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质量的许多定义之一是产品的某些属性满足客户或是用户的需要,对纺织工艺来说,质量常常通过纤维、纱线或是织物的不同属性来定义,这些属性必须得到系统的控制.常规的取样、测试和调整是标准的每天质量控制[2].这一系统过程需要特别的仪器来检测、分析和评价这些属性,最终这些检测结果要和预定的质量标准进行比较,如果需要,还要做一些修正和调整.这一完整的过程是成功和战胜对手的路标.
UsterTechnologies(乌斯特技术)公司具有25年在中国市场的经验,为了满足中国这一特殊市场,在2007年推出了通用多功能仪器USTER®,条干仪ME100.USTER®,条干仪ME100是乌斯特条干仪大家庭成员之一,它也可以检测纱线的条干均匀度、粗节、细节、棉结和毛羽,这些结果可以用来更好地了解和提高生产过程,并可以和标准相比较.
下面主要阐述纱线的条干均匀度、疵点和毛羽的检测,并对测试结果做出解释,尝试据此举例说明USTER®,条干仪ME100在纺织厂如何应用在质量管理和提高上.
2纱线条干均匀度
纱线质量主要由纱线的条干均匀度决定,纱线均匀度和纱线的细度变化有关,细度是通过检测纱线单位长度上的质量变化而得.在环锭纺中,纱线的条干不匀是不可避免的,主要成因是天然的纤维原料及它们的生长方式和在纱线中的排列.
环锭纺纱线的条干均匀度可以用USTER®,条干仪ME100很快得到检测,从这个仪器测试得来的结果可以有数字的形式,同时也有图表.
2.1质量不匀曲线图
质量不匀曲线图直接用图表来反映测试纱线的质量变异,一个正常的不匀曲线图是所有其它指标(条干变异系数CV值、波谱图、纱疵,等等)的信息来源.
图1是两种不同的转杯纺纱的质量不匀曲线图,和上图的转杯纺纱相比,下图的纱线质量不匀更高.两种纱的纱支几乎相同.
为全面分析纱线质量,除不匀曲线图外,反映纱线质量变异系数的CV值也必须要考虑.例如,图1中上面的纱的质量变异系数CVm等于12.64%,而下面纱的质量变异系数CVm等于20.86%.由此可见,CVm值越低,则纱线质量越好.
环锭纺纱的纱疵可以分为3类:细节、粗节和棉结.表1是这些纱疵的不同敏感度的具体分类,在测度时,一旦达到所定义的界限则USTER®,条干仪ME100S自动计数为一个相应的纱疵.
2.2波谱图
纱线中的质量周期性的变异会导致针织物和机织物上的疵点.他们不是由原料造成的,而是由于纺纱过程中的错误造成的.这类纱疵越早发现越好,波谱图就是用于分析纱线的周期性疵点.
波谱图反映的是质量变异的频率,而不匀曲线图反映的是测试时间内的质量不匀.
图2是以上所说的两种转杯纺纱的波谱图(100%棉,普梳,转杯纺).
图2中,上面的波谱图没有任何周期性质量变异,而下面的波谱图有两个周期性的疵点.在很多情况下,一个周期性的原料疵点可能产生几个波峰,多个波峰是由于纱线周期性的质量变异的非均匀分布,也就是非正弦分布,如果周期性的质量变异不是正弦分布,那么波谱图中在基础波长和称之为谐波的波长处会出现波峰,谐波常常出现在基波的1/2、1/3、1/4等倍数处(图3),非正弦分布的质量变异在不匀曲线图上很难看出,但在波谱图中可以很容易看出.
在这个例子中,此纱疵产生的原因是转杯纺转杯沟槽中的某点因为灰尘聚集而造成的,这是转杯纺纱最常见的周期性疵点,因为周期性的细节和粗节的分布,大多会在针织物或是机织物上形成不受欢迎的图案(例如云斑),一般这种疵点的波峰会在12cm处出现,并伴随着6cm、4cm和3cm的谐波,12cm是转杯的周长.
图3是上面转杯纺纱的周期性疵点在波谱图中的各谐波参考.
图3中纱疵波形是转杯沟槽某点污染后造成的频繁的质量变异,图3中周期性的脉冲波在基波上正负交替出现,既有偶数谐波,又有奇数谐波.这种情况下基波的波峰比谐波要小.
图2中另一个周期性的疵点是在更长的波长35m左右处,这是由并条机的牵伸部件引起的.
3纱线毛羽
纱线毛羽的检测和分析是纱线全面质量管理的重要一部分,过多的毛羽会在后道针织和机织过程中产生问题,毛羽的变异也可导致最终产品的质量降级.
