解析棉花中的异性纤维

■　司君涛　高秀萍　胡宝林

〔北京中棉工程技术有限公司，北京100052〕



解析棉花中的异性纤维

■司君涛高秀萍胡宝林

〔北京中棉工程技术有限公司，北京100052〕

项目名称：棉花产后增值关键技术装备研发与产业化示范

0　引言

国家标准GB 1103.1-2012中规定：混入棉花中对其质量及制品质量有影响的非棉纤维和有色纤维为异性纤维（俗称三丝），主要包括编织袋丝（也称丙纶丝）、化纤丝束、有色线、人畜毛发、塑料薄膜、布条（块）、家禽羽毛、绳索等［1］。由于异性纤维的存在，棉花纺织时容易出现断纱，印染时不能着色，降低了棉纺品的品质，严重影响了我国棉纺企业经济效益，削弱了我国国产棉花、棉纺品在国际市场的竞争力，制约了我国棉花产业发展。

1　异纤纤维的种类

异性纤维不是棉花本身的自生物，而是在种植、采收或加工时与棉花接触的过程中人为混入的，即使非本色棉纤维也是后天污染（雨水、机械油、染料等）所致。据调查统计，不同的产棉区或加工地点的异性纤维种类有一定差异，不同的种植、采摘和收购方式也会使异性纤维存在差异。

1.1手摘棉中异性纤维构成种类及比例

手摘棉主要分布于内地棉区和新疆部分棉区，这种传统的采摘方式正在逐步向机采棉方式转化。以棉花加工过程中清理机实际清出的实物为样本，抽样调查统计得出手摘棉中异性纤维的分类统计表（见表1）。

表1　手摘棉中异性纤维分类统计表

该表列出异纤纤维种类、含量以及比例。在当地棉区有较强的代表性，手摘棉中含量较多的异性纤维包括布条、丙纶丝、塑料膜，三种之和占总量的78.61%，其次是绳子和有色线，两种之和占总量的17.34%。

1.2机采棉中异性纤维构成种类及比例

机采棉以新疆兵团和新疆部分地方棉区为主，这种机械化采摘方式是1998年在新疆兵团开始逐步推广的，目前正在迅速发展中。经抽样调查统计得出表2机采棉中异性纤维的分类统计表。

该表列出了机采棉中异纤纤维粒数和所占比例，表中异性纤维总粒数983个，总质量7 994.1 mg。抽样统计按照棉花加工的班次采集，在总集棉管道上定时定量抽取，由检验员手工捡出分类，按数量比例计算所得，在当地具有较强的代表性。

表2　机采棉中异性纤维分类统计表

皮棉中的异性纤维已经过籽棉清理设备多次打击，又被轧花机和皮棉清理机锯齿钩拉多次而碎裂，虽然单个异性纤维面积和质量都很小，但是数量很多，而且破碎越严重，纺纱的危害性就越大。棉纺厂一般都按每包皮棉中异性纤维根数来考核棉花质量，例如每包（85 kg）不能超过60根。可见按粒数考核分析异性纤维的含量比按质量考核更有实际意义。从机采棉中异性纤维种类看，含量较多的是地膜和有色线，两种之和占总数的93.5%；其次是丙纶丝和滴灌带，两种之和占总数的4.27%。尽管滴灌带数量不多，但其密度高、质量大而危害大。另外异性纤维中还含有一些丙纶丝、毛发、普通塑料薄膜、尼龙丝等。

2　异性纤维来源追溯

我国棉花生产现状造成了棉花中混入异性纤维的含量偏高。我国种植棉花广泛采用地膜覆盖技术，虽然该技术利于棉花增产增收，但是采用的地膜厚度较小，延展性和韧性较差，在棉花的生长期经过阳光、雨水、土壤微生物的综合作用，待棉花成熟后地膜也破损严重，无法实现人工或者机械回收地膜［2］。机采棉在采摘锭的高速旋转下，地膜残片等异性纤维被一起卷入到籽棉中。同时在棉花的储运、晾晒、上垛等过程中容易混入羽毛、编织袋丝、毛发等异性纤维。

