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高新科技改造纺织材料质量检测

发布时间:2004-08-17 来源:中国自动化网 类型:行业资讯 人浏览
关键字:

质量 高新科技 纺织材料

导  读:

    在党的改革开放、建设有中国特色社会主义理论指导下,纺织工业经历了资产重组、优化组合,新工艺、新材料不断涌现,纺织材料质量检测、监督和保证工作也取得了积极的发展成果,近年来制、修订了一大批能适应国内外贸易需要、与国际水平接轨的纺织材料质量标准和检测方法标准,检测手段和技术水平也有了明显提高,这为进一步提高我国纺织材料质量、开拓和发展国内外市场创造了良好基础。
但同时必须注意到,国外高新科技在纺织业中的应用,纺织科技、纺织材料质量检测技术(以下简称纺织检测技术)正以日新月异的态势迅猛发展。因此,了解和分析国外先进纺织检测技术的水平和特征,找出我国的差距,在结合国情实际和需要,消化吸收他人之长的基础上,制订我国以高新科技提高纺织检测技术水平的路线和计划是十分重要的工作。
一 国外现代纺织检测技术发展概况
1.高速度、大容量、自动化测试的技术路线已成为发展方向的主流。这是由于纺织材料性能离散性大的特征,要求每项测试有相当大的样本容量才能获得代表总体性能的测试结果。例如单纤维或单纱强力必须有数百上千次测试等等。只有走自动、快速测试途径,才能与当今经济、高效、信息化要求相适应。当然,另一种是利用高新技术,改变检测机理,尽量在一次测试过程中扩大样本容量。例如采用电容、光电、气流等检测技术测量集束纤维的长度、强力、细度等。国外在这方面的发展成果是不胜枚举的。大容量棉花品质测试系统HVI900,HVI900A现已有1100多套在世界各地推广使用,可称是成功的典例(900A比900有更高的自动化程度);而Uster AFIS单纤维测试系统和激光式羊毛直径快速测试仪FDA都是采取快速单根测试技术。由于它们能快速提供更详尽的个体和分布数据,以弥补总量的不足,亦有相当实用意义。目前AFIS共有430套在世界43个国家和地区使用。其他还有赛洛蓝(SIROLAN)快速、大容量羊毛测试系统、CSIRO式毛丛长度、强度测试系统。而Uster Tensojet高速自动单纱强伸仪每小时可自动进行3万次拉伸测试,达到同类型前所未有的高速测试水平。
2.计算机应用不仅提高单机自动化水平,扩大了测试指标内容,而且通过多台仪器联机,对各项指标自动综合分析,从而全面判定试样性能并为工艺生产控制和产品质量预测提供有价值信息,这已成为纺织检测技术发展的潮流。例如Uster HVI900系统由于经联机数据处理,可预测棉样成纱后的品质指标或缕纱强力。又如Uster公司计算机智能软件开发已在原条干仪专家系统的基础上发展到实验室专家系统,棉条专家系统,环锭纺、转杯纺、络筒专家系统等,在预测产品质量、分析故障原因,提供产、质量数据方面有了长足进展。此外,纺织检测与计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助制造(CAM)一体化工作亦已有初步取得满意应用成果的实例,有无限发展前景。
再如,澳大利亚推出的FAST织物低应力条件下物理性测试系统,虽其结构并不复杂,但四台单机经与同一计算机相联,不仅最大限度简化了仪器结构(均由同一台计算机进行测试过程控制)、操作简便,而且测得结果综合于同一“标尺”汇总打印输出,直观性强,便于判定比较。英国詹姆斯-黑尔公司生产的MEGASOL500型氙气弧光灯日晒及气候色牢度仪采用先进的“视窗软件”,内设50种国家级和世界性测试参数标准供用户直接采用,摒弃了传统繁琐操作方法
3.高新检测科技应用有了新发展
高清晰CCD(电荷耦合器件)成象检测技术应用于纱线外观测试取得突破性进展。美国劳森汉姆费尔公司推出EIB电子测板系统,可在纱速100m/min条件下测试0.5mm纱段的直径,分辨率达到3.25μm,这样可模拟黑板条干分等分级,与人的视觉相通,综合条干、毛羽、粗细节等指标,预测织物表面效果,代表了今后纱线条干检测的新方向。
