棉紗條干不勻的檢測分析和應用

棉紗條干不勻的檢測分析和應用劉榮清(上海紡織工程學會棉紡專業(yè)委員會委員，上海)摘要:闡明棉紗條干用表觀粗細和物理質量表達的不同涵義及兩者關系。分析條干不勻常用檢測方法及儀器和發(fā)展趨勢。論述電容式和光電式條干儀的特點和特性，指明在線檢測的長處及發(fā)展方向。指出條干不勻分析必須按產品分析的要求cv%結合波譜圖、曲線圖、DR值等指標組合分析。提出條干優(yōu)劣應有客觀的考核標準和評定依據(jù)。關健詞:1條干不勻條干不勻率的涵義沿長度方向目測紗線或紗條就會發(fā)現(xiàn)其粗細是不均勻的，粗細不勻是普遍存在的，這就是條干不勻。廣義的條干不勻包括各片段長度的粗細不勻，包括紗條中含有棉結雜質短絨等形成的粗細不勻;狹義的條干不勻是指紗條的短片段間的粗細不勻。紗條的條干不勻可按它表觀的粗細或外徑大小反映，也可用其物理意義的單位長度的質量來反映。由于紗條的截面不是理想的圓形，在三維空間外觀的粗細和外徑并不相同，因此以表觀幾何形態(tài)表示條干不勻并不穩(wěn)定。用物理意義表示的條干不勻，相對地比較穩(wěn)定。由于紗條捻度分布有向紗條細節(jié)集中的趨勢，因而粗細處的紗條密度并不一致，造成表觀形態(tài)的條干不勻，與物理意義的條干不勻并不完全一致。人們目視的條干不勻與幾何形態(tài)的條干不勻是比較一致的。物理意義表達的條干不勻與實際紗條截面中纖維根數(shù)的變異相關密切，因此前者與布面條干比較一致，后者與紡紗工藝關系密切。紗條的條干不勻常以紗條表觀外徑或粗細尺寸的均方差表示，或用紗條單位長度的質量的均方差表示。其均方差系數(shù)可以比較不同線密度紗條條干不勻的程度，稱為條干不勻率，英文名稱是Coemeitofvariation，簡稱CV%。2條干不勻檢測方法的分析和比較2.1條干不勻的黑板檢測黑板檢測條干不勻是傳統(tǒng)的經典的方法。它直接用目視檢測紗線表觀在黑板上形成的粗細不勻的程度、數(shù)量、陰影的深淺，對照標準樣照定性評定等級(分優(yōu)、一、二等)，同時可觀察有否規(guī)律性等特征，它具有直觀、方便、快速等優(yōu)點，國外也常用梯形黑板現(xiàn)場檢測是否存在周期性不勻。周期性不勻會在黑板上形成V形圖狀，據(jù)此可量出周期波的波長，推斷其產生的原因，非常實用。2.2條干不勻的儀器檢測20世紀七十年代瑞士zenwegerUSTER公司首創(chuàng)利用紗線物理狀態(tài)中質量與電容相關的原理，發(fā)明電容式條干均勻度儀，使紗條條干的檢測進入儀器化、自動化的時代，并且不斷創(chuàng)新，日益完善，目前已實現(xiàn)基本自動化、電腦數(shù)字化、分析系統(tǒng)化，趨向多功能、智能化、模塊化發(fā)展。主要變化有以下幾方面:(l)從開創(chuàng)的單純條干不勻率檢測擴展為常發(fā)性紗疵檢測，波譜圖分析。DR值檢測，線密度對比(AF值)，錠間變異系數(shù)CV、等內容;波譜圖波長分析長度從開始40m擴大至l以洲〕m以上。的短粗節(jié)分為20級;8cm以上的長粗節(jié)分成3級，將一30%以上短細節(jié)分為4級，長細節(jié)分為4級，合計33級。分級的目的的主要使用戶可按產品不同要求選用分析。紗疵檢測試樣長度，一般應不少于十萬米。我國已將十萬米認定的有害紗疵數(shù)列人優(yōu)等品評等附加要求。