２０１１’中国棉纺织总工程师论坛论文集ｗｗｗ．ｃｈｉｎａｙａｒｎ．ｔ？ｏｍＵＳＴＥＲ＠ＡＩＦＳ单纤维测试仪在纺纱中的应用赵阳荆博王照旭冯文新疆溢达纺织有限公司摘要：介绍了ＵＳＴＥＲ＠ＡＩＦＳ单纤维测试仪的测试原理和性能特点，对其在质量控制、设备保养、优化工艺及原料选用等方面的应用做了探讨，通过生产实践证明借助ＡＩＦＳ单纤维测试仪可以达到稳定纱线质量，节约纺纱成本和提高工作效率的目的．关键词ｓＵＳＴＥＲ＠ＡＩＦＳ；原理；性能；棉结；短纤维含量；质量；落棉率ｌ前言ＵＳＴＥＲ＠ＡＩＦＳ是乌斯特公司研发的单纤维测试仪器，它诞生于２０世纪９０年代初期。长期以来，对于纺纱的原棉及生产半制品依赖于人的手工和目光来检测其长度、棉结杂质数量等指标，工作效率很低，检测结果主观性大，可靠性差，给质量管理带来很多不便。ＵＳＴＥＲ固ＡＩＦＳ单纤维测试仪的出现，使仪器化客观地检测棉纤维各项质量指标成为可能。长期的生产实践证明，它是一种可靠的单纤维测试仪器，被广泛地应用于原料、半制品检测及工艺过程监控。以下就它在生产中的应用做一介绍。２ＵｓＴＥ聃ＡＩＦＳ测试原理与性能特点２．１测试原理纤维分离器和光电检测部分是该仪器的核心。纤维分离器由给棉板、喂入罗拉、第－－＊Ｕ辊（带孔剌辊）、第二刺辊、分梳板及周围护件组成。经电子天平称量的纤维试样通过喂入罗拉以较低的速度进入纤维分离器，在高速旋转的多孔刺辊及周围分梳板的共同作用下对进入的纤维进行第一次分梳开松，经过第一次分梳的纤维再次经第二剌辊及第三分梳板的最后梳理分离成单纤维进入纤维和棉结加速喷管，被加速后的纤维通过光学测量区接受检测。在纤维分离器中，纤维被分梳成单纤维的同时，杂质也被分离出来进入杂质和微尘管道，经另一个传感器和测试处理系统。检测和测试处理系统根据得到的不同信号，把不能满足纤维标准的信号分为棉结、灰尘、或杂质；根据每根纤维通过光学区的时间测量出单根纤维的长度，同时，可检测单根纤维的直径、周长、截面积，计算出纤维细度。２．２性能特点与传统人工检测棉结的方法相比，它具有测试操作方便、人为操作影响小、测量精确度高等特点。除此之外，ＡＩＰＳ还可以检测纤维的直径、棉结的大小、短纤维含量、杂质和灰尘的含量，可用于检测原棉、棉卷（筵棉）、条子、粗纱，对原料质量考核及生产工序质量控制有着重要的意义。目前最先进的ＵＳＴＥＲＯＡＩＦＳＰＲＯ还可以用来检测棉纤维的成熟度，它的功能更加强大。３ＵＳＴＥＲｅＡＩＩ雕Ｓ单纤维测试仪的基本应用ＡＦＩＳ单纤维测试仪可准确地测试棉纤维的长度、棉结、杂质及短纤维含量等指标，工程技术人员和管理人员可参考检测到的数据进行质量控制、工艺优化、设备管理等。３０４竺！！．±壁塑堕望苎±堡堕堡塑！三叁３．１生产过程质量控制！！坐！！！！！竺：！！１纺纱是一种多工序ｉ芏续生产的过程，随着原料和车洲生产条什的变化，半制品和成纱质量也一直处于波动之中，管理人员必须确定一些关键性的环节作为控制点进行质母把关，｛！１５证这种波动处ｆ可接受的范围内。