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〔鄭州棉麻工程技術(shù)設(shè)計(jì)研究所,河南鄭州450004〕

一、我國(guó)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(kāi)始在我國(guó)內(nèi)地開(kāi)始種植，逐漸成為我國(guó)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(guó)更有著關(guān)系國(guó)計(jì)民生的舉足輕重的戰(zhàn)略性地位。在20世紀(jì)50年代，全國(guó)棉花播種面積378.6萬(wàn)hm2，總產(chǎn)量69萬(wàn)t。20世紀(jì)70年代，全國(guó)棉花播種面積467萬(wàn)hm2，總產(chǎn)量達(dá)202萬(wàn)t。20世紀(jì)80年代，我國(guó)棉花生產(chǎn)高速發(fā)展，成為世界上的產(chǎn)棉大國(guó)。20世紀(jì)90年代最高年量達(dá)到568萬(wàn)t。2000年-2014年，我國(guó)棉花產(chǎn)量在2007年峰值達(dá)到762.4萬(wàn)t，之后因種植面積的變化有下降的趨勢(shì)，2014年產(chǎn)量為616.1萬(wàn)t。中國(guó)有三大產(chǎn)棉區(qū)，黃河流域、長(zhǎng)江流域、新疆棉區(qū)。近年來(lái)，由于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，黃河流域、長(zhǎng)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(zhǎng)，其產(chǎn)量占到了全國(guó)總產(chǎn)量的2/3。根據(jù)公開(kāi)資料，2018年全國(guó)棉花總產(chǎn)量609.6萬(wàn)t，比2017年增加44.4萬(wàn)t，增長(zhǎng)7.8%。其中新疆棉區(qū)總產(chǎn)量達(dá)到511.1萬(wàn)t。棉花種植從小農(nóng)模式的散戶、小規(guī)模化向規(guī)?；?、技術(shù)化、集成化全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的趨勢(shì)很明顯。

中國(guó)是產(chǎn)棉大國(guó)，也同時(shí)是棉花消費(fèi)大國(guó)，紡織產(chǎn)業(yè)一直是我國(guó)的傳統(tǒng)出口創(chuàng)匯型產(chǎn)業(yè)，因?yàn)槊磕晷枨笤? 000萬(wàn)t以上，國(guó)產(chǎn)棉花自給率僅60%，所以還要大量的進(jìn)口來(lái)補(bǔ)充需求。2017年，我國(guó)棉花進(jìn)口主要來(lái)自美國(guó)、澳大利亞、印度、烏茲別克斯坦和巴西，進(jìn)口量分別為50.6萬(wàn)t、25.8 萬(wàn) t、11.2萬(wàn)t、9.3萬(wàn)t和6.7萬(wàn)t。

圖1 各年份的棉花產(chǎn)量

二、我國(guó)棉花加工工藝概述及設(shè)備簡(jiǎn)介

棉花加工工藝流程是通過(guò)對(duì)籽棉進(jìn)行加工，使之成為皮棉、短絨、棉籽的過(guò)程。隨著我國(guó)棉花加工行業(yè)的不斷發(fā)展和棉花質(zhì)量檢驗(yàn)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(guó)際化接軌。在充分吸收國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國(guó)國(guó)情，近幾年，國(guó)內(nèi)棉機(jī)制造商陸續(xù)開(kāi)發(fā)出了自動(dòng)化程度高、可靠性好的手摘棉（圖2）和機(jī)采棉加工工藝流程及成套設(shè)備（圖3）。棉機(jī)成套設(shè)備的迅猛發(fā)展及快速定型也帶來(lái)了軋花工藝流程的日臻成熟。我國(guó)棉花加工主要有手摘棉和機(jī)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?yàn)橐?guī)?；N植棉花，地塊面積較大，所以適應(yīng)了機(jī)采棉的發(fā)展。機(jī)采棉最大優(yōu)勢(shì)是大幅度降低棉花采摘成本，有效緩解勞動(dòng)力緊張的局面，并大幅減少了勞動(dòng)強(qiáng)度，機(jī)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(tuán)在三大棉區(qū)已基本全覆蓋機(jī)采棉模式，北疆地方也基本實(shí)現(xiàn)全部機(jī)械采棉。近年來(lái)南疆機(jī)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(jī)采棉模式設(shè)置。從圖2和圖3對(duì)比可以看出，在機(jī)采棉中普遍采用了自動(dòng)喂棉機(jī)、異纖清理機(jī)，對(duì)籽棉清理、皮棉清理、烘干等工藝都有加強(qiáng)。在近幾年的機(jī)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(cè)系統(tǒng)和棉花質(zhì)量檢驗(yàn)系統(tǒng)，自動(dòng)打扣和刷嘜系統(tǒng)，碼包系統(tǒng)。機(jī)采棉設(shè)備和工藝正不斷向自動(dòng)化和智能化發(fā)展。

