棉纱条干不匀的检测分析和应用

棉纱条干不匀的检测分析和应用刘荣清(上海纺织工程学会棉纺专业委员会委员，上海)摘要:阐明棉纱条干用表观粗细和物理质量表达的不同涵义及两者关系。分析条干不匀常用检测方法及仪器和发展趋势。论述电容式和光电式条干仪的特点和特性，指明在线检测的长处及发展方向。指出条干不匀分析必须按产品分析的要求cv%结合波谱图、曲线图、DR值等指标组合分析。提出条干优劣应有客观的考核标准和评定依据。关健词:1条干不匀条干不匀率的涵义沿长度方向目测纱线或纱条就会发现其粗细是不均匀的，粗细不匀是普遍存在的，这就是条干不匀。广义的条干不匀包括各片段长度的粗细不匀，包括纱条中含有棉结杂质短绒等形成的粗细不匀;狭义的条干不匀是指纱条的短片段间的粗细不匀。纱条的条干不匀可按它表观的粗细或外径大小反映，也可用其物理意义的单位长度的质量来反映。由于纱条的截面不是理想的圆形，在三维空间外观的粗细和外径并不相同，因此以表观几何形态表示条干不匀并不稳定。用物理意义表示的条干不匀，相对地比较稳定。由于纱条捻度分布有向纱条细节集中的趋势，因而粗细处的纱条密度并不一致，造成表观形态的条干不匀，与物理意义的条干不匀并不完全一致。人们目视的条干不匀与几何形态的条干不匀是比较一致的。物理意义表达的条干不匀与实际纱条截面中纤维根数的变异相关密切，因此前者与布面条干比较一致，后者与纺纱工艺关系密切。纱条的条干不匀常以纱条表观外径或粗细尺寸的均方差表示，或用纱条单位长度的质量的均方差表示。其均方差系数可以比较不同线密度纱条条干不匀的程度，称为条干不匀率，英文名称是Coemeitofvariation，简称CV%。2条干不匀检测方法的分析和比较2.1条干不匀的黑板检测黑板检测条干不匀是传统的经典的方法。它直接用目视检测纱线表观在黑板上形成的粗细不匀的程度、数量、阴影的深浅，对照标准样照定性评定等级(分优、一、二等)，同时可观察有否规律性等特征，它具有直观、方便、快速等优点，国外也常用梯形黑板现场检测是否存在周期性不匀。周期性不匀会在黑板上形成V形图状，据此可量出周期波的波长，推断其产生的原因，非常实用。2.2条干不匀的仪器检测20世纪七十年代瑞士zenwegerUSTER公司首创利用纱线物理状态中质量与电容相关的原理，发明电容式条干均匀度仪，使纱条条干的检测进入仪器化、自动化的时代，并且不断创新，日益完善，目前已实现基本自动化、电脑数字化、分析系统化，趋向多功能、智能化、模块化发展。主要变化有以下几方面:(l)从开创的单纯条干不匀率检测扩展为常发性纱疵检测，波谱图分析。DR值检测，线密度对比(AF值)，锭间变异系数CV、等内容;波谱图波长分析长度从开始40m扩大至l以洲〕m以上。的短粗节分为20级;8cm以上的长粗节分成3级，将一30%以上短细节分为4级，长细节分为4级，合计33级。分级的目的的主要使用户可按产品不同要求选用分析。纱疵检测试样长度，一般应不少于十万米。我国已将十万米认定的有害纱疵数列人优等品评等附加要求。一般机织纱应重视粗节疵点考核，针织纱要重点关注细节疵点的数量。纱疵分级趋向在络筒机上在线检测，可将纱疵分级、切断、监控分析同时进行。2.4条干、纱疵的在线检测在线检测是指将检测传感器放人生产线或机台上，自动检测在线产品的质量或工艺数据，并同时进行自动调整、控制、记录、监控、报警或将疵品消除或停机处理，有的还可预测下工序质量或提供有价值的数据。它是检测自动化、生产连续化、管理无人化必须解决的课题，是今后发展的方向。目前有关条干不匀在线检测的内容，主要有:(l)us几RSHvERGuARD在线自调匀整和质量控制系统，可装在梳棉机、精梳机和并条机上，采集和监控条子线密度、条干Cv%和周期性疵点，一旦超越界限就能报警或停机。(2)us住RQuANTUMEXPERT专家系统，利用电子清纱器及CAY，可在络筒机上在线检测条干不匀及纱疵，并进行纱疵分级，同时可监控每锭清纱功能，统计清纱效率、产量、车速等数据，绘出图表并及时发现有缺陷的锭子;如采用UsIERQUANTUMZ型电子清纱器，可控制分析纱线毛羽和异纤，我国长岭纺电DQSS系列清纱检测装置，也具清纱、定长、分级、统计等与上类似的功能。