棉花异性纤维含量检验技术探究

陈彪��

摘 要：棉花作为我国民事重要经济作物之一，也是纺织工业的主要原料。但是因各种因素，棉花中存在的异性纤维给棉纺织业带来了巨大的经济损失，因此采取有效技术检验棉花异性纤维的含量具有重大意义。

关键词：棉花：异性纤维；检验

中图分类号：TB 文献标识码：A doi：10.19311/j.cnki.16723198.2018.30.096

近年来，伴随着我国棉花夹带异性纤维的现象日益严重，严重影响了我国纺织产品的销售和出口，并且还对纺织企业的社会信誉产生影响，导致其蒙受较大的经济损失，相关部门必须高度重视棉花异性纤维问题，准确检验棉花异性纤维含量，控制棉花质量。

1 棉花异性纤维概述

1.1 异性纤维含义

迄今为止国际上关于异性纤维依然无统一定义，世贸组织文件将棉花异性纤维列入杂质类，因此由可以将其称为纤维杂志。我国GB1103.1-2012中《棉花第一部分：锯齿加工细绒棉》中指出棉花异性纤维含义为：棉花中混入的非本色棉纤维或者非棉纤维，常见的包含丝、塑料绳、毛发、化学纤维、麻等。

1.2 棉花异性纤维的来源

归纳起来，棉花中异性纤维主要来源三个方面：一是棉农在棉花的采摘过程中，封装和扎口时应用的编织袋、化纤塑料绳等非棉纤维混入棉花中。二是很多农民习惯在地面晒棉花，如此容易掺杂一些杂质、动物毛发等非棉品。三是因为遭到环境影响，棉籽被污染，或者储存、加工、运输等过程中因操作不当同异性纤维混合。

1.3 棉花异性纤维危害

1.3.1 危害纺织加工

作为杂质的异性纤维，必然会对纺纱质量和纺织品染色质量产生影响，因为异性纤维和棉花的机械特性非常相似，以至于在加工過程中很难将其清除，并且容易撕碎、拉断变成更短的纤维，也可能被打碎变成纤维状的瑕疵点，这些瑕疵点容易导致细纱断头，降低了纺织工作效率。再对织布染色后，布面上会伴有各种色点，从而对布面整体外观造成影响。因为很难将异性纤维同棉纤维分开，以至于很多棉纺织企业不得不聘请专门的人员进行挑拣。

1.3.2 危害棉农经济增长

如果棉花中含有大量的异性纤维，会降低棉花的等级，如此一来势必会降低籽棉的收购价格。例如：新疆作为我国棉花主要生产基地，其北疆棉花的异性纤维含量便低于南疆异性纤维含量，而兵团棉花异性纤维含量低于其他地方。棉花中存在异性纤维，会导致棉花价格下降，以至于棉农的经济收入降低。

1.3.3 危害棉花声誉和出口

就目前而言我国棉花价格普遍较高，没有拉开质量差价，以至于个别地区出现了“种产量，轻质量”的问题，异性纤维的问题日益突出，导致纺织企业很难买到不含异性纤维、价格合理的优质棉花，最终不得不依靠进口的形式，极大地减少了对国内棉花的需求。同国外棉花相比，我国棉花质量偏低必定会影响国棉在国际市场的声誉，不利于国棉的出口，严重时还可能对国棉国内市场产生影响。

2 传统棉花异性纤维计量方法存在的问题

当前，棉花异性纤维含量检测方法主要是通过人工挑拣，人工称重的方法，归纳起来主要存在以下几个方面的问题。

2.1 人眼分辨能力有限

大量研究显示，人类分辨率主要具备以下三个特征：一是在光照度太弱、太强或者背景亮度过强的情况下，人眼的分辨率会下降；二是当加快视觉目标移动速度时，人眼分辨率会下降；三是人眼对彩色细节的分辨度差于对亮度细节的分辨率，假如黑白分辨率是1，那么红蓝为0.19，黑红为0.4。所以，人员对景物细节的分辨能力有限，人眼适用于识别同棉花颜色区别较大或者体积较大的异性纤维。

2.2 人眼难以识别同棉纤维颜色相近的异性纤维

研究发现：如果异性纤维和棉纤维的颜色差异低于5%时，人眼很难识别，所以类似彩色丙纶丝、有色布块这类异性纤维很容易被人眼识别，但是如果异性纤维和棉纤维颜色接近、体积小时便无法识别。并且人眼长时间识别容易产生视觉疲劳，容易产生视觉误差，除此之外，人眼识别还会受到检测环境等因素的影响。

2.3 取样量偏小，随机性偏差

在棉花纤维检测中，结果出现较大偏差的危害性杂物的硬杂物容易在纺纱过程中被发现和排除，但是却很难发现异性纤维，虽然避免棉花中混入异性纤维比较容易，但是如果一旦棉花中混有异性纤维，若想发现并排除难度较大。