纱体是由紧密捻结在一起的纤维和另一些伸出纱体的纤维组成的,这些伸出纱体外的纤维形成了纱线的毛羽,纱线毛羽的多少直接决定纱线的质量,同时也决定了织物的外观和手感[2、3],因此,毛羽的知识是非常重要的.
3.1OH模块的测试原理和特点
毛羽测试光源是稳定、单一色的光束,伸出纱体外的纤维可以散射平行光,而纱体本身是黑色、不透明的.由伸出纱体外的纤维所散射的光通过一个透镜系统而聚集成束,并且由一个光学传感器检测,散射的光是来自于各纤维对光的折射、衍射和反射,也就是伸出纱体的纤维表现为透明的.
光学传感器输出的电信号与纱线的毛羽成比例,并可以通过USTER®,条干仪ME100电脑转换成数值进行分析.电信号的结果和伸出纱体的纤维散射的光的强度成比例,因此也就和纱线毛羽成比例.
图4表示的是在接收器处看到的3种纱毛羽照片.
毛羽值H与单位测试长度1cm内伸出纱体的所有纤维总长相对应,例如,毛羽值H为4.0,也就是单位测试长度1cm内所有伸出纱体的纤维长度是4cm,毛羽值H是两个长度的比值,所以它是无量纲的.
标准差sH是检测毛羽的变异,标准差sH和测试长度1cm相关.sH的值是监测纱线中是否有重大的毛羽变异发生,除了标准的1cm的毛羽标准差外,也可以计算1、3、10、50和100m相关的标准差.
Hmax和Hmin表示选定长度内的最大和最小的毛羽值,Hmax/Hmin用于分析一定长度内毛羽值是否有大的差异.
3.2毛羽不匀曲线图
毛羽不匀曲线图是反映毛羽在相应时间内的变化,也就是说原料长度做X轴,毛羽做Y轴.
不匀曲线图还可以选择不同的切割长度,这样就可以监测短片段、中片段和长片段的毛羽变化,可以选择以下不同的切割长度:正常的、1m、3m、10m.
图5是两种不同的环锭纺、100%棉、筒纱的毛羽不匀曲线图.
图5下图的纱较上图有更多的毛羽变异,上图纱的毛羽值H是6.88,而下图纱的毛羽值H是8.96,在100m处的毛羽突变表明筒纱上此处换管纱了,毛羽的增加是因为从一个管纱的顶部变为另一个管纱的底部,这点在很多环锭纺纱中都可以观察到.在筒纱上,纱线是从相反的方向退绕(从管纱底部到管纱顶部),毛羽从管纱顶部到底部的增加可能是由于气圈高度的变化、张力的变化、钢领板的位置、纱在钢丝圈中的角度以及钢丝圈的状况决定的.
3.3毛羽的波谱图
毛羽波谱图可以反映毛羽的周期性变异.图6是图5中两个纱的毛羽波谱图.
在图6中,上面的波谱图没有周期性毛羽问题,相反,第二个波谱图则有一个8cm左右的机械波(同时在4cm处引起一个谐波),这是由于细纱机的前罗拉损坏造成的,8cm长度是前罗拉的周长,第二个周期性的毛羽变异是在波谱图上的5.5m处,这是由钢领板的升降引起的(气圈的高度变化、纱线张力的变化、纱线在钢丝圈中的运动角度等).
4纺织厂的基准
质量控制不仅仅检测是否达到预设的厂内标准,还必须可以和对手的产品进行比较,然而为此所必需的信息却不易得到,作为市场调查的一些重要细节也总是不易获得.
USTER®,条干仪ME100提供给客户一些经验值,此经验值可以用来作为基准和进行分析.
图7是100%棉、普梳、环锭纺纱的毛羽值乌斯特公报图表.
正如前面所述,图5中毛羽值H等于6.88的纱如果放在图7中Ne16处,此值相当于乌斯特公报水平的24%,相反另一个纱的毛羽值H等于8.96,如果也放在图7中Ne16处,则相当于乌斯特公报水平的86%.
5结论
质量在纺织技术领域常常用纤维、纱线和织物的属性术语来定义.例如,为了正确地评估纱线的质量水平,纱线的许多不同的物理特性必须在实验室进行检测,基于实验室测试的数据可以用来提高纺纱工艺过程,并可以预测纱线在后道工序的情况,最重要的一些纱线质量参数是纱线条干均匀度、纱疵和纱线的毛羽.
作为乌斯特条干仪家族的一员,USTER®,条干仪ME100不仅可以用来做每天的常规测试,而且还可以用来解决导致客户投诉的一些问题.此测试系统完全可以帮助用户提高当前的质量管理水平,为此用户可以根据乌斯特公报这一国际公认的基准,来制定一个自己的质量轮廓,纺织厂的生产管理者也可以把此基准作为目标.