(3)德国TRU咒SCH砚RZTDo3型并条机设置后牵伸优化检测装置，可按单独配置传动电机的消耗功率，检测牵伸力的大小，自调调整在较大牵伸力状态下选定后牵伸倍数，达到优化条干的目的。(4)陕西长岭纺织机电科技有限公司YG121型在线条干均匀度仪能在细纱机上，抽样实时检测细纱条干Cv%和波谱图，及时发现疵点及故障，但无调控功育巨。必须指出，在线检测具备检测及时，有可能实现全过程、全部产品进行质量和工艺的检测和调控的特点，是今后的发展方向，但对单元(锭子)组合较多的机台如粗纱机、细纱机，由于每锭在线检测控制的成本太高，全机单锭在线检测还有困难，目前仅有巡回检测断头、凶锭、效率、车速等在线检测。在线检测对环境(温湿度、检测速度等)要求比离线(仪器)检测要求要低，一般不能代替标准测试条件下产品质量评定和鉴2006年全国现代纺纱技术研讨会论文集205别、仲裁等。断裂强度等破坏性测试不能应用在线检测。今后纱线外观性指标检测如条干、纱疵、棉杂、异纤、外径等有可能全面采用在线检测，实行在制品外观质量的全检。2.5棉纱条干的实物检测用仪器或黑板检测评定棉纱条干的优劣，属于抽样检测，不是全检。棉纱条干不匀常会被漏检直至织物或最后成品时才暴露发现，造成较大损失。此外中长片段条干不匀，一般测试仪器也不易检测到，因此不少企业包括纺纱、织布、针织厂，常用少量管纱或筒纱织成机织坯布或用针织袜机或小圈机织成坯布(一般用汗布组织)，目测坯布实物条干不匀，重点观察粗细节及有否横档、色差等问题;检查织物风格是否符合要求。染色成品还可将样布进行染色试验，检查染色效果及对比前后产品的色差，特别在原料和工艺变动时，更有必要。对用户厂而言，实物检测也是十分重要的。3条干不匀检测指标的解析和应用3.1条干Cv%(变异系数)Cv%是反映条干不匀率的主要指标。它反映了条干不匀的平均离散性，CV%与U%(平均差系数)，J%(极差系数)相比较为严密和正确，但它不能将条干不匀的全部变异特性表达出来，例如条干不匀的周期性、条干不匀波的波幅大小和波长、波幅的极差等。同一线密度纱条的CV%相同时，其粗细变异的特性往往不一样。现举一组数字来说明，表2中数字的平均值相同，CV%基本一致但数字变化规律大不相同。由此说明同样CV%，有的存在规律性不匀，有的由细节造成，有的由突出粗、细节造成的，有的有粗有细，比较正常。某些工厂反映，CV%相同时，有时会在布面上反映比较均匀，有时有明显的粗细节，甚至出现规律性纱疵，就是这个道理。由此可见CV%不能反映条干不匀的全部，仅用CV%来分析条干不匀往往是不完整的，容易造成CV%不高而布面却存在条干不匀、粗细节突出，存在横档等问题。分析条干优劣，必须结合其他指标共同判断、全面分析。3.2千米疵点数(1.P.I)千米疵点数可以定量分析细纱中的常见性疵点-一粗节、细节、棉接数，结合CV%适用于分析牵伸工艺的优劣，但棉节数包含杂质在内，与条干关联不大。3.3条干曲线图(珑ag川田.)从实测的条干曲线中可以看出纱条粗、细节出现规律及波幅、波长的大小，可弥补波谱图看不出粗、细节分布的不足。图中长度与试样长度的缩小比例应按分析要求调整。3.4波谱图分析波谱图中长度及波幅的特征，可以了解条干不匀的性质，及时找出纺纱工艺或机件缺陷特别是周期性变异的原因，并能估计它对织物的影响，对减少突发性纱疵起指导性作用。波谱图已成为条干不匀分析不可缺少的工具。有关波谱图波长分析计算及其应用已有专文论述，这里不再作讨论，仅就应用中应注意几点补充说明。(l)一般细纱波谱图分析长度应不小于1(XK)m，否则前纺引成问题找不出。分析波谱图如与条干曲线图结合分析，可以防止遗漏较长的规律性不匀和部分片段上突变性质量变异。(2)为了使波谱图分析建立在可靠的基础上，一般认为试样的长度至少包含30个同样性不匀的波长。(3)波谱分析中非正弦波的机械波都会多生谐波，如细纱机胶圈接头破损，转杯纺转杯内积尘等形成的脉冲波等。