棉花纤维品质和异性纤维含量检验技术研究

2019-01-10张秀芳

质量安全与检验检测 2019年4期

张秀芳

（山东省聊城市纤维检验所山东聊城252000）

1 棉花纤维品质的检验指标

1.1 纤维长度

棉花纤维长度的测量方法有许多，主要有分组测定法、不分组测定法和逐根测定法3 种。其中，分组测定法能够测定棉花主体长度、品质长度、基数、短纤维率等；不分组测定法能够对一束纤维的长度进行直接测量，并获得手扯长度、分梳长度、光电长度、跨距长度等。

1.2 纤维长度整齐度

棉花是由许多长短不同的单根纤维共同组成的，长度整齐度是评价纤维束长度分布情况的一项指标，一般能在测量纤维长度的同时获得。纤维长度整齐度的指标主要有分梳长度整齐度、跨距长度整齐度。根据校准方法的差异，跨距长度整齐度具有整齐度百分比和整齐度指数两种表达形式。 50%跨距长度和2.5%跨距长度的比值为整齐度百分比，平均长度和上半部平均长度的比值则为整齐度指数。

1.3 棉花纤维的强度（力）及断裂伸长率

棉花纤维的强度（力）能够对棉花纤维的拉伸强度进行评价，属于棉花纤维拉伸特性的重要指标，会影响成纱品质。若棉花的其他物理性能基本相似，则具备越高的纤维强度，纺纱断头率越低，成纱强度越高，越能获得更加坚固耐穿的布制品。

1.4 棉花纤维颜色

棉花质量的判断因素中，棉花纤维的颜色几乎是全部棉花生产国和消费国的公认指标。通常情况下，棉花的颜色都会带有一定黄色，黄色程度越高，则白度越低。

2 棉花异性纤维检测存在的问题

2.1 棉花纤维颜色相似的异性纤维较难识别

根据相关研究表示，若棉花纤维的颜色和混入棉花中的异性纤维的颜色差异小于5%，人的肉眼将会难以有效分辨异性纤维，特别是颜色接近棉花纤维颜色的布丝及彩色丙纶丝等识别较为困难的异性纤维[1]。另外，对于一些化学纤维及和棉花纤维颜色相近的毛发，也具有较高的识别难度。因此，利用人体肉眼进行棉花异性纤维的识别，具有较大的难度，且无法获得良好的检测效果。

2.2 人的肉眼分辨能力较低

通常来说，人的肉眼容易受到环境因素的影响，若环境具有较高的光照强度，将会导致人眼分辨率受限，无法显著辨别棉花异性纤维；若背景亮度较高，人眼的分辨率也会显著降低。同时，与亮度细节相比，人眼在识别色彩细节方面的分辨率也很低。因此，若棉花中的异性纤维和棉花纤维本身色差较小，则人眼在分辨混入棉花的异性纤维的过程较为困难，这也是造成当前棉花异性纤维检验质量和效率难以满足实际需求的重要因素。

2.3 人工检测容易受到其他因素影响

当前，棉花异性纤维的检测以人工检测为主，通过手工挑拣、人工称重的方式进行检测，并利用重量比指标进行计量，这种检测方式存在一定的局限，主要是人工在检测过程中，容易受到光线等环境和检测人员的情绪因素等影响，不利于保证检测结果的准确性和效率性。另外，人眼在高强度检测工作时容易产生视觉疲劳，使分辨率降低，容易产生检测误差，降低检测结果的准确性。

3 异性纤维检验技术

3.1 手工挑拣法

当前，检验棉花中异性纤维含量抽样方式主要有两种情况。第一，在棉花加工过程中，需要在同一籽棉大垛、同一天生产、同一条生产线加工的棉包进行抽取，随机在每10 包抽取一次，每次抽取越3 kg的抽检样品，对其进行检验；第二，在交易棉花过程中，成包皮棉异性纤维通常是批量进行交易和检验的，在检验环节需要根据相关要求进行定性检验或定量检验，在这一环节由交易双方对抽样方法和数量进行有效协商。同时，由于在棉花流通过程中检验棉花的异性纤维含量会产生较高的成本，检验效率较低，会对棉花的存储、运输及纺织使用产生不良影响，因此，在取样时通常将每一个按层平均分成两个切割的样品和另一个切割成样品中对应棉包内侧的一半合并成样品[2]。另外，棉花检验样品应当尽可能保持原有的形状和尺寸，确保棉花样品具备代表性，并且保持棉花样品的原有形态，这样才有利于后续色特征级等指标的检验。

3.2 我国棉花异性纤维含量检测技术

我国异性纤维在线检出装置主要有两种：（1）光学检测技术。其通过彩色线阵CCD 数码相机对棉花纤维进行高速扫描，能够在发现异常时立即由计算机发出命令，并驱动相关机构迅速响应气阀的动作来实现。该技术具有较高的分辨率，检测效果较好[3]。（2）光电传感器检测技术。该技术主要应用于棉条通道或纱线上，具有较多的局限性。我国籽棉扎前检验主要依靠手工检验方式，籽棉扎后检验主要在纺织行业开清棉工序上应用。但由于异性纤维会在扎花、皮棉清理等过程中变得更短细，因此该技术应不断提升精度要求，才能保证异性纤维检验的准确率和清除率[4]。

3.3 国外异性纤维检验技术

3.3.1 籽棉扎前检验技术

美国具有较高的农业机械化水平，因此在籽棉扎前很少混入异性纤维。但根据相关学者研究，异性纤维与棉花的光学和机械性能虽然较为相似，但其化学成分存在明显不同，因此可以利用这一原理进行检测[5]。美国采用机采棉加工工艺，需要对籽棉进行加热烘干，这个过程中异性纤维将会在50℃左右释放化学气体，可以使用色谱分析／质谱仪对棉花异性纤维含量进行检测。但是，这种检测技术具有较高的要求和成本，在棉花加工企业并不能有效推广。

3.3.2 籽棉扎后检验技术

以瑞典为例，某公司通过将电容式、光电式、具有较高灵敏度的发光二极管传感器等设备进行有效组合，组建了智能型检测头，形成了型号为UQC 的清纱器，其在检测成纱过程中的异性纤维含量具有较高的灵敏度，有效降低了生产过程中纱线的切除量，减少了捻接。同时，该系统能够对异性纤维进行在线分级，并能够利用计算机辅助清纱，能够有效检测细小的头发丝和单根合成纤维，具有较高的检测精度。