棉纖維長度檢測技術現狀研究

〔第八師133團加工二廠，新疆石河子832065〕

根據國家統計局關于2016年棉花產量的公告，我國棉花總產量為534.3萬t，其中新疆棉花產量為359.4萬t。棉花產業關系著棉農的經濟收入，也關系著棉區的經濟發展與社會穩定。在棉花品質指標中，棉纖維長度是皮棉質量的重要評價指標，為此對棉纖維長度進行快速準確測量的重要性尤為突出。

在棉紡織行業，棉纖維長度是進行紡紗工藝參數設計的主要依據。將棉花加工成成品衣服，需要60多道工序，其中至少14道工序需要了解棉纖維長度來確定工藝參數，可見棉纖維長度對棉紡織生產的重要性。棉纖維平均長度越長，短纖維含量越少，所紡出的成紗斷裂強度越高，斷裂伸長率越大，紗線表面越光潔；當長度整齊度越高的時候，紗線質量越好；短纖維含量少，精梳落棉少，棉纖維利用率高。棉纖維長度的準確測量有助于優化紡紗工藝、改善產品質量、提高生產效率。

一、棉纖維長度指標

隨著棉纖維長度檢測技術的發展，棉纖維長度指標的數量也在增加。不同的長度指標使用的場合不同。下面就一些重要的長度指標含義和相互關系簡要介紹如下：

（一）手扯長度

采用手扯的方式把纖維整理成一端平齊、伸直平行纖維束，然后測量出這束纖維中大部分纖維的長度。手扯長度與羅拉分析儀測量的主體長度、HVI上半部平均長度較為接近。

（二）主體長度

它是棉纖維長度分布中，占總質量或總根數最多的那部分纖維的長度。在棉花貿易中，一般采用主體長度作為棉纖維長度評判指標。

（三）右半部平均長度

是在棉纖維長度分布中，主體長度以上各組纖維的質量加權平均長度。在實際應用中經常用作工藝參數設計的依據。

（四）平均長度

是在棉纖維長度分布中，以各組纖維的質量（或根數）加權的平均長度。

（五）上半部平均長度

是指重量占所測棉纖維一半的較長部分纖維的平均長度。

（六）短纖維含量

是長度在短纖維界限以下的纖維質量（或根數）占總質量（或根數）的百分比。

我國規定細絨短纖維棉界限為16 mm，長絨棉短纖維界限為20 mm。國際上采用的短纖維界限為1/2 inch，大約為12.7 mm。

二、棉纖維長度檢測方法

（一）傳統檢測方法

棉纖維長度傳統測量方法有很多，從檢測原理、制樣方法到纖維檢測狀態各不相同。按照檢測原理不同大致可以分為4類，如表1所示。

表1 傳統長度檢測方法

（二）圖像檢測方法

圖像處理技術在20世紀80年代后期開始進入棉紡織檢測領域，對于檢測的精度與速度都有顯著提高。所謂的數字圖像處理技術就是通過計算機利用一定的算法對數字圖像進行噪音去除、增強、目標分割或特征提取等處理，從而獲得需要的圖像或信息的技術，為棉纖維品質全自動測量提供了一種新的方法。

三、棉纖維長度檢測儀器

根據傳統的棉纖維長度檢測方法，研制出一些相應的檢測儀器。下面就幾種常見的檢測儀器進行介紹和對比分析。

直接測量法有兩種方式，一是逐根對纖維進行測量，此方法簡單，雖然能得到準確的測量結果，但是耗時較長，不適應實際生產需要；二是將棉纖維用手整理成所需試樣后，用纖維專用尺子進行測量，即手扯目測法，此方法速度快、方法簡單，但檢測指標少。

分組稱重法常見的檢測儀器分別是Y111羅拉式纖維長度分析儀和Y121梳片式纖維長度檢測儀。該儀器測量原理是將伸直平行且一端整齊的纖維束，平齊一端在儀器前面，通過羅拉按纖維長度進行分組并稱重，求得纖維長度重量分布。

Y111可檢測指標有主體長度、品質長度、重量加權平均長度、短纖維率、基數、均勻度、長度標準差和變異系數。Y111主要是手工操作、費時，在整理試樣時，短纖維容易丟失，造成結果偏差，檢測結果因人而異。但是，Y111型的檢測原理是明確的，熟練的操作人員檢測結果的準確性較高，可對其他檢測儀器結果進行檢驗校準。

Y121梳片式測量原理是采用鋼針和梳片將纖維整理成一端平齊纖維束，按照長度進行分組和稱重，得到纖維長度重量分布和長度指標。該儀器檢測指標有上四分位長度、重量平均長度、長度標準差和變異系數、短纖維率。該方法梳理棉樣時會對纖維有一定的損傷和丟失。該方法過程繁瑣復雜，費時，不適宜大批量檢測棉纖維長度。

采用光電式測量纖維長度儀器有Uster公司推出的HVI系列的儀器、AFIS、和國產的Y146型棉纖維光電長度儀、KX730光電式棉纖維長度照影儀。HVI和KX730測量原理是取樣器直接從散纖維中隨機抓取試樣，將試樣整理成伸直平行的纖維束，測量取樣量與伸出夾持線長度之間的關系得到照影儀曲線和長度指標。HVI系列的儀器具有檢測項目多、速度快、樣本容量大和數據正確性高、客觀性強等特點。AFIS是利用刺輥將纖維分離成單纖維狀，快速檢測單根纖維長度，得到纖維長度分布和長度指標。檢測指標有平均長度、平均長度變異系數、短纖維率、上四分位長度等。

電容式長度測量儀有Almeter AL-101長度分析儀和國產YG081型纖維長度儀。Almeter AL-101長度分析儀是先將纖維用自動化取樣器制成一端平齊的纖維束試樣，然后夾入試樣架的塑料薄膜內，送入電容傳感器，測出試樣的長度與相對截面（根數）變化曲線，得到纖維長度分布和長度指標。檢測指標有根數（重量）平均長度、根數（重量）長度變異系數、跨距長度等。

Almeter屬于全自動測量儀器，檢測速度快。然而，為了防止產生靜電，樣品需進行預處理，不能及時進行檢測。Almeter在制樣時將棉花制成棉網或棉條，在此開松梳理除雜時會損失短纖維，會影響短絨率檢測結果的準確性。☆