3 棉花异性纤维含量检测技术

近几年，随着我国棉花异性纤维问题日益严重，并因异性纤维引发的经济纠纷已经屡见不鲜了，因此棉花异性纤维含量检测受到了国内外的高度重视。就当前国内外棉花异性纤维含量的检测技术来看，异性纤维在线检出装置常见的主要有两种类型，第一种为光学检测技术，这类检测技术主要是应用具有较高分辨率的高速扫描彩色线阵CCD数码相机来扫描棉花纤维，一旦发现异常时计算机便会发出命名，驱动相应机构迅速响应气阀的动作来实现。第二种为光电传感器检测技术，这种检测技术因为局限性多，主要被应用于纱线或者棉条通道上。

3.1 籽棉扎前检验技术

3.1.1 美国的检验技术和清除方法

当前，针对棉花异性纤维的问题比较常用的方法便是在籽棉扎花之前将其检验出来，然后清除掉，主要是因为如果棉花中混入了异性纤维，将会增加此后工作的难度，所以在扎花之前将异性纤维清除非常必要。因为美国农业机械化水平高，在棉花的种植、采收、加工整个环节均是机械完成，这些过程中棉花很难混入异性纤维，即便如果她们依然研究了异性纤维含量检验技术。有学者经研究发现，虽然异性纤维和棉花在机械和光学特性方面非常相似，但是二者的化学成分存在明显差异，这便是检验异性纤维含量的原理。因为美国均为机采棉加工工艺，在加工之前需要烘干籽棉，烘干的温度控制在140℃左右，但是异性纤维在其所运行的机器中当环境温度接近50℃时，便会释放出化学气体，而这些化学气体的化学成分显然不同意籽棉和皮棉释放出来的化学成分。根据这一原理，便可以应用色谱分析/质谱仪（GS/MS）检验棉花异性纤维的含量，但是这种检验技术对设备的反应速度和可靠性要求较高，因此成本高，不适用于棉花加工企业。

3.1.2 我国扎前检验技术和清除方法

我国为了清除棉花中的异性纤维，棉花加工企业除了严格把好棉花收购质量关，还有个别企业并聘请专门人员进行挑拣，除此之外还由专人在喂花前挑拣面垛上的异性纤维，这种做法耗时耗力，所以一些企业尝试输送带清理的方法，具体做法如下：将经过籽棉清理机清理后的籽棉，通过进花口送至棒条辊中，实现输送和混匀籽棉的目的，再进入输送带向前输送，在输送的同时在输送带两边安排8～10人翻捡，一旦发现棉花异性纤维，将其拣出并放入事先准备好的布袋中，被剔拣后的籽棉在通过输送带后送至扎花机配棉箱内，输送带的长为16米、宽为1米，采用这样的方式虽然在一定程度上增加了劳动力成本，但是被挑拣后的皮棉销售价格比挑拣之前增加了400～600元。

3.2 籽棉扎后检验和清除技术

3.2.1 国外检验和清除异性纤维技术

例如：由瑞典的乌斯特公司生产的型號为UQC的清纱器，这类仪器主要是将光电式、电容式、高灵敏性能LED异性纤维常感器等设备进行组合后，构成了智能型检测头，可以检测成纱过程中异性纤维。这类清纱器具有性能优、灵敏度高等优点，从而极大的减少了生产所需质量纱线时切除纱量，减少了捻接，并且该系统还能够自动提供在线异性纤维分级、分布以及CAY计算机辅助清纱等功能，即便对单根合成纤维或者细小的头发丝依然能够检测到。

3.2.2 国内检验和清除异性纤维技术

就当前国内来看，在检验棉花异性纤维含量方面主要集中在纺织行业的开清棉工序上，例如：中科院上海技术物理研究所发明了一套棉花异性纤维自动检测和清除系统，便将其命名为“光电眼”。这项技术是基于机器视觉技术和智能加工技术，包含数千个传感器，在光照条件满足的情况下检测棉花的速度高达400kg/h，该速度相当于3个工人连续工作8小时的工作量，检测异性纤维的面积高达1～2cm2。但是因为异性纤维在经历籽棉收购、清理、扎花、清理皮棉等操作后，其可能变成更细、更短的纤维，甚至个别纤维的面积低于1～2cm2，所以该项技术的精度还有待提高，从而提高异性纤维检验准确率和清除率。

棉花异性纤维含量检验技术的核心为提高棉花的质量，但是这些技术的成本较高，还不太适合目前我国国情，因此关于棉花异性纤维的清除最佳办法还是从源头上把好质量关，在扎花前避免棉花异性纤维混入棉花中。

4 结语

综上所述，棉花异性纤维含量检验作为控制棉花质量的关键技术，在保证成纱、成衣品质方面发挥重要作用，当前我国棉花异性纤维含量检验技术还不够成熟，还有待更多研究者不断努力，研究出更多检验和清除棉花异性纤维的实用性技术，提高棉花的经济效益。

参考文献

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