在前纺车问，梳棉、精梳是质量控制的关键工序，我们可，ｒｊ＿ＥｑＡＦＩＳ仪周期性地检测生条和精梳条的质量，井借助统计方法分析质量变化规律，制定相应的措施进行质量控制。３．１．１制定单机台椭结质量控制图梳棉工序披称为纺纱的心脏．其主要任务之一是去除棉结杂质，我们将每台梳棉机在一定时间段内多次测定的棉结制成图表的形式，并经长期摸索制定出棉结虽高控制线（如５５丰立／克），当机台棉结超过最高线时，管理人员须分析原因、找出解决办法，建立质量管理台帐。下面图１是４。梳棉机在２０天内的棉结变化图，第７天检测的棉结超出最高控制线，表明机台出现故障。经住养人员多次检修后棉结降低，屉终与正常水平相当。白一闩ｆｉｉ］ｆ『『『１ＬＩ门门机自々图１＾。梳棉机棉结变化控制图３．１．２制定多机台棉结对比留我们也可将同一时期内，生产相同品种的多机台多次测得的棉结质量进行比较，用于找出落后机台。圈２是同一条生产线上８台梳棉机在２０１１年１月份各机台棉结平均水平对比情况。从圈中可以明显看出６＃梳棉机存在质量隐患，需制定保养计划调整机台。在正常情况下，同一条生产线上各机台棉结水平应当保持一致．各机台棉结数量变化戊不超过所有机台平均棉结的１０％，而６＃梳棉机已明显超出这个水平。．≯～。圈２１’～８。梳棉机２０１１年１月份棉结统计图２０１１中国棉纺织总Ｉ程师论坛论文集～ｃｈｊＤａｙ咖一以上两种方ｉ圭也同样适用于机台短绒含量、除杂散果的控制与分析。ＡＩＦＳ检测指标的变化一定程度上反映出纱线质量的潜在波动，便于管理人员及时发现问题，主动、有效地采取措施控制成纱质量．减少不必要的损失。３．２优北舫纱工艺利用＾Ｆ工Ｓ仅可快速、准确检测棉纤维的长度、棉结、杂质和短绒含量等指标，丁艺技术人员可以报方便、有效地优化纺纱工艺，改进成纱质量。３．２．１优化开清柿工艺清棉打手速度对筵棉质量影响相当显著，纺纱时针对不同原料必须做相应调整。图３、图４是两组清棉机打手速度试验结果。＂ｂｎｉ∞＂ｍ；。圄园圈目豳¨豳圈啊圈∽圈■圉㈨唾譬墨雷¨匿髓隧暖嘲酗¨圈圈目㈨圈圜圈圈¨圈圃嘲ｌ㈣圈豳圈ｌ㈣圈暖睡暖瞳圈㈨洲摊＆图３不同清洁强度筵棉短缄青母对比§自ｎ∞∞∞∞∞翻圈鞠¨８１０㈨Ｉ…■圈圈豳㈨＊＆＆女图４不同清洁强度筵棉棉结数量对比清棉机主要作用是在握持状态下对混和雁棉进行开松和梳理。我公司所使用的清棉机是通过在机上设定滴洁强度来控制打手转速，不同的清洁强度对应着梳制打手不同的速度，清洁强度越大．打手速度越高，对纤维的梳理强度越大。试验原棉为１００％新疆长绒棉，试验时用ＵＳＴＥＲ￥ＡＩＦＳ仪测试不同清洁强度时出口处筵棉的质量。上面图中的试验数据表明．使用该配棉纺纱清洁强度设定为０３时（打手速度为６０８ｒｐｍ／ｍｉｎ）筵棉的短绒和棉结指标较好．请洁强度过大时．打手速度高纤维损伤严重，短绒和棉结显著增加，不利于节约用棉和成纱质量。３．２．２优化檀棉工艺３．＆２．１镥＃、捌辐速度试验锡林、刺辊是梳棉机主要的分梳元件，它们的速度对生条质量影响根大，以下是在Ｃ６０高产梳棉机上锡林和刺辊速度对比数据。试验条件：原料相同，生条产量相同，除了表中显示的数据外。其它工艺条件完全相同．