淺析電子清紗器的創(chuàng)新發(fā)展

劉榮清

(上海市紡織工程學(xué)會(huì)，上海 200061)

0 引言

紗線的疵點(diǎn)簡(jiǎn)稱“紗疵”，廣義的紗疵是指各種內(nèi)在和外觀的疵點(diǎn)，內(nèi)在疵點(diǎn)主要有強(qiáng)度、伸度、耐磨性、彈性等物理性疵點(diǎn)；而外觀疵點(diǎn)則包括棉結(jié)、雜質(zhì)、條干不勻、毛羽、異色和異纖等。作者僅討論成紗外觀疵點(diǎn)的清除和控制問(wèn)題。

電子清紗器(以下簡(jiǎn)稱“電清”)主要安裝在絡(luò)筒機(jī)上，也有安裝在并紗機(jī)上的，每錠一只，它實(shí)質(zhì)上是一個(gè)在線外觀疵點(diǎn)檢測(cè)和清除紗疵的裝置，是防止紗疵再發(fā)生、全面有效減少外觀紗疵、提高產(chǎn)品質(zhì)量、減少后工序斷頭、提高產(chǎn)量與效率和降低成本的有效舉措。目前，約90%以上的紡紗品種都已使用電清。

1 電清的發(fā)展歷程

20世紀(jì)60年代以前，紗疵檢測(cè)主要依靠黑板目測(cè)對(duì)比，清除紗疵也僅有原始的清紗板清紗器；后來(lái)逐漸出現(xiàn)由紗線絡(luò)筒張力盤延伸發(fā)展的磨盤清紗器以及移刀式、梳針式和腰鼓式清紗器，但也只能去除細(xì)紗表層的大雜質(zhì)和棉結(jié)、大竹節(jié)和飛花。

20世紀(jì)80年代改革開放以后，我國(guó)紡織生產(chǎn)中引入了電清[1]，主要型號(hào)有瑞士的USTER UAM C型、Peyerfil PⅠ-12型、Loepfe30型，日本的seltex NC-52B型等。我國(guó)在學(xué)仿的基礎(chǔ)上也開發(fā)了多種型號(hào)，如無(wú)錫江寧產(chǎn)的QS-3型、南通無(wú)線電廠的NTQ型、上海無(wú)線電廠SMD-80型及安徽5329廠QSD-Ⅱ型，特別是上海棉紡織公司為使用電清企業(yè)給予行政補(bǔ)貼費(fèi)用的利好，推動(dòng)了電清的普遍應(yīng)用。目前，電清已成為自動(dòng)絡(luò)筒機(jī)必配器材。

第1代清紗器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功能單一，主要去除竹節(jié)、粗節(jié)和雙紗。一般采用相對(duì)測(cè)量的方法[2]，用于純棉紗產(chǎn)品，雖然國(guó)內(nèi)產(chǎn)品質(zhì)量明顯差于國(guó)外，但也有相當(dāng)效果。

烏斯特公司光電和電容清紗技術(shù)(USTER QUANTUM)電清是在線全面檢測(cè)的基礎(chǔ)，它發(fā)展了光電和電容的組合式清紗技術(shù)[3]。之后推出智能清紗技術(shù)USTER QUANTUM 3清紗器質(zhì)量保證系統(tǒng)，構(gòu)建軟件平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，其服務(wù)器可訪問(wèn)每一控制單元，實(shí)現(xiàn)快速診斷、保證疵點(diǎn)被及時(shí)發(fā)現(xiàn)和清除、促使質(zhì)量水平和生產(chǎn)效率大幅提升，人工成本顯著降低。目前，USTER QUANTUM 3已發(fā)展為USTER QUANTUM 5，但僅是在分級(jí)上更加細(xì)化，增加了異纖含量檢測(cè)和評(píng)估，提供溫濕度報(bào)告等方面作了變化。

瑞士洛菲(Loepfe)公司的ZENIT光電式電清[4]，實(shí)行全模塊設(shè)計(jì)、采用IT編程的紅外光方式進(jìn)行清紗分級(jí)、實(shí)行全面檢測(cè)、控制，其中FP系列采用靜電摩擦機(jī)理，對(duì)異纖的清除特別有效，適用各種纖維。該電清也可實(shí)現(xiàn)中央單元控制，能管理每只清紗器。

日本KEISKI公司的三弦電清[5]是最早使用電容、光電組合檢測(cè)技術(shù)的電清。“三弦”指“電容式+光電式+異纖”檢測(cè)，其異纖檢測(cè)頭可安裝于電容式、光電式的探頭上。

近幾年，國(guó)產(chǎn)電清也取得長(zhǎng)足的進(jìn)步。陜西長(zhǎng)嶺紡電公司的精銳系列多種型號(hào)電清，能適應(yīng)國(guó)內(nèi)外多種型號(hào)絡(luò)筒機(jī)，并有適用轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)的電清。其中，DQSS系列電清用途廣泛，具有清紗、分級(jí)、切斷、報(bào)警、定長(zhǎng)、統(tǒng)計(jì)、聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代清紗器的功能，可與烏斯特公司的同類型清紗器媲美。

