劉 華

(中國(guó)石油化工股份有限公司洛陽(yáng)分公司，河南洛陽(yáng) 471012)

0 前言

條干是指紗線沿軸向較短片斷內(nèi)粗細(xì)或質(zhì)量的均勻度，其分析結(jié)果一直是表征纖維質(zhì)量的一項(xiàng)重要指標(biāo)，直接影響纖維的物理機(jī)械性能和染色性能，如果條干不勻超出一定范圍則對(duì)產(chǎn)品的后加工有很大的影響，導(dǎo)致加工中產(chǎn)生毛絲和染色不勻。

隨著科學(xué)技術(shù)在產(chǎn)品檢測(cè)方面的廣泛應(yīng)用，樣品分析的檢測(cè)手段已逐步由電子技術(shù)取代落后的簡(jiǎn)單機(jī)械檢測(cè)，目前電容式條干均勻度分析儀已廣泛應(yīng)用與各類纖維的條干檢測(cè)中，其中又以烏斯特(UST)系列條干儀應(yīng)用最為廣泛，已發(fā)展到Uster tester 5型條干儀，它有兩種類型即C型和S型，分別適用于長(zhǎng)纖和短纖的條干分析，其主要區(qū)別為加捻裝置和傳感器類型不同。本文主要針對(duì)瑞士zellweger uster公司生產(chǎn)的Uster tester 4c(簡(jiǎn)稱UST－4)型條干分析儀進(jìn)行分析。

1 儀器工作原理

烏斯特條干均勻度儀是利用非電量轉(zhuǎn)換原理對(duì)纖維均勻度進(jìn)行測(cè)定。儀器的測(cè)試部分為平行金屬板組成的電容器，因纖維材料的介電系數(shù)，大于空氣的介電系數(shù)，當(dāng)纖維試樣以一定的速度進(jìn)入由兩平行金屬板組成的空氣電容器時(shí)，會(huì)使電容器的電容量增大，當(dāng)連續(xù)通過(guò)電容器極板間的纖維條干變化時(shí)，電容器的電容量也相應(yīng)的變化，電容量變化可由下式表示:

式中:C，電容量;ε，試樣的介電常數(shù);η，試樣在電容器極板間的充滿度。

將電容量的變化轉(zhuǎn)化成電量變化即可得到條干的不勻率，儀器可做出不勻率曲線及波譜圖，以進(jìn)一步對(duì)條干不勻率的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，并判斷不勻率產(chǎn)生的原因和對(duì)織物的影響，以便檢查和調(diào)整生產(chǎn)工藝。條干不勻的指標(biāo)是平均差系數(shù)U(﹪)或標(biāo)準(zhǔn)差不勻率(變異系數(shù))CV(﹪)。

2 測(cè)試影響因素探討

2.1 環(huán)境的影響

2.1.1 環(huán)境溫濕度的影響

對(duì)于該儀器要求環(huán)境溫度20℃ ±2℃，相對(duì)濕度65%±3%。從測(cè)試原理可以看出，電容量變化一方面與λ有關(guān)，即與測(cè)量槽內(nèi)的纖維量有關(guān)，另一方面與纖維的介電常數(shù)ε有關(guān)，對(duì)一定的纖維來(lái)說(shuō)在干燥狀態(tài)下ε是一定的，但吸濕后纖維的介電常數(shù)則會(huì)發(fā)生很大的變化，因此在測(cè)試過(guò)程中保持纖維的回潮率和周圍環(huán)境的相對(duì)溫濕度的穩(wěn)定是非常重要的［1］。

對(duì)于滌綸長(zhǎng)絲，因?yàn)槔w維的吸濕性能差，回潮率較低，為0.4%，即使在相對(duì)濕度為100%時(shí)含水率也僅有0.6%。外界溫濕度對(duì)纖維的條干均勻度測(cè)試影響不大。以品種為85/72的POY樣品在不同溫濕度同一測(cè)試條件下進(jìn)行試驗(yàn)，分析數(shù)據(jù)見表1。

表1 溫濕度對(duì)滌綸長(zhǎng)絲條干均勻度測(cè)試的影響

儀器的檢測(cè)部分環(huán)境溫濕度的變化會(huì)導(dǎo)致零點(diǎn)波動(dòng)，只要環(huán)境溫濕度符合要求，儀器的零點(diǎn)也在規(guī)定的±0.05范圍內(nèi)波動(dòng)。如出現(xiàn)超出時(shí)應(yīng)調(diào)整至范圍內(nèi)。不同溫濕度下儀器零點(diǎn)變化值見表2。

表2 不同溫濕度下儀器測(cè)量槽零點(diǎn)的變化

2.1.2 外界電壓和氣流影響

該儀器要求有穩(wěn)定的電壓，避免電壓波動(dòng)及異常停電造成一些電子器件和軟件出現(xiàn)故障，影響正常分析。儀器要求周圍無(wú)明顯氣流通過(guò)，避免強(qiáng)氣流造成纖維抖動(dòng)造成測(cè)量槽內(nèi)電容量的變化，轉(zhuǎn)換成的電信號(hào)會(huì)產(chǎn)生附加波動(dòng)，相當(dāng)于給纖維增加了附加不勻，導(dǎo)致分析結(jié)果有誤。因此增加不間斷電源(UPS)和穩(wěn)壓設(shè)施很有必要。

