葉翔宇++韓高鋒++趙金華

摘要：

基于標準GB/T 2910—2009《紡織品 定量化學分析》要求，自主設計開發(fā)了一臺自動噴淋清洗抽濾裝置，并以纖維素纖維/聚酯纖維兩組分混合織物為典型樣品，比較了自動裝置與人工操作在數(shù)據(jù)可靠性、效率等方面的差異。結(jié)果表明，利用自動裝置測得的纖維含量，相較標準方法數(shù)據(jù)偏差在1%以內(nèi)，可滿足檢測要求，同時可將效率提高4倍。

關鍵詞：纖維含量；定量化學分析；清洗抽濾裝置

1 引言

紡織品中纖維成分含量，是評價紡織品質(zhì)量的主要指標，我國強制性標準GB 5296.4—2012《消費品使用說明 紡織品和服裝使用說明》中明確規(guī)定在國內(nèi)銷售的紡織品和服裝應明示采用原料的成分和含量。國家質(zhì)檢總局、國標委專門頒布了針對紡織纖維成分和含量的國家標準——GB/T 29862—2013《紡織品 纖維含量的標識》，該標準規(guī)定了紡織品纖維成分含量的標注原則、表示方法、允許偏差及標識符合性判定規(guī)則，所有在國內(nèi)銷售的紡織品，其纖維成分含量的標注都必須符合該標準的要求。監(jiān)督檢驗、工商抽檢、客戶委托等均大量涉及纖維成分含量檢測項目，每年纖維定性/定量項目批次占我院檢測業(yè)務總量的60%以上。

國家標準規(guī)定纖維含量應以該纖維占產(chǎn)品纖維總量的質(zhì)量百分率表示。目前使用最為廣泛的纖維含量定量檢測方法為化學溶解法（GB/T 2910.1—2009/ISO 1833.1：2006《紡織品 定量化學分析 第1部分：試驗通則》），其基本原理和過程為：混合物的組分經(jīng)顯微鏡觀察法、燃燒法、中紅外光譜法等快速鑒別后，選擇適當?shù)脑噭⒁阎稍镔|(zhì)量的混合物在一定條件下溶解，然后在過濾坩堝上清洗抽濾去除溶解組分，將殘留物烘干稱重，用修正后的質(zhì)量計算其占混合物中的質(zhì)量百分率[1]。

目前清洗抽濾過程多在抽濾瓶上進行，純手工操作，在具體實施過程中，我們發(fā)現(xiàn)主要存在如下問題：手動傾倒清洗液來洗滌，不僅清洗液消耗量大，有時對樣品清洗效果卻不甚理想；用真空泵抽吸排液過程中需選用不同清洗液，如果不更換抽濾瓶，則產(chǎn)生大量廢液，無法有效回收，抽濾瓶體積有限，需經(jīng)常傾倒廢液；如果更換抽濾瓶來收集不同清洗廢液，則要經(jīng)常插拔抽氣管道，費時費力；操作效率較低，樣品批次較多時需多人操作。針對現(xiàn)有方法存在的問題，我們設計開發(fā)了一臺將清洗、抽濾步驟集成在一起的自動裝置。

2 裝置設計開發(fā)

裝置設計草圖如圖1所示，將清洗噴淋組件、過濾組件、抽真空組件、廢液收集組件和電機控制組件等不同組件集成為自動噴淋清洗抽濾裝置。

針對清洗液使用量大及清洗效果不理想的問題，采用噴淋方式對樣品進行清洗，清洗液噴淋具有一定沖擊力，用量較省，可將樣品充分洗滌，同時每組噴淋管道獨立控制，通過隔膜泵可輸送不同清洗液。

針對抽濾過程問題，裝置的過濾組件包括12個樣品裝載工位轉(zhuǎn)盤，每個工位可放置一個過濾坩堝，轉(zhuǎn)盤與步進電機相連，通過電機控制系統(tǒng)和氣壓傳動實現(xiàn)步進轉(zhuǎn)動，達到測試樣品自動到達不同噴淋頭的目的。抽真空組件可對12個工位同時進行抽濾，提高效率。

針對廢液收集和回收問題，抽真空管道設有單向閥，在抽氣過程中密閉形成真空差抽排清洗液，停止抽氣后單向閥松開，廢液通過廢液收集管道流出至廢液罐，實現(xiàn)廢液自動收集。廢液收集組件獨立收集不同清洗廢液，同一噴淋管道上產(chǎn)生的廢液收集到同一廢液瓶中，對可重復使用的清洗液進行循環(huán)利用。

電機控制系統(tǒng)采用PLC方式，根據(jù)樣品情況，可設置樣品裝載工位轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)速度、等待時間、真空泵的抽氣以及清洗液的清洗時間以及清洗液隔膜泵輸送開關等，可以手動控制或者連續(xù)自動運行兩種操作模式使用。

圖2為自動清洗抽濾裝置實物正面照片。裝置可實現(xiàn)樣品自動旋轉(zhuǎn)、不同清洗液自動噴淋清洗、自動抽濾、廢液分別收集和循環(huán)利用等功能。

3 裝置應用

將自動清洗抽濾裝置應用到檢測實踐中，與手工操作的方法首先進行數(shù)據(jù)準確性比較。選取預先定性的10個不同批次纖維素纖維/聚酯纖維兩組分混合織物為典型樣品，每批次選取兩塊平行樣，依據(jù)標準GB/T 2910.11—2009/ISO 1833.11—2006《紡織品 定量化學分析 第11部分：纖維素纖維與聚酯纖維的混合物（硫酸法）》要求進行測試[2]，聚酯纖維質(zhì)量修正d=1.0，試驗數(shù)據(jù)如表1所示。從實測結(jié)果看，采用手工操作和自動清洗抽濾設備得到的聚酯纖維含量數(shù)據(jù)平行性好，兩種方法得到的平均值數(shù)據(jù)偏差均在1%之內(nèi)，能夠滿足檢測要求。

最后一次冷水清洗殘留物所收集到的廢液，在自動裝置中可以回收用于第一次清洗殘留物使用，中和試劑稀氨水也可循環(huán)使用，用量可節(jié)約80%以上。

手工操作中，試驗員需進行放坩堝、拿水和稀氨水進行多次清洗中和、取坩堝等操作，完成一個樣品的清洗耗時2.5分鐘左右；自動裝置中，試驗員只需做放入和取出坩堝兩個動作，其他均由裝置自動完成，每次可以放入兩個平行樣，測算下來一個樣品的清洗時間為30秒左右，效率提高了4倍。采用自動裝置的另一個優(yōu)點在于清洗時間、抽濾時間、清洗液用量為電氣控制，保證用量、時間的一致性，可減少因人工操作引起的誤差。

4 結(jié)語

自動噴淋清洗裝置的設計開發(fā)，是對“智慧檢測”和“機器換人”的有益探索。第一代裝置對典型樣品纖維素纖維/聚酯纖維兩組分混合織物的實際應用情況表明其可滿足化學溶解法纖維含量檢測數(shù)據(jù)可靠性的要求，并在試驗效率和清洗液回收等相較人工操作有明顯優(yōu)勢。接下來我們將在儀器小型化和自動化上進一步改進，爭取能作為成熟設備銷售。

參考文獻：

[1] GB/T 2910.1—2009 紡織品 定量化學分析 第1部分：試驗通則[S].

[2] GB/T 2910.11—2009 紡織品 定量化學分析 第11部分：纖維素纖維與聚酯纖維的混合物（硫酸法）[S].

（作者單位：浙江省紡織測試研究院）