一般機織紗應重視粗節(jié)疵點考核，針織紗要重點關注細節(jié)疵點的數(shù)量。紗疵分級趨向在絡筒機上在線檢測，可將紗疵分級、切斷、監(jiān)控分析同時進行。2.4條干、紗疵的在線檢測在線檢測是指將檢測傳感器放人生產線或機臺上，自動檢測在線產品的質量或工藝數(shù)據(jù)，并同時進行自動調整、控制、記錄、監(jiān)控、報警或將疵品消除或停機處理，有的還可預測下工序質量或提供有價值的數(shù)據(jù)。它是檢測自動化、生產連續(xù)化、管理無人化必須解決的課題，是今后發(fā)展的方向。目前有關條干不勻在線檢測的內容，主要有:(l)us幾RSHvERGuARD在線自調勻整和質量控制系統(tǒng)，可裝在梳棉機、精梳機和并條機上，采集和監(jiān)控條子線密度、條干Cv%和周期性疵點，一旦超越界限就能報警或停機。(2)us住RQuANTUMEXPERT專家系統(tǒng)，利用電子清紗器及CAY，可在絡筒機上在線檢測條干不勻及紗疵，并進行紗疵分級，同時可監(jiān)控每錠清紗功能，統(tǒng)計清紗效率、產量、車速等數(shù)據(jù)，繪出圖表并及時發(fā)現(xiàn)有缺陷的錠子;如采用UsIERQUANTUMZ型電子清紗器，可控制分析紗線毛羽和異纖，我國長嶺紡電DQSS系列清紗檢測裝置，也具清紗、定長、分級、統(tǒng)計等與上類似的功能。(3)德國TRU咒SCH硯RZTDo3型并條機設置后牽伸優(yōu)化檢測裝置，可按單獨配置傳動電機的消耗功率，檢測牽伸力的大小，自調調整在較大牽伸力狀態(tài)下選定后牽伸倍數(shù)，達到優(yōu)化條干的目的。(4)陜西長嶺紡織機電科技有限公司YG121型在線條干均勻度儀能在細紗機上，抽樣實時檢測細紗條干Cv%和波譜圖，及時發(fā)現(xiàn)疵點及故障，但無調控功育巨。必須指出，在線檢測具備檢測及時，有可能實現(xiàn)全過程、全部產品進行質量和工藝的檢測和調控的特點，是今后的發(fā)展方向，但對單元(錠子)組合較多的機臺如粗紗機、細紗機，由于每錠在線檢測控制的成本太高，全機單錠在線檢測還有困難，目前僅有巡回檢測斷頭、兇錠、效率、車速等在線檢測。在線檢測對環(huán)境(溫濕度、檢測速度等)要求比離線(儀器)檢測要求要低，一般不能代替標準測試條件下產品質量評定和鑒2006年全國現(xiàn)代紡紗技術研討會論文集205別、仲裁等。斷裂強度等破壞性測試不能應用在線檢測。今后紗線外觀性指標檢測如條干、紗疵、棉雜、異纖、外徑等有可能全面采用在線檢測，實行在制品外觀質量的全檢。2.5棉紗條干的實物檢測用儀器或黑板檢測評定棉紗條干的優(yōu)劣，屬于抽樣檢測，不是全檢。棉紗條干不勻常會被漏檢直至織物或最后成品時才暴露發(fā)現(xiàn)，造成較大損失。此外中長片段條干不勻，一般測試儀器也不易檢測到，因此不少企業(yè)包括紡紗、織布、針織廠，常用少量管紗或筒紗織成機織坯布或用針織襪機或小圈機織成坯布(一般用汗布組織)，目測坯布實物條干不勻，重點觀察粗細節(jié)及有否橫檔、色差等問題;檢查織物風格是否符合要求。染色成品還可將樣布進行染色試驗，檢查染色效果及對比前后產品的色差，特別在原料和工藝變動時，更有必要。對用戶廠而言，實物檢測也是十分重要的。3條干不勻檢測指標的解析和應用3.1條干Cv%(變異系數(shù))Cv%是反映條干不勻率的主要指標。