解析棉花中的異性纖維

■　司君濤　高秀萍　胡寶林

〔北京中棉工程技術有限公司，北京100052〕

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解析棉花中的異性纖維

■司君濤高秀萍胡寶林

〔北京中棉工程技術有限公司，北京100052〕

項目名稱：棉花產后增值關鍵技術裝備研發與產業化示范

0　引言

國家標準GB 1103.1-2012中規定：混入棉花中對其質量及制品質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、塑料薄膜、布條（塊）、家禽羽毛、繩索等［1］。由于異性纖維的存在，棉花紡織時容易出現斷紗，印染時不能著色，降低了棉紡品的品質，嚴重影響了我國棉紡企業經濟效益，削弱了我國國產棉花、棉紡品在國際市場的競爭力，制約了我國棉花產業發展。

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、采收或加工時與棉花接觸的過程中人為混入的，即使非本色棉纖維也是后天污染（雨水、機械油、染料等）所致。據調查統計，不同的產棉區或加工地點的異性纖維種類有一定差異，不同的種植、采摘和收購方式也會使異性纖維存在差異。

1.1手摘棉中異性纖維構成種類及比例

手摘棉主要分布于內地棉區和新疆部分棉區，這種傳統的采摘方式正在逐步向機采棉方式轉化。以棉花加工過程中清理機實際清出的實物為樣本，抽樣調查統計得出手摘棉中異性纖維的分類統計表（見表1）。

表1　手摘棉中異性纖維分類統計表

該表列出異纖纖維種類、含量以及比例。在當地棉區有較強的代表性，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機采棉中異性纖維構成種類及比例

機采棉以新疆兵團和新疆部分地方棉區為主，這種機械化采摘方式是1998年在新疆兵團開始逐步推廣的，目前正在迅速發展中。經抽樣調查統計得出表2機采棉中異性纖維的分類統計表。

該表列出了機采棉中異纖纖維粒數和所占比例，表中異性纖維總粒數983個，總質量7 994.1 mg。抽樣統計按照棉花加工的班次采集，在總集棉管道上定時定量抽取，由檢驗員手工撿出分類，按數量比例計算所得，在當地具有較強的代表性。

表2　機采棉中異性纖維分類統計表

皮棉中的異性纖維已經過籽棉清理設備多次打擊，又被軋花機和皮棉清理機鋸齒鉤拉多次而碎裂，雖然單個異性纖維面積和質量都很小，但是數量很多，而且破碎越嚴重，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來考核棉花質量，例如每包（85 kg）不能超過60根。可見按粒數考核分析異性纖維的含量比按質量考核更有實際意義。從機采棉中異性纖維種類看，含量較多的是地膜和有色線，兩種之和占總數的93.5%；其次是丙綸絲和滴灌帶，兩種之和占總數的4.27%。盡管滴灌帶數量不多，但其密度高、質量大而危害大。另外異性纖維中還含有一些丙綸絲、毛發、普通塑料薄膜、尼龍絲等。

2　異性纖維來源追溯

我國棉花生產現狀造成了棉花中混入異性纖維的含量偏高。我國種植棉花廣泛采用地膜覆蓋技術，雖然該技術利于棉花增產增收，但是采用的地膜厚度較小，延展性和韌性較差，在棉花的生長期經過陽光、雨水、土壤微生物的綜合作用，待棉花成熟后地膜也破損嚴重，無法實現人工或者機械回收地膜［2］。機采棉在采摘錠的高速旋轉下，地膜殘片等異性纖維被一起卷入到籽棉中。同時在棉花的儲運、晾曬、上垛等過程中容易混入羽毛、編織袋絲、毛發等異性纖維。

2.1手摘棉中的異性纖維來源分析

手摘棉由人工完成采摘，因為拾花工在采摘的過程中比較細心，所以含雜較少，也不易混入地面的地膜和滴灌帶，但有時會混入頭發或食品袋，由于采摘時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。手摘棉一般分幾次采摘、棉農在庭院內露天晾曬并零散交售，棉花收購商依舊使用化纖袋子進行收購包裝。這個工程中就很容易混入布條塊、化纖繩子、畜禽羽毛、人畜毛發、有色線、糖果或食品包裝塑料膜等。而人的毛發直徑一般在0.06 mm～0.08 mm，寵物毛發則更細，一旦混入就很難清除。

2.2機采棉中的異性纖維來源分析

機采棉是通過采棉機一次性采收棉花，雖然含雜很高，但是不應該含有異性纖維。美國的機采棉中幾乎沒有異性纖維，所用的采棉機和我國是一樣的，而我國機采棉卻有很多異性纖維，這與棉花種植方式有直接關系。我國棉產區大都少雨干旱，特別是西部新疆等棉產區更是常年干旱，必須靠地膜覆蓋和滴灌技術增溫保濕，由于我國的棉花品種多屬于“矮、密、早”，因此，當使用采棉機采收時，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含有歷年殘余的大量地膜，有人調查過，每公頃農田深度350 mm以內含有地膜300 kg以上，棉模存放在地頭上也會混入地膜。軋花廠籽棉上垛時需要人工整理棉垛，倒袋子時常把捆扎袋口的布條子、繩子、丙綸絲等混入籽棉中，還有籽棉堆垛時都使用大鏟車，稍有不慎就會將包裝袋碰壞致使丙綸絲混入。地坑喂棉的過程中，鏟車開到棉垛旁鏟取棉花時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。據樣本分析，單純的縫衣線很少，多數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　機采籽棉中的滴灌帶

圖2　機采皮棉中的滴灌帶

圖3　機采籽棉中的地膜

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度在1 m左右，滴灌帶質地比較結實，不易破碎。而地膜很薄又脆弱，國家規定棉花種植用地膜厚度限值應不小于0.008 mm［3］，而實際僅有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，價格較貴，農民肯定愿意使用廉價的薄膜。不過值得肯定的是，2015年機采棉地膜含量已有所減少。繩子和布條長度一般在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，長短不一、數量較多；毛發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，比較好分離。為此，在研制異性纖維清理設備時，應根據不同種類異性纖維的物理特性，有重點、針對性地采用機械纏繞、流化沸騰、氣流分離及顏色識別等多種技術進行綜合處理。

4　結論

綜上所述，手摘棉中異性纖維種類較多、含量大；機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成比例，為研制機采棉異性纖維清理新裝備提供了科學的設計依據。

參考文獻

［1］GB 1103.1-2012《棉花第1部分：鋸齒加工細絨棉》［S］.北京.中國標準出版社.2012.

［2］王澤武.籽棉異纖清理機的開發［J］.中國棉花加工，2009（3）∶6-7.

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

基金項目：“十二五”國家科技支撐計劃項目課題（2015BAD19B04）