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〔鄭州棉麻工程技術設計研究所,河南鄭州450004〕

一、我國棉花產(chǎn)業(yè)概述

棉花是錦葵科棉屬植物的種籽纖維，原產(chǎn)于印度和阿拉伯，約在宋末元初開始在我國內(nèi)地開始種植，逐漸成為我國重要的紡織材料。

目前，棉花是世界上最主要的農(nóng)作物之一，在我國更有著關系國計民生的舉足輕重的戰(zhàn)略性地位。在20世紀50年代，全國棉花播種面積378.6萬hm2，總產(chǎn)量69萬t。20世紀70年代，全國棉花播種面積467萬hm2，總產(chǎn)量達202萬t。20世紀80年代，我國棉花生產(chǎn)高速發(fā)展，成為世界上的產(chǎn)棉大國。20世紀90年代最高年量達到568萬t。2000年-2014年，我國棉花產(chǎn)量在2007年峰值達到762.4萬t，之后因種植面積的變化有下降的趨勢，2014年產(chǎn)量為616.1萬t。中國有三大產(chǎn)棉區(qū)，黃河流域、長江流域、新疆棉區(qū)。近年來，由于產(chǎn)業(yè)結構的調(diào)整，黃河流域、長江流域的種植面積逐步萎縮，新疆棉區(qū)的種植面積迅速增長，其產(chǎn)量占到了全國總產(chǎn)量的2/3。根據(jù)公開資料，2018年全國棉花總產(chǎn)量609.6萬t，比2017年增加44.4萬t，增長7.8%。其中新疆棉區(qū)總產(chǎn)量達到511.1萬t。棉花種植從小農(nóng)模式的散戶、小規(guī)?；蛞?guī)模化、技術化、集成化全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的趨勢很明顯。

中國是產(chǎn)棉大國，也同時是棉花消費大國，紡織產(chǎn)業(yè)一直是我國的傳統(tǒng)出口創(chuàng)匯型產(chǎn)業(yè)，因為每年需求原棉1 000萬t以上，國產(chǎn)棉花自給率僅60%，所以還要大量的進口來補充需求。2017年，我國棉花進口主要來自美國、澳大利亞、印度、烏茲別克斯坦和巴西，進口量分別為50.6萬t、25.8 萬 t、11.2萬t、9.3萬t和6.7萬t。

圖1 各年份的棉花產(chǎn)量

二、我國棉花加工工藝概述及設備簡介

棉花加工工藝流程是通過對籽棉進行加工，使之成為皮棉、短絨、棉籽的過程。隨著我國棉花加工行業(yè)的不斷發(fā)展和棉花質(zhì)量檢驗體制改革的不斷深入，棉花加工行業(yè)已經(jīng)向效益型、集約化和大型化方向發(fā)展，逐漸向國際化接軌。在充分吸收國內(nèi)外先進技術的基礎上，結合我國國情，近幾年，國內(nèi)棉機制造商陸續(xù)開發(fā)出了自動化程度高、可靠性好的手摘棉（圖2）和機采棉加工工藝流程及成套設備（圖3）。棉機成套設備的迅猛發(fā)展及快速定型也帶來了軋花工藝流程的日臻成熟。我國棉花加工主要有手摘棉和機采棉加工工藝。由于內(nèi)地地塊小且植棉面積逐漸縮小，因此，內(nèi)地一般使用的是手摘棉的加工模式。而新疆棉區(qū)，因為規(guī)模化種植棉花，地塊面積較大，所以適應了機采棉的發(fā)展。機采棉最大優(yōu)勢是大幅度降低棉花采摘成本，有效緩解勞動力緊張的局面，并大幅減少了勞動強度，機采棉較常規(guī)手采棉可節(jié)約成本3 000元/hm2～6 000元/hm2（200元/畝～400元/畝）。兵團在三大棉區(qū)已基本全覆蓋機采棉模式，北疆地方也基本實現(xiàn)全部機械采棉。近年來南疆機采棉種植面積的快速增加，其棉花加工生產(chǎn)線也都是按機采棉模式設置。從圖2和圖3對比可以看出，在機采棉中普遍采用了自動喂棉機、異纖清理機，對籽棉清理、皮棉清理、烘干等工藝都有加強。在近幾年的機采棉工藝還增加了籽棉加濕和皮棉加濕系統(tǒng)，在線回潮率檢測系統(tǒng)和棉花質(zhì)量檢驗系統(tǒng)，自動打扣和刷嘜系統(tǒng)，碼包系統(tǒng)。機采棉設備和工藝正不斷向自動化和智能化發(fā)展。

