棉纤维长度检测技术现状研究

〔第八师133团加工二厂，新疆石河子832065〕

根据国家统计局关于2016年棉花产量的公告，我国棉花总产量为534.3万t，其中新疆棉花产量为359.4万t。棉花产业关系着棉农的经济收入，也关系着棉区的经济发展与社会稳定。在棉花品质指标中，棉纤维长度是皮棉质量的重要评价指标，为此对棉纤维长度进行快速准确测量的重要性尤为突出。

在棉纺织行业，棉纤维长度是进行纺纱工艺参数设计的主要依据。将棉花加工成成品衣服，需要60多道工序，其中至少14道工序需要了解棉纤维长度来确定工艺参数，可见棉纤维长度对棉纺织生产的重要性。棉纤维平均长度越长，短纤维含量越少，所纺出的成纱断裂强度越高，断裂伸长率越大，纱线表面越光洁；当长度整齐度越高的时候，纱线质量越好；短纤维含量少，精梳落棉少，棉纤维利用率高。棉纤维长度的准确测量有助于优化纺纱工艺、改善产品质量、提高生产效率。

一、棉纤维长度指标

随着棉纤维长度检测技术的发展，棉纤维长度指标的数量也在增加。不同的长度指标使用的场合不同。下面就一些重要的长度指标含义和相互关系简要介绍如下：

（一）手扯长度

采用手扯的方式把纤维整理成一端平齐、伸直平行纤维束，然后测量出这束纤维中大部分纤维的长度。手扯长度与罗拉分析仪测量的主体长度、HVI上半部平均长度较为接近。

（二）主体长度

它是棉纤维长度分布中，占总质量或总根数最多的那部分纤维的长度。在棉花贸易中，一般采用主体长度作为棉纤维长度评判指标。

（三）右半部平均长度

是在棉纤维长度分布中，主体长度以上各组纤维的质量加权平均长度。在实际应用中经常用作工艺参数设计的依据。

（四）平均长度

是在棉纤维长度分布中，以各组纤维的质量（或根数）加权的平均长度。

（五）上半部平均长度

是指重量占所测棉纤维一半的较长部分纤维的平均长度。

（六）短纤维含量

是长度在短纤维界限以下的纤维质量（或根数）占总质量（或根数）的百分比。

我国规定细绒短纤维棉界限为16 mm，长绒棉短纤维界限为20 mm。国际上采用的短纤维界限为1/2 inch，大约为12.7 mm。

二、棉纤维长度检测方法

（一）传统检测方法

棉纤维长度传统测量方法有很多，从检测原理、制样方法到纤维检测状态各不相同。按照检测原理不同大致可以分为4类，如表1所示。

表1 传统长度检测方法

（二）图像检测方法

图像处理技术在20世纪80年代后期开始进入棉纺织检测领域，对于检测的精度与速度都有显著提高。所谓的数字图像处理技术就是通过计算机利用一定的算法对数字图像进行噪音去除、增强、目标分割或特征提取等处理，从而获得需要的图像或信息的技术，为棉纤维品质全自动测量提供了一种新的方法。

三、棉纤维长度检测仪器

根据传统的棉纤维长度检测方法，研制出一些相应的检测仪器。下面就几种常见的检测仪器进行介绍和对比分析。

直接测量法有两种方式，一是逐根对纤维进行测量，此方法简单，虽然能得到准确的测量结果，但是耗时较长，不适应实际生产需要；二是将棉纤维用手整理成所需试样后，用纤维专用尺子进行测量，即手扯目测法，此方法速度快、方法简单，但检测指标少。

分组称重法常见的检测仪器分别是Y111罗拉式纤维长度分析仪和Y121梳片式纤维长度检测仪。该仪器测量原理是将伸直平行且一端整齐的纤维束，平齐一端在仪器前面，通过罗拉按纤维长度进行分组并称重，求得纤维长度重量分布。

Y111可检测指标有主体长度、品质长度、重量加权平均长度、短纤维率、基数、均匀度、长度标准差和变异系数。Y111主要是手工操作、费时，在整理试样时，短纤维容易丢失，造成结果偏差，检测结果因人而异。但是，Y111型的检测原理是明确的，熟练的操作人员检测结果的准确性较高，可对其他检测仪器结果进行检验校准。

Y121梳片式测量原理是采用钢针和梳片将纤维整理成一端平齐纤维束，按照长度进行分组和称重，得到纤维长度重量分布和长度指标。该仪器检测指标有上四分位长度、重量平均长度、长度标准差和变异系数、短纤维率。该方法梳理棉样时会对纤维有一定的损伤和丢失。该方法过程繁琐复杂，费时，不适宜大批量检测棉纤维长度。

采用光电式测量纤维长度仪器有Uster公司推出的HVI系列的仪器、AFIS、和国产的Y146型棉纤维光电长度仪、KX730光电式棉纤维长度照影仪。HVI和KX730测量原理是取样器直接从散纤维中随机抓取试样，将试样整理成伸直平行的纤维束，测量取样量与伸出夹持线长度之间的关系得到照影仪曲线和长度指标。HVI系列的仪器具有检测项目多、速度快、样本容量大和数据正确性高、客观性强等特点。AFIS是利用刺辊将纤维分离成单纤维状，快速检测单根纤维长度，得到纤维长度分布和长度指标。检测指标有平均长度、平均长度变异系数、短纤维率、上四分位长度等。

电容式长度测量仪有Almeter AL-101长度分析仪和国产YG081型纤维长度仪。Almeter AL-101长度分析仪是先将纤维用自动化取样器制成一端平齐的纤维束试样，然后夹入试样架的塑料薄膜内，送入电容传感器，测出试样的长度与相对截面（根数）变化曲线，得到纤维长度分布和长度指标。检测指标有根数（重量）平均长度、根数（重量）长度变异系数、跨距长度等。

Almeter属于全自动测量仪器，检测速度快。然而，为了防止产生静电，样品需进行预处理，不能及时进行检测。Almeter在制样时将棉花制成棉网或棉条，在此开松梳理除杂时会损失短纤维，会影响短绒率检测结果的准确性。☆