机械不良如椭圆胶辊，每转一次可产生两个机械波。分析时不要把谐波误认为机械波，也不要把多个机械波误作为谐波，发现谐波应找出主波分析。(4)并条机条干的圈条作用会产生圈条效应的机械波，罗拉构槽有时也会在波谱图中反映，但它们的波幅不大，不影响产品质量。(5)对本工序波长特别短的罗拉扭振机械波，本工序波长特别长的牵伸装置横动装置失效，须条逸出胶馄形成的周期波等非常见的特殊的波谱图;一般专家分析系统和计算分析都不易找出原因，应建立档案，便于追踪。3.5偏移率(DR%)偏移率DR%是英文DeviatinnRate的缩写，其定义为在设定的基准长度内，超过纱条测试平均值一定百分率的细纱长度的总和与基准长度的比值。它是日本计测器工业株式会社条干仪首创的测试指标，显然它与直观的布面粗、细节显著相关。为了改善布的平整均匀、纹路清晰，用CV%结合DR%值来鉴别分析是一个理想方案。测试基准长度一般为。.01一9.99m，门限自分率为土1%一士25%，可按产品要求设以冷20(拓年全国现代纺纱技术研讨会论文集定。3.6十万米纱疵数为了减少纱疵，提高织物正品率，防止络筒机电子清纱器切除过多影响效率，应重视十万米纱疵测试分析，试样长度应不少于十万米。一般工厂常以危害外观较大的纱疵如A3、B3、C3、D2和E、F、G的总和称为有害纱疵作为考核指标;针织纱要考核H、I类细节纱疵，必须时应将有疑问的有害纱疵剪下分析，以便针对性地采取措施。此外测试指标AF值能反映线密度变异，一能AF值应在95一105范围内。CVP指标能反映CV%的锭间差异和波动，应于关注。已被人们认可，在生产和国内外贸易中广泛使用，作为用户要求的指标或衡量质量水平的依据。USTER统计值也有其局限性，它仅适用于它所统计的地区和US花R公司的仪器，不能反映全球水平和适应我国水平。例如精梳条干CV%，对我国说来要求偏高等。UgrER统计值采用双对数座标，用几根等宽红线反映不同水平，使用不便。我国使用时常将其转化为表格数据进行对照，但也容易造成误差。此外USTER统计的产品常能反映国际上大类产品的趋势。它使用的仪器可以代表当前新技术发展和新潮流，值得我们借鉴。4棉纱的条干标准和USTER统计值棉纱条干的优劣应有一个科学和考核标准或比对客观依据。4.1我国的棉纱考核标准我国棉纱国家标准现定棉纱的品质分为“优、一、二”三种品等，棉纱均匀度CV%是五项考核主要内容之一。优等棉纱另加十万来纱疵一项考核标准。条干均匀度可用生产厂选用黑板检测或仪器CV%检测，试验方法另有标准现定。棉纱质量标准应有较高的权威性和制约性，但已长期没有修订。目前较多反映要求偏低，纱与布衔接不合，优等纱织不出优等布，现已迫切需要修改，作为一个纺织大国应建立切合实际，对企业有推动作用的、新的棉纱质量标准。4.2USTER统计值瑞士USTER公司常在西欧、东欧、亚太、南美、北美、非洲、中东等地区，使用该公司的仪器、进行纤维、条子、粗纱、细纱的侧试;然后进行数据整理、统计分析，每相隔4一5年发布一次统计值(USTERStatis-tics)。某年发表统计值是前三年试验数据的积累和分析，一般可供后4一5年产品质量分析的参数。USTER统计值一般分成5%、25%、50%、75%、95%五档。一般认为50%属一般水平，25%以下属先进水平，75%以上属较差水平。US花R统计值不是国际标准和我国的质量标准，但能比较客观反映当前国际上纺织产品的质量，因此5结语(l)纱条的条干不匀可用表观的粗细(外径)和单位长度的质量变异来表达，两者相关但意义不同，测试仪器和数据也不相同。(2)条干不匀的检测方法有黑板检测、仪器检测和实物检测，各有特点，应以仪器检测为主。(3)电容式和光电式条干一个有特点，可长期共存，按需选用。条干仪有向多功能、智能化、模块化方向发展。(4)在线检测是发展方向。纱线外观指标可以逐步采用在线检测，但不能全部用在线检测代替离线检测。(5)条干CV%是条干不匀检测的基本指标，但不能表示条干不匀的所有属性。必须按产品测试分析的要求，结合波谱图、条干曲线图、1.P.I、DR值、十万米纱