圖2 國內(nèi)目前最常用典型的手摘棉工藝流程

圖3 國內(nèi)目前最常用典型的機采棉工藝流程

三、我國化學纖維產(chǎn)業(yè)概述

化學纖維是用天然高分子化合物或人工合成的高分子化合物為原料，經(jīng)過制備紡絲原液、紡絲和后處理等工序制得的具有紡織性能的纖維。相比棉花纖維，化學纖維種類、制備工藝和功能多而復雜。天然高分子化合物再生纖維素纖維主要是以黏膠為代表。人工合成的高分子化合物合成纖維，常用的有滌綸、錦綸、腈綸、氯綸、維綸、氨綸等。另外，化學合成纖維還可以按幾何形狀分為長絲、短纖維、異形纖維、復合纖維和變形絲。按照用途分為普通纖維和特種纖維。

表1 2010年化纖產(chǎn)量

根據(jù)日本化纖協(xié)會公開發(fā)布新聞“內(nèi)外化學纖維生產(chǎn)動向”中顯示，2017年全球主要的化纖產(chǎn)量6 567萬t：滌綸長絲3 717萬t，同比增加5%；滌綸短纖維1 660萬t，同比增加4%；錦綸493萬t，同比增加6%；腈綸短纖維161萬t，同比減少6%；纖維素纖維536萬t，同比增加3%。2017年中國的化纖產(chǎn)量為4 714萬t，占世界化纖產(chǎn)量的71%，穩(wěn)居世界第一。

四、我國化學纖維加工工藝概述及設備簡介

化學纖維種類、制備工藝和功能多而復雜，以我國生產(chǎn)量最大的滌綸短絲產(chǎn)品為例。滌綸的原料是對苯二甲酸乙二酯，通過酯化——聚合——縮聚工藝后形成聚酯熔體，可供纖維直紡或切粒即生產(chǎn)切片。

聚酯規(guī)模：4、6、9、10、12、15、18、20萬t/年等，目前國產(chǎn)裝置最大產(chǎn)量達40萬t/年。滌綸產(chǎn)品按形態(tài)分棉型、毛型、中長、中空、復合（中空主要為硅油立體三維中空）；按強力分普通和高強低伸；按纖度分粗旦、普通、細旦、超細旦；按功能分普通、差別化、功能性纖維。

產(chǎn)品用途是與天然纖維或其他化纖混紡或直接用于制造非織造布，做填充料等。滌綸短纖生產(chǎn)工藝流程如下所示。

1.熔體直紡。

聚合裝置→增壓泵→過濾器→前紡工序→后處理→成品打包

2.切片紡。

切片干燥→螺桿擠壓機→前紡工序→后處理→成品打包

3.瓶片紡。

瓶片清洗→干燥→螺桿擠壓機→前紡工序→后處理→成品打包

4.回料紡。

熔化造?！逑础稍铩輻U擠壓機→前紡工序→后處理→成品打包。

前紡工藝流程：切（瓶）片紡：切片干燥→螺桿擠壓機→熔體過濾器→熔體管道→計量泵→紡絲組件→冷卻成形→上油→牽引→喂入→纖維原絲（初生纖維）→盛絲筒（往復裝置）。

熔體直紡：聚酯熔體→三通閥→增壓泵→冷卻器→熔體管道→過濾器→熔體管道→計量泵→紡絲組件→冷卻成形→上油→牽引→喂入→纖維原絲（初生纖維）→盛絲筒（往復裝置）。

五、棉花纖維和化學纖維的關系

在建國初期短缺經(jīng)濟狀況下，為了盡快滿足人民群眾穿衣問題，國家相繼建設了幾家大型的化學纖維工廠來彌補棉花產(chǎn)量不足的情況，從此我國化學纖維走向了高速全產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展道路。

我國棉花產(chǎn)量位居世界第一，但還遠不能滿足我國的需要量，同時，我國的土地資源緊缺，按耕種面積算，全部種植成棉花也不能滿足需求。高速發(fā)展的化纖工業(yè)節(jié)省了大量珍貴的土地資源，多功能化纖也支持了各種工業(yè)產(chǎn)品的需求。棉花是農(nóng)產(chǎn)品，受客觀因素影響對產(chǎn)量、質(zhì)量影響較大?；w是工業(yè)品，質(zhì)量穩(wěn)定并具有迅速增加產(chǎn)能的條件。在服裝行業(yè)，棉花也多與化纖混紡取各自優(yōu)勢，滿足消費者天然、舒適、靚麗、時尚的多樣需求。