機采棉中異性纖維的解決方案

■李付堂

〔北京中棉機械成套設備有限公司，北京 100089〕

一、異性纖維概況

1.異性纖維的定義。

目前國際上還沒有統(tǒng)一的關于異性纖維的定義，世貿組織文件未將異纖單獨列出，而是將其歸于雜質類，稱為纖維性雜質。

我國GB 1103.1—2012《棉花第1部分：鋸齒加工細絨棉》棉花標準中對異性纖維的定義是指混入棉花中的非棉纖維和非本色棉纖維，如化學纖維、毛發(fā)、絲、麻、塑料膜、塑料繩、染色線（繩、布塊）等。異性纖維也簡稱為異纖。

2.異性纖維的產生原因。

棉花中的異性纖維是后天混入的，其產生與開花期的氣候、棉花收獲、流通的方式緊密相關。由于其主要來自籽棉的采摘、收售、倉儲和加工環(huán)節(jié)，因此，不可能完全杜絕棉花中的異性纖維。

3.異性纖維的危害性。

原棉中的異性纖維由于具有纖維屬性——細、長、輕，不但在紡紗工藝中很難清除，而且在清梳等除雜工序易被拉斷、打碎變?yōu)楦獭⒏殹⒏〉睦w維狀疵點。紡紗時，形成紗疵并極易造成細紗斷頭，降低生產效率。織造時，大量增加假吊經、斷經、經縮等布面疵點。棉紗、坯布染色后，各種色點暴露于布面形成色疵，嚴重影響布面外觀質量。雖然世界各國棉紡企業(yè)對棉花中異性纖維的清理技術都進行了不同程度的研究，但截止目前都沒有徹底解決這個問題。

二、機采棉中異性纖維的含量情況

1.世界各主要機采棉國棉花中異性纖維含量。

據世界棉花貿易組織提供的資料，過去的8年間，機采棉國家中出口的棉花都有異性纖維雜質，只是不同國家的原棉包中異性纖維雜質的含量不同。

表1 世界主要機采棉國原棉中異性纖維含量

2.我國機采棉中異性纖維含量。

2011年，國家棉花加工技術工程中心（籌）機采棉示范線上安裝了3臺皮棉異纖清理機。筆者收集了3臺皮棉異纖清理機清理700 t皮棉排出的異性纖維數(shù)據，取樣檢測了遺漏的異性纖維數(shù)量，經過整理、分析，我國北疆機采棉中異性纖維含量情況如下。

表2 異性纖維種類

圖1 新疆機采棉中的各種異性纖維

（2）新疆異性纖維含量較高的原因。

根據抽樣檢測計算，目前新疆機采棉中（不計色棉）異性纖維的含量為8～15 g/t，高于世界其它機采棉國家棉花中異性纖維的含量。究其原因主要與我國機采棉的種植模式（地膜覆蓋）、機采棉的收獲（農戶多家單獨采收交易）、運輸、暫存（裝車、卸車、堆垛、環(huán)節(jié)多）、喂料方式有關。

三、機采棉異性纖維問題的解決方案

由于機采棉中異性纖維種類繁多，其大小、形態(tài)、顏色等各不相同，相互之間的空氣動力性能相差較大，因此，目前還沒有一種原理或技術可以清除棉花中所有種類的異性纖維。筆者根據多年對異纖的研究，認為機采棉加工廠解決異性纖維問題有兩個最佳環(huán)節(jié)，一是籽棉清理環(huán)節(jié)，二是皮棉清理環(huán)節(jié)。

圖2 機采棉加工流程圖

在籽棉清理環(huán)節(jié)的異纖體積較大，與籽棉黏結力相對較小，不僅易清理，而且可減少后續(xù)加工中破碎的數(shù)量。目前在此環(huán)節(jié)已經安裝有各種籽棉異纖清理設備，對籽棉中一些較大、較長的異性纖維有明顯清理效果。但是由于籽棉異纖清理設備只能清除部分大的異性纖維，因此，皮棉中仍含有大量細小的和破碎的異性纖維，還是無法保證棉花中異性纖維含量指標。

