自动化洗样设备在纺织品纤维含量分析中的应用探讨

1 引言

纤维成分含量，是评价纺织服装吊牌洗唛合格与否的最重要指标之一，也是消费者购买服装关注的焦点之一。样品中纤维定量溶解是纤维成分中比较重要的检验环节，其中样品经溶解后对试样剩余物溶液中和的方式、时间、清洗抽滤的干净程度直接影响定量试验数据的准确性，长期以来，这一洗样步骤需要采用抽滤泵、坩埚、抽滤瓶等传统设备，经人工清洗完成。当试验样品较多时，需人工一个一个试样进行清洗的效率低，劳动强度大；不同人员的洗样操作手法及判断经验导致纤维含量会存在部分差异，因洗样过程难以监控跟踪，存在差异的定量结果需原检验员反复确认。由于试验环境较差、工作强度大，因此这一传统检测项目给检测人员的印象就是“体力活”。同时现有洗样抽滤模式存在一些弊端：一是纤维成分含量化学溶解法定量分析中，使用了种类较多的具有腐蚀性、危险性的试剂，导致检验耗材如抽滤泵的损耗过大，检验成本高；二是人工洗样操作存在一定的安全风险。在机械自动化高速发展的今天，越来越多的自动化设备在各行各业大放异彩[1-2]，纤维成分含量的检验也应跟上时代的步伐。因此，我司结合实际工作的需求和沉淀的经验，依托电脑与机械自动化基础，建立自动化的洗样程序及自动化洗样设备。

本文介绍了我司设计满足纤维成分含量化学溶解法定量试验中洗样自动化的专用设备，并对80%甲酸法、75%硫酸法、碱性次氯酸钠法、二甲基甲酰胺法这4种试验方法后需自动清洗的样品与人工清洗样品得到的纤维含量结果进行系列对比。两者结果比较发现自动洗涤和人工洗涤的含量差值小，同时通过比较发现自动化洗样方式使用方便，成本低，符合检测行业或相关纺织服装企业的使用需求，解决了检测行业需人工清洗样品劳动强度高、效率低的问题，对促进检测技术发展提供了优质的保障。

2 自动化洗样设备

自动化洗样设备是利用微电脑控制通过喷淋组件自动添加洗样水、自动调节气压排水以及多点洗样装置同时进行洗样，达到缩短整个试样的清洗时间、提高检验效率的目的。

2.1 自动洗样设备装置设计及样机组成

批量清洗纤维样品的装置设计，如图1所示，各组成部分为：（1）支撑架；（2）至少一个的驱动组件；（3）连接组件；（4）喷淋组件；（5）清洗组件；（6）排液管。清洗组件安装在支撑架的一侧，驱动组件安装在支撑架的另一侧，连接组件安装在驱动组件上，喷淋组件安装在连接组件上，且喷淋组件与清洗组件可分合连接，喷淋组件上设有至少一个进液口和至少一个进气口，试样通过喷淋清洗之后的废弃液由排液管排出回收。

图1 自动洗样设备装置结构示意图

2.2 批量清洗样品的洗涤方法设计

批量清洗纤维样品的清洗方法，即将经过试剂溶解后的纤维样品分别放入清洗组件中，通过喷淋组件输入压缩气体除去纤维样品中的余留试剂，通过喷淋组件输入清洗液对纤维样品进行清洗，通过喷淋组件输入压缩气体除去纤维样品中余留的清洗液，即利用微电脑控制自动添加洗样水、自动调节气压排水以及多点洗样装置同时进行洗涤。

本设备方法优点在于避免了人工清洗给检测人员带来的劳动强度高的问题，且清洗效率高，大大降低了清洗过程中的各种损耗，清洗成本低。另外，通过气液交替的增压清洗方式，一方面可对纤维样品清洗得更加彻底干净；另一方面也有效地避免了现有技术中采用负压清洗的方式可能发生抽滤瓶破裂的玻璃、溶解试剂废液伤人的情况，大大提高了清洗过程的安全性。

3 试验验证

通过对目前实际工作中的需求进行样品收集，选取不同溶解方法后的剩余样进行人工洗涤和自动洗涤进行纤维含量结果比较验证，同时比较两种洗涤方法的清洗效率。

3.1 试验验证

为了验证本自动洗样机洗样的可操作性及适用性，分别通过标准[3-7]方法80%甲酸法、75%硫酸法、碱性次氯酸钠法、二甲基甲酰胺法溶解后剩余样品采用人工洗涤和自动洗样机洗涤进行了结果比较，测试结果见表1。

通过对以上一系列不同溶解方法后的剩余样进行人工洗涤和自动洗涤试验，得到纤维含量结果和差值。因样品洗涤方法不同，溶解过程中纤维也有不同损伤等因素导致两种洗涤方法得到的含量有一点差异，但通过试验验证两种洗涤方法差值均在1.0%内，可见自主研制的自动洗样机清洗得到的纤维含量差异小，结果稳定。由此说明在溶解定量过程中，特别是常规的溶解试验中可采用相应的自动洗样机进行检验洗涤，洗涤过程安全便捷，所得纤维含量结果稳定可靠。

表1 自动洗样机洗涤与人工洗涤的织物纤维成分含量

表2 自动清洗耗时表

3.2 清洗效率

在实际自动化洗样的过程中，可根据样品类型、纤维类别、溶解试剂等进行清洗工序和清洗时间测试设定，通过测试4种溶解方法后得到的自动清洗耗时如表2。

在清洗过程中，80%甲酸、75%硫酸溶解样品因纤维样品上的剩余酸性，还需按一定比例使用稀氨水进行中和清洗，中和后再使用750mL左右的清水进行清洗，总清洗耗时20s。对次氯酸钠法溶解的纤维样品，先是按照一定比例用稀乙酸进行中和清洗，中和后再通过人工使用750mL左右的清水进行清洗，总清洗耗时19s。而二甲基甲酰胺法溶解的纤维样品可直接人工使用750mL左右的清水进行清洗，清洗两次，总清洗耗时16s。

传统人工清洗的方式，每次仅能清洗一个经溶解后的样品，且每个样品均需经中和、清洗，使得清洗一个样品的用时在80s左右，其效率低。自动洗样设备利用微电脑控制自动添加洗样水、自动调节气压排水以及多点洗样装置同时进行洗涤，可以缩短整个试样的清洗时间以及降低检验耗材的损耗。其中自动洗样设备酸洗涤工序用时20s/6个，碱洗涤工序用时19s/6个，有机试剂洗涤用时16s/6个，两者相比较自动洗样设备清洗效率可以提升24倍。而且自动洗样设备通过气液交替的方式对纤维样品进行清洗，也可以更改清洗次数，使得清洗方式可更彻底，同时也避免了现有人工清洗导致含量有差异、成本高、容易发生安全事故等问题。因此自动洗样设备大大提高了检验效能，降低了检验成本及风险，具有长远的经济效益。

4 结论

从上述试验结果可得：（1）自动洗样机洗涤与传统的人工洗涤得出的纤维成分含量结果差异甚小，极差均在1.0%内，结果稳定可靠，洗涤过程安全方便；（2）自动洗样机洗涤效率高，可同时清洗多个样品，快捷安全成本低，符合检测行业或相关纺织服装企业的使用需求，解决了检测行业需人工清洗样品劳动强度高、效率低的问题，对促进检测技术发展提供了优质的保障。因此，采用自动化的检测设备是未来纺织品检测方向的发展趋势，研究成果可在检测机构广泛推广，有广阔的应用前景与发展空间，具有深远的社会效益。