解析棉花中的異性纖維

■　司君濤　高秀萍　胡寶林

〔北京中棉工程技術(shù)有限公司，北京100052〕

?

解析棉花中的異性纖維

■司君濤高秀萍胡寶林

〔北京中棉工程技術(shù)有限公司，北京100052〕

項(xiàng)目名稱：棉花產(chǎn)后增值關(guān)鍵技術(shù)裝備研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化示范

0　引言

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 1103.1-2012中規(guī)定：混入棉花中對(duì)其質(zhì)量及制品質(zhì)量有影響的非棉纖維和有色纖維為異性纖維（俗稱三絲），主要包括編織袋絲（也稱丙綸絲）、化纖絲束、有色線、人畜毛發(fā)、塑料薄膜、布條（塊）、家禽羽毛、繩索等［1］。由于異性纖維的存在，棉花紡織時(shí)容易出現(xiàn)斷紗，印染時(shí)不能著色，降低了棉紡品的品質(zhì)，嚴(yán)重影響了我國(guó)棉紡企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，削弱了我國(guó)國(guó)產(chǎn)棉花、棉紡品在國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力，制約了我國(guó)棉花產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

1　異纖纖維的種類

異性纖維不是棉花本身的自生物，而是在種植、采收或加工時(shí)與棉花接觸的過(guò)程中人為混入的，即使非本色棉纖維也是后天污染（雨水、機(jī)械油、染料等）所致。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，不同的產(chǎn)棉區(qū)或加工地點(diǎn)的異性纖維種類有一定差異，不同的種植、采摘和收購(gòu)方式也會(huì)使異性纖維存在差異。

1.1手摘棉中異性纖維構(gòu)成種類及比例

手摘棉主要分布于內(nèi)地棉區(qū)和新疆部分棉區(qū)，這種傳統(tǒng)的采摘方式正在逐步向機(jī)采棉方式轉(zhuǎn)化。以棉花加工過(guò)程中清理機(jī)實(shí)際清出的實(shí)物為樣本，抽樣調(diào)查統(tǒng)計(jì)得出手摘棉中異性纖維的分類統(tǒng)計(jì)表（見(jiàn)表1）。

表1　手摘棉中異性纖維分類統(tǒng)計(jì)表

該表列出異纖纖維種類、含量以及比例。在當(dāng)?shù)孛迏^(qū)有較強(qiáng)的代表性，手摘棉中含量較多的異性纖維包括布條、丙綸絲、塑料膜，三種之和占總量的78.61%，其次是繩子和有色線，兩種之和占總量的17.34%。

1.2機(jī)采棉中異性纖維構(gòu)成種類及比例

機(jī)采棉以新疆兵團(tuán)和新疆部分地方棉區(qū)為主，這種機(jī)械化采摘方式是1998年在新疆兵團(tuán)開(kāi)始逐步推廣的，目前正在迅速發(fā)展中。經(jīng)抽樣調(diào)查統(tǒng)計(jì)得出表2機(jī)采棉中異性纖維的分類統(tǒng)計(jì)表。

該表列出了機(jī)采棉中異纖纖維粒數(shù)和所占比例，表中異性纖維總粒數(shù)983個(gè)，總質(zhì)量7 994.1 mg。抽樣統(tǒng)計(jì)按照棉花加工的班次采集，在總集棉管道上定時(shí)定量抽取，由檢驗(yàn)員手工撿出分類，按數(shù)量比例計(jì)算所得，在當(dāng)?shù)鼐哂休^強(qiáng)的代表性。

表2　機(jī)采棉中異性纖維分類統(tǒng)計(jì)表

皮棉中的異性纖維已經(jīng)過(guò)籽棉清理設(shè)備多次打擊，又被軋花機(jī)和皮棉清理機(jī)鋸齒鉤拉多次而碎裂，雖然單個(gè)異性纖維面積和質(zhì)量都很小，但是數(shù)量很多，而且破碎越嚴(yán)重，紡紗的危害性就越大。棉紡廠一般都按每包皮棉中異性纖維根數(shù)來(lái)考核棉花質(zhì)量，例如每包（85 kg）不能超過(guò)60根。可見(jiàn)按粒數(shù)考核分析異性纖維的含量比按質(zhì)量考核更有實(shí)際意義。從機(jī)采棉中異性纖維種類看，含量較多的是地膜和有色線，兩種之和占總數(shù)的93.5%；其次是丙綸絲和滴灌帶，兩種之和占總數(shù)的4.27%。盡管滴灌帶數(shù)量不多，但其密度高、質(zhì)量大而危害大。另外異性纖維中還含有一些丙綸絲、毛發(fā)、普通塑料薄膜、尼龍絲等。

2　異性纖維來(lái)源追溯

我國(guó)棉花生產(chǎn)現(xiàn)狀造成了棉花中混入異性纖維的含量偏高。我國(guó)種植棉花廣泛采用地膜覆蓋技術(shù)，雖然該技術(shù)利于棉花增產(chǎn)增收，但是采用的地膜厚度較小，延展性和韌性較差，在棉花的生長(zhǎng)期經(jīng)過(guò)陽(yáng)光、雨水、土壤微生物的綜合作用，待棉花成熟后地膜也破損嚴(yán)重，無(wú)法實(shí)現(xiàn)人工或者機(jī)械回收地膜［2］。機(jī)采棉在采摘錠的高速旋轉(zhuǎn)下，地膜殘片等異性纖維被一起卷入到籽棉中。同時(shí)在棉花的儲(chǔ)運(yùn)、晾曬、上垛等過(guò)程中容易混入羽毛、編織袋絲、毛發(fā)等異性纖維。

