)分泌物所造成。Mr.Tarczynski等人在1992年使用仿蚜蟲(chóng)尖嘴原理自棉植物上抽取純汁液以證明主要糖蜜來(lái)源是由其中蔗糖(sucrose)轉(zhuǎn)換(>90%)，因此在棉花持續(xù)生長(zhǎng)過(guò)程仍會(huì)有蔗糖產(chǎn)生，在(a)如低溫氣候發(fā)生時(shí)使棉花瞬間凍死，纖維中腔中之蔗糖尚未轉(zhuǎn)換成纖維素或(b)在收成時(shí)有些

3、棉鈴(bolls)過(guò)於早熟。棉花的糖蜜污染經(jīng)常是由蟲(chóng)蜜多於生化性糖。主要的昆蟲(chóng)糖蜜來(lái)源是棉花田中的白蠅(whitefly)、Bemisia tabaci(Gennadius)及蚜蟲(chóng)(aphid)、Aphis gossypii(Glover)。白蠅及蚜蟲(chóng)都是使用它們的尖嘴插入植物吸取棉樹(shù)汁液的昆蟲(chóng)，這些汁液消化後會(huì)排出含糖蜜的小分泌物，這些糖蜜會(huì)附在葉片上或已開(kāi)棉鈴之棉纖維上，在軋棉過(guò)程中會(huì)分散糖蜜，但以肉眼無(wú)法看出。Mr.Hendix所主導(dǎo)研究小組(1992年)，分析Bemisia tabaci及Aphis gossypii中之糖蜜，發(fā)現(xiàn)在蚜蟲(chóng)中有38.3%的松三糖(melezitose)加上

4、1.1%的trehalulose糖，而在白蠅中的糖蜜有43.8%的trehalulose糖加上16.8%松三糖(melezitose)，其它的成份則視棉田環(huán)境而定。在前面的研究中，Mr.Hequet及Abidi(2002年)發(fā)現(xiàn)在糖蜜污染的棉花，其糖蜜會(huì)有不同的吸熱(thermal)及吸濕性(hygroscopic)。因此決定研究外界環(huán)境相對(duì)濕度及H2SD粘點(diǎn)測(cè)試儀電熱板溫度對(duì)粘點(diǎn)測(cè)試值的影響。樣本及測(cè)試法棉樣計(jì)150包，取自不同糖蜜及不同型態(tài)污染棉區(qū)，例：從蚜蟲(chóng)污染棉區(qū)、從白蠅污染區(qū)及生化性糖污染棉區(qū)等選擇。本次樣本為從不同產(chǎn)區(qū)所取，50包自Area 1所取，已知為嚴(yán)重白蠅及少數(shù)蚜蟲(chóng)污染棉；

5、50包選自Area 2，已知為同時(shí)受白蠅及蚜蟲(chóng)污染；另50包為選自Area 3主要受蚜蟲(chóng)及少數(shù)白蠅污染。每一棉包均予開(kāi)包後取二個(gè)樣棉。而污染棉之糖蜜另以高效液相色譜儀(High PerformanceLiquid Chroma-tography)分析證明及量化，而每一包棉包再以高速粘點(diǎn)測(cè)試儀H2SD測(cè)試。樣棉以高效液相色譜儀分析方法每一樣棉，取1克棉樣放入塑膠袋中，並加入20毫升18.2 megohm water，再?gòu)拇幸宰⑸渫参?0cm3溶液，以0.2 micro之過(guò)濾網(wǎng)過(guò)濾，每一溶液再連續(xù)以Gradient Eluent系統(tǒng)法：Elent1：200mM NaOH及Elent2：500M

6、m NaOH加200mMSodium Acetate(醋酸鈉)處理，以自動(dòng)取樣器取1.5ml放入1.5ml柱狀藥水瓶中，每一樣本重複三次動(dòng)作取樣，(每包2個(gè)樣本x 三次，等於6次/包)，最後測(cè)出所含總糖蜜重量百分比。High Speed Stickiness Detector 高速粘點(diǎn)測(cè)試儀(H2SD)H2SD是由SCT(Sticky Cotton Thermodetector)原理而來(lái)，測(cè)試法是參考International Manufacturers Federation 在1994年所訂。H2SD可說(shuō)是SCT的自動(dòng)版。首先，將3.0-3.5g之棉樣以ROTOR型開(kāi)纖機(jī)開(kāi)纖後，棉樣會(huì)梳成矩