测试条件相同，‰２０１１’中国棉纺织总工程师论坛论文集ｗｗｗ．ｃｈｉｎａｙａｒｎ．ｃｏｒｎ表１锡林速试验锡林速度ｒｐｍ／ｍｉｎ７００８００９００刺辊速度ｒｐｍ／ｍｉｎ１４４０１４４０１４４０Ｌ（ｗ）１．１２１．０８１．０６ＳＦＣ（ｗ）６．３７．８８．７ＳＦＣ（ｎ）２２．４２５．８２６．６ＮＥＰ（ＣＮＴ／ｇ）４３４ｌ３３从上表中可以看出，随着梳棉机锡林速度的提高，棉结有减少的趋势，但生条中短绒含量明显增多，不利于质量和节约用棉。为了降低生条中的短绒含量，接着又做了刺辊降速试验。表２刺辊速度试验锡林速度ｒｐｍ／ｍｉｎ７００７００刺辊速度ｒｐｍ／ｍｉｎ１４４０１０８０Ｌ（ｗ）１．１３１．１６ＳＦＣ（ｗ）６．６５．７ＳＦ℃（ｎ）２３．１２０．３ＮＥＰ（ＣＮＴ／ｇ）３９４０当其它条件不变时，刺辊速度由１４４０ｒｐｍ／ｍｉｎ降为１０８０ｒｐｍ／ｍｉｎ，生条短绒含量显著降低。３．２．２．２不同产量时生条质量对比试验表３是在进口高产梳棉机上不同产量时生条ＡＦＩＳ质量的对比结果。在其它工艺条不变时，随着梳棉机产量提高，生条棉结增加，短绒含量也升高。因为随着梳棉机产量提高，梳理元件对单纤维的梳理度降低，排除棉结和短绒效果会随之变差。生产中，可以根据产品质量要求合理选择梳棉开车产量。表３梳棉机不同产量时生条ＡＦＩＳ质量对比产量（公斤／小时）３０４０５０６０Ｌ（ｗ）１．１９１．１７１．１６１．１６ＳＦＣ（ｗ）５．１５．７５．９６．ＯＳＦＣ（ｎ）２０．５２２．０２２．９２３．３ＮＥＰ（ＣＮＴ／ｇ）３１３８４９５９３．２．３精梳、并条工艺隔距优化牵伸隔距的设置对半制品及成纱质量产生决定性的作用。隔距设定过大时，牵伸元件对浮游纤维控制不良，条干恶化，千米纱疵增多：如果隔距设定过小，在牵伸过程中纤维有断裂的可能，同时也可能因为隔距过小牵伸力与罗拉握持力不相适应，须条在罗拉钳口处打滑出现牵伸不开的现象，反而使条干恶化。牵伸隔距优化是纺纱工艺控制的一个重要环节，生产时我们可先用ＡＦＩＳ仪器检测前道工序纤维长度，参考其ＵＱＬ（Ｗ）和Ｌ（ｎ）５％长度初步设定牵伸隔距，再进一步进行纺纱试验优选最合理的隔距，以达到纺纱质量最优。３．３设备保养上的应用３．３．１合理制定和调整保养计划在梳棉机上，不同材质的梳理针布其使用周期不同，即使相同材质的针布也会因为各机台的加工原料、生产量、机械性能及使用情况的差异，针布的工作状态会有显著的差异，从而影响生条质量。借助于ＵＳＴＥＲ。ＡＩＦＳ仪对各机台生条质量的检测数据分析，并结合成纱质量要求，可制定出更合理、更实用的维修保养计划，可以更有效的控制质量和降低设备维护成本。另，当ＡＩＦＳ仪检测出某机台出现突发性的质量波动时，也可灵活调整保养计划。３．３．２分梳专件优选精梳锡林是精梳机关键的梳理元件，其梳理性能直接影响精梳条的质量，锡林的选配自然成为纺纱技３０７２０１１’中国棉纺织总工程师论坛论文集ｗｗｗ．ｃｈｉｎａｙａｒｎ．ｃｏｍ术人员研究的重要课题。不同型号的精梳锡林，其梳理点、梳理角、梳针形状、梳理点密度、梳理点针尖节距及制造精度不同，对纤维的梳理度也不同。