HVI棉花大容量测试仪与AFIS测试指标解析及其应用探讨

　　杜凯　　东营市纺织纤维检验所
　　闫承兰　东营市纺织纤维检验所
　　吴志翠　东营市宏远纺织有限公司

　　摘要：使用HVI棉花大容量测试仪与AFIS单纤维检测仪对原棉的纤维质量和设备状态进行全面了解，争取以较小的原料成本达到客户满足的品质要求
　　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.

　　关键词：原棉质量的相对稳定The relative stability of raw cotton quality　　实施全面监控The implementation of a comprehensive monitoring　　合理配棉Reasonable distribution of cotton　　优良的设备状态Excellent equipment state

　　HVI棉花大容量测试仪由四个独立的基本组件组成，即长度/强力模块、马克隆模块、颜色∕杂质模块和控制系统组成。HVI系统综合了棉花分级经验和棉纤维物理性能测试技术，是集电子、计算机、光学、传感器、气动技术于一体的高科技产品。HVI主要是用于原棉测试，它和计算机配棉系统共同控制同一品种纱线中上、下组原棉质量的相对稳定，从而避免了纱线质量的过大波动。
　　AFIS单纤维检测仪与HVI棉花大容量测试仪最本质的区别是HVI测试的是一束纤维的指标，而AFIS是一定数量的单根纤维的综合指标。虽然它们都是通过光学系统得到投影曲线，但是它们测试求出的各种长度、成熟度等指标的方法和意义不同。AFIS单纤维检测仪器通过光电传感器测试单纤维的根数和数量，分别得出纤维长度和根数的排列图，从而求得按根数和重量加权的平均长度、长度CV%、短绒率%、重量加权上四分位长度UQL等指标；而HVI大容量测试仪的长∕强模块由光学系统利用透光法测量梳夹上的一束棉纤维，通过光学系统和计算机获得精确的照影仪曲线从而计算出平均长度、上半部平均长度、长度整齐度指数等相关指标。HVI和AFIS都具有自动测试、精确度高、测试速度快、避免人为操作差异等特点。
　　我们按照国家标准抽取8批新疆细绒棉，同一批样品分别用HVI棉花大容量测试仪和AFIS单纤维检测仪测试，分别记录如下（每批的指标是测试多次的平均指标），从下表的数据可以看出两台测试仪器所测指标之间具有很好的相关性。

