羽绒羽毛清洁度振荡润湿仪的研发

文/陈日景 李万辉 李正海 何惠燕

随着羽绒制品市场需求的扩大以及消费者对产品质量要求的不断提高，羽绒原料的相关理化性能的质量检验与评估显得尤为重要。羽绒清洁度是羽绒检验过程中重要的一项卫生技术指标，它显示了羽绒中残留的杂质，灰尘及游离物的含量[1]。清洁度差的羽绒服会让人产生过敏反应、引发哮喘等疾病，对人体造成严重危害。因此提高羽绒制品的检测水平，准确检验羽绒的清洁度对控制羽绒制品至关重要。

目前，羽绒清洁度的测定是按GB/T 14272—2011《羽绒服装》[2]要求执行，在取样完成后置于三角瓶中，加入一定量的蒸馏水进行振荡润湿，但是在日常检测时，人工振荡润湿耗费时间长，所需力气大，女性测试员难以操作。针对此问题，本文介绍了一台自主研发的羽绒羽毛清洁度的润湿仪，该仪器可快速浸湿羽绒，节省劳动力，提高工作效率。

1 羽绒清洁度测试润湿过程

GB/T 14272—2011《羽绒服装》标准要求的样液制备步骤为：在天平上称取羽绒试样10g，放入3000mL的三角瓶中，加入1000 mL的蒸馏水，将羽绒试样放入后摇动浸湿后，再用水平振荡仪振荡4500次，用标准筛将振荡后的样液滤入大烧杯待用。

此操作步骤相对简单，但从羽绒摇动浸湿的这一过程来分析，3000mL的三角瓶和1000mL的蒸馏水加起来的重量约为1.9kg，由试验人员手动来摇动浸湿，这样操作将会导致消耗试验人员较大的体力，并且当遇到一些比较难浸湿的羽绒和检测项目较多的时候，需要摇动的时间更长，消耗更大的体力，这将会直接影响到工作效率。

针对目前实验室羽绒清洁度的测试要求，本文研究出一款实用性强、稳定性高且操作方便的羽绒清洁度振荡润湿仪，使之适用于羽绒羽毛在测试清洁度过程中快速浸湿，提高测试效率，节省试验人员的劳动力。

2 研发仪器系统

2.1 机械结构部分

本仪器主要由气缸、三角瓶固定架、三角瓶底座、托板、线性导轨、转动轴、仪器机架等组成。仪器的转动装置采用线性导轨，用于往复运动场合，有更高的额定负载，同时承担一定的扭矩，可在高负载的情况下实现高精度的往复运动。三角瓶固定架和底座均符合玻璃瓶的尺寸，确保运转过程中的安全，仪器结构如图1所示。

2.2 硬件部分

仪器采用PLC模块可自行编写程序来控制整台仪器的运行步骤，通过触摸屏作为一种电脑输入设备，是目前最简单、方便、自然的一种人机交互方式。而变频器主要是调整电机的功率、实现电机的变速运行，可根据实际不同的速度来调节电机的转速，其次设备的停止方式可控，使整个设备和系统更加安全，寿命也会相应增加。

表1 触摸屏内容示意图

表2 测试结果对比数据

2.3 软件程序架构

通过触摸屏进行人机界面操作，根据实际的使用需求而设计的功能。

自动模式的设置：按“自动模式”，界面切换显示“手动模式”，设置一挡速度、二挡速度、三挡速度对应的运行时间和气缸压合的时间；完成设置后再按“手动模式”切回“自动模式”。然后按“启动”后仪器会根据设定的速度，直至达到设定的时间后自动停机，气缸自动松开方可取走锥形瓶。

手动模式的设置：按“自动模式”，界面切换显示“手动模式”，选择对应的速度，然后按“手动压合”，最后按“手动搅拌”，仪器会根据选择所对应的速度连续运行，直到人手按“停止”或急停键停止运行，然后气杆松开方可取走锥形瓶。

若中途出现问题需要停机时可按下急停键立即停止运行。触摸屏上的操作内容设计如表1所示，程序设计架构图如图2所示。

3 手动润湿羽绒与润湿仪润湿羽绒的测试对比

为确认开发的羽绒羽毛清洁度润湿仪的准确度，将该设备与手动润湿羽绒进行测试对比，选取15份样品进行测试，试验数据结果对比如表2所示。

由表1观察出，手动润湿羽绒与仪器润湿羽绒的结果偏差在20mm范围内；手动润湿的时间比仪器润湿的时间要慢，由此可见，羽绒润湿仪具有快速润湿羽绒的效果，且数据准确性在可控制范围之内，可大大提高羽绒清洁度检测项目的工作效率，节省更多的劳动力。

4 结论

羽毛羽绒润湿仪以PLC模块为核心，以触摸屏通信作为一种电脑输入设备形成人机交互方式，这样可方便使用该仪器，同时也可根据实际的检测要求来设定参数，实用性强且操作方便，也满足了GB/T 14272—2011《羽绒服装》的标准要求。该仪器的开发目的是用于羽绒羽毛在测试清洁度过程中快速浸湿，提高测试效率，节省试验人员的劳动力。