2.1手摘棉中的異性纖維來(lái)源分析

手摘棉由人工完成采摘，因?yàn)槭盎üぴ诓烧倪^(guò)程中比較細(xì)心，所以含雜較少，也不易混入地面的地膜和滴灌帶，但有時(shí)會(huì)混入頭發(fā)或食品袋，由于采摘時(shí)布袋不易定型影響采摘速度，因此，拾花工隨身裝籽棉的袋子大多是化纖編織袋，這樣就很容易造成袋口或破損處的丙綸絲脫落袋內(nèi)。手摘棉一般分幾次采摘、棉農(nóng)在庭院內(nèi)露天晾曬并零散交售，棉花收購(gòu)商依舊使用化纖袋子進(jìn)行收購(gòu)包裝。這個(gè)工程中就很容易混入布條塊、化纖繩子、畜禽羽毛、人畜毛發(fā)、有色線、糖果或食品包裝塑料膜等。而人的毛發(fā)直徑一般在0.06 mm～0.08 mm，寵物毛發(fā)則更細(xì)，一旦混入就很難清除。

2.2機(jī)采棉中的異性纖維來(lái)源分析

機(jī)采棉是通過(guò)采棉機(jī)一次性采收棉花，雖然含雜很高，但是不應(yīng)該含有異性纖維。美國(guó)的機(jī)采棉中幾乎沒(méi)有異性纖維，所用的采棉機(jī)和我國(guó)是一樣的，而我國(guó)機(jī)采棉卻有很多異性纖維，這與棉花種植方式有直接關(guān)系。我國(guó)棉產(chǎn)區(qū)大都少雨干旱，特別是西部新疆等棉產(chǎn)區(qū)更是常年干旱，必須靠地膜覆蓋和滴灌技術(shù)增溫保濕，由于我國(guó)的棉花品種多屬于“矮、密、早”，因此，當(dāng)使用采棉機(jī)采收時(shí)，采棉頭距離地面較低，很容易將地面殘余的地膜和滴灌帶混入棉花。目前棉田的地表及土壤中已經(jīng)含有歷年殘余的大量地膜，有人調(diào)查過(guò)，每公頃農(nóng)田深度350 mm以內(nèi)含有地膜300 kg以上，棉模存放在地頭上也會(huì)混入地膜。軋花廠籽棉上垛時(shí)需要人工整理棉垛，倒袋子時(shí)常把捆扎袋口的布條子、繩子、丙綸絲等混入籽棉中，還有籽棉堆垛時(shí)都使用大鏟車，稍有不慎就會(huì)將包裝袋碰壞致使丙綸絲混入。地坑喂棉的過(guò)程中，鏟車開(kāi)到棉垛旁鏟取棉花時(shí)也容易碰壞苫布帶入籽棉中，這些布條塊最終可能變成有色線。據(jù)樣本分析，單純的縫衣線很少，多數(shù)是布條或繩子被撕碎后形成的有色線。籽棉及皮棉中含有的各種異性纖維照片如下：

圖1　機(jī)采籽棉中的滴灌帶

圖2　機(jī)采皮棉中的滴灌帶

圖3　機(jī)采籽棉中的地膜

圖4　皮棉中的地膜及塑料膜殘片

圖5　皮棉中的有色線及地膜

圖6　皮棉中的布條、羽毛及丙綸絲

圖7　皮棉中的丙綸絲

圖8　皮棉中各種異性纖維

3　異性纖維特性分析

籽棉中的地膜和滴灌帶大塊一般長(zhǎng)度在1 m左右，滴灌帶質(zhì)地比較結(jié)實(shí)，不易破碎。而地膜很薄又脆弱，國(guó)家規(guī)定棉花種植用地膜厚度限值應(yīng)不小于0.008 mm［3］，而實(shí)際僅有0.006 mm左右。2014年新疆為了便于地膜回收減少殘留，規(guī)定地膜厚度不得小于0.01 mm，2015年又要求加厚到0.05 mm～0.06 mm，這樣增加了地膜抗拉強(qiáng)度，不易破碎更容易回收并減少殘留，但是地膜成本顯然成倍增加，價(jià)格較貴，農(nóng)民肯定愿意使用廉價(jià)的薄膜。不過(guò)值得肯定的是，2015年機(jī)采棉地膜含量已有所減少。繩子和布條長(zhǎng)度一般在0.3 m～0.5 m，容易被纏繞；有色線大多為布條塊被鉤散所致，長(zhǎng)短不一、數(shù)量較多；毛發(fā)最容易纏繞在單粒籽棉上，與有色線一樣難以被分離，其他基本處于游離狀態(tài)，比較好分離。為此，在研制異性纖維清理設(shè)備時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同種類異性纖維的物理特性，有重點(diǎn)、針對(duì)性地采用機(jī)械纏繞、流化沸騰、氣流分離及顏色識(shí)別等多種技術(shù)進(jìn)行綜合處理。

4　結(jié)論

綜上所述，手摘棉中異性纖維種類較多、含量大；機(jī)采棉中異性纖維種類較少、而含量卻大。本文量化研究了棉花中異性纖維的種類及構(gòu)成比例，為研制機(jī)采棉異性纖維清理新裝備提供了科學(xué)的設(shè)計(jì)依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

［1］GB 1103.1-2012《棉花第1部分：鋸齒加工細(xì)絨棉》［S］.北京.中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社.2012.

［2］王澤武.籽棉異纖清理機(jī)的開(kāi)發(fā)［J］.中國(guó)棉花加工，2009（3）∶6-7.

［3］方合義.MQZY籽棉異性纖維清理機(jī)應(yīng)用分析［J］.中國(guó)棉花加工，2010（4）∶12-14.☆

基金項(xiàng)目：“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目課題（2015BAD19B04）