激光快速检测分析毛纤维直径(FDA)仪已在全自动喂送、测量、数据判定处理、统计分析显示等方面都有了重大突破性进展;而显微光学放大、投影、摄象、图象处理分析仪(OFDA)更是集各项先进检测分析技术于一体的全自动仪器。英国SDL公司的全自动快速粘性棉花热探测仪,采用近红外技术测试棉纤维成熟度和含糖量(HVE5500)仪、近红外光谱分析法鉴别纤维等都是高新科技成就的应用成果。
二 近年来我国纺织检测技术发展成就
1.标准化工作推动了纺织检测技术发展。
近年来我国纺织材料品质标准制修订发展速度之快达到前所未有的水平。据统计至1996年颁布的纤维国家标准就达133个,加上行业标准、地方标准等,仅纤维一项标准总数已近200个之多,数量上居世界各国之首。为适应国内外贸易和新型产品问世等需要,制修订了一大批纱线、织物产品标准和方法标准,使我国纺织品测试方法逐步和国际接轨。这就有力推动了我国纺织测试技术的提高。例如现有各类纺织材料拉伸性测试标准中都已明文规定采用先进的等速伸长(CRE)检测机理,从根本上推动了我国电子式强力仪的发展速度。又如耐洗色牢度仪、通风式快速烘箱的问世,都是在测试方法标准推动下或同步工作中发展起来的。
2.改革开放政策、市场经济的竞争机制是促进纺织检测仪器开发、提高质量水平的积极因素。
经多年努力,我国不仅早就结束了常规测试仪器品种不齐,供应不足,必须依赖进口的落后局面,而且随着科技发展开发出一批高科技含量的测试仪器诸如:电容式条干仪、电容式纤维长度仪、全自动单纱强力仪、棉花测色仪、二次压差式纤维细度仪、化纤卷曲弹性仪;整套涂层织物、亚麻纤维测试系列、织物色牢度测试系列等等。功能或技术含量方面有的已接近国际先进水平。目前,我国纺织仪器生产单位已达四十多家,在市场经济推动下,纺织仪器生产供应已由过去买方市场转化为卖方市场,不少品种已出现供过于求的局面,为用户货比三家、择优选用提供了有利条件。近期逐步在推广招投标采购方式,在优胜劣汰过程中,必然极大程度推动我国纺织仪器向更高质量层次,更新科技水平发展,取得了在过去计划经济模式、定点生产供应状态下无法比拟的积极效果。
3.计算机、电测技术普及应用彻底改变纺织检测仪器落后面貌时代已经到来。
大量事实证明,采用计算机和电测技术改造传统落后的工作方式对简化仪器结构、提高检测精确度、工作稳定性和可靠性等有着明显优越性。因此老机改造工作正方兴未艾。现在,具有我国技术特色的微机控制的框架测长仪、纱线捻度仪、织物折皱弹性仪、八蓝烘箱、阻燃仪、氧指数测定仪、织物硬挺度仪等都相继问世。它们广泛采用微机控制、霍尔元件、固体继电器等无触点式开关,不仅明显简化结构、方便操作、提高了可靠性,而且扩大常规仪器的检测功能和数据处理分析能力。例如电子强力仪目前输出的测得指标可多达二十余个。
4.结合实际开发出一批具有一定技术特色又适合国情的纺织测试仪器。
在总结全自动式单纱强力仪开发历程经验的基础上,不失时机地提出了根据国情首先过渡性地重点抓半自动式电子单纱强力仪的技术路线,加速了我国电子强力仪的推广应用进度;借助军工单位力量开发研制具有我国技术特色的电容式条干仪和专家系统,及时结束了这一高科技仪器长期来依赖进口的局面;根据我国目前还大量采用机械式条粗条干仪(Y311)落后技术的现状,及时开发出结构简单而指标功能又可兼容的电容式条粗条干仪,有利于技术更新。以上这些适合国情需要的技术路线无疑是十分正确的。
其他如通风型烘箱、光电式黑板条干、带出汗功能的暖体铜人,棉纤维高容量测试的功能单元开发研制成果都体现了我国技术特色。
5.新检测技术应用研究达到实用性阶段。
图象处理技术已在织物悬垂性、羊毛横截面、化纤异形度、中空度测试方面达实用阶段;声脉冲用于快速测定化纤取向度装置已投入使用,并取得良好效果。

