机采棉中异性纤维的解决方案

2013-10-04李付堂

中国棉花加工 2013年3期

关键词：机采棉皮棉机采

■李付堂

〔北京中棉机械成套设备有限公司，北京 100089〕

一、异性纤维概况

1.异性纤维的定义。

目前国际上还没有统一的关于异性纤维的定义，世贸组织文件未将异纤单独列出，而是将其归于杂质类，称为纤维性杂质。

我国GB 1103.1—2012《棉花第1部分：锯齿加工细绒棉》棉花标准中对异性纤维的定义是指混入棉花中的非棉纤维和非本色棉纤维，如化学纤维、毛发、丝、麻、塑料膜、塑料绳、染色线（绳、布块）等。异性纤维也简称为异纤。

2.异性纤维的产生原因。

棉花中的异性纤维是后天混入的，其产生与开花期的气候、棉花收获、流通的方式紧密相关。由于其主要来自籽棉的采摘、收售、仓储和加工环节，因此，不可能完全杜绝棉花中的异性纤维。

3.异性纤维的危害性。

原棉中的异性纤维由于具有纤维属性——细、长、轻，不但在纺纱工艺中很难清除，而且在清梳等除杂工序易被拉断、打碎变为更短、更细、更小的纤维状疵点。纺纱时，形成纱疵并极易造成细纱断头，降低生产效率。织造时，大量增加假吊经、断经、经缩等布面疵点。棉纱、坯布染色后，各种色点暴露于布面形成色疵，严重影响布面外观质量。虽然世界各国棉纺企业对棉花中异性纤维的清理技术都进行了不同程度的研究，但截止目前都没有彻底解决这个问题。

二、机采棉中异性纤维的含量情况

1.世界各主要机采棉国棉花中异性纤维含量。

据世界棉花贸易组织提供的资料，过去的8年间，机采棉国家中出口的棉花都有异性纤维杂质，只是不同国家的原棉包中异性纤维杂质的含量不同。

表1 世界主要机采棉国原棉中异性纤维含量

2.我国机采棉中异性纤维含量。

2011年，国家棉花加工技术工程中心（筹）机采棉示范线上安装了3台皮棉异纤清理机。笔者收集了3台皮棉异纤清理机清理700 t皮棉排出的异性纤维数据，取样检测了遗漏的异性纤维数量，经过整理、分析，我国北疆机采棉中异性纤维含量情况如下。

表2 异性纤维种类

图1 新疆机采棉中的各种异性纤维

（2）新疆异性纤维含量较高的原因。

根据抽样检测计算，目前新疆机采棉中（不计色棉）异性纤维的含量为8～15 g/t，高于世界其它机采棉国家棉花中异性纤维的含量。究其原因主要与我国机采棉的种植模式（地膜覆盖）、机采棉的收获（农户多家单独采收交易）、运输、暂存（装车、卸车、堆垛、环节多）、喂料方式有关。

三、机采棉异性纤维问题的解决方案

由于机采棉中异性纤维种类繁多，其大小、形态、颜色等各不相同，相互之间的空气动力性能相差较大，因此，目前还没有一种原理或技术可以清除棉花中所有种类的异性纤维。笔者根据多年对异纤的研究，认为机采棉加工厂解决异性纤维问题有两个最佳环节，一是籽棉清理环节，二是皮棉清理环节。

图2 机采棉加工流程图

在籽棉清理环节的异纤体积较大，与籽棉黏结力相对较小，不仅易清理，而且可减少后续加工中破碎的数量。目前在此环节已经安装有各种籽棉异纤清理设备，对籽棉中一些较大、较长的异性纤维有明显清理效果。但是由于籽棉异纤清理设备只能清除部分大的异性纤维，因此，皮棉中仍含有大量细小的和破碎的异性纤维，还是无法保证棉花中异性纤维含量指标。

在皮棉清理环节的棉层较薄而且均匀，有利于异性纤维的视觉识别与检测，尤其针对一些细小的有色异性纤维。在此环节增加安装皮棉异纤清理设备，可以进一步清除籽棉清理设备未清除干净的，还遗留在皮棉中的各种异性纤维，确保最终成包皮棉的异性纤维含量指标达到国标要求。

1.籽棉异纤清理设备。

该设备主要清除籽棉中的条状异纤以及薄膜、毛发类异性纤维，利用籽棉与异性纤维的缠绕以及悬浮特性的不同，采用机械缠绕与抛射风选结构清除籽棉中的异性纤维。

该设备可以清除长度大于100 mm的条状异纤以及悬浮速度小于籽棉的轻质异性纤维，如各种布条、线绳、编织袋丝、薄膜、毛发等。

图3 金狮棉机的异纤清理机

图4 南通棉机的异纤清理机

图5 北京中棉成套的籽棉异纤清理机

常见的籽棉异纤清理设备其清理效率一般为50%～60%。

2.皮棉异纤清理设备。

皮棉异纤清理是棉花加工新增的工艺环节，主要是为了解决困扰棉纺行业多年的异性纤维问题。皮棉异性纤维清理是指在运动的棉流中，根据棉纤维与异性纤维的颜色、材质、形状等物理及光学特性不同及时识别并准确定位、快速排出的加工过程。

皮棉异纤清理设备一般由机器视觉和执行机构两部分组成。机器视觉就是用摄像机代替人眼，计算机代替人的大脑；执行机构就是用气动喷阀代替人的双手。在工作过程中，用摄像机拍摄（采集）含有异纤的棉花的图像，在计算机中与棉花标准图像（模板）比较，如果发现差异并超出设定的公差范围，即判定为异纤。发现异纤后，根据它的运行轨迹及其到达气动喷阀控制范围的时间，向高频电磁阀发出延时动作指令，依靠高速射流剔除棉流中的异纤。当然，实际的机器视觉系统和执行机构要复杂得多。

皮棉异纤清理设备一般应用于纺织厂梳棉工艺前或轧花厂皮棉清理工艺后的棉纤维输送过程中。

图6 北京中棉机械成套设备的皮棉异纤清理机现场

该设备可以清除与棉纤维色差大于5%的各类细小的异性纤维，安装紫外光系统的设备还可以清除含有荧光的白色异纤，对异性纤维的综合排检率可达60%。

我国机采棉所含异性纤维中地膜残膜的含量较高，当残膜经过长时间风吹、雨淋、日晒后，其颜色发黄且不含荧光材料，破碎后的小块在棉花中与棉纤维颜色非常接近，很难被识别排除。因残膜与籽棉的悬浮速度不同，利用此特性，可在籽棉清理环节对残膜进行有效地清理。把籽棉异纤清理与皮棉异纤清理结合起来，可以较好地解决棉花中各种异性纤维的清理难题。