UST－4c型条干仪测试涤纶长纤影响因素探讨

刘 华

(中国石油化工股份有限公司洛阳分公司，河南洛阳 471012)

0 前言

条干是指纱线沿轴向较短片断内粗细或质量的均匀度，其分析结果一直是表征纤维质量的一项重要指标，直接影响纤维的物理机械性能和染色性能，如果条干不匀超出一定范围则对产品的后加工有很大的影响，导致加工中产生毛丝和染色不匀。

随着科学技术在产品检测方面的广泛应用，样品分析的检测手段已逐步由电子技术取代落后的简单机械检测，目前电容式条干均匀度分析仪已广泛应用与各类纤维的条干检测中，其中又以乌斯特(UST)系列条干仪应用最为广泛，已发展到Uster tester 5型条干仪，它有两种类型即C型和S型，分别适用于长纤和短纤的条干分析，其主要区别为加捻装置和传感器类型不同。本文主要针对瑞士zellweger uster公司生产的Uster tester 4c(简称UST－4)型条干分析仪进行分析。

1 仪器工作原理

乌斯特条干均匀度仪是利用非电量转换原理对纤维均匀度进行测定。仪器的测试部分为平行金属板组成的电容器，因纤维材料的介电系数，大于空气的介电系数，当纤维试样以一定的速度进入由两平行金属板组成的空气电容器时，会使电容器的电容量增大，当连续通过电容器极板间的纤维条干变化时，电容器的电容量也相应的变化，电容量变化可由下式表示:

式中:C，电容量;ε，试样的介电常数;η，试样在电容器极板间的充满度。

将电容量的变化转化成电量变化即可得到条干的不匀率，仪器可做出不匀率曲线及波谱图，以进一步对条干不匀率的结构进行分析，并判断不匀率产生的原因和对织物的影响，以便检查和调整生产工艺。条干不匀的指标是平均差系数U(﹪)或标准差不匀率(变异系数)CV(﹪)。

2 测试影响因素探讨

2.1 环境的影响

2.1.1 环境温湿度的影响

对于该仪器要求环境温度20℃ ±2℃，相对湿度65%±3%。从测试原理可以看出，电容量变化一方面与λ有关，即与测量槽内的纤维量有关，另一方面与纤维的介电常数ε有关，对一定的纤维来说在干燥状态下ε是一定的，但吸湿后纤维的介电常数则会发生很大的变化，因此在测试过程中保持纤维的回潮率和周围环境的相对温湿度的稳定是非常重要的［1］。

对于涤纶长丝，因为纤维的吸湿性能差，回潮率较低，为0.4%，即使在相对湿度为100%时含水率也仅有0.6%。外界温湿度对纤维的条干均匀度测试影响不大。以品种为85/72的POY样品在不同温湿度同一测试条件下进行试验，分析数据见表1。

表1 温湿度对涤纶长丝条干均匀度测试的影响

仪器的检测部分环境温湿度的变化会导致零点波动，只要环境温湿度符合要求，仪器的零点也在规定的±0.05范围内波动。如出现超出时应调整至范围内。不同温湿度下仪器零点变化值见表2。

表2 不同温湿度下仪器测量槽零点的变化

2.1.2 外界电压和气流影响

该仪器要求有稳定的电压，避免电压波动及异常停电造成一些电子器件和软件出现故障，影响正常分析。仪器要求周围无明显气流通过，避免强气流造成纤维抖动造成测量槽内电容量的变化，转换成的电信号会产生附加波动，相当于给纤维增加了附加不匀，导致分析结果有误。因此增加不间断电源(UPS)和稳压设施很有必要。

2.1.3 灰尘和杂质影响

该仪器要求环境无灰尘，特别是测量槽要时刻保持清洁，否则一旦沾上灰尘、纤维毛、杂质将使传感器输出电压的均值和起伏量出现偏差甚至突变，会严重影响测试结果。测量槽干净无杂物，测量槽有废丝没有清理干净的数据对比见表3。

表3 测量槽内有无废丝时分析数据对比

从表3数据可以看出，一旦测量槽内有废丝等杂物时，测试结果的CV值明显不符合1.25倍U值的关系，U值和CV值结果偏大较多。因此测试中发现数据异常时一定要先检查测量槽内是否有杂物、废丝等，必须确保测量槽干净。

2.2 测试参数的影响

2.2.1 拉伸速度的影响

拉伸速度是指每分钟通过测量槽的长丝样品的长度。对不同拉伸速度测试POY结果如表4所示，样品规格为135范dtex/144f，加捻速度为15000 r/min，测量槽选择0.36 mm，预加张力为10%，测试长度均为500 m。

表4 不同拉伸速度下的条干均匀度

根据中国纺织行业标准FZ/T 54003－2012中规定不同规格的条干不匀率试验速度推荐值见表5。

表5 不同规格的条干不匀率试验速度推荐值

2.2.2 加捻速度的影响

条干测试过程中，丝束以一定的测试速度通过检测槽，由于气流带动或静电作用，使得丝束飞散膨松，所以需要通过机械加捻给长丝加上一定的捻度。但捻度过高，又会使丝束扭曲、打结，使通过检测槽的丝粗细异常，造成测试数据失真。因此，选择合适的捻度使其在检测槽中的运动处于稳定的状态对测试结果准确与否尤为重要。表6为不同捻速下的对FDY规格为50dtex/24f条干测试结果，测量槽为0.36 mm，拉伸速度200 m/min，测试时间 2.5 min。

从数据看出，当捻速达到一定速度比23000r/min后，条干结果趋于稳定，考虑到仪器速度越高磨损也越严重，且通常捻速不超过30000 r/min，因此在选择捻速时应调节丝条无振动，无气圈，不打结，并使不匀曲线图上记录的振幅最小为止。又因为长 丝本身的不均匀性，应至少在不同捻速下分析3至5遍，再根据数据合理选择确认捻速。

表6 不同捻速下的条干测试结果

2.2.3 吸收力(Absorber)的影响

吸收力为丝样经过测量槽后经过废丝口排出时的吸力，对 UST－4型条干分析仪有 OFF，33%，67%和100%共4个可选项。以POY为样品，规格为85 dtex/72f，测量槽选择0.36 mm，在拉伸速度为100 m/min，测试时间为4 min，捻速为13000 r/min和拉伸速度为200 m/min，测试时间2.5 min，捻速为23000 r/min两种参数下，在不同吸收力下的测试结果如表7所示。

表7 不同吸收力下的条干测试结果

从数据可以看出，此吸收力对条干结果并无明显影响，因此从噪音、磨损和能耗角度考虑，通常选择33%吸收力即可满足日常分析要求。

2.3 人工操作的影响

因为仪器软件为英文界面，所以需要操作者具有一定的英语阅读能力，否则会造成误操作，参数设置错误等对分析结果带来影响。分析过程需要操作者认真负责，因为仪器自动化程度高，加捻速度高达20000 r/min，所以一旦出现送丝不到位，罗拉、胶辊、转子等缠丝处理不及时都会造成结果偏差甚至错误。

3 总结

本文介绍了UST－4型条干仪的测试原理，分析了环境温湿度、灰尘、电压、气流这些外界因素对分析测试造成的影响，探讨了拉伸速度、捻速和吸收力和人工操作对条干结果的影响，找到了条干分析的正确参数，确保了条干分析结果的准确性，进一步为长丝装置生产、工艺参数调整和质量管理提供了可靠的数据保障。