2 光電式和電容式電清的比較

光電式和電容式電清的定性比較[2]，見(jiàn)表1。

表1 兩種電清的定性對(duì)比

電清類型光電式電容式紗疵信號(hào)直徑外形變化紗條質(zhì)量變化信號(hào)靈敏度較低較高纖維材料影響較小較大環(huán)境溫濕度影響小影響較大光照塵埃有影響無(wú)影響紗條回潮率無(wú)影響有影響電耗較大較小扁平紗疵有影響無(wú)影響導(dǎo)電、金屬纖維可檢出不易檢出包芯紗可檢出材料有影響沾色纖維需改造檢測(cè)頭不易檢出使用壽命較短較長(zhǎng)

兩種電清各有優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，近期有融合取長(zhǎng)補(bǔ)短的趨勢(shì)。

電容式電清檢測(cè)紗疵質(zhì)量的變化時(shí)，紗條密度基本一致，其質(zhì)量隨截面積而變化。紗線截面呈近似圓形，即受直徑平方變化，計(jì)算公式為Q=πd2B。其中：Q為紗線質(zhì)量；d為紗線直徑；B為紗條密度。如果紗線直徑d增加2倍，則電容式的Q將增加4倍，因此電容式電清的測(cè)試靈敏度高。

烏斯特公司資料顯示[6]：當(dāng)紗線截面積增加1倍時(shí)，其光電直徑信號(hào)僅增加42%。如圖1所示。

圖1 紗線電容信號(hào)和光電信號(hào)比較

為了減少光電式電清對(duì)扁平紗疵的影響，不少制造廠采用多角度反射光或二維漫射光檢測(cè)或多光譜檢測(cè)等方法，以減少截面測(cè)試的誤差。

為了減少環(huán)境溫濕度對(duì)電容式電清的影響，可根據(jù)溫濕度變化，自動(dòng)調(diào)整測(cè)試材料系數(shù)或自動(dòng)修正補(bǔ)償電容值的變化。

3 近代電清功能的創(chuàng)新發(fā)展

3.1擴(kuò)大紗線品種的使用范圍

現(xiàn)代電清可適用棉、毛、絹、麻等各類纖維及其混紡產(chǎn)品以及包芯紗、賽絡(luò)紡紗、色紡紗、金屬纖維、碳纖維、濕紗和抗靜電紗等生產(chǎn)。

3.2增加去除異纖的功能

較高端的電清均有去除異纖功能，去除范圍包括各種有色、無(wú)色纖維及各類植物性異纖，特別關(guān)注無(wú)色、透明、不易發(fā)現(xiàn)的丙綸纖維。檢測(cè)清除的方法有采用360°無(wú)盲點(diǎn)強(qiáng)光掃描、紫外線、超聲波、偏振光檢測(cè)及纖維摩擦產(chǎn)生靜電等方法[7-8]。據(jù)有關(guān)資料介紹，開清棉異纖清除機(jī)只能去除10%的大異纖，小的、分散體異纖清除還需依靠電清。

3.3附加紗線毛羽檢測(cè)

現(xiàn)代電清具有毛羽檢測(cè)清除功能，可檢測(cè)毛羽指數(shù)等指標(biāo)。

3.4強(qiáng)化錯(cuò)號(hào)檢測(cè)報(bào)警功能

紗線線密度大的變異，即“錯(cuò)號(hào)”是需要注意的問(wèn)題，必須及時(shí)發(fā)現(xiàn)、糾正并報(bào)警，特別要關(guān)注周期性發(fā)生的錯(cuò)號(hào)問(wèn)題。

3.5增加捻接功能

高端電清裝有紗線捻接質(zhì)量檢測(cè)，可保證捻接的質(zhì)量。

3.6特定品種的專用清紗器

紗線品種不同，其成紗工藝、紗線形態(tài)也不同，紗疵內(nèi)容也有較大的差別。目前，已針對(duì)性開發(fā)出長(zhǎng)絲類、轉(zhuǎn)杯紡和噴氣渦流紡等專用電清，清除效果好、成本低。Loepfe最新電清增加了麻灰紗和色紗的鑒別和清除功能。

3.7增設(shè)電清吹氣裝置，檢測(cè)環(huán)境優(yōu)良

不少企業(yè)在電清檢測(cè)區(qū)，增設(shè)吹氣裝置，可及時(shí)去除飛花和塵埃，以保證電清的工作正常。

4 電清與紗疵分級(jí)儀評(píng)估和發(fā)展

1960年出現(xiàn)第1臺(tái)電清，1968年全球第1臺(tái)烏斯特紗疵分級(jí)儀CLASSMAT(簡(jiǎn)稱“分級(jí)儀”)問(wèn)世，后者是在前者基礎(chǔ)上研發(fā)的。前者是為了清除紗疵，后者是為了實(shí)現(xiàn)紗疵分級(jí)。分級(jí)儀是在離線的實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下，按品種抽樣檢測(cè)紗疵，在規(guī)定運(yùn)行速度下測(cè)試一定長(zhǎng)度紗的紗疵并對(duì)其進(jìn)行分級(jí)，之后按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，評(píng)定該批紗線的品質(zhì)等級(jí)，也可根據(jù)其所測(cè)的紗疵數(shù)據(jù)，為設(shè)置電清工藝參數(shù)作參考。

