HVI棉花大容量測試儀與AFIS測試指標解析及其應用探討

　　杜凱　　東營市紡織纖維檢驗所
　　閆承蘭　東營市紡織纖維檢驗所
　　吳志翠　東營市宏遠紡織有限公司

　　摘要：使用HVI棉花大容量測試儀與AFIS單纖維檢測儀對原棉的纖維質量和設備狀態進行全面了解，爭取以較小的原料成本達到客戶滿足的品質要求
　　Make use of HVI and AFIS On the cotton fiber quality and equipment to conduct a comprehensive understanding, For smaller raw material cost to customers to meet the quality requirements.

　　關鍵詞：原棉質量的相對穩定The relative stability of raw cotton quality　　實施全面監控The implementation of a comprehensive monitoring　　合理配棉Reasonable distribution of cotton　　優良的設備狀態Excellent equipment state

　　HVI棉花大容量測試儀由四個獨立的基本組件組成，即長度/強力模塊、馬克隆模塊、顏色∕雜質模塊和控制系統組成。HVI系統綜合了棉花分級經驗和棉纖維物理性能測試技術，是集電子、計算機、光學、傳感器、氣動技術于一體的高科技產品。HVI主要是用于原棉測試，它和計算機配棉系統共同控制同一品種紗線中上、下組原棉質量的相對穩定，從而避免了紗線質量的過大波動。
　　AFIS單纖維檢測儀與HVI棉花大容量測試儀最本質的區別是HVI測試的是一束纖維的指標，而AFIS是一定數量的單根纖維的綜合指標。雖然它們都是通過光學系統得到投影曲線，但是它們測試求出的各種長度、成熟度等指標的方法和意義不同。AFIS單纖維檢測儀器通過光電傳感器測試單纖維的根數和數量，分別得出纖維長度和根數的排列圖，從而求得按根數和重量加權的平均長度、長度CV%、短絨率%、重量加權上四分位長度UQL等指標；而HVI大容量測試儀的長∕強模塊由光學系統利用透光法測量梳夾上的一束棉纖維，通過光學系統和計算機獲得精確的照影儀曲線從而計算出平均長度、上半部平均長度、長度整齊度指數等相關指標。HVI和AFIS都具有自動測試、精確度高、測試速度快、避免人為操作差異等特點。
　　我們按照國家標準抽取8批新疆細絨棉，同一批樣品分別用HVI棉花大容量測試儀和AFIS單纖維檢測儀測試，分別記錄如下（每批的指標是測試多次的平均指標），從下表的數據可以看出兩臺測試儀器所測指標之間具有很好的相關性。