7、形，平板狀棉樣，之後會(huì)放置於一塊有鋁箔紙之板上，樣棉會(huì)經(jīng)過(guò)四個(gè)站，再以熱壓板(53，30秒)壓住，使糖蜜產(chǎn)生粘點(diǎn)，靠外界溫度使粘點(diǎn)粘於鋁箔紙上，而鬆散棉花會(huì)經(jīng)由清潔輥用吸風(fēng)吸走，而在鋁箔紙上之粘點(diǎn)會(huì)以影像分析技術(shù)予以分析點(diǎn)數(shù)。如前所述(Hequet et al.,1997)，H2SD之讀值會(huì)呈現(xiàn)卜氏分配(Poisson-like distribution)，因此，須以平方根將其轉(zhuǎn)換成適當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)化之統(tǒng)計(jì)分析。同時(shí)所有統(tǒng)計(jì)均以平方根轉(zhuǎn)換資料，每一樣本均作三次重複試驗(yàn)(每包棉取二樣本x3次重試驗(yàn)=6次/包)。以High Speed Stickiness Detector 高速粘點(diǎn)測(cè)試儀在二種不同相對(duì)濕

8、度作試驗(yàn)有關(guān)相對(duì)濕度對(duì)粘點(diǎn)值之影響，以下以二種相對(duì)濕度條件作試驗(yàn)：RH55±2%、23±1以及RH65±2%、21±1。依美國(guó)農(nóng)業(yè)部-農(nóng)業(yè)市場(chǎng)服務(wù)單位建議：在測(cè)試前所有樣本均在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境至少放置48小時(shí)。因此本次試驗(yàn)將H2SD儀器及所有樣本在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下放置96小時(shí)，使儀器及樣本均達(dá)到實(shí)驗(yàn)室平衡狀態(tài)後再作測(cè)試。而H2SD之電熱板溫度設(shè)定在53(依製造廠商建議)。以High Speed Stickiness Detector 高速粘點(diǎn)測(cè)試儀在數(shù)種不同電熱板溫度作試驗(yàn)H2SD製造商建議之電熱板溫度為53，此次試驗(yàn)以此基準(zhǔn)作試驗(yàn)。另外電熱板再以下列幾種條件作試驗(yàn)：

9、27、34、40、67，所有測(cè)試均在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下所作試驗(yàn)，如：RH在65±2%、測(cè)試環(huán)境溫度在21±1。特別要指出，以上均按原製造廠商之建議設(shè)定，但電熱板設(shè)定53並未有其它正式文獻(xiàn)提到。表一：糖蜜含量，以高效液相色譜儀分析三個(gè)Area產(chǎn)區(qū)，以纖維重百分比表示含糖量÷AreaInTrehGlueFrueTrehalSueMelMalTotal單位：佔(zhàn)纖維重百分比(%)1平均值0.0350.0180.0430.0590.10300.0520.0180.328最小值0.0110.0060.0100.0090.0030000.064最大值0.0680.0460.1070.1

10、460.3580.0030.160.0740.94 2平均值0.0610.0030.0730.1070.0730.0110.0880.0030.419最小值0.0420.0000.0340.010.00100.0170.0010.114最大值0.0740.0100.110.1870.2360.0370.2010.0090.7943平均值0.0350.0110.0550.06700.0240.0260.0060.225最小值0.0180.0020.020.0100.0010.0020.0010.074最大值0.0530.0290.1470.2150.0020.0880.0790.0170.462