精梳锡林的梳理度对精梳条的梳理质量有显著的影响，成纱中的棉结和粗节也会有很大的差异。以下是精梳机上采用不同锡林精梳条和成纱质量的对比数据。表４精梳机不同锡林精梳条ＡＦＩＳ质量数据ＮＥＰ项目普通锡林新型锡林Ｌ（ｗ）ｍｍ３３．１３２．９ＳＦＣ（Ⅳ）％１．２１．３ＵＱＬ（ｗ）唧３９．５３９．４ＳＦＣ（ｎ）％５．６５．５ＮＥＰ（ｕｒｎ）（ｃｎｔ／ｇ）７１２６５２６６表５精梳机不同锡林成纱质量数据（精梳紧密纺纱ＣＪ９．７２ｒｅｘ）项目普通锡林新型锡林条干ＣＶ％１２．４４１２．００细节一５０％１．Ｏ０．５粗节＋５０９６ｌｌ５棉结＋１４０％９４６０棉结＋２００２２１２ＩＰＩ３４１８试验结论：新型精梳锡林成纱质量明显优于普通锡林。该对比试验所使用的精梳小卷相同，精梳落棉率接近，棉结数量也相同，但成纱质量却有显著差异。分析两种不同锡林的精梳条ＡＩＦＳ检测指标发现：虽然大多数指标比较接近，但两种精梳条的棉结直径却有明显差异，进一步分析认为，采用新型锡林后，精梳条中所含的棉结直径小，部分小棉结在后道工序纺纱时易被纤维包缠在纱体内而最终不被显露，因此，成纱中的棉结数量少。相反，普通锡林对纤维的梳理效果较差，精梳条中的棉结直径大，精梳条中残留的棉结在纺纱时绝大多数不能被纤维包缠在纱体内而成为棉结。由此可见，选用新型锡林对纤维的梳理更加细致合理，可达到改善成纱质量的目的。４ＵＳＴＥＲｅＡＩＦＳ单纤维测试仪的其它应用４．１原棉选批目前国际上普遍使用ＵＳＴＥＲＨＶＩ大容量纤维测试仪做为原棉检测仪器，ＨＶＩ可提供原棉的马克隆值、成熟度系数、上半部平均长度、长度整齐度指标、断裂比强度、短纤维率和棉结等测试数据。ＵＳＴＥＲｄＤＡＩＦＳ仪不但可测得棉纤维的长度，同时可检测出棉纤维的细度、重量短纤含量和根数短纤含量，细度指标直观地反映出棉纤维的粗细程度。棉纤维细度对成纱的条干、强力指标影响相当显著，尤其在生产高支纱时对原棉的细度要求更加严格；原棉中的短绒含量影响成纱质量，同时原棉中短绒含量的多少直接关系到纺纱厂的用棉成本。同时结合ＵＳＴＥＲＨＶＩ和ＡＦＩＳ仪对原棉进行数据检测，可帮助我们准确掌握原棉的各项物理指标信息，正确选择所需原棉．更加科学地指导配棉。４．２合理控制精梳落棉率精梳机的落棉率直接影响成纱质量和生产成本，落棉率的大小一般应依照原料情况和纱线质量要求进行确定．生产过程中，我们不能完全依赖加大落棉率来满足成纱质量，不同的原料、前道工序的加工质量、精梳机不同的配置等都会对精梳机的落棉率产生很大的影响。为了合理控制精梳机落棉率，我们需对精梳条的ＡＦＩＳ检测数据进行分析．当精梳条中短绒含量和棉结数量可满足成纱要求时，就不必采用过大的落棉率。ＵＳＴＥ聃ＡＩＦＳ仪还可以用来直接检测精梳落棉。落棉率过大或机台故障都可能使落棉中的长纤维含量过高，增加纺纱成本。在进行质量控制的过程中，可采用ＡＦＩＳ仪定期检测机台落棉，分析落棉各项指标，３０８２０１１’中国棉纺织总工程师论坛论文集ｗｗｗ．ｃｈｉｎａｙａｒｎ．ｃｏｍ合理控制落棉率，减少长纤维损失。以下是使用ＵＳＴＥＲｏＥ６２精梳机。