　　一、HVI棉花大容量測試儀與AFIS單纖維檢測儀測試指標解析
　　1）HVI馬克隆值棉塊測試的馬克隆值是反應的棉花纖維細度與成熟度的綜合指標，指在特定條件下一團棉花的透氣性的度量，它屬于定流量測壓差式的氣流儀。AFIS則是應用光電圖像處理方法測定單根纖維周長和截面積，自動計算棉纖維細度(mtex)、成熟度比和未成熟纖維含量百分率IFC。
　　2）HVI長∕強棉塊通過光學系統是對一束纖維進行測量，通過計算機得到照影曲線，從而得出平均長度、上半部平均長度、長度整齊度指數、短纖維指數等指標。國際上采用的是長度短于12.7mm的纖維重量占纖維總重量的百分率作為短纖維指數，我國一直采用的是16mm作為棉短絨的長度界限；HVI系統給出的是12.7mm或16.5mm兩種可選棉短絨長度。而AFIS的長度和成熟度（L&M）模塊:測試纖維長度和成熟度（SFC），它測試的纖維長度指標包括按根數計算的平均長度（L(n)/mm）、重量計算的平均長度（L(W)/mm）、重量計算的上四分位長度（UQL(W)/mm）、根數或重量計算的短纖維率等指標。HVI的短纖維指數與AFIS的重量法短纖維率有很好的相關性，而以AFIS測得重量法短纖維率更為精確。
　　3）AFIS單纖維檢測儀的棉結（N）模塊:測試棉結數量、棉結種類和大小，系統將棉結定義為非單根纖維的纏結，并將棉結分為“纖維棉結”和“帶籽屑棉結”兩類，一般說來，它與我國標準規定的棉結概念基本上是一致的，由于它將松散的纖維纏結均算作棉結，因此與我國傳統目測法檢測的棉結相比更加嚴格。而HVI棉結是由HVI的外掛件720棉結儀測試到的，測試原理和AFIS相似，但是720棉結儀只統計棉結數量，沒將“纖維棉結”和“帶籽屑棉結”分別計數、也沒對棉結大的大小進行測試。帶籽屑的棉結是造成紗線條干不勻和布面紗疵的嚴重危害之一，因而可以認為AFIS檢測的棉結更為合理。
　　4）AFIS單纖維檢測儀的雜質（T）模塊:測試纖維中異物、雜質、微塵的大小與數量；依據對纖維中異物的測試可估計棉條中異纖的含量，并能預測異纖對布面質量的影響程度。而HVI長∕強棉塊還能測試棉纖維的束纖維強度和斷裂伸長率，顏色/雜質模塊能測試棉花的反射率、黃度，其測試指標更全面，更能系統全面地反映棉花的質量和使用價值。
　　基于以上幾點的分析可看出HVI大容量測試儀比較適合測試原棉，與計算機配棉軟件共同控制原棉質量，防止紗線質量的過大波動并能預測成紗質量；而AFIS單纖維檢測儀更適合測試不同工序中的棉條，對整個紡紗流程和設備狀態實施全面監控。
　　二、HVI棉花大容量測試儀和AFIS單纖維檢測儀在紡織工業中的應用
　　HVI檢驗指標在紡紗工藝中的作用和對紡織產品性能價值的影響很大，正確使用HVI指標并直接用于紡織生產，改變相對落后的按感官檢驗結果配棉的方式。當一批原棉進廠后，逐包取樣并逐包測試，按規定在實驗室條件平衡后用HVI測試，按指標分類分組，根據所紡品種和客戶的質量要求不同，將不同組別的原棉混合搭配使用，既防止過剩質量的浪費又防止有質量缺憾的產品出現。各測試指標對紗線質量的貢獻順序：馬克隆值、上半部平均長度、長度整齊度指數、伸長率、斷裂比強度、Rd、+b等，其中Rd、+b差異大時易造成紗線出現色差、布面出現黃白檔；而短絨對成紗的強力、均勻度、外觀疵點的影響很大，可增加纖維間的滑脫機會，易造成紗線斷頭，增大落棉率，導致生產成本增大，勞動生產率降低，一般根據HVI測試的短纖指數和原棉采購內控標準，短纖指數高的原棉將被拒絕采購。計算機配棉就是將HVI測得的原棉各項物理指標輸入計算機，然后由計算機把所有的庫存棉花根據指標分成很多個馬克隆值、黃度、整齊度和強度指標的平均值和CV值接近的組，在使用過程中用分類排隊法按組使用，再由計算機自動給出配棉分類排隊設計方案（一般給出兩組或三組由配棉工程師選用）以及預測的混合棉試紡結果，既能保證合理使用原棉，又能使配棉成分中上一組和下一組的指標相對穩定，這樣就很自然地做到了分類排隊配棉成分的合理、穩定。
　　棉纖維的質量是成紗質量的決定性因素，棉纖維的質量一方面取決于配棉，另一方面取決于前紡各工序對纖維質量的改善程度。AFIS可測試前紡不同工序中棉條的棉結粒數、短絨率等指標，對生產過程中前紡各半制品進行定期監控，然后根據企業不同工序的內控指標要求及時調整工藝參數，從而以最經濟的途徑創造出最優的產品質量。下面以紡JC60S的紗線為例說明AFIS單纖維測試儀在前紡各工序中的應用。
　　清棉工序肩負著重要的開松和除雜作用，但在對棉塊進行開松與除雜過程中，將伴隨著棉結和短絨的增加，為了選擇合理的打手速度、開松點隔距，就必須對清棉工序流程中各機器的運行效率進行檢測，可以利用AFIS檢測并計算出雜質的清除效率，棉結的數量的變化、纖維長度的變化，短絨率的變化等，以便根據棉條質量的變化及時對設備進行維護保養。
　　梳棉工序的一個重要作用就是在纖維得到充分梳理的同時盡可能地避免對纖維的損傷，為了降低梳棉的棉結增長率和節約用棉，我們利用AFIS的檢測并優化工藝參數，確定梳棉機的速度、針布型號、隔距等，紡JC60S紗時一般要求梳棉棉條中：棉結不高于65粒/g，短絨率不高于4%，合理調整棉結的增長率和清除效率，過多地清除棉結對纖維和用棉量是不利的。在一次定期抽查測試中發現6#梳棉機的測試指標異常，短絨率9.2%，棉結97粒/g。然后通知車間保全查找原因，通過排查發現是分梳錫林針布左邊嚴重損傷，更換錫林針布后設備狀態、測試指標正常。
　　精梳工序中JC60S紗線一般要求精梳條中：棉結不高于14粒/g，短絨率不高于1.5%精梳工序對精梳條中的短絨、棉結和雜質有強清除作用，為了保證合理的質量要求和節約用棉，我們必須借助AFIS測試指標對工藝參數進行優化，如給棉長度和落棉隔距的選擇等。也可以利用AFIS對預并條棉條和粗紗進行測試，分析牽伸形式和牽伸分配對纖維產生的影響，設置最佳牽伸隔距，避免纖維損傷，改善紗線長片段不勻，避免成紗出現機械波。
　　　棉纖維經過前紡各工序的處理以后，其分離度、平行伸直度得到提高，棉結雜質減少，短絨率降低，纖維的可紡性能得到改善。為了滿足客戶的產品質量要求而追求合理配棉，優良的設備狀態，在實際生產中，需使用HVI棉花大容量測試儀與AFIS單纖維檢測儀對原棉的纖維質量和設備狀態進行全面了解，爭取以較小的原料成本達到客戶滿足的品質要求。