2.1手摘棉中的异性纤维来源分析

手摘棉由人工完成采摘，因为拾花工在采摘的过程中比较细心，所以含杂较少，也不易混入地面的地膜和滴灌带，但有时会混入头发或食品袋，由于采摘时布袋不易定型影响采摘速度，因此，拾花工随身装籽棉的袋子大多是化纤编织袋，这样就很容易造成袋口或破损处的丙纶丝脱落袋内。手摘棉一般分几次采摘、棉农在庭院内露天晾晒并零散交售，棉花收购商依旧使用化纤袋子进行收购包装。这个工程中就很容易混入布条块、化纤绳子、畜禽羽毛、人畜毛发、有色线、糖果或食品包装塑料膜等。而人的毛发直径一般在0.06 mm～0.08 mm，宠物毛发则更细，一旦混入就很难清除。

2.2机采棉中的异性纤维来源分析

机采棉是通过采棉机一次性采收棉花，虽然含杂很高，但是不应该含有异性纤维。美国的机采棉中几乎没有异性纤维，所用的采棉机和我国是一样的，而我国机采棉却有很多异性纤维，这与棉花种植方式有直接关系。我国棉产区大都少雨干旱，特别是西部新疆等棉产区更是常年干旱，必须靠地膜覆盖和滴灌技术增温保湿，由于我国的棉花品种多属于“矮、密、早”，因此，当使用采棉机采收时，采棉头距离地面较低，很容易将地面残余的地膜和滴灌带混入棉花。目前棉田的地表及土壤中已经含有历年残余的大量地膜，有人调查过，每公顷农田深度350 mm以内含有地膜300 kg以上，棉模存放在地头上也会混入地膜。轧花厂籽棉上垛时需要人工整理棉垛，倒袋子时常把捆扎袋口的布条子、绳子、丙纶丝等混入籽棉中，还有籽棉堆垛时都使用大铲车，稍有不慎就会将包装袋碰坏致使丙纶丝混入。地坑喂棉的过程中，铲车开到棉垛旁铲取棉花时也容易碰坏苫布带入籽棉中，这些布条块最终可能变成有色线。据样本分析，单纯的缝衣线很少，多数是布条或绳子被撕碎后形成的有色线。籽棉及皮棉中含有的各种异性纤维照片如下：

图1　机采籽棉中的滴灌带

图2　机采皮棉中的滴灌带

图3　机采籽棉中的地膜

图4　皮棉中的地膜及塑料膜残片

图5　皮棉中的有色线及地膜

图6　皮棉中的布条、羽毛及丙纶丝

图7　皮棉中的丙纶丝

图8　皮棉中各种异性纤维

3　异性纤维特性分析

籽棉中的地膜和滴灌带大块一般长度在1 m左右，滴灌带质地比较结实，不易破碎。而地膜很薄又脆弱，国家规定棉花种植用地膜厚度限值应不小于0.008 mm［3］，而实际仅有0.006 mm左右。2014年新疆为了便于地膜回收减少残留，规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，这样增加了地膜抗拉强度，不易破碎更容易回收并减少残留，但是地膜成本显然成倍增加，价格较贵，农民肯定愿意使用廉价的薄膜。不过值得肯定的是，2015年机采棉地膜含量已有所减少。绳子和布条长度一般在0.3 m～0.5 m，容易被缠绕；有色线大多为布条块被钩散所致，长短不一、数量较多；毛发最容易缠绕在单粒籽棉上，与有色线一样难以被分离，其他基本处于游离状态，比较好分离。为此，在研制异性纤维清理设备时，应根据不同种类异性纤维的物理特性，有重点、针对性地采用机械缠绕、流化沸腾、气流分离及颜色识别等多种技术进行综合处理。

4　结论

综上所述，手摘棉中异性纤维种类较多、含量大；机采棉中异性纤维种类较少、而含量却大。本文量化研究了棉花中异性纤维的种类及构成比例，为研制机采棉异性纤维清理新装备提供了科学的设计依据。

参考文献

［1］GB 1103.1-2012《棉花第1部分：锯齿加工细绒棉》［S］.北京.中国标准出版社.2012.

［2］王泽武.籽棉异纤清理机的开发［J］.中国棉花加工，2009（3）∶6-7.

［3］方合义.MQZY籽棉异性纤维清理机应用分析［J］.中国棉花加工，2010（4）∶12-14.☆

基金项目：“十二五”国家科技支撑计划项目课题（2015BAD19B04）