11、註：In表纖維糖(inositol)、Treh表trehalose糖、Glue表葡萄糖(glucose)、Frue表果糖(fructose)、Trehal表trehalulose糖、Sue表蔗糖(sucrose)、Mel表松三糖(melezitose)、Mal表maltose糖，Total表總糖量表二：糖蜜含量，以高效液相分析儀分析三個(gè)Area產(chǎn)區(qū)，以佔(zhàn)總糖量百分比表示含糖量÷AreaInTrehGlueFrueTrehalSueMelMal單位：佔(zhàn)纖維重百分比(%)1平均值13.76.316.920.623.70.314.24.2最小值6.43.18.212.72.80.00.00

12、.3最大值21.014.733.635.141.71.536.710.7 平均值19.11.120.124.413.52.318.70.72最小值7.90.212.18.60.70.170.3最大值36.95.136.536.529.45.925.61.43平均值17.65.825.428.20.28.911.42.6最小值8.40.913.813.101.42.40.3最大值33.316.337.346.51.723.828.36.9註：In表纖維糖(inositol)、Treh表trehalose糖、Glue表葡萄糖(glucose)、Frue表果糖(fructose)、Trehal表tr

13、ehalulose糖、Sue表蔗糖(sucrose)、Mel表松三糖(melezitose)、Mal表maltose糖結(jié)果及討論蔗糖是棉植物中韌皮部汁液中唯一的醣類(Hendrix et al.,1992)，而昆蟲(chóng)中所產(chǎn)生的trehalulose糖及同分異構(gòu)之松三糖及蔗糖聚合物，均不是在棉植物所發(fā)現(xiàn)之醣類(Hendrix,1999)，因此可用以證明棉是否受糖蜜污染。150包來(lái)自不同糖蜜污染之棉包，在表一表示以高效液相色譜儀分析之結(jié)果，是以重量百分比表示。從表上可看出所有棉花均有受到某些的蟲(chóng)蜜污染，如與總含糖蜜量百分比來(lái)看(如表二)，在Area 1平均trehalulose糖比松三糖含量高67%

14、，顯示出主要受白蠅糖蜜污染；在Area 2平均trehalulose糖，比松三糖含量低28%；表示可能同時(shí)受白蠅及蚜蟲(chóng)糖蜜污染。而Area 3平均trehalulose糖，比松三糖含量低於2%，表示主要受蚜蟲(chóng)糖蜜污染。Mr Hequest及Mr. Abidi(2002)指出棉花粘點(diǎn)中不同的醣類會(huì)顯示出不同的吸濕特性。在醣類的測(cè)試中，trehalulose及果糖(fructose)有最高的吸濕性。在RH平衡狀態(tài)下，trehalulose糖及果糖(fructose)一個(gè)分子可吸收三個(gè)分子H2O。這暗示原料含水率及粘點(diǎn)間有相關(guān)性存在，也證實(shí)前述粘點(diǎn)與相對(duì)濕度有關(guān)(Gutknecht et al.,1

15、986；Frydrych et al.,1993)，同時(shí)也決定以二種相對(duì)濕度條件下作試驗(yàn)。較低相對(duì)濕度(55±%)者用以表示模擬環(huán)錠紡紗之生產(chǎn)環(huán)境：較高相對(duì)濕度(65±%)者則為表示參考ASTM D1776之實(shí)驗(yàn)室環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。Fig.1表示H2SD之讀值(平方根轉(zhuǎn)換)在RH55±2%、23±1以及RH65±2%、21±1並在儀器製造商建議電熱板53時(shí)之相關(guān)線性圖。表三所示，平方根轉(zhuǎn)換後之H2SD讀值在55±2%時(shí)之平均值約低23.2%。且在各Area產(chǎn)區(qū)及相對(duì)濕度間並無(wú)交互作用存在。這暗示在RH 55±2%時(shí)之粘點(diǎn)現(xiàn)

