1 引言

山羊絨是生長(zhǎng)在被毛底部的細(xì)絨毛，有著“鉆石纖維”和“軟黃金”的美稱。采用特制的鐵梳或者釗子從山羊軀體上抓取的絨毛稱為瓜子絨，采用剪刀直接從山羊軀體身上剪下來(lái)的絨稱為套子絨，瓜子絨和套子絨都是山羊原絨。山羊原絨中絨纖維含量越高則價(jià)值越高，而山羊原絨中絨纖維含量采用凈絨率來(lái)表征，因此凈絨率的高低直接關(guān)系到山羊絨的使用價(jià)值及貿(mào)易過(guò)程中的結(jié)價(jià)。選擇一種高效準(zhǔn)確的凈絨率檢測(cè)方法對(duì)于增強(qiáng)檢測(cè)體系建設(shè)、加強(qiáng)羊絨質(zhì)量監(jiān)管、促進(jìn)羊絨以質(zhì)論價(jià)、保護(hù)企業(yè)及牧民權(quán)益都十分重要。

2 現(xiàn)有凈絨率檢測(cè)方法

國(guó)內(nèi)外關(guān)于山羊原絨凈絨率的檢測(cè)方法概括起來(lái)主要有以下3種：純手工挑揀法、錫萊分析儀（進(jìn)口開(kāi)松機(jī)）配合手工挑揀法和近紅外光譜測(cè)量法。

2.1 純手工挑揀法

純手工挑揀法檢測(cè)山羊原絨凈絨率指標(biāo)是較為常用的檢測(cè)方法，其依據(jù)為GB 18267—2013《山羊絨》，測(cè)試原理為，將山羊原絨經(jīng)洗凈、烘干且去除粗毛、雜質(zhì)，以公定回潮率和公定含油脂率修正后的質(zhì)量占山羊原絨質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)[1]。在試驗(yàn)過(guò)程中主要應(yīng)當(dāng)注意以下幾個(gè)方面：（1）取樣均勻性；（2）手法熟練程度；（3）作業(yè)環(huán)境（如光線等）。

2.2 錫萊分析儀配合手工挑揀法

從山羊原絨到水洗山羊絨的步驟，均是按照GB 18267來(lái)操作，5g水洗絨試樣喂入到錫萊分析儀開(kāi)松處理3次后，基本粗雜去除效果已經(jīng)達(dá)到限制，將粗雜收集艙中的絨團(tuán)和絨毛挑揀出來(lái)，將絨毛收集艙的絨毛收集起來(lái)，通過(guò)手工挑揀方法去除少量粗毛和膚皮等雜質(zhì)。

2.3 近紅外光譜測(cè)試凈絨率[2]

樣品成分濃度或性質(zhì)變化與對(duì)應(yīng)的近紅外光譜變化之間存在著相關(guān)關(guān)系。近紅外光譜法測(cè)試山羊絨凈絨率正是基于這一相關(guān)關(guān)系，首先建立光譜變化與樣品成分濃度或性質(zhì)變化之間的定量或定性關(guān)系，即校正模型，然后應(yīng)用校正模型和未知樣品光譜實(shí)現(xiàn)定量預(yù)測(cè)未知樣品一種或多種成分濃度或性質(zhì)的一種快速分析方法。2.4 幾種測(cè)試方法對(duì)比

純手工挑揀方法費(fèi)時(shí)費(fèi)工、樣本量少、代表性差，特別是對(duì)于那些膚皮含量多、雜質(zhì)量大的山羊原絨更是很難將山羊絨與其他物質(zhì)徹底分離干凈，尤其是由于操作人員目光、手法及熟練程度不同致使測(cè)試結(jié)果在不同實(shí)驗(yàn)室之間存在較大差異。

錫萊分析儀配合手工挑揀法，在一定程度上能夠提高效率，但除粗雜不徹底、噪聲大、對(duì)絨纖維損傷嚴(yán)重，最后收集到的絨毛中依然混有很多粗毛和雜質(zhì)，根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)完全替代手工檢驗(yàn)。

近紅外光譜檢測(cè)法可以不破壞樣品進(jìn)行檢測(cè)，并且所需檢測(cè)時(shí)間很短，但近紅外光譜進(jìn)行定性定量的準(zhǔn)確性、可靠性，很大程度上取決于建立模型數(shù)據(jù)庫(kù)的代表性。筆者認(rèn)為，不同產(chǎn)地的山羊絨品質(zhì)都在不斷發(fā)展變化，甚至同一產(chǎn)地不同階段的山羊絨品質(zhì)也在發(fā)展變化，要想建立一個(gè)隨著山羊絨品質(zhì)變化不斷動(dòng)態(tài)發(fā)展的模型數(shù)據(jù)庫(kù)還有很長(zhǎng)的路要走。

