自動化洗樣設備在紡織品纖維含量分析中的應用探討

1 引言

纖維成分含量，是評價紡織服裝吊牌洗嘜合格與否的最重要指標之一，也是消費者購買服裝關注的焦點之一。樣品中纖維定量溶解是纖維成分中比較重要的檢驗環節，其中樣品經溶解后對試樣剩余物溶液中和的方式、時間、清洗抽濾的干凈程度直接影響定量試驗數據的準確性，長期以來，這一洗樣步驟需要采用抽濾泵、坩堝、抽濾瓶等傳統設備，經人工清洗完成。當試驗樣品較多時，需人工一個一個試樣進行清洗的效率低，勞動強度大；不同人員的洗樣操作手法及判斷經驗導致纖維含量會存在部分差異，因洗樣過程難以監控跟蹤，存在差異的定量結果需原檢驗員反復確認。由于試驗環境較差、工作強度大，因此這一傳統檢測項目給檢測人員的印象就是“體力活”。同時現有洗樣抽濾模式存在一些弊端：一是纖維成分含量化學溶解法定量分析中，使用了種類較多的具有腐蝕性、危險性的試劑，導致檢驗耗材如抽濾泵的損耗過大，檢驗成本高；二是人工洗樣操作存在一定的安全風險。在機械自動化高速發展的今天，越來越多的自動化設備在各行各業大放異彩[1-2]，纖維成分含量的檢驗也應跟上時代的步伐。因此，我司結合實際工作的需求和沉淀的經驗，依托電腦與機械自動化基礎，建立自動化的洗樣程序及自動化洗樣設備。

本文介紹了我司設計滿足纖維成分含量化學溶解法定量試驗中洗樣自動化的專用設備，并對80%甲酸法、75%硫酸法、堿性次氯酸鈉法、二甲基甲酰胺法這4種試驗方法后需自動清洗的樣品與人工清洗樣品得到的纖維含量結果進行系列對比。兩者結果比較發現自動洗滌和人工洗滌的含量差值小，同時通過比較發現自動化洗樣方式使用方便，成本低，符合檢測行業或相關紡織服裝企業的使用需求，解決了檢測行業需人工清洗樣品勞動強度高、效率低的問題，對促進檢測技術發展提供了優質的保障。

2 自動化洗樣設備

自動化洗樣設備是利用微電腦控制通過噴淋組件自動添加洗樣水、自動調節氣壓排水以及多點洗樣裝置同時進行洗樣，達到縮短整個試樣的清洗時間、提高檢驗效率的目的。

2.1 自動洗樣設備裝置設計及樣機組成

批量清洗纖維樣品的裝置設計，如圖1所示，各組成部分為：（1）支撐架；（2）至少一個的驅動組件；（3）連接組件；（4）噴淋組件；（5）清洗組件；（6）排液管。清洗組件安裝在支撐架的一側，驅動組件安裝在支撐架的另一側，連接組件安裝在驅動組件上，噴淋組件安裝在連接組件上，且噴淋組件與清洗組件可分合連接，噴淋組件上設有至少一個進液口和至少一個進氣口，試樣通過噴淋清洗之后的廢棄液由排液管排出回收。

圖1 自動洗樣設備裝置結構示意圖

2.2 批量清洗樣品的洗滌方法設計

批量清洗纖維樣品的清洗方法，即將經過試劑溶解后的纖維樣品分別放入清洗組件中，通過噴淋組件輸入壓縮氣體除去纖維樣品中的余留試劑，通過噴淋組件輸入清洗液對纖維樣品進行清洗，通過噴淋組件輸入壓縮氣體除去纖維樣品中余留的清洗液，即利用微電腦控制自動添加洗樣水、自動調節氣壓排水以及多點洗樣裝置同時進行洗滌。

本設備方法優點在于避免了人工清洗給檢測人員帶來的勞動強度高的問題，且清洗效率高，大大降低了清洗過程中的各種損耗，清洗成本低。另外，通過氣液交替的增壓清洗方式，一方面可對纖維樣品清洗得更加徹底干凈；另一方面也有效地避免了現有技術中采用負壓清洗的方式可能發生抽濾瓶破裂的玻璃、溶解試劑廢液傷人的情況，大大提高了清洗過程的安全性。

