棉纖維長度檢測技術(shù)現(xiàn)狀研究

〔第八師133團加工二廠，新疆石河子832065〕

根據(jù)國家統(tǒng)計局關(guān)于2016年棉花產(chǎn)量的公告，我國棉花總產(chǎn)量為534.3萬t，其中新疆棉花產(chǎn)量為359.4萬t。棉花產(chǎn)業(yè)關(guān)系著棉農(nóng)的經(jīng)濟收入，也關(guān)系著棉區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展與社會穩(wěn)定。在棉花品質(zhì)指標中，棉纖維長度是皮棉質(zhì)量的重要評價指標，為此對棉纖維長度進行快速準確測量的重要性尤為突出。

在棉紡織行業(yè)，棉纖維長度是進行紡紗工藝參數(shù)設(shè)計的主要依據(jù)。將棉花加工成成品衣服，需要60多道工序，其中至少14道工序需要了解棉纖維長度來確定工藝參數(shù)，可見棉纖維長度對棉紡織生產(chǎn)的重要性。棉纖維平均長度越長，短纖維含量越少，所紡出的成紗斷裂強度越高，斷裂伸長率越大，紗線表面越光潔；當長度整齊度越高的時候，紗線質(zhì)量越好；短纖維含量少，精梳落棉少，棉纖維利用率高。棉纖維長度的準確測量有助于優(yōu)化紡紗工藝、改善產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率。

一、棉纖維長度指標

隨著棉纖維長度檢測技術(shù)的發(fā)展，棉纖維長度指標的數(shù)量也在增加。不同的長度指標使用的場合不同。下面就一些重要的長度指標含義和相互關(guān)系簡要介紹如下：

（一）手扯長度

采用手扯的方式把纖維整理成一端平齊、伸直平行纖維束，然后測量出這束纖維中大部分纖維的長度。手扯長度與羅拉分析儀測量的主體長度、HVI上半部平均長度較為接近。

（二）主體長度

它是棉纖維長度分布中，占總質(zhì)量或總根數(shù)最多的那部分纖維的長度。在棉花貿(mào)易中，一般采用主體長度作為棉纖維長度評判指標。

（三）右半部平均長度

是在棉纖維長度分布中，主體長度以上各組纖維的質(zhì)量加權(quán)平均長度。在實際應(yīng)用中經(jīng)常用作工藝參數(shù)設(shè)計的依據(jù)。

（四）平均長度

是在棉纖維長度分布中，以各組纖維的質(zhì)量（或根數(shù)）加權(quán)的平均長度。

（五）上半部平均長度

是指重量占所測棉纖維一半的較長部分纖維的平均長度。

（六）短纖維含量

是長度在短纖維界限以下的纖維質(zhì)量（或根數(shù)）占總質(zhì)量（或根數(shù)）的百分比。

我國規(guī)定細絨短纖維棉界限為16 mm，長絨棉短纖維界限為20 mm。國際上采用的短纖維界限為1/2 inch，大約為12.7 mm。

二、棉纖維長度檢測方法

（一）傳統(tǒng)檢測方法

棉纖維長度傳統(tǒng)測量方法有很多，從檢測原理、制樣方法到纖維檢測狀態(tài)各不相同。按照檢測原理不同大致可以分為4類，如表1所示。

表1 傳統(tǒng)長度檢測方法

（二）圖像檢測方法

圖像處理技術(shù)在20世紀80年代后期開始進入棉紡織檢測領(lǐng)域，對于檢測的精度與速度都有顯著提高。所謂的數(shù)字圖像處理技術(shù)就是通過計算機利用一定的算法對數(shù)字圖像進行噪音去除、增強、目標分割或特征提取等處理，從而獲得需要的圖像或信息的技術(shù)，為棉纖維品質(zhì)全自動測量提供了一種新的方法。

三、棉纖維長度檢測儀器

根據(jù)傳統(tǒng)的棉纖維長度檢測方法，研制出一些相應(yīng)的檢測儀器。下面就幾種常見的檢測儀器進行介紹和對比分析。

直接測量法有兩種方式，一是逐根對纖維進行測量，此方法簡單，雖然能得到準確的測量結(jié)果，但是耗時較長，不適應(yīng)實際生產(chǎn)需要；二是將棉纖維用手整理成所需試樣后，用纖維專用尺子進行測量，即手扯目測法，此方法速度快、方法簡單，但檢測指標少。

分組稱重法常見的檢測儀器分別是Y111羅拉式纖維長度分析儀和Y121梳片式纖維長度檢測儀。該儀器測量原理是將伸直平行且一端整齊的纖維束，平齊一端在儀器前面，通過羅拉按纖維長度進行分組并稱重，求得纖維長度重量分布。

Y111可檢測指標有主體長度、品質(zhì)長度、重量加權(quán)平均長度、短纖維率、基數(shù)、均勻度、長度標準差和變異系數(shù)。Y111主要是手工操作、費時，在整理試樣時，短纖維容易丟失，造成結(jié)果偏差，檢測結(jié)果因人而異。但是，Y111型的檢測原理是明確的，熟練的操作人員檢測結(jié)果的準確性較高，可對其他檢測儀器結(jié)果進行檢驗校準。

Y121梳片式測量原理是采用鋼針和梳片將纖維整理成一端平齊纖維束，按照長度進行分組和稱重，得到纖維長度重量分布和長度指標。該儀器檢測指標有上四分位長度、重量平均長度、長度標準差和變異系數(shù)、短纖維率。該方法梳理棉樣時會對纖維有一定的損傷和丟失。該方法過程繁瑣復(fù)雜，費時，不適宜大批量檢測棉纖維長度。

采用光電式測量纖維長度儀器有Uster公司推出的HVI系列的儀器、AFIS、和國產(chǎn)的Y146型棉纖維光電長度儀、KX730光電式棉纖維長度照影儀。HVI和KX730測量原理是取樣器直接從散纖維中隨機抓取試樣，將試樣整理成伸直平行的纖維束，測量取樣量與伸出夾持線長度之間的關(guān)系得到照影儀曲線和長度指標。HVI系列的儀器具有檢測項目多、速度快、樣本容量大和數(shù)據(jù)正確性高、客觀性強等特點。AFIS是利用刺輥將纖維分離成單纖維狀，快速檢測單根纖維長度，得到纖維長度分布和長度指標。檢測指標有平均長度、平均長度變異系數(shù)、短纖維率、上四分位長度等。

電容式長度測量儀有Almeter AL-101長度分析儀和國產(chǎn)YG081型纖維長度儀。Almeter AL-101長度分析儀是先將纖維用自動化取樣器制成一端平齊的纖維束試樣，然后夾入試樣架的塑料薄膜內(nèi)，送入電容傳感器，測出試樣的長度與相對截面（根數(shù)）變化曲線，得到纖維長度分布和長度指標。檢測指標有根數(shù)（重量）平均長度、根數(shù)（重量）長度變異系數(shù)、跨距長度等。

Almeter屬于全自動測量儀器，檢測速度快。然而，為了防止產(chǎn)生靜電，樣品需進行預(yù)處理，不能及時進行檢測。Almeter在制樣時將棉花制成棉網(wǎng)或棉條，在此開松梳理除雜時會損失短纖維，會影響短絨率檢測結(jié)果的準確性。☆