　　一、HVI棉花大容量测试仪与AFIS单纤维检测仪测试指标解析
　　1）HVI马克隆值棉块测试的马克隆值是反应的棉花纤维细度与成熟度的综合指标，指在特定条件下一团棉花的透气性的度量，它属于定流量测压差式的气流仪。AFIS则是应用光电图像处理方法测定单根纤维周长和截面积，自动计算棉纤维细度(mtex)、成熟度比和未成熟纤维含量百分率IFC。
　　2）HVI长∕强棉块通过光学系统是对一束纤维进行测量，通过计算机得到照影曲线，从而得出平均长度、上半部平均长度、长度整齐度指数、短纤维指数等指标。国际上采用的是长度短于12.7mm的纤维重量占纤维总重量的百分率作为短纤维指数，我国一直采用的是16mm作为棉短绒的长度界限；HVI系统给出的是12.7mm或16.5mm两种可选棉短绒长度。而AFIS的长度和成熟度（L&M）模块:测试纤维长度和成熟度（SFC），它测试的纤维长度指标包括按根数计算的平均长度（L(n)/mm）、重量计算的平均长度（L(W)/mm）、重量计算的上四分位长度（UQL(W)/mm）、根数或重量计算的短纤维率等指标。HVI的短纤维指数与AFIS的重量法短纤维率有很好的相关性，而以AFIS测得重量法短纤维率更为精确。
　　3）AFIS单纤维检测仪的棉结（N）模块:测试棉结数量、棉结种类和大小，系统将棉结定义为非单根纤维的缠结，并将棉结分为“纤维棉结”和“带籽屑棉结”两类，一般说来，它与我国标准规定的棉结概念基本上是一致的，由于它将松散的纤维缠结均算作棉结，因此与我国传统目测法检测的棉结相比更加严格。而HVI棉结是由HVI的外挂件720棉结仪测试到的，测试原理和AFIS相似，但是720棉结仪只统计棉结数量，没将“纤维棉结”和“带籽屑棉结”分别计数、也没对棉结大的大小进行测试。带籽屑的棉结是造成纱线条干不匀和布面纱疵的严重危害之一，因而可以认为AFIS检测的棉结更为合理。
　　4）AFIS单纤维检测仪的杂质（T）模块:测试纤维中异物、杂质、微尘的大小与数量；依据对纤维中异物的测试可估计棉条中异纤的含量，并能预测异纤对布面质量的影响程度。而HVI长∕强棉块还能测试棉纤维的束纤维强度和断裂伸长率，颜色/杂质模块能测试棉花的反射率、黄度，其测试指标更全面，更能系统全面地反映棉花的质量和使用价值。
　　基于以上几点的分析可看出HVI大容量测试仪比较适合测试原棉，与计算机配棉软件共同控制原棉质量，防止纱线质量的过大波动并能预测成纱质量；而AFIS单纤维检测仪更适合测试不同工序中的棉条，对整个纺纱流程和设备状态实施全面监控。
　　二、HVI棉花大容量测试仪和AFIS单纤维检测仪在纺织工业中的应用
　　HVI检验指标在纺纱工艺中的作用和对纺织产品性能价值的影响很大，正确使用HVI指标并直接用于纺织生产，改变相对落后的按感官检验结果配棉的方式。当一批原棉进厂后，逐包取样并逐包测试，按规定在实验室条件平衡后用HVI测试，按指标分类分组，根据所纺品种和客户的质量要求不同，将不同组别的原棉混合搭配使用，既防止过剩质量的浪费又防止有质量缺憾的产品出现。各测试指标对纱线质量的贡献顺序：马克隆值、上半部平均长度、长度整齐度指数、伸长率、断裂比强度、Rd、+b等，其中Rd、+b差异大时易造成纱线出现色差、布面出现黄白档；而短绒对成纱的强力、均匀度、外观疵点的影响很大，可增加纤维间的滑脱机会，易造成纱线断头，增大落棉率，导致生产成本增大，劳动生产率降低，一般根据HVI测试的短纤指数和原棉采购内控标准，短纤指数高的原棉将被拒绝采购。计算机配棉就是将HVI测得的原棉各项物理指标输入计算机，然后由计算机把所有的库存棉花根据指标分成很多个马克隆值、黄度、整齐度和强度指标的平均值和CV值接近的组，在使用过程中用分类排队法按组使用，再由计算机自动给出配棉分类排队设计方案（一般给出两组或三组由配棉工程师选用）以及预测的混合棉试纺结果，既能保证合理使用原棉，又能使配棉成分中上一组和下一组的指标相对稳定，这样就很自然地做到了分类排队配棉成分的合理、稳定。
　　棉纤维的质量是成纱质量的决定性因素，棉纤维的质量一方面取决于配棉，另一方面取决于前纺各工序对纤维质量的改善程度。AFIS可测试前纺不同工序中棉条的棉结粒数、短绒率等指标，对生产过程中前纺各半制品进行定期监控，然后根据企业不同工序的内控指标要求及时调整工艺参数，从而以最经济的途径创造出最优的产品质量。下面以纺JC60S的纱线为例说明AFIS单纤维测试仪在前纺各工序中的应用。
　　清棉工序肩负着重要的开松和除杂作用，但在对棉块进行开松与除杂过程中，将伴随着棉结和短绒的增加，为了选择合理的打手速度、开松点隔距，就必须对清棉工序流程中各机器的运行效率进行检测，可以利用AFIS检测并计算出杂质的清除效率，棉结的数量的变化、纤维长度的变化，短绒率的变化等，以便根据棉条质量的变化及时对设备进行维护保养。
　　梳棉工序的一个重要作用就是在纤维得到充分梳理的同时尽可能地避免对纤维的损伤，为了降低梳棉的棉结增长率和节约用棉，我们利用AFIS的检测并优化工艺参数，确定梳棉机的速度、针布型号、隔距等，纺JC60S纱时一般要求梳棉棉条中：棉结不高于65粒/g，短绒率不高于4%，合理调整棉结的增长率和清除效率，过多地清除棉结对纤维和用棉量是不利的。在一次定期抽查测试中发现6#梳棉机的测试指标异常，短绒率9.2%，棉结97粒/g。然后通知车间保全查找原因，通过排查发现是分梳锡林针布左边严重损伤，更换锡林针布后设备状态、测试指标正常。
　　精梳工序中JC60S纱线一般要求精梳条中：棉结不高于14粒/g，短绒率不高于1.5%精梳工序对精梳条中的短绒、棉结和杂质有强清除作用，为了保证合理的质量要求和节约用棉，我们必须借助AFIS测试指标对工艺参数进行优化，如给棉长度和落棉隔距的选择等。也可以利用AFIS对预并条棉条和粗纱进行测试，分析牵伸形式和牵伸分配对纤维产生的影响，设置最佳牵伸隔距，避免纤维损伤，改善纱线长片段不匀，避免成纱出现机械波。
　　　棉纤维经过前纺各工序的处理以后，其分离度、平行伸直度得到提高，棉结杂质减少，短绒率降低，纤维的可纺性能得到改善。为了满足客户的产品质量要求而追求合理配棉，优良的设备状态，在实际生产中，需使用HVI棉花大容量测试仪与AFIS单纤维检测仪对原棉的纤维质量和设备状态进行全面了解，争取以较小的原料成本达到客户满足的品质要求。