ＡＩＦＳ检测精梳机落棉指标的一个实例。纺纱原料为１００％新疆长绒棉，试验机台为表６正常机台与４＃精梳机精梳条ＡＦＩＳ指标对比项目正常机台４＃精梳机落棉率％１５．１１５．３Ｌ（ｗ）ｍｍ３３．２７３２．７６ＵＱＬ（ｗ）ｍｍ４０．１３３９．８８ＳＦＣ（ｎ）％４．２５．１Ｌ（Ｎ）ｒａｍ５％４６．２２４５．７２Ｌ（Ｎ）ｒａｍ２．５％４９．５３４９．０２表７正常机台与４＃精梳机落棉ＡＦＩＳ指标对比项目正常机台４＃精梳机落棉率％１５．１１５．３Ｌ（ｗ）咖１７．０１２０．０７ＵＱＬ（Ｗ）ｍｍ２１．５９２８．１９ＳＦＣ（ｎ）％６６．１６４．１Ｌ（Ｎ）ｒａｍ５％２６．６７２８．９６Ｌ（Ｎ）ｍｍ２．５％３２．５１３４．７９试验数据分析：测试数据表明４＃精梳机与其它机台相比落棉率接近，但精梳条中短绒含量高，精梳条质量较差；同时，其精梳落棉中纤维平均长度大，长纤维含量高，短绒含量低。由此可知，该机可能存在故障，会造成纺纱原料浪费。经维修工对指标异常的４｝｝精梳机落棉风压及锡林定位校准，找出了问题所在，消除了这种异常状况。４．３成纱质量预测利用ＵＳＴＥＲ＠ＡＩＦＳ仪器对生产线上各工序半制品质量进行周期性地检测，为我们提供了必要的基础数据，将这些数据与Ｕｓｔｅｒ纱线条干仪和纱疵分级仪对纱线的检测数据结合起来，使我们通过半制品指标科学地预测成纱质量成为可能。５结束语单纤维测试仪器ＵＳＴＥＲｏＡＩＦＳ具有功能强大、操作简便、检测结果准确可靠等优点，广泛用于对原棉、半制品质量指标测试与分析。通过对机台周期性的质量监控，可有效地进行纺纱质量控制；ＡＩＦＳ仪提供及时准确的质量信息，为技术人员调整和优化纺纱工艺提供了依据；长期多机台的测试数据，可为纺纱质量控制、工艺管理、设备管理等提供大量有价值的数据信息。在现代纺纱生产中．它在稳定和提高产品质量、降低纺纱成本、提高经济效益等方面都有不可估量的指导意义。参考文献ｌ１，李伟．《借助ＵＳＴＥＲ・ＡＦＩ￥ＰＲＯ仪器以量化指标探讨精梳工艺》，鸟斯特＠论文集第一集，Ｐ４—２２．２，刘清荣《ＡＰＩＳ３，郭秀华。ＰＲＯ单纤维测试系统的原理和应用》２００６年中国纱线网研讨会．ＣＡＰＩＳ试验与日常质量控制》，山东纺织科技，２００４年第３期，Ｐ２５－２６．《ＵＳＴＢＲ・ＡＩＦＳ４，刘必英。ＰＲＯ试验在清梳联上的应用》，鸟斯特＠论文集第一集。Ｐ２３－２５．５、魏巍。《降低清梳联棉结与短绒的探讨》。棉纺技术。２００９年第１１期，Ｐ４－８．６．薛建昌。《精梳锡林梳理度的研究与探讨》．棉纺技术。２００９年第８期。Ｐ９－１２．７，中国纤检局．《棉花质量检验》第二版，Ｐ４８６－４９６．８、鸟斯特公司．｛ＵＳＴＥＲ・ＡＦＩＳＰＲＯ应用手册》．USTER@AIFS单纤维测试仪在纺纱中的应用
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赵阳， 荆博， 王照旭， 冯文新疆溢达纺织有限公司
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