它反映了條干不勻的平均離散性，CV%與U%(平均差系數(shù))，J%(極差系數(shù))相比較為嚴密和正確，但它不能將條干不勻的全部變異特性表達出來，例如條干不勻的周期性、條干不勻波的波幅大小和波長、波幅的極差等。同一線密度紗條的CV%相同時，其粗細變異的特性往往不一樣。現(xiàn)舉一組數(shù)字來說明，表2中數(shù)字的平均值相同，CV%基本一致但數(shù)字變化規(guī)律大不相同。由此說明同樣CV%，有的存在規(guī)律性不勻，有的由細節(jié)造成，有的由突出粗、細節(jié)造成的，有的有粗有細，比較正常。某些工廠反映，CV%相同時，有時會在布面上反映比較均勻，有時有明顯的粗細節(jié)，甚至出現(xiàn)規(guī)律性紗疵，就是這個道理。由此可見CV%不能反映條干不勻的全部，僅用CV%來分析條干不勻往往是不完整的，容易造成CV%不高而布面卻存在條干不勻、粗細節(jié)突出，存在橫檔等問題。分析條干優(yōu)劣，必須結合其他指標共同判斷、全面分析。3.2千米疵點數(shù)(1.P.I)千米疵點數(shù)可以定量分析細紗中的常見性疵點-一粗節(jié)、細節(jié)、棉接數(shù)，結合CV%適用于分析牽伸工藝的優(yōu)劣，但棉節(jié)數(shù)包含雜質在內，與條干關聯(lián)不大。3.3條干曲線圖(瓏ag川田.)從實測的條干曲線中可以看出紗條粗、細節(jié)出現(xiàn)規(guī)律及波幅、波長的大小，可彌補波譜圖看不出粗、細節(jié)分布的不足。圖中長度與試樣長度的縮小比例應按分析要求調整。3.4波譜圖分析波譜圖中長度及波幅的特征，可以了解條干不勻的性質，及時找出紡紗工藝或機件缺陷特別是周期性變異的原因，并能估計它對織物的影響，對減少突發(fā)性紗疵起指導性作用。波譜圖已成為條干不勻分析不可缺少的工具。有關波譜圖波長分析計算及其應用已有專文論述，這里不再作討論，僅就應用中應注意幾點補充說明。(l)一般細紗波譜圖分析長度應不小于1(XK)m，否則前紡引成問題找不出。分析波譜圖如與條干曲線圖結合分析，可以防止遺漏較長的規(guī)律性不勻和部分片段上突變性質量變異。(2)為了使波譜圖分析建立在可靠的基礎上，一般認為試樣的長度至少包含30個同樣性不勻的波長。(3)波譜分析中非正弦波的機械波都會多生諧波，如細紗機膠圈接頭破損，轉杯紡轉杯內積塵等形成的脈沖波等。機械不良如橢圓膠輥，每轉一次可產生兩個機械波。分析時不要把諧波誤認為機械波，也不要把多個機械波誤作為諧波，發(fā)現(xiàn)諧波應找出主波分析。(4)并條機條干的圈條作用會產生圈條效應的機械波，羅拉構槽有時也會在波譜圖中反映，但它們的波幅不大，不影響產品質量。(5)對本工序波長特別短的羅拉扭振機械波，本工序波長特別長的牽伸裝置橫動裝置失效，須條逸出膠餛形成的周期波等非常見的特殊的波譜圖;一般專家分析系統(tǒng)和計算分析都不易找出原因，應建立檔案，便于追蹤。3.5偏移率(DR%)偏移率DR%是英文DeviatinnRate的縮寫，其定義為在設定的基準長度內，超過紗條測試平均值一定百分率的細紗長度的總和與基準長度的比值。它是日本計測器工業(yè)株式會社條干儀首創(chuàng)的測試指標，顯然它與直觀的布面粗、細節(jié)顯著相關。為了改善布的平整均勻、紋路清晰，用CV%結合DR%值來鑒別分析是一個理想方案。測試基準長度一般為。.01一9.99m，門限自分率為土1%一士25%，可按產品要求設以冷20(拓年全國現(xiàn)代紡紗技術研討會論文集定。