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1、USTER HVI 棉纤维测试系统 纺纱厂依靠纤维的质量特征进行纺纱生产已有几十年了。纤维细度、纤维长度、短纤含量以及纤维强度等纤维质量参数被用于优化纺纱工艺。过去，测量这些质量特征的 方法相当费时，比如手工制备一个用于测试纤维长度和短纤含量的纤维长度排列图需要耗时 30 分钟。乌斯特技术公司(原Spinlab公司)于1948年在美国推出了第一个电子纤维长度测量系统。第一个自动测量纤维细度的仪器也于50多年前在美国推出。60年代后期，美国农业部(USDA)开始推进美国电子工业，以实现对棉包纤维重要质量特征的自动化测量。在70年代初，第一个能够在极短时间内测得棉包纤维多个质 量参数的电子测量仪器
2、面世。现在该仪器被称之为USTER HVI (High Volume Instrument)。每年，美国95%以上的棉包在12个分级机构用这种仪器进行测量。同时， 在巴西、乌兹别克斯坦以及中国也有类似的分级机构。大约自1985年起，USTER HVI开始向纺纱厂出售。主要是用于配棉，但也用于监控纺纱工艺。这种仪器能测量棉花的马克隆值、纤维长度及长度整齐度、纤维强度及 伸长、成熟度指数、短纤指数、棉花色泽、杂质、含水率以及棉结。USTERH VI(大容量测试仪)系统用来在很短的时间内测试大量的棉包试样，这一独特的性能使得对每年的所有产棉进行分级成为了可 能，美国农业部(USDA)的工作就是这一巨
3、大项目的典范。HVI系统还用于仓库库存棉花的分级或者棉花生产商、购销商或纺纱厂之间的贸 易棉包的分级。确定每包棉花的纤维品质特性是纺纱厂电脑化棉包管理的必要条件。约1300套HVI系统在全世界65个国家安装并使用于 上述目的。典型的HVI测试包括马克隆值、纤维照影长度和长度整齐度、1/8英寸隔距束纤维强力、在HUNTER色泽图上的反射度和黄度 以及光学杂质颗粒数和杂质面积。现在关于校准棉的使用还有一些混淆。但是，自从1998以来，仅采用美国田纳西州(Tennessee)孟菲斯(Memphis)的美国农业部农业 营销服务公司(USDA-AMS)的HVI校准棉，美国农业部(USDA)不再提供ICC
4、。采用HVI-CC和ICC校准棉校验会产生不同的测试结果， 相互之间既没有可比性，也没有任何关联的地方。如果系统用HVI-CC校验，将得到上半部平均长度(UHML)、平均长度(ML)和长度整齐度 系数(UI),这种校验得到的强力值高于用ICC校验棉测得的强力值。如今，乌斯特公司建议只用HVI-CC校准棉校验，USTER统计公报 涉及的所有测试都在HVI-CC校验系统的指导下进行。自从用HVI-CC校准棉测得的马克隆值范围不够大以来，USDA提供了特殊的马克隆仪校准棉。特殊校准瓷片用来校验色泽仪，棉花 等级盒与杂质瓷片一起用来校验杂质仪(USTERHVI SPECTRUM只用杂质瓷片和自定义棉)
5、。校准瓷片作为USTERHVI SPECTRUM 的一个部件随机一起发运。在田纳西州(Tennessee)孟菲斯(Memphis )的美国农业部农业营销服务公司和在德国不莱梅的纤维研究所均进行定期的世界性的HVI 循环(校对)试验，我们极力推荐用户参加这种试验，以便能监督操作者和仪器的性能，即保证测量结果的一致性并与其他试验室的测试 数据具有可比性。用USTERHVI进行棉花纤维的测试是一个标准的过程并且在ASTM D-4605中有详细的阐述，关于该系统单独的功能部件、测试的 重要性、正确地校验和仪器的操作等方面的进一步说明详见操作说明书。由于棉花纤维的吸湿特性，正确的试样平衡和测试期间保持恒
6、定 的、标准的实验室环境条件是非常重要的。参考资料：ISO2403,ASTM D-1448: Micronaire reading of cotton fibersASTM D-1447: Fibrograph measurement of length and length uniformityASTM D-1445: Breaking strength and elongation (flat bundle method)ASTM D-2253: Nickerson/Hunter colorimeterASTM D-2812: Non-lint content of cottonASTM
7、D-4605: High-volume instrument testing (SPINLAB system) 棉花纤维是高吸湿性纤维并且随着环境相对湿度的变化它们的特性会发生显著的变化，这对力学性能尤其重要，如棉花纤维强力，因 此，试样的平衡和测试都必须在恒定的标准的环境条件下进行。标准的纺织测试环境温度为202G(684F)相对湿度为652%。在热带地 区，温度为2720(814月，相对湿度为652%也是可以的，但此时空气中的绝对含水量是不同的。现代的空调系统可以在世界大多数地 方达到202G(684F)和652%的相对湿度，考虑到国际上的一致性，要尽可能达到这些环境条件。测试之前，试样均