16、象會(huì)比在RH 65±2%時(shí)減少。因此所有粘點(diǎn)讀值均比較低，且三個(gè)Area都如此。 Mr Hequest及Mr. Abidi(2002) 指出棉花粘點(diǎn)中不同的醣類會(huì)顯示出不同的吸熱特性。Fig.2顯示各種不同糖蜜之融化點(diǎn)：纖維糖(inositol)、trehalose糖、葡萄糖(glucose)、果糖(fructose)、trehalulose糖、蔗糖(sucrose)及松三糖(melezitose)。Trehalulose糖有最低的融化點(diǎn)(48)，因此在測(cè)試棉花粘點(diǎn)設(shè)定在53(H2SD製造商建議)，而Trehalulose糖是在白蠅糖蜜中主要成份，會(huì)最容易被融出，而其它糖類則不會(huì)。如

17、差示掃描色譜儀(DSC)所顯示(Fig.3) Trehalulose糖在25即開(kāi)始融化，因此我們可假設(shè)糖蜜點(diǎn)狀物，在超過(guò)25的環(huán)境下，Trehalulose糖含量愈高者點(diǎn)狀物愈多，而Trehalulose糖愈少時(shí)，粘點(diǎn)愈少。為證實(shí)上述假設(shè)，乃將H2SD電熱板作不同溫度設(shè)定之試驗(yàn)：27、34、40、53、67。所有的測(cè)試均在RH在65±2%、21±1標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室狀態(tài)下所作。Fig.4顯示增加H2SD電熱板溫度在三個(gè)Area棉花測(cè)試中粘點(diǎn)讀值均增加。在上述二個(gè)參數(shù)間似乎有明顯交互作用。表三：Area產(chǎn)區(qū)與RH相對(duì)濕度間之變異分析，以H2SD讀值開(kāi)平方根之?dāng)?shù)值分析df*F*或然率P

18、robabilityH2SD*Intercept(截距)11093.30.0001Area26.20.002314.336a*23.671b34.774aRH118.850.000155%3.701b65%4.820aAreaRH20.110.899155%3.75265%4.919255%3.19365%4.148355%4.15765%5.392Error294*df：自由度(degresses of freedom；F：變異率(variance ratio)*平方根轉(zhuǎn)換值*讀值如有不同字母表與a=5%有明顯差異(依Newman-Keuls測(cè)試法)表四：電熱板溫度設(shè)定67與53間之變異分析

19、，以H2SD讀值開(kāi)平方根之?dāng)?shù)值分析df*F*或然率ProbabilityH2SD*Intercept(截距)11898.670.001Area26.330.00215.735a*24.950b36.031a溫度135.860.0001534.814b676.345aArea溫度20.090.91611534.923676.5472534.155675.7453535.34676.723Error294*df：自由度(degresses of freedom；F：變異率(variance ratio) *平方根轉(zhuǎn)換值*讀值如有不同字母表與a=5%有明顯差異(依Newman-Keuls測(cè)試法)為說(shuō)

20、明其交互作用，乃決定將H2SD之讀值予以點(diǎn)繪散佈圖，並將每一溫度設(shè)定所得數(shù)值與廠商所建議之53讀值分別作相關(guān)性比較。Fig.5到Fig.8表示三個(gè)Area棉花H2SD讀值(平方根轉(zhuǎn)換)在不同電熱板溫度27、34、40、67個(gè)別與53時(shí)作相關(guān)性分析 電熱板溫度設(shè)定在67三個(gè)Area棉花看起來(lái)都有相同趨勢(shì)：其相關(guān)性非呈線性關(guān)係，顯示可能已達(dá)飽合現(xiàn)象(saturation pheno-menon)(Fig.5)。影像分析軟體無(wú)法分辨二個(gè)融合粘點(diǎn)，當(dāng)鋁箔紙之粘點(diǎn)多時(shí)，二個(gè)粘點(diǎn)以上融合在一起的情形就變多了，而影像分析軟體郤無(wú)法正確分辨60個(gè)粘點(diǎn)以上之粘點(diǎn)數(shù)，當(dāng)然這種狀況應(yīng)改成計(jì)數(shù)時(shí)也要參考粘點(diǎn)大小。在統(tǒng)