3 試驗驗證

通過對目前實際工作中的需求進行樣品收集，選取不同溶解方法后的剩余樣進行人工洗滌和自動洗滌進行纖維含量結果比較驗證，同時比較兩種洗滌方法的清洗效率。

3.1 試驗驗證

為了驗證本自動洗樣機洗樣的可操作性及適用性，分別通過標準[3-7]方法80%甲酸法、75%硫酸法、堿性次氯酸鈉法、二甲基甲酰胺法溶解后剩余樣品采用人工洗滌和自動洗樣機洗滌進行了結果比較，測試結果見表1。

通過對以上一系列不同溶解方法后的剩余樣進行人工洗滌和自動洗滌試驗，得到纖維含量結果和差值。因樣品洗滌方法不同，溶解過程中纖維也有不同損傷等因素導致兩種洗滌方法得到的含量有一點差異，但通過試驗驗證兩種洗滌方法差值均在1.0%內，可見自主研制的自動洗樣機清洗得到的纖維含量差異小，結果穩定。由此說明在溶解定量過程中，特別是常規的溶解試驗中可采用相應的自動洗樣機進行檢驗洗滌，洗滌過程安全便捷，所得纖維含量結果穩定可靠。

表1 自動洗樣機洗滌與人工洗滌的織物纖維成分含量

表2 自動清洗耗時表

3.2 清洗效率

在實際自動化洗樣的過程中，可根據樣品類型、纖維類別、溶解試劑等進行清洗工序和清洗時間測試設定，通過測試4種溶解方法后得到的自動清洗耗時如表2。

在清洗過程中，80%甲酸、75%硫酸溶解樣品因纖維樣品上的剩余酸性，還需按一定比例使用稀氨水進行中和清洗，中和后再使用750mL左右的清水進行清洗，總清洗耗時20s。對次氯酸鈉法溶解的纖維樣品，先是按照一定比例用稀乙酸進行中和清洗，中和后再通過人工使用750mL左右的清水進行清洗，總清洗耗時19s。而二甲基甲酰胺法溶解的纖維樣品可直接人工使用750mL左右的清水進行清洗，清洗兩次，總清洗耗時16s。

傳統人工清洗的方式，每次僅能清洗一個經溶解后的樣品，且每個樣品均需經中和、清洗，使得清洗一個樣品的用時在80s左右，其效率低。自動洗樣設備利用微電腦控制自動添加洗樣水、自動調節氣壓排水以及多點洗樣裝置同時進行洗滌，可以縮短整個試樣的清洗時間以及降低檢驗耗材的損耗。其中自動洗樣設備酸洗滌工序用時20s/6個，堿洗滌工序用時19s/6個，有機試劑洗滌用時16s/6個，兩者相比較自動洗樣設備清洗效率可以提升24倍。而且自動洗樣設備通過氣液交替的方式對纖維樣品進行清洗，也可以更改清洗次數，使得清洗方式可更徹底，同時也避免了現有人工清洗導致含量有差異、成本高、容易發生安全事故等問題。因此自動洗樣設備大大提高了檢驗效能，降低了檢驗成本及風險，具有長遠的經濟效益。

4 結論

從上述試驗結果可得：（1）自動洗樣機洗滌與傳統的人工洗滌得出的纖維成分含量結果差異甚小，極差均在1.0%內，結果穩定可靠，洗滌過程安全方便；（2）自動洗樣機洗滌效率高，可同時清洗多個樣品，快捷安全成本低，符合檢測行業或相關紡織服裝企業的使用需求，解決了檢測行業需人工清洗樣品勞動強度高、效率低的問題，對促進檢測技術發展提供了優質的保障。因此，采用自動化的檢測設備是未來紡織品檢測方向的發展趨勢，研究成果可在檢測機構廣泛推廣，有廣闊的應用前景與發展空間，具有深遠的社會效益。