三 我国纺织检测技术发展与国际先进水平的差距和存在问题。
1.总体上质量差距比较明显。
不少用户对国产仪器的质量反映是加工粗糙,造型不够美观流畅,稳定性、可靠性不能满足要求等问题。而仪器生产厂反映受传统观念影响,即使同类国内外仪器用户能接受的价格差异大,也成为限制国产仪器质量提高的客观因素。
2.受压锭、宏观经济调整资金不足等因素影响,对测试设备的添置、更新积极性不高。
有些已明文规定必须限期淘汰的仪器实际淘汰速度也相当缓慢。某些有实际效果但产品标准中不作要求的测试仪器添置困难,诸如毛羽仪、织物风格仪等,几十年来全国销售总数仅各100台左右即达饱和。
3.科研成果转化为生产力渠道不畅、重视不够。
光电式黑板条干仪研制曾列为原纺织工业部重点科研课题,经几年努力,其检测机理、仪器结构、软件编制已达到可使用阶段,完成了科研样机研制工作,但由于机构调整、后期验证工作量甚大而又缺乏得力协调,终未能完成“临门一脚”而被索之高阁。遭与此相类似处境的实例不胜枚举。例如光电式纱线直径仪、喷嘴式模糊数学处理织物风格仪、智能式微波快速烘箱、大张口双轴向织物拉伸仪等项目,均早就通过科技成果鉴定受到好评,但都因种种原因未能坚持到底,造成人力物力浪费和迟缓科技发展速度。
4.市场竞争、短期经济效益驱动负面作用。
某些仪器生产企业对一时销售看好的仪器一哄而上,片面追求速度,缺乏严格产品质量保证措施,甚至出现无序竞争不良局面,影响了我国纺织仪器高科技应用、新品种开发和质量水平提高的进程。
5.基础理论研究工作举步维艰。
由于基础理论研究周期长,见效慢,涉及面广,且有相当风险,往往投入不一定能取得相应回报。因此在当前经济规律和管理体制条件下,较难开展和受到重视。造成我国纺织仪器生产存在着不少低水平技术重复的现象。
四 “十五”期间我国纺织品质量检测技术发展的建议:
1.重点抓住“两个缩小”。
首先,根据我国常规纺织仪器生产能力相对过剩的现状,狠抓缩小与国外先进水平的质量差距。建议充分发挥市场经济的积极作用,克服无序不公平竞争现象,通过招投标采购和公开组织纺仪质量调研评估等方式严格质量要求,完善仪器生产企业质量保证体系,加强计量系统作用,建立社会监督机制,发挥社会力量共同保证仪器质量不断提高,促使优胜劣汰,使一批质量档次不 高的纺织仪器自然淘汰。争取尽速扭转“国产仪器总不及国外仪器”的观念和现状。
其次,重点抓高新科技应用技术,使之逐步实用普及。例如高速高精度CCD成象、摄象技术,图象处理技术,激光检测技术,高精度测湿(相对湿度)控湿技术,微小力值测量技术等都应尽快缩小与国外差距。克服例如某些单纤维强力仪测力传感器还长期依赖进口的被动局面。
另一方面,硬件技术水平的进一步提高往往受到国家基础工业等诸多因素的制约,而充分发挥软件功能,一般都能在不增加成本或少增加成本条件下取得明显技术含量的良好效果。当前我国在这方面已具备相当物质基础和技术力量,是符合我国国情之举。
2.重点抓原料检测和织物检测新技术开发的“两头”,适当注意工艺过程监测和在线监测。
原料是纺织产品质量的基础,而成品质量评定是生产使用的终极目的。建议尽快完成中国式的棉花HVI测试系统,此项目虽已列入国家科技委“九五”规划,但仍需各部门尽力配合,力争缩短研制进程,促使推广应用。
目前我国粘性棉比例有上升趋势,过去我国虽搞了些化学分析法测其含糖量,但目前国际上推荐热板法、微型清棉机、并条机等方式,更有实用价值,建议组织力量开发研制。
鉴于羊毛细度及其分布的重要意义和我国现仍普遍采用显微镜投影手工测量的原始方式,两者很不适应,中纤局引进OFDA羊毛快速测试仪,使用效果很好,虽北京纤检局已与某院校协作研制,但建议在这基础上加强力量,使尽速形成商品化仪器。
棉纤维成熟度及纱线条干的CCD检测技术、棉短绒及棉含糖量的快速测定技术,混纺纱线及新型多种原料织物中纤维品种和含量的快速识别测定等都是近期来十分迫切需要解决且有一定物质基础和技术能力有望成功的问题,建议作为攻关项目列入近年技术改造计划。
化纤长丝热收缩和染色性能等测试仪器,国外已有不少新型设备和仪器,例如日本东丽FTA-500热收缩不匀度测试系统、FYL-500 S/SR化纤长丝染色性测试系统、美国劳森公司(LAWSON)TYT变形度自动测试系统等都对化纤丝生产和质量控制有重要意义,受到我国现有使用单位的重视和欢迎。但由于这些仪器科技含量较高或结构比较复杂等原因,国内尚无可以替代的产品,应于重视开发。
