為保持棉纖維原生品質(zhì)進(jìn)行的籽棉軋花前加濕設(shè)備工藝研究

■謝婷譯

〔中棉工業(yè)有限責(zé)任公司，北京 100000〕

棉花軋花產(chǎn)業(yè)是烏茲別克斯坦共和國農(nóng)業(yè)部的重要分支部門。軋花廠加工的棉纖維，既是紡織行業(yè)的主要原材料，也是國際貿(mào)易的重要組成部分。

在烏茲別克斯坦，軋花廠收購的籽棉通?；爻甭瘦^高，加工中需要密集的烘干以保證籽棉清理效果?？紤]到這一點(diǎn)，軋棉廠通常對籽棉進(jìn)行多次籽棉烘干和清理，但是這樣卻會破壞棉纖維的原生品質(zhì)。

一、簡介

籽棉中纖維和棉籽的形態(tài)結(jié)構(gòu)不同，他們的回潮率也不同，纖維的干燥速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過棉籽。由于纖維表面的水分蒸發(fā)速度約為種子的250倍，因此過度烘干使纖維變得脆弱，失去部分彈性和延伸性。在進(jìn)一步的加工時(shí)，籽棉內(nèi)外部的壓力導(dǎo)致棉籽和纖維容易在受力脆弱點(diǎn)斷裂。如果在籽棉干燥和清理過程中，纖維力學(xué)性能的變化仍不明顯。那么在軋花過程中，籽棉受機(jī)器沖擊會導(dǎo)致棉籽隨纖維脫落或出現(xiàn)棉籽破碎受損等問題。此外使用低回潮率的籽棉軋花，還會降低纖維的平均長度，增加短纖維率。為此應(yīng)在棉花軋花之前進(jìn)行加濕處理，以避免烘干給軋花帶來的副作用。

二、試驗(yàn)結(jié)果分析

在棉花軋花行業(yè)科學(xué)研究中心，科學(xué)家正在選用不同回潮率的籽棉進(jìn)行軋花實(shí)驗(yàn)。科學(xué)家還通過HVI測量系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，如烏茲別克棉纖維檢測中心（SIFAT）正在使用HVI900 SA測量系統(tǒng)，SGS檢測中心正在通過HVI 1000M700測量系統(tǒng)對棉纖維進(jìn)行質(zhì)量和物理力學(xué)性能評估。

HVI測量系統(tǒng)測試了國際上普遍認(rèn)可的棉纖維質(zhì)量指標(biāo)，如馬克隆值、上半部平均長度（UHML）、長度整齊度指數(shù)（UI）、強(qiáng)度（Str）、伸長率（EI）、短纖維率（SFI）、反射率（Rd）、黃色深度（+b）、含雜數(shù)和含雜面積，測試結(jié)果見表1。

表1 不同回潮率的籽棉加工出的棉纖維的品質(zhì)指標(biāo)

測試結(jié)果表明：馬克隆值、伸長率、反射率（Rd）、泛黃度等棉纖維的品質(zhì)指標(biāo)并不根據(jù)棉花種子的回潮率的變化而變化，而是幾乎保持不變。然而其他一些指標(biāo)，如強(qiáng)度、上半部平均長度、短纖維率、長度整齊度指數(shù)等值卻受籽棉回潮率影響很大。如回潮率為10.7%的籽棉與回潮率為3.8%的籽棉相比，上半部平均長度值多出0.026英寸（1英寸＝2.54 cm），絨長代碼多1，短纖維率則從7.92%降低到了6.69%，降低了1.23%。回潮率高的籽棉，其纖維的原生長度也保持較好，長度和長度整齊度指數(shù)都比較高。

研究結(jié)果證實(shí)了籽棉回潮率在7.5%～8.55%時(shí)最能保存棉纖維的原生品質(zhì)。研究實(shí)驗(yàn)室建議軋花廠在軋花前將籽棉的回潮率提高到8%來保護(hù)棉纖維的原生品質(zhì)。

三、新型加濕器的發(fā)展

上面的數(shù)據(jù)和現(xiàn)有的國內(nèi)外研究成果均證實(shí)了軋花前有必要把籽棉加濕到8%，既可以保持纖維的物理特性，又可以增加軋花廠的工藝效率。

籽棉和纖維里的水分運(yùn)動是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的過程，既與其內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)，也與棉纖維毛孔中的水分和棉籽與纖維的水分交換的關(guān)系有關(guān)。關(guān)于籽棉加濕的理論研究表明，纖維和棉籽中的水分開始是帶狀分布，然后根據(jù)不同的規(guī)則有不同的分布。棉花的初始回潮率對于加濕時(shí)棉籽中的水分分布有重要的影響。加濕時(shí)水分流動與水分方向有關(guān)，并使籽棉中各個(gè)部分回潮率都增加。最終加濕層水分分布主要受孔隙度變化的影響。

基于籽棉加濕領(lǐng)域的理論和實(shí)驗(yàn)研究，科學(xué)家們建議安裝一臺新的籽棉加濕器。

圖1 籽棉加濕器

加濕器安裝在籽棉清理器的卸料托盤上。加濕設(shè)備的總圖見圖1。設(shè)備包括料斗1，籽棉流動的通氣管道2，2的外面前部正對著一個(gè)攝像頭3，觀測蒸汽噴入。底座4上安裝著噴嘴5，順序連接著管道6和蒸汽機(jī)7。在料斗1對面的側(cè)壁8安裝著管道9來吸收蒸汽并連接到氣動泵11。料斗1的下部連接到噴射斗10和氣動泵11，氣動泵將加濕過的籽棉傳到軋花機(jī)組中(沒有在圖1中顯示)。

在操作中，清理過的松散籽棉從籽棉清理器（沒有在圖中顯示）均勻進(jìn)到通氣管道2。由蒸汽機(jī)7產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)過管道6和噴嘴5，將蒸汽從通氣管道2的出口噴射到松散的籽棉中。多余的未被籽棉吸收的蒸汽則通過吸收管道9傳到氣動泵11中，在那里繼續(xù)對籽棉接觸加濕。這樣加濕器對籽棉完成了統(tǒng)一有效的加濕。

而加濕過的籽棉回流到料斗1的底部，通過噴射料斗10和氣動泵11進(jìn)到軋花機(jī)中。

四、結(jié)論

研究結(jié)果表明，軋花時(shí)籽棉的最佳回潮率在8%以內(nèi)。軋花前籽棉回潮率超過這個(gè)范圍時(shí)，隨著回潮率的上升，軋花的總生產(chǎn)率下降，纖維產(chǎn)出率降低，纖維疵點(diǎn)和含雜增多。而軋花前棉花回潮率過低會導(dǎo)致纖維長度縮短，也會增加纖維拉斷幾率和疵點(diǎn)。

“No.FAP 00800的籽棉加濕設(shè)備”已經(jīng)獲得了烏茲別克斯坦共和國的專利。烏茲別克斯坦共和國將在2014年棉花加工季度在軋花廠內(nèi)對這種新型加濕機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)測試。