8、需在恒定标准的环 境条件下进行平衡直到湿度与周围环境相平衡，为了获得湿度平衡，平衡时间至少为24小时，最好为48小时。对湿度比较高的试样，平 衡时间至少48小时，除非试样经过预平衡，以便试样得到很好的平衡。在试样平衡时，试样应单层放置于有孔的盘内，以便空气能够在其 周围自由流动，用于测试的试样的含水率应与校验仪器的校准棉的含水率一致。所以，校准棉也应该进行同样的平衡步骤或一直存放在有 空调的试验室内，应该用合适的可以记录短期误差和长期漂移的装置来监控实验室的条件。参考资料:ISO 139， EN 20 139， DIN 53 802: Standard atmosphere for condi
9、tioning and testingHVI 主要测试指标说明：质量指标缩写说明单位马克隆值Mic与纤维细度有关上半部平均长度UHML相当于手扯长度，根据图定义mm整齐度指数UI测量纤维长度、长度整齐度的变异%束纤维强度Strength束纤维的断裂强度g/tex反射率Rd棉花对白光的反射程度，这个值越大棉花的颜色等级越咼。%黄度+b评估棉花的黄度水平%杂质粒数CNT测试区域内的杂质粒数杂质面和百分率Area测试区域内的杂质覆盖面和百分率%短纤维指数SFI根据纤维頤影长度曲线图计算所得的短纤维百分率%纺纱一致性指数SCI基于所有HVI特性的回归方程所计算的数成熟度指数Mat棉纤维的成熟度（HVI
10、方法）纺纱质量控制中，质量的稳定是最关键的。如何控制成纱质量的稳定性，配棉是纺纱厂质量管理工作中的重要环节。采用HVI的SCI指数可以稳定配棉质量，控制成纱质量以及纺纱效率。B 匸一 llra匚醫S Erao nu8 63 3nuo3160165150145140135130Week在使用SCI进行配棉之前，纱线的强力变化不稳定。在使用SCI进行配棉之后，纱线的强力变化是稳定的。oCD160155150145140135130CDcm g colCM CM CMCOOm CDCD CM寸寸 寸寸 g0 5 0 5 0人 5 05 O 5 2 A o O 7 1- 1- 1 ? 1 1 1119
11、98870 5 0 7 色色%匚一 6匸址苍匸叟O0CO CDWeek在使用SCI进行配棉之后，纱线的强力变异系数变化也是稳定的。OOJ1LIS-00od 箔善 PULU .O.Oo o o O: 2 0 8 6 4 2 2 2 1111O24160155150145140135130在使用SCI进行配棉之后，细纱的断头率降低了。目前，在纺纱厂，单纱强力测试条件与方法是一项总是容易被忽略的工作。 主要在于以下几方面：1、所有棉纺厂，单强测试下夹钳的拉伸速度为500mm/min；统计公报中，下夹钳拉伸速度为5000mm/min。2、纱样在测试前未经过恒温恒湿平衡。就以上两点条件，就导致“大多数工
12、厂其实这个强力是很难达到”。原因：1、每个纺纱厂的管理层对“质量条码”在纺纱厂中的应用认识不足或不够重视。2、每个纺纱厂的技术人员对“质量条码”在纺纱厂中的应用认识不足或不够重视。3、棉纺厂的棉花库存量不足。对于单纱强力测试，乌斯特考虑到纱线在实际织造中，实际是处于高速牵引受力状态。所以在进行强力测试时，强力仪的下夹钳的拉伸速度 要接近实际织造过程中纱线的引纬速度（或引纱速度、或投纬速度）。所以，乌斯特在十几年前推出了高速强力仪UTJ,拉伸速度为400m/min。UTR快速强力仪下夹钳拉伸速度为5000mm/min单纤维强力与纱线强力之间的关系单根纤维的强力越高，纱线的强力就越高，因为在拉伸测
13、试期间，纤维不仅是彼此之间简单地相互滑移，而且有部分纤维会发生断裂。短纤纱内纤维的强度永远达不到单 纤维状态下的强度，因为纱线中的一些纤维彼此之间产生了滑移而没有断裂。通常，纱线的最高强力出现在纤维发生第一次断裂的时候，此后强伸曲线即呈下降趋势。下 显示了纤维强度和纱线强度之间的关系。1) 机织环锭纺精梳棉纱的比较2) 环锭纺100%PES短纤纱的比较3) 精纺毛纱的比较4) 环锭纺粘胶短纤纱的比较5) 腈纶纱的比较以下经验数据显示了机织纱对棉纤维强力的利用率。(此处的利用率指纱线强力与纤维强力之间的比率。)紧密纺纱线 80%环锭纺纱线65%OE 转杯纺纱线 50%喷气纺纱线 50%马克隆值是
14、通过测试气流通过一定质量的棉花是产生的气压差，来表示棉纤维的细度。根据经验，马克隆值与细度的值范围：马克隆值（Mic）描述 5.5 非常粗USTER AFIS的纤维细度（mTex）与USTER HVI的马克隆值（MIC）都是表征纤维细度特征的指标。虽然，它们各自的检测原理不同及其内涵也不一样，但是，它们也具有一定的相关性。HV1马克隆值与AFIS纤维细度mtEK0 5 0 5 0 5 & &5.生4-3.oC.J.50丫二 0.05販-5一52馅R2= 0.6936455160165170175180185190195AFI5纤维细度(mTex)在棉花质量参数中，马克隆值是一个表征棉纤维细度的参数。中国的纺织行业中普遍地认为它也是表征棉纤维成熟的。即马克隆值高就表征棉纤维的成熟度好。但是现代纺织技术表明，马克隆值高并不完全代表棉纤维的成熟度。即，马克隆值低的棉纤维一样也表现出成熟度高。如长绒棉的成熟度高但是马克隆值很低。USTER HVI 成熟度指数(Mat Mrity Index/Mat)USTER HVI成熟度指数是利用复杂的算法根据HVI的几个质量参数的测试结果，如马克隆值、强度和伸长，计算得到的一个相对值。它代表棉样中棉纤维细胞壁的平均 厚度。USTER HVI成熟度指数与U