其次,织物风格和服用性能测试仪器的研制在我国也已有二十多年的历史,引进国外风格仪也有多种类型,但迄今对国产织物风格仪更新研制仍裹足不前。各种风格仪器间相关比对工作也已投入了不少精力,但由于前述种种因素,国产新型风格仪的研制生产几乎一直停滞观望。建议尽速决策先走多台多指标统一与计算机联机综合分析的技术路线,以利成熟一项、推广应用一项,同时加强织物风格量纲化标准制修订工作,最好与仪器研制同步进行。普遍反映,织物风格仪开发研制难点不在于仪器制造技术或检测技术,而在于后期大量比对、订标等环节。这又非靠一二个单位独立能够完成的事业,建议根据实际需要搞好组织协调工作。
建议在开发各种功能性织物时,应同时着手研制相应的功能检测手段并作为其基本常规测试项目列入要求,如抗静电织物抗静电性、地毯织物的弹性回复(应从纤维抗弯曲弹性开始)、特种织物的吸湿、保水、湿热传导、防紫外、防辐射、化学防护。某些特种保健功能性织物应建立相应的质量技术指标,如远红外保健用服饰等。
随着环保要求提高,应发展无公害绿色纺织品质量检测和评估技术。目前主要抓五个方面(1)甲醛含量(2)偶氮染料含量(3)重金属含量(4)农药含量(5)色牢度。要尽快制订织物的“绿色”指标和研制出国产的测试仪器。
3.加快现有常规测试仪器更新换代步伐。
虽我国纺织仪器生产能力足以满足常规测试要求,但如前述在用仪器更新换代速度仍很缓慢。例如明文规定应淘汰的摆锤式强力仪一般企业中仍在大量使用,少数还在二手转卖;又如三十年代技术水平机械式条粗条干仪的技术改造工作二十多年前就已提上议事日程并有一定进展,新一代国产电容式条粗条干仪也已问世数年,但迄今各棉纺厂仍大量沿用老仪器作为监测手段。这一现象表面上视似节约一次性投资,实质上由于隐含因素造成长期经济损失,是短期经营行为的后果。
4.加强基础理论研究。
众所周知,正确的检测机理是检测工作可靠性的基础。例如棉纤维成熟度、细度、短绒率检测机理、羊绒羊毛的判别等还都有大量基础性理论问题有待探讨。但如前述,我国目前在这方面投入力量不足,如长此以往,我国纺织检测技术必然只能仰他人鼻息,跟外人的发展亦步亦趋不敢越雷池一步。其严重后果很可能导致我国仪器制造厂受外商兼并后挂牌生产外人的高档仪器,将我国仪器挤出中国市场,从而断送我国纺织仪器制造工业前途。只有加强基础理论研究,在检测机理上有所前进,才能创出我国技术特色立于世界之林而不败。例如我国前几年在条干仪及其专家系统研制方面投入较大力量,才创出相当技术特色的仪器和专家系统,受到国外同行的关注和青睐。
5.进一步完善现有检测机理方面存在的问题。
我国目前广泛使用快速棉花回潮率电测仪,不仅其指标形式(含水率)极需改造与国际标准接轨,且其检测电极采用360伏直流电压。但据分析,电极电压高于100伏就有脉冲导电现象,因此,所有国外测试纺织材料的回潮率电测仪都采用100伏以下的电极供电电压,这样对测试的稳定性和对温度的敏感性都会有所改善。由于棉花回潮率电测仪面广量大,如何解决这一灵敏度与稳定性之间的矛盾,更新设计新的电测仪很有必要。
长期来沿用的偏光式棉纤维成熟度仪不仅取样量少,工作不够稳定,而且据分析由于棉纤维中腔胞壁与成熟度之间关系不完全一致;二次压差法求棉纤维成熟度时目前对是否需要加入原棉品种因素也有争议,因此应组织力量进一步探索,使测试仪器建立在更为完善、可靠的机理基础上。
6.加快科研成果转达化为生产力的速度。
目前我国纺仪技术研究与生产脱节现象还屡见不鲜。例如前述光电黑板条干、快速测湿(通风式与快速微波式)、声波快速测定化纤取向度、图象处理织物悬垂……等课题成果,转化生产力这一环节不够理想,一方面在立题之初就应重视组织协调,另一方面也可采用科技成果公开招标拍卖等方式使经济效益直接与科研挂钩。
7.加强标准制修订与仪器开发研制的协调。
针对当前国际标准由一元化向多元化发展的趋势,更应早作准备,提高多重适应能力。在国内应加强纺织行业和纤检机构在标准制订、计量检定等方面的协调工作,使两者相互补充,避免人力物力重复使用和相互矛盾现象。
8.大型设备资源共享,行业间科技力量相互渗透。
大型设备毕竟不可能普及,例如大力值材料动态性能试验仪、气相液相摄谱仪、羊毛直径快速测定分析仪(OFDA、FDA)等全国纺织行业拥有量只是少数,即使HVI也只有三十套左右。因此,一方面应扩大这些大型设备应用效果的宣传工作,另一方面要做好这些大型设备使用经验、使用效果的信息交流工作。防止资源随时间流失。
产业用纺织材料如土工布等涉及建筑、水利、交通等各个行业,这些仪器的开发生产必须依赖各行业间相互协作。
 
 





























































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