3 基于分梳原理的凈絨率檢測(cè)設(shè)備

通過(guò)對(duì)當(dāng)前幾種山羊絨凈絨率檢測(cè)方法的比較，我們探索研發(fā)一種能夠很大程度上解放人工、更加貼近于實(shí)際生產(chǎn)工藝的凈絨率檢測(cè)設(shè)備，為企業(yè)和社會(huì)客戶提供更可靠數(shù)據(jù)。最終，我們從羊絨生產(chǎn)企業(yè)采用的聯(lián)合分梳機(jī)上獲得靈感，結(jié)合聯(lián)合分梳機(jī)能夠?qū)⑸窖蛟q經(jīng)過(guò)多道分梳后形成無(wú)毛絨，不會(huì)對(duì)纖維造成大的損傷的特點(diǎn)，研究了一種基于分梳原理的凈絨率檢測(cè)設(shè)備。

3.1 基本原理

山羊絨樣品經(jīng)可調(diào)節(jié)隔距的喂入系統(tǒng)喂入，然后進(jìn)入甩粗除雜裝置去除樣品中的雜質(zhì)和一部分粗毛，粗雜掉落在位于輥體下方的粗雜收集艙中，被開(kāi)松的山羊絨樣品流轉(zhuǎn)至分梳機(jī)構(gòu)梳理成單纖維狀態(tài)，梳理后的絨樣繼續(xù)向轉(zhuǎn)移甩粗輥機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)移，在轉(zhuǎn)移的過(guò)程中再次甩落部分粗雜，剩余的少量粗毛和凈絨在離心力和吸風(fēng)力的作用下進(jìn)入到收絨箱中。

3.2 基本結(jié)構(gòu)

基于分梳原理的凈絨率檢測(cè)設(shè)備采用全封閉式罩殼（如圖1所示），包含可調(diào)式喂入機(jī)構(gòu)、兩級(jí)去粗除雜機(jī)構(gòu)、分梳機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)移甩粗輥機(jī)構(gòu)、吸風(fēng)裝置、粗雜收集艙和分梳絨收集艙；設(shè)備的控制裝置采用觸摸顯示屏連接可編程邏輯控制器，由可編程邏輯控制器通過(guò)驅(qū)動(dòng)器控制永磁伺服電機(jī)，帶動(dòng)各輥?zhàn)愚D(zhuǎn)動(dòng)。

圖1 基于分梳原理的凈絨率檢測(cè)設(shè)備整機(jī)成型圖

3.3 關(guān)鍵突破

3.3.1 部件與參數(shù)相配合確保甩粗除雜效果

通過(guò)策劃設(shè)計(jì)、設(shè)備試制、上機(jī)調(diào)試、反復(fù)論證，調(diào)整斬刀、漏底的形狀和角度，調(diào)節(jié)各個(gè)工作輥?zhàn)拥乃俦?，設(shè)置設(shè)備其他工藝參數(shù)，找到了甩粗除雜和獲取凈絨的最佳結(jié)合點(diǎn)。

3.3.2 采用全封閉罩殼設(shè)計(jì)

凈絨率檢測(cè)儀采用全封閉罩殼，在開(kāi)展檢驗(yàn)檢測(cè)工作過(guò)程中，運(yùn)行經(jīng)過(guò)儀器設(shè)備各個(gè)部位的樣品都會(huì)按照物質(zhì)種類流轉(zhuǎn)至粗雜收集艙和分梳絨收集艙，不存在被氣流吹走和流失的現(xiàn)象，更不會(huì)出現(xiàn)飛花散布的情況。

3.3.3 設(shè)置可調(diào)節(jié)風(fēng)量的吸風(fēng)裝置

吸風(fēng)裝置的風(fēng)量在運(yùn)行過(guò)程中可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)，吸風(fēng)裝置可以輔助實(shí)現(xiàn)粗、雜和絨的有效分離，粗雜收集容器和絨毛收集艙分別用于收集粗雜和絨毛。

4 凈絨率檢測(cè)設(shè)備試驗(yàn)結(jié)果及分析

4.1 試驗(yàn)效率和試驗(yàn)效果分析

分別采用錫萊分析儀配合手工挑揀方法以及凈絨率檢測(cè)儀配合手工挑揀方法，在恒溫恒濕條件（溫度20.8℃，濕度65.4%）下對(duì)山羊原絨凈絨指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，記錄結(jié)果如表1所示。

