浅谈棉花异性纤维的清理措施

我国是棉花生产和消费大国，随着我国国民经济以及棉花产业的发展，对棉花的需求已经从数量的追求走向对质量和品种多样性的追求，棉花作为关系到国计民生的重要资源，历来受到各产棉国的重视。但在原棉加工过程中由于很多原因混入了多种异性纤维。

1.棉花异性纤维的形成及危害

棉花中的异性纤维是一种有害杂质，严重影响棉纺织品的质量。我国国家标准GB1103-2007 《棉花细绒棉》中规定“异性纤维是指混入棉花中的对棉花及其制品质量有严重影响的非棉纤维和非本色棉纤维，如化学纤维、毛发、丝、麻、塑料膜和染色线（绳、布块）等[1]。异性纤维主要是在采摘、晾晒、包装运输以及加工等过程中混入的有害杂质，在纺纱过程中难以清除，降低纺纱效率，织布染色后，还会在布面上出现各种色点，严重影响布面质量。因此，对异性纤维进行有效清理，对提高棉花和棉纺织品的质量具有重要意义。

2. 国内外棉花异性纤维的清理现状分析

异性纤维的检测及清除是世界棉花行业所关注的中心问题，虽然许多国家都针对自己国家的情况采用适合自己国情的解决方式，但至今还没有找到一种有效彻底的解决异性纤维问题的措施。

2.1 国外棉花异性纤维的清理机械研究现状

国外早在上世纪70年代就已经开始尝试实现异性纤维识别与清除的自动化，80年代随着微型计算机技术的飞速发展，出现了异性纤维的“智能识别”，近年来国外若干企业开发了多种原理、多种形式的棉花异纤清除机[2]，从基本原理来看主要有光学检测技术、光电检测技术和超声波检测技术等。

（1）光学检测技术。光学检测即采用高分辨率的高速数字线扫描CCD相机，对过棉通道内的棉流进行高速扫描，由图像处理设备对扫描到的图像信息进行实时处理，发现异常时，发出指令，驱动执行机构排除，如瑞士Jossi公司的“第四代”异纤捡出设备采用CCD摄像机原理。

（2）光电检测技术。光电式是采用光电三极管对棉花中的异纤进行识别，主要是通过异纤与棉花的色差反应到光电管的电流差别，经信号放大、处理比较来识别，这种方法原理简单，制造成本低。经大量的试验表明：光电检测技术只能对大团或有一定体积的有色异纤进行识别，对细小异纤无法识别，如意大利Loptex公司的Sorter异物检出机采用光电和超声波两次识别检测。

（3）超声波检测技术。超声波是人耳听不到的机械波，其原理是超声波传感器发出超声波，发射到棉花上，然后再检测反射回来的信息。从大量的试验结果表明，较大团塑料薄膜、纸片、布片、成团的异纤都能检出。由于超声波反应速度慢，不能识别细小异纤，如意大利Loptex公司的Sorter异物检出机。

综观上述几种原理，光电管、超声波的优点是成本低，缺点是只能检出较大体积的异纤；光学检测能检出细小异纤，效果比其他几种方法好，虽然制造成本高，但是是目前国际上通用的方法。国外设备一般能够清除70％～80％的异性纤维，但价格大都在100万元左右，在我国难以大面积推广应用。

2.2 国内棉花异性纤维的清理机械研究现状

在我国由于资金、发展程度等原因，现在国内纺织行业多数情况下还使用人工清理，这种方法简单易行，不需要一次性的大量资金投入，但效率低、消耗大量人力物力，而且视觉范围有限，对某些波段的光不敏感，分拣的效果难以保证[3]。

我国关于棉花中异性纤维的检测方法研究主要有光学检测和光电检测，目前已有成型产品问世，如：中科院上海技术物理研究所的“光电眼”、上海中纺宝达科技有限公司的ZYG-048棉花异型纤维自动检测清除系统等等。国产设备价格略便宜，大都在50万元左右，但实际清理效果比国外设备更差[4]。

中科院上海技术物理研究所的“光电眼”——光电子棉花异性纤维自动检测清除系统。“光电眼”的核心是机器视觉和智能加工技术，4096个传感器在一定光照下可分辨棉花与异物，并将异物选出送至专门的杂质箱。其检测速度达每小时400千克棉花，相当于3个女工8小时的工作量，这一成果以后还将应用到毛料、农作物种子和汽车发动机的检测上。尽管光电子棉花异性纤维自动检测清除系统在技术上己经有了很大的突破，但这种技术仍然有待于提高精确度，进一步提高异性纤维的清除率。

上海中纺宝达科技有限公司的ZYG-048棉花异性纤维自动检测清除系统：该系统利用装于专用输送装置两侧的美国产高速线扫描摄像机检测通过的棉花，将图像信号传至装有DSP的处理器中，经特殊的算法处理，高性能清除装置用高压喷嘴将棉花中的异性纤维清除。该系统采用可见光图像识别与紫外线检测相结合的方法，可自动识别和清除有色尼龙、塑料、麻线、皮草、碎布片以及无色透明或与棉花颜色接近的杂物。

3.棉花异性纤维的清理机械发展趋势

目前，国际上的棉花异性纤维检测设备都朝着多光谱检测方向发展，除在可见光波段成像以检测有色异性纤维以外，还普遍在紫外光波段成像以检测含有荧光的白色异性纤维。无论是国外还是国内现有的异性纤维在线清理设备普遍存在价格昂贵、清理效果差，且这些系统仅仅局限于异性纤维的识别剔除，没有对异性纤维进行分类，也没有对其进行重量统计，存在诸多在线计量功能的问题，无法满足棉花质量评定检验中异性纤维含量精确测量的需要。为了更好的贯彻执行棉花异性纤维检验技术规范，促进我国棉花和棉纺织工业的发展，必须研制具有更高捡出率的异性纤维识别、剔除和在线计量装备和模型，以适应形式方展的需要。

参考文献：

[1]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会．GBll03-2007棉花细绒棉［S].北京：中国标准出版社，2007 .

[2]石庚尧.浅谈异纤捡出装置[J].北京纺织，2003（5）：51-55.

[3]杜沁，冯万众.纺织异性纤维及其控制措施[J].棉纺织技术，2000（6）：339-341.

[4]陈贺，杨奇，王海燕，肖英.棉花纤维检测仪器的发展及应用概况[J].新疆农业科学，2002，39（2）：118.