自動(dòng)化洗樣設(shè)備在紡織品纖維含量分析中的應(yīng)用探討

1 引言

纖維成分含量，是評價(jià)紡織服裝吊牌洗嘜合格與否的最重要指標(biāo)之一，也是消費(fèi)者購買服裝關(guān)注的焦點(diǎn)之一。樣品中纖維定量溶解是纖維成分中比較重要的檢驗(yàn)環(huán)節(jié)，其中樣品經(jīng)溶解后對試樣剩余物溶液中和的方式、時(shí)間、清洗抽濾的干凈程度直接影響定量試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，長期以來，這一洗樣步驟需要采用抽濾泵、坩堝、抽濾瓶等傳統(tǒng)設(shè)備，經(jīng)人工清洗完成。當(dāng)試驗(yàn)樣品較多時(shí)，需人工一個(gè)一個(gè)試樣進(jìn)行清洗的效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大；不同人員的洗樣操作手法及判斷經(jīng)驗(yàn)導(dǎo)致纖維含量會存在部分差異，因洗樣過程難以監(jiān)控跟蹤，存在差異的定量結(jié)果需原檢驗(yàn)員反復(fù)確認(rèn)。由于試驗(yàn)環(huán)境較差、工作強(qiáng)度大，因此這一傳統(tǒng)檢測項(xiàng)目給檢測人員的印象就是“體力活”。同時(shí)現(xiàn)有洗樣抽濾模式存在一些弊端：一是纖維成分含量化學(xué)溶解法定量分析中，使用了種類較多的具有腐蝕性、危險(xiǎn)性的試劑，導(dǎo)致檢驗(yàn)耗材如抽濾泵的損耗過大，檢驗(yàn)成本高；二是人工洗樣操作存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。在機(jī)械自動(dòng)化高速發(fā)展的今天，越來越多的自動(dòng)化設(shè)備在各行各業(yè)大放異彩[1-2]，纖維成分含量的檢驗(yàn)也應(yīng)跟上時(shí)代的步伐。因此，我司結(jié)合實(shí)際工作的需求和沉淀的經(jīng)驗(yàn)，依托電腦與機(jī)械自動(dòng)化基礎(chǔ)，建立自動(dòng)化的洗樣程序及自動(dòng)化洗樣設(shè)備。

本文介紹了我司設(shè)計(jì)滿足纖維成分含量化學(xué)溶解法定量試驗(yàn)中洗樣自動(dòng)化的專用設(shè)備，并對80%甲酸法、75%硫酸法、堿性次氯酸鈉法、二甲基甲酰胺法這4種試驗(yàn)方法后需自動(dòng)清洗的樣品與人工清洗樣品得到的纖維含量結(jié)果進(jìn)行系列對比。兩者結(jié)果比較發(fā)現(xiàn)自動(dòng)洗滌和人工洗滌的含量差值小，同時(shí)通過比較發(fā)現(xiàn)自動(dòng)化洗樣方式使用方便，成本低，符合檢測行業(yè)或相關(guān)紡織服裝企業(yè)的使用需求，解決了檢測行業(yè)需人工清洗樣品勞動(dòng)強(qiáng)度高、效率低的問題，對促進(jìn)檢測技術(shù)發(fā)展提供了優(yōu)質(zhì)的保障。

2 自動(dòng)化洗樣設(shè)備

自動(dòng)化洗樣設(shè)備是利用微電腦控制通過噴淋組件自動(dòng)添加洗樣水、自動(dòng)調(diào)節(jié)氣壓排水以及多點(diǎn)洗樣裝置同時(shí)進(jìn)行洗樣，達(dá)到縮短整個(gè)試樣的清洗時(shí)間、提高檢驗(yàn)效率的目的。

2.1 自動(dòng)洗樣設(shè)備裝置設(shè)計(jì)及樣機(jī)組成

批量清洗纖維樣品的裝置設(shè)計(jì)，如圖1所示，各組成部分為：（1）支撐架；（2）至少一個(gè)的驅(qū)動(dòng)組件；（3）連接組件；（4）噴淋組件；（5）清洗組件；（6）排液管。清洗組件安裝在支撐架的一側(cè)，驅(qū)動(dòng)組件安裝在支撐架的另一側(cè)，連接組件安裝在驅(qū)動(dòng)組件上，噴淋組件安裝在連接組件上，且噴淋組件與清洗組件可分合連接，噴淋組件上設(shè)有至少一個(gè)進(jìn)液口和至少一個(gè)進(jìn)氣口，試樣通過噴淋清洗之后的廢棄液由排液管排出回收。

圖1 自動(dòng)洗樣設(shè)備裝置結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 批量清洗樣品的洗滌方法設(shè)計(jì)

批量清洗纖維樣品的清洗方法，即將經(jīng)過試劑溶解后的纖維樣品分別放入清洗組件中，通過噴淋組件輸入壓縮氣體除去纖維樣品中的余留試劑，通過噴淋組件輸入清洗液對纖維樣品進(jìn)行清洗，通過噴淋組件輸入壓縮氣體除去纖維樣品中余留的清洗液，即利用微電腦控制自動(dòng)添加洗樣水、自動(dòng)調(diào)節(jié)氣壓排水以及多點(diǎn)洗樣裝置同時(shí)進(jìn)行洗滌。

本設(shè)備方法優(yōu)點(diǎn)在于避免了人工清洗給檢測人員帶來的勞動(dòng)強(qiáng)度高的問題，且清洗效率高，大大降低了清洗過程中的各種損耗，清洗成本低。另外，通過氣液交替的增壓清洗方式，一方面可對纖維樣品清洗得更加徹底干凈；另一方面也有效地避免了現(xiàn)有技術(shù)中采用負(fù)壓清洗的方式可能發(fā)生抽濾瓶破裂的玻璃、溶解試劑廢液傷人的情況，大大提高了清洗過程的安全性。