2.1.3 灰塵和雜質(zhì)影響

該儀器要求環(huán)境無(wú)灰塵，特別是測(cè)量槽要時(shí)刻保持清潔，否則一旦沾上灰塵、纖維毛、雜質(zhì)將使傳感器輸出電壓的均值和起伏量出現(xiàn)偏差甚至突變，會(huì)嚴(yán)重影響測(cè)試結(jié)果。測(cè)量槽干凈無(wú)雜物，測(cè)量槽有廢絲沒有清理干凈的數(shù)據(jù)對(duì)比見表3。

表3 測(cè)量槽內(nèi)有無(wú)廢絲時(shí)分析數(shù)據(jù)對(duì)比

從表3數(shù)據(jù)可以看出，一旦測(cè)量槽內(nèi)有廢絲等雜物時(shí)，測(cè)試結(jié)果的CV值明顯不符合1.25倍U值的關(guān)系，U值和CV值結(jié)果偏大較多。因此測(cè)試中發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常時(shí)一定要先檢查測(cè)量槽內(nèi)是否有雜物、廢絲等，必須確保測(cè)量槽干凈。

2.2 測(cè)試參數(shù)的影響

2.2.1 拉伸速度的影響

拉伸速度是指每分鐘通過(guò)測(cè)量槽的長(zhǎng)絲樣品的長(zhǎng)度。對(duì)不同拉伸速度測(cè)試POY結(jié)果如表4所示，樣品規(guī)格為135范dtex/144f，加捻速度為15000 r/min，測(cè)量槽選擇0.36 mm，預(yù)加張力為10%，測(cè)試長(zhǎng)度均為500 m。

表4 不同拉伸速度下的條干均勻度

根據(jù)中國(guó)紡織行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)FZ/T 54003－2012中規(guī)定不同規(guī)格的條干不勻率試驗(yàn)速度推薦值見表5。

表5 不同規(guī)格的條干不勻率試驗(yàn)速度推薦值

2.2.2 加捻速度的影響

條干測(cè)試過(guò)程中，絲束以一定的測(cè)試速度通過(guò)檢測(cè)槽，由于氣流帶動(dòng)或靜電作用，使得絲束飛散膨松，所以需要通過(guò)機(jī)械加捻給長(zhǎng)絲加上一定的捻度。但捻度過(guò)高，又會(huì)使絲束扭曲、打結(jié)，使通過(guò)檢測(cè)槽的絲粗細(xì)異常，造成測(cè)試數(shù)據(jù)失真。因此，選擇合適的捻度使其在檢測(cè)槽中的運(yùn)動(dòng)處于穩(wěn)定的狀態(tài)對(duì)測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確與否尤為重要。表6為不同捻速下的對(duì)FDY規(guī)格為50dtex/24f條干測(cè)試結(jié)果，測(cè)量槽為0.36 mm，拉伸速度200 m/min，測(cè)試時(shí)間 2.5 min。

從數(shù)據(jù)看出，當(dāng)捻速達(dá)到一定速度比23000r/min后，條干結(jié)果趨于穩(wěn)定，考慮到儀器速度越高磨損也越嚴(yán)重，且通常捻速不超過(guò)30000 r/min，因此在選擇捻速時(shí)應(yīng)調(diào)節(jié)絲條無(wú)振動(dòng)，無(wú)氣圈，不打結(jié)，并使不勻曲線圖上記錄的振幅最小為止。又因?yàn)殚L(zhǎng) 絲本身的不均勻性，應(yīng)至少在不同捻速下分析3至5遍，再根據(jù)數(shù)據(jù)合理選擇確認(rèn)捻速。

表6 不同捻速下的條干測(cè)試結(jié)果

2.2.3 吸收力(Absorber)的影響

吸收力為絲樣經(jīng)過(guò)測(cè)量槽后經(jīng)過(guò)廢絲口排出時(shí)的吸力，對(duì) UST－4型條干分析儀有 OFF，33%，67%和100%共4個(gè)可選項(xiàng)。以POY為樣品，規(guī)格為85 dtex/72f，測(cè)量槽選擇0.36 mm，在拉伸速度為100 m/min，測(cè)試時(shí)間為4 min，捻速為13000 r/min和拉伸速度為200 m/min，測(cè)試時(shí)間2.5 min，捻速為23000 r/min兩種參數(shù)下，在不同吸收力下的測(cè)試結(jié)果如表7所示。

表7 不同吸收力下的條干測(cè)試結(jié)果

從數(shù)據(jù)可以看出，此吸收力對(duì)條干結(jié)果并無(wú)明顯影響，因此從噪音、磨損和能耗角度考慮，通常選擇33%吸收力即可滿足日常分析要求。

2.3 人工操作的影響

因?yàn)閮x器軟件為英文界面，所以需要操作者具有一定的英語(yǔ)閱讀能力，否則會(huì)造成誤操作，參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤等對(duì)分析結(jié)果帶來(lái)影響。分析過(guò)程需要操作者認(rèn)真負(fù)責(zé)，因?yàn)閮x器自動(dòng)化程度高，加捻速度高達(dá)20000 r/min，所以一旦出現(xiàn)送絲不到位，羅拉、膠輥、轉(zhuǎn)子等纏絲處理不及時(shí)都會(huì)造成結(jié)果偏差甚至錯(cuò)誤。

3 總結(jié)

本文介紹了UST－4型條干儀的測(cè)試原理，分析了環(huán)境溫濕度、灰塵、電壓、氣流這些外界因素對(duì)分析測(cè)試造成的影響，探討了拉伸速度、捻速和吸收力和人工操作對(duì)條干結(jié)果的影響，找到了條干分析的正確參數(shù)，確保了條干分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，進(jìn)一步為長(zhǎng)絲裝置生產(chǎn)、工藝參數(shù)調(diào)整和質(zhì)量管理提供了可靠的數(shù)據(jù)保障。