圖2 國(guó)內(nèi)目前最常用典型的手摘棉工藝流程

圖3 國(guó)內(nèi)目前最常用典型的機(jī)采棉工藝流程

三、我國(guó)化學(xué)纖維產(chǎn)業(yè)概述

化學(xué)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(guò)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(xué)纖維種類(lèi)、制備工藝和功能多而復(fù)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(xué)合成纖維還可以按幾何形狀分為長(zhǎng)絲、短纖維、異形纖維、復(fù)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(huì)公開(kāi)發(fā)布新聞“內(nèi)外化學(xué)纖維生產(chǎn)動(dòng)向”中顯示，2017年全球主要的化纖產(chǎn)量6 567萬(wàn)t：滌綸長(zhǎng)絲3 717萬(wàn)t，同比增加5%；滌綸短纖維1 660萬(wàn)t，同比增加4%；錦綸493萬(wàn)t，同比增加6%；腈綸短纖維161萬(wàn)t，同比減少6%；纖維素纖維536萬(wàn)t，同比增加3%。2017年中國(guó)的化纖產(chǎn)量為4 714萬(wàn)t，占世界化纖產(chǎn)量的71%，穩(wěn)居世界第一。

四、我國(guó)化學(xué)纖維加工工藝概述及設(shè)備簡(jiǎn)介

化學(xué)纖維種類(lèi)、制備工藝和功能多而復(fù)雜，以我國(guó)生產(chǎn)量最大的滌綸短絲產(chǎn)品為例。滌綸的原料是對(duì)苯二甲酸乙二酯，通過(guò)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(wàn)t/年等，目前國(guó)產(chǎn)裝置最大產(chǎn)量達(dá)40萬(wàn)t/年。滌綸產(chǎn)品按形態(tài)分棉型、毛型、中長(zhǎng)、中空、復(fù)合（中空主要為硅油立體三維中空）；按強(qiáng)力分普通和高強(qiáng)低伸；按纖度分粗旦、普通、細(xì)旦、超細(xì)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(guò)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(jī)→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(jī)→前紡工序→后處理→成品打包

4.回料紡。

熔化造粒→清洗→干燥→螺桿擠壓機(jī)→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(jī)→熔體過(guò)濾器→熔體管道→計(jì)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(fù)裝置）。

熔體直紡：聚酯熔體→三通閥→增壓泵→冷卻器→熔體管道→過(guò)濾器→熔體管道→計(jì)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(fù)裝置）。

五、棉花纖維和化學(xué)纖維的關(guān)系

在建國(guó)初期短缺經(jīng)濟(jì)狀況下，為了盡快滿足人民群眾穿衣問(wèn)題，國(guó)家相繼建設(shè)了幾家大型的化學(xué)纖維工廠來(lái)彌補(bǔ)棉花產(chǎn)量不足的情況，從此我國(guó)化學(xué)纖維走向了高速全產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展道路。

我國(guó)棉花產(chǎn)量位居世界第一，但還遠(yuǎn)不能滿足我國(guó)的需要量，同時(shí)，我國(guó)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(duì)產(chǎn)量、質(zhì)量影響較大。化纖是工業(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(shì)，滿足消費(fèi)者天然、舒適、靚麗、時(shí)尚的多樣需求。