為保持棉纖維原生品質進行的籽棉軋花前加濕設備工藝研究

■謝婷譯

〔中棉工業有限責任公司，北京 100000〕

棉花軋花產業是烏茲別克斯坦共和國農業部的重要分支部門。軋花廠加工的棉纖維，既是紡織行業的主要原材料，也是國際貿易的重要組成部分。

在烏茲別克斯坦，軋花廠收購的籽棉通常回潮率較高，加工中需要密集的烘干以保證籽棉清理效果。考慮到這一點，軋棉廠通常對籽棉進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。

一、簡介

籽棉中纖維和棉籽的形態結構不同，他們的回潮率也不同，纖維的干燥速度遠遠超過棉籽。由于纖維表面的水分蒸發速度約為種子的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。在進一步的加工時，籽棉內外部的壓力導致棉籽和纖維容易在受力脆弱點斷裂。如果在籽棉干燥和清理過程中，纖維力學性能的變化仍不明顯。那么在軋花過程中，籽棉受機器沖擊會導致棉籽隨纖維脫落或出現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。為此應在棉花軋花之前進行加濕處理，以避免烘干給軋花帶來的副作用。

二、試驗結果分析

在棉花軋花行業科學研究中心，科學家正在選用不同回潮率的籽棉進行軋花實驗。科學家還通過HVI測量系統進行實驗，如烏茲別克棉纖維檢測中心（SIFAT）正在使用HVI900 SA測量系統，SGS檢測中心正在通過HVI 1000M700測量系統對棉纖維進行質量和物理力學性能評估。

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

表1 不同回潮率的籽棉加工出的棉纖維的品質指標

測試結果表明：馬克隆值、伸長率、反射率（Rd）、泛黃度等棉纖維的品質指標并不根據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，如強度、上半部平均長度、短纖維率、長度整齊度指數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都比較高。

研究結果證實了籽棉回潮率在7.5%～8.55%時最能保存棉纖維的原生品質。研究實驗室建議軋花廠在軋花前將籽棉的回潮率提高到8%來保護棉纖維的原生品質。

三、新型加濕器的發展

上面的數據和現有的國內外研究成果均證實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動是一個相當復雜的過程，既與其內部結構有關，也與棉纖維毛孔中的水分和棉籽與纖維的水分交換的關系有關。關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，然后根據不同的規則有不同的分布。棉花的初始回潮率對于加濕時棉籽中的水分分布有重要的影響。加濕時水分流動與水分方向有關，并使籽棉中各個部分回潮率都增加。最終加濕層水分分布主要受孔隙度變化的影響。

基于籽棉加濕領域的理論和實驗研究，科學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。加濕設備的總圖見圖1。設備包括料斗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7。在料斗1對面的側壁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）均勻進到通氣管道2。由蒸汽機7產生的蒸汽經過管道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，在那里繼續對籽棉接觸加濕。這樣加濕器對籽棉完成了統一有效的加濕。

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進到軋花機中。

四、結論

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

“No.FAP 00800的籽棉加濕設備”已經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對這種新型加濕機進行生產測試。