3 試驗(yàn)驗(yàn)證

通過對目前實(shí)際工作中的需求進(jìn)行樣品收集，選取不同溶解方法后的剩余樣進(jìn)行人工洗滌和自動(dòng)洗滌進(jìn)行纖維含量結(jié)果比較驗(yàn)證，同時(shí)比較兩種洗滌方法的清洗效率。

3.1 試驗(yàn)驗(yàn)證

為了驗(yàn)證本自動(dòng)洗樣機(jī)洗樣的可操作性及適用性，分別通過標(biāo)準(zhǔn)[3-7]方法80%甲酸法、75%硫酸法、堿性次氯酸鈉法、二甲基甲酰胺法溶解后剩余樣品采用人工洗滌和自動(dòng)洗樣機(jī)洗滌進(jìn)行了結(jié)果比較，測試結(jié)果見表1。

通過對以上一系列不同溶解方法后的剩余樣進(jìn)行人工洗滌和自動(dòng)洗滌試驗(yàn)，得到纖維含量結(jié)果和差值。因樣品洗滌方法不同，溶解過程中纖維也有不同損傷等因素導(dǎo)致兩種洗滌方法得到的含量有一點(diǎn)差異，但通過試驗(yàn)驗(yàn)證兩種洗滌方法差值均在1.0%內(nèi)，可見自主研制的自動(dòng)洗樣機(jī)清洗得到的纖維含量差異小，結(jié)果穩(wěn)定。由此說明在溶解定量過程中，特別是常規(guī)的溶解試驗(yàn)中可采用相應(yīng)的自動(dòng)洗樣機(jī)進(jìn)行檢驗(yàn)洗滌，洗滌過程安全便捷，所得纖維含量結(jié)果穩(wěn)定可靠。

表1 自動(dòng)洗樣機(jī)洗滌與人工洗滌的織物纖維成分含量

表2 自動(dòng)清洗耗時(shí)表

3.2 清洗效率

在實(shí)際自動(dòng)化洗樣的過程中，可根據(jù)樣品類型、纖維類別、溶解試劑等進(jìn)行清洗工序和清洗時(shí)間測試設(shè)定，通過測試4種溶解方法后得到的自動(dòng)清洗耗時(shí)如表2。

在清洗過程中，80%甲酸、75%硫酸溶解樣品因纖維樣品上的剩余酸性，還需按一定比例使用稀氨水進(jìn)行中和清洗，中和后再使用750mL左右的清水進(jìn)行清洗，總清洗耗時(shí)20s。對次氯酸鈉法溶解的纖維樣品，先是按照一定比例用稀乙酸進(jìn)行中和清洗，中和后再通過人工使用750mL左右的清水進(jìn)行清洗，總清洗耗時(shí)19s。而二甲基甲酰胺法溶解的纖維樣品可直接人工使用750mL左右的清水進(jìn)行清洗，清洗兩次，總清洗耗時(shí)16s。

傳統(tǒng)人工清洗的方式，每次僅能清洗一個(gè)經(jīng)溶解后的樣品，且每個(gè)樣品均需經(jīng)中和、清洗，使得清洗一個(gè)樣品的用時(shí)在80s左右，其效率低。自動(dòng)洗樣設(shè)備利用微電腦控制自動(dòng)添加洗樣水、自動(dòng)調(diào)節(jié)氣壓排水以及多點(diǎn)洗樣裝置同時(shí)進(jìn)行洗滌，可以縮短整個(gè)試樣的清洗時(shí)間以及降低檢驗(yàn)耗材的損耗。其中自動(dòng)洗樣設(shè)備酸洗滌工序用時(shí)20s/6個(gè)，堿洗滌工序用時(shí)19s/6個(gè)，有機(jī)試劑洗滌用時(shí)16s/6個(gè)，兩者相比較自動(dòng)洗樣設(shè)備清洗效率可以提升24倍。而且自動(dòng)洗樣設(shè)備通過氣液交替的方式對纖維樣品進(jìn)行清洗，也可以更改清洗次數(shù)，使得清洗方式可更徹底，同時(shí)也避免了現(xiàn)有人工清洗導(dǎo)致含量有差異、成本高、容易發(fā)生安全事故等問題。因此自動(dòng)洗樣設(shè)備大大提高了檢驗(yàn)效能，降低了檢驗(yàn)成本及風(fēng)險(xiǎn)，具有長遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)論

從上述試驗(yàn)結(jié)果可得：（1）自動(dòng)洗樣機(jī)洗滌與傳統(tǒng)的人工洗滌得出的纖維成分含量結(jié)果差異甚小，極差均在1.0%內(nèi)，結(jié)果穩(wěn)定可靠，洗滌過程安全方便；（2）自動(dòng)洗樣機(jī)洗滌效率高，可同時(shí)清洗多個(gè)樣品，快捷安全成本低，符合檢測行業(yè)或相關(guān)紡織服裝企業(yè)的使用需求，解決了檢測行業(yè)需人工清洗樣品勞動(dòng)強(qiáng)度高、效率低的問題，對促進(jìn)檢測技術(shù)發(fā)展提供了優(yōu)質(zhì)的保障。因此，采用自動(dòng)化的檢測設(shè)備是未來紡織品檢測方向的發(fā)展趨勢，研究成果可在檢測機(jī)構(gòu)廣泛推廣，有廣闊的應(yīng)用前景與發(fā)展空間，具有深遠(yuǎn)的社會效益。