目前，不少分級(jí)儀與電清幾乎都采用相同檢測(cè)頭和檢測(cè)參數(shù)，兩者數(shù)據(jù)一致，具有一定可比性；但測(cè)試環(huán)境有差異，也會(huì)導(dǎo)致結(jié)果的不同。如烏斯特電清分級(jí)儀(USTER QUANTUM 3)，測(cè)試數(shù)據(jù)較穩(wěn)定，但抽樣數(shù)量較少。測(cè)試結(jié)果往往不能代表大面積的真實(shí)水平，其推薦的工藝參數(shù)也會(huì)造成紗疵切除過(guò)多或過(guò)少。

由于現(xiàn)代電清功能不斷提高，測(cè)試項(xiàng)目不斷增多，基本已完全與分級(jí)儀一致或更多，加之電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，早先1臺(tái)絡(luò)筒機(jī)需2～3臺(tái)控制器分別控制電清的數(shù)據(jù)，目前只需1臺(tái)就能控制所有錠子。互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展可將整個(gè)車間、所有品種的電清聯(lián)網(wǎng)管理統(tǒng)計(jì)分析，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)可達(dá)5 a～10 a，從而形成計(jì)算機(jī)“大數(shù)據(jù)”，據(jù)此來(lái)評(píng)估質(zhì)量，控制紗疵的產(chǎn)生，制定清紗、切除及報(bào)警的界限，要比分級(jí)儀的統(tǒng)計(jì)更加科學(xué)、準(zhǔn)確。在產(chǎn)品流通中建立供給容器，如在對(duì)粗紗、條筒、管紗等進(jìn)行電子編號(hào)基礎(chǔ)下，可進(jìn)一步將產(chǎn)生異常紗疵的錠位找出或向前方機(jī)臺(tái)追蹤，及時(shí)清除產(chǎn)生紗疵的源頭，發(fā)揮電清全過(guò)程、全面控制成紗外觀疵點(diǎn)的作用。例如，當(dāng)電清發(fā)現(xiàn)某一錠子連續(xù)出現(xiàn)粗而長(zhǎng)的竹節(jié)疵點(diǎn)時(shí)，先找出細(xì)紗機(jī)管紗的錠號(hào)，繼而找出粗紗機(jī)錠位、并條機(jī)眼別，經(jīng)檢查是該并條機(jī)羅拉隔距偏小、牽伸區(qū)纖維伸直扭結(jié)，在其集聚區(qū)和圈條部分形成“棉橄欖”所致，針對(duì)性進(jìn)行工藝調(diào)整后問(wèn)題迎刃而解。

5 結(jié)語(yǔ)

5.1電清技術(shù)已取得長(zhǎng)足的發(fā)展，現(xiàn)已能全面、綜合性地進(jìn)行在線檢測(cè)、監(jiān)控、清除、分級(jí)和追蹤紗疵產(chǎn)生原因；是實(shí)現(xiàn)“大數(shù)據(jù)”統(tǒng)計(jì)分析、遠(yuǎn)程聯(lián)網(wǎng)控制外觀紗疵的有效工具。紡紗企業(yè)必須重視并做好相應(yīng)管理工作，設(shè)專職技術(shù)人員負(fù)責(zé)測(cè)試數(shù)據(jù)的采集、分析，指導(dǎo)消除有害紗疵，并做好電清的定期檢修和保養(yǎng)工作。

5.2用戶應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品需要，科學(xué)設(shè)置電清對(duì)有害紗疵的切除、報(bào)警及追蹤等有關(guān)界限，嚴(yán)防清除不足和過(guò)度切斷。如小紗疵未被切除后變成小結(jié)頭，小結(jié)頭的強(qiáng)度又低于正常紗15%～20%，易使產(chǎn)量降低，回絲增加。

5.3傳統(tǒng)的質(zhì)量檢測(cè)手段只能反映質(zhì)量而不能解決質(zhì)量問(wèn)題；而現(xiàn)代電清不僅能檢測(cè)有害紗疵，切斷疵點(diǎn)，還能找出發(fā)生紗疵的源頭，真正做到預(yù)防為主，具有非凡的意義。

5.4國(guó)產(chǎn)電清已基本達(dá)到國(guó)際一般水平，但與國(guó)際知名品牌相比仍有差距，必須從學(xué)仿走向創(chuàng)新研發(fā)，制造出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新產(chǎn)品，以占領(lǐng)國(guó)內(nèi)外高端市場(chǎng)。