3.6十萬米紗疵數(shù)為了減少紗疵，提高織物正品率，防止絡筒機電子清紗器切除過多影響效率，應重視十萬米紗疵測試分析，試樣長度應不少于十萬米。一般工廠常以危害外觀較大的紗疵如A3、B3、C3、D2和E、F、G的總和稱為有害紗疵作為考核指標;針織紗要考核H、I類細節(jié)紗疵，必須時應將有疑問的有害紗疵剪下分析，以便針對性地采取措施。此外測試指標AF值能反映線密度變異，一能AF值應在95一105范圍內。CVP指標能反映CV%的錠間差異和波動，應于關注。已被人們認可，在生產和國內外貿易中廣泛使用，作為用戶要求的指標或衡量質量水平的依據(jù)。USTER統(tǒng)計值也有其局限性，它僅適用于它所統(tǒng)計的地區(qū)和US花R公司的儀器，不能反映全球水平和適應我國水平。例如精梳條干CV%，對我國說來要求偏高等。UgrER統(tǒng)計值采用雙對數(shù)座標，用幾根等寬紅線反映不同水平，使用不便。我國使用時常將其轉化為表格數(shù)據(jù)進行對照，但也容易造成誤差。此外USTER統(tǒng)計的產品常能反映國際上大類產品的趨勢。它使用的儀器可以代表當前新技術發(fā)展和新潮流，值得我們借鑒。4棉紗的條干標準和USTER統(tǒng)計值棉紗條干的優(yōu)劣應有一個科學和考核標準或比對客觀依據(jù)。4.1我國的棉紗考核標準我國棉紗國家標準現(xiàn)定棉紗的品質分為“優(yōu)、一、二”三種品等，棉紗均勻度CV%是五項考核主要內容之一。優(yōu)等棉紗另加十萬來紗疵一項考核標準。條干均勻度可用生產廠選用黑板檢測或儀器CV%檢測，試驗方法另有標準現(xiàn)定。棉紗質量標準應有較高的權威性和制約性，但已長期沒有修訂。目前較多反映要求偏低，紗與布銜接不合，優(yōu)等紗織不出優(yōu)等布，現(xiàn)已迫切需要修改，作為一個紡織大國應建立切合實際，對企業(yè)有推動作用的、新的棉紗質量標準。4.2USTER統(tǒng)計值瑞士USTER公司常在西歐、東歐、亞太、南美、北美、非洲、中東等地區(qū)，使用該公司的儀器、進行纖維、條子、粗紗、細紗的側試;然后進行數(shù)據(jù)整理、統(tǒng)計分析，每相隔4一5年發(fā)布一次統(tǒng)計值(USTERStatis-tics)。某年發(fā)表統(tǒng)計值是前三年試驗數(shù)據(jù)的積累和分析，一般可供后4一5年產品質量分析的參數(shù)。USTER統(tǒng)計值一般分成5%、25%、50%、75%、95%五檔。一般認為50%屬一般水平，25%以下屬先進水平，75%以上屬較差水平。US花R統(tǒng)計值不是國際標準和我國的質量標準，但能比較客觀反映當前國際上紡織產品的質量，因此5結語(l)紗條的條干不勻可用表觀的粗細(外徑)和單位長度的質量變異來表達，兩者相關但意義不同，測試儀器和數(shù)據(jù)也不相同。(2)條干不勻的檢測方法有黑板檢測、儀器檢測和實物檢測，各有特點，應以儀器檢測為主。(3)電容式和光電式條干一個有特點，可長期共存，按需選用。條干儀有向多功能、智能化、模塊化方向發(fā)展。(4)在線檢測是發(fā)展方向。紗線外觀指標可以逐步采用在線檢測，但不能全部用在線檢測代替離線檢測。(5)條干CV%是條干不勻檢測的基本指標，但不能表示條干不勻的所有屬性。必須按產品測試分析的要求，結合波譜圖、條干曲線圖、1.P.I、DR值、十萬米紗