21、計(jì)分析中(表四)不能顯示出在溫度及Area間有交互作用。在67時(shí)之平均讀值(平方根轉(zhuǎn)換值)比在53高約31.8%。電熱板溫度設(shè)定在40在三個(gè)Area棉花在40及53間之讀值其相關(guān)性呈線性關(guān)係(Fig.6)，在統(tǒng)計(jì)分析中(表五)不能顯示出在溫度及Area間有交互作用。在40時(shí)之平均讀值(平方根轉(zhuǎn)換值)比在53低約29%電熱板溫度設(shè)定在34在34及53間之讀值其相關(guān)性也呈線性關(guān)係(Fig.7)，但在Area 3反應(yīng)出不同的反應(yīng)，在溫度及Area間有較明顯的交互作用(表六)。H2SD的讀值在34時(shí)之平均讀值(平方根轉(zhuǎn)換值)比在53低：Area 1低約35.8%(主要為白蠅糖蜜污染)、Area 2低約

22、40.9%(白蠅及蚜蟲(chóng)二者糖蜜污染)、Area 3低約60.7%(主要為蚜蟲(chóng)糖蜜污染)。電熱板溫度設(shè)定在27在27及53間之讀值其相關(guān)性也呈線性關(guān)係(Fig.8)，但在Area 3反應(yīng)出不同的反應(yīng)，在溫度及Area間有較明顯的交互作用(表七)。H2SD的讀值在27時(shí)之平均讀值(平方根轉(zhuǎn)換值)比在53低：Area 1低約46.48%、Area 2低約45%、Area 3低約68.7%。這也驗(yàn)證前面所假設(shè)Trehalulose糖在低溫時(shí)即會(huì)造成粘棉，而松三糖(melezitose)則不會(huì)。Fig.9則彙總?cè)齻€(gè)Area棉花H2SD之讀值在27及53時(shí)之比較，它顯示在Area 1所有棉花在53會(huì)有粘點(diǎn)

23、者，在27時(shí)也會(huì)有粘點(diǎn)。在Area 2所有棉花在53會(huì)有粘點(diǎn)者，在27時(shí)會(huì)有輕微粘點(diǎn)。在Area31所有棉花在53會(huì)有粘點(diǎn)者，但在27時(shí)不會(huì)有粘點(diǎn)。這結(jié)果說(shuō)明H2SD的電熱板溫度會(huì)影響到粘點(diǎn)數(shù)讀值。這也證實(shí)前述假設(shè)，不同來(lái)源糖蜜污染(白蠅vs.蚜蟲(chóng))會(huì)有不同粘點(diǎn)反應(yīng)。 Fig.10顯示二種型態(tài)白蠅及蚜蟲(chóng)糖蜜污染，以高效液相色譜儀為基礎(chǔ)在H2SD的讀值比較，這二種棉花在53有幾乎相等的粘點(diǎn)讀值(分別為72.8及71.7點(diǎn))，但當(dāng)降低電熱板溫從53至27時(shí)，二種棉花的反應(yīng)不同，白蠅污染的棉花在低溫時(shí)仍會(huì)有粘點(diǎn)反應(yīng)，但受蚜蟲(chóng)污染之棉花在那種溫度時(shí)則不會(huì)有粘點(diǎn)。表五：電熱板溫度設(shè)定40與53間之變異分

24、析，以H2SD讀值開(kāi)平方根之?dāng)?shù)值分析df*F*或然率ProbabilityH2SD*Intercept(截距)11161.110.0001Area23.980.019614.363a*23.627b34.342a溫度133.190.0001403.417b534.814aArea溫度21.590.20521534.923403.8032534.155403.0993535.34403.345Error294*df：自由度(degresses of freedom；F：變異率(variance ratio)*平方根轉(zhuǎn)換值*讀值如有不同字母表與a=5%有明顯差異(依Newman-Keuls測(cè)試法)表六：電熱板溫度設(shè)定34與53間之變異分析，以H2SD讀值開(kāi)平方根之?dāng)?shù)值分析df*F*或然率ProbabilityH2SD*Intercept(截距)11108.530.0001Area23.660.026814.042a*23.305b33.718ab溫度1101.730532.569b344.814aArea溫度25.240.00581