在皮棉清理環(huán)節(jié)的棉層較薄而且均勻，有利于異性纖維的視覺識別與檢測，尤其針對一些細小的有色異性纖維。在此環(huán)節(jié)增加安裝皮棉異纖清理設備，可以進一步清除籽棉清理設備未清除干凈的，還遺留在皮棉中的各種異性纖維，確保最終成包皮棉的異性纖維含量指標達到國標要求。

1.籽棉異纖清理設備。

該設備主要清除籽棉中的條狀異纖以及薄膜、毛發(fā)類異性纖維，利用籽棉與異性纖維的纏繞以及懸浮特性的不同，采用機械纏繞與拋射風選結構清除籽棉中的異性纖維。

該設備可以清除長度大于100 mm的條狀異纖以及懸浮速度小于籽棉的輕質異性纖維，如各種布條、線繩、編織袋絲、薄膜、毛發(fā)等。

圖3 金獅棉機的異纖清理機

圖4 南通棉機的異纖清理機

圖5 北京中棉成套的籽棉異纖清理機

常見的籽棉異纖清理設備其清理效率一般為50%～60%。

2.皮棉異纖清理設備。

皮棉異纖清理是棉花加工新增的工藝環(huán)節(jié)，主要是為了解決困擾棉紡行業(yè)多年的異性纖維問題。皮棉異性纖維清理是指在運動的棉流中，根據棉纖維與異性纖維的顏色、材質、形狀等物理及光學特性不同及時識別并準確定位、快速排出的加工過程。

皮棉異纖清理設備一般由機器視覺和執(zhí)行機構兩部分組成。機器視覺就是用攝像機代替人眼，計算機代替人的大腦；執(zhí)行機構就是用氣動噴閥代替人的雙手。在工作過程中，用攝像機拍攝（采集）含有異纖的棉花的圖像，在計算機中與棉花標準圖像（模板）比較，如果發(fā)現(xiàn)差異并超出設定的公差范圍，即判定為異纖。發(fā)現(xiàn)異纖后，根據它的運行軌跡及其到達氣動噴閥控制范圍的時間，向高頻電磁閥發(fā)出延時動作指令，依靠高速射流剔除棉流中的異纖。當然，實際的機器視覺系統(tǒng)和執(zhí)行機構要復雜得多。

皮棉異纖清理設備一般應用于紡織廠梳棉工藝前或軋花廠皮棉清理工藝后的棉纖維輸送過程中。

圖6 北京中棉機械成套設備的皮棉異纖清理機現(xiàn)場

該設備可以清除與棉纖維色差大于5%的各類細小的異性纖維，安裝紫外光系統(tǒng)的設備還可以清除含有熒光的白色異纖，對異性纖維的綜合排檢率可達60%。

我國機采棉所含異性纖維中地膜殘膜的含量較高，當殘膜經過長時間風吹、雨淋、日曬后，其顏色發(fā)黃且不含熒光材料，破碎后的小塊在棉花中與棉纖維顏色非常接近，很難被識別排除。因殘膜與籽棉的懸浮速度不同，利用此特性，可在籽棉清理環(huán)節(jié)對殘膜進行有效地清理。把籽棉異纖清理與皮棉異纖清理結合起來，可以較好地解決棉花中各種異性纖維的清理難題。

四、結論

由于異性纖維含量的多樣性以及普遍性，決定了不可能單靠一種設備清理出棉花中所有異性纖維，因此，為了全面徹底解決異纖問題，應在籽棉清理以及皮棉清理環(huán)節(jié)分別對異纖進行清除。

根據筆者統(tǒng)計，對于安裝有兩種異纖清理設備的生產線，若按質量計算，一般籽棉異纖清理設備可以清理出約占總量60%左右的（體積大的）異性纖維，皮棉異纖清理設備可以清理出約占總量30%左右的（細小的）異纖，最后棉花中還會遺漏5%左右的異性纖維。

安裝籽棉異纖清理以及皮棉異纖清理的棉花加工生產線，其異纖的總清除效率最高可達90%，基本滿足紡織行業(yè)對異纖的要求。