可以看出，錫萊分析儀3道分梳所用時(shí)長(zhǎng)要明顯少于凈絨率檢測(cè)儀，這是因?yàn)殄a萊喂入幅寬大、工序少、轉(zhuǎn)速高，本文研究設(shè)備在后期可以改進(jìn)。凈絨率檢測(cè)儀的手工輔助挑揀絨樣時(shí)長(zhǎng)和總時(shí)長(zhǎng)均小于錫萊分析儀，表明采用凈絨率檢測(cè)儀檢測(cè)的山羊絨樣品更加干凈、更有利于后期手工挑揀，采用凈絨率檢測(cè)儀檢測(cè)效率高。從凈絨絕干重量和提取率兩項(xiàng)指標(biāo)來(lái)看，最終獲得的凈絨重量與實(shí)際相符，采用凈絨率檢測(cè)儀進(jìn)行試驗(yàn)基本不會(huì)對(duì)樣品造成損耗，提取率都在95%以上。

4.2 噪聲聲級(jí)

采用經(jīng)過(guò)檢定的聲級(jí)計(jì)對(duì)電源接通時(shí)的噪聲聲級(jí)和開(kāi)機(jī)5分鐘后正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的噪聲聲級(jí)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，在山羊絨上機(jī)試驗(yàn)中共采集了10組數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)分析，比較兩種設(shè)備噪音大小，見(jiàn)表2。

表1 兩種試驗(yàn)儀器測(cè)試效率、效果指標(biāo)結(jié)果

表2 噪聲比對(duì)表

可以看出，電源接通時(shí)產(chǎn)生的噪聲聲級(jí)要略高于開(kāi)機(jī)5分鐘后正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的噪聲聲級(jí)，由于平均噪聲=各次噪聲聲級(jí)之和/測(cè)試次數(shù)，錫萊分析儀電源接通時(shí)產(chǎn)生的平均噪聲聲級(jí)為83.82dB，凈絨率檢測(cè)儀電源接通時(shí)產(chǎn)生的平均噪聲聲級(jí)為73.31dB，前者高于后者10.51dB；錫萊分析儀開(kāi)機(jī)5分鐘后的平均噪聲聲級(jí)為81.21dB，凈絨率檢測(cè)儀開(kāi)機(jī)5分鐘后的平均噪音噪聲聲級(jí)為70.93dB，前者高于后者10.28dB?？傮w來(lái)說(shuō)，凈絨率檢測(cè)儀在工作時(shí)產(chǎn)生的噪音要小，這對(duì)于減小作業(yè)環(huán)境污染，提升檢驗(yàn)人員身心健康非常重要。

4.3 長(zhǎng)度損耗程度

采用GB 18267—2013中規(guī)定的手排法，對(duì)經(jīng)過(guò)錫萊分析儀分梳后的絨樣長(zhǎng)度和經(jīng)過(guò)凈絨率檢測(cè)儀分梳后絨樣長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)試，檢測(cè)數(shù)據(jù)記錄如表3所示。

表3 長(zhǎng)度損耗比對(duì)表

可以看出，經(jīng)過(guò)錫萊分析儀分梳后的絨樣受到了較為嚴(yán)重的損傷，長(zhǎng)度基本都在28mm以下，而經(jīng)過(guò)凈絨率檢測(cè)儀分梳后的絨樣則損傷很小，長(zhǎng)度基本都在30mm以上。從單個(gè)絨樣的長(zhǎng)度差來(lái)看，錫萊分析儀對(duì)絨樣的最大損傷比凈絨率檢測(cè)儀多了7.73mm，最小損傷也多了4.08mm。眾所周知，長(zhǎng)度是山羊絨纖維的重要特征指標(biāo)，對(duì)山羊絨長(zhǎng)度的嚴(yán)重?fù)p傷，會(huì)影響山羊絨的后續(xù)加工性能和使用性能。

5 結(jié)論

綜上，本文研究的基于分梳原理的凈絨率檢測(cè)設(shè)備具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）能夠?qū)Υ蛛s和羊絨進(jìn)行明顯的分離，最終得到的分梳絨中基本不含雜質(zhì)，凈絨率檢測(cè)的穩(wěn)定性誤差和可靠性誤差均能控制在±2%，分梳絨的含粗率＜0.5%，山羊絨上機(jī)提取率≥95%。

（2）設(shè)備外形小巧美觀，適合于實(shí)驗(yàn)室使用，上機(jī)測(cè)試操作簡(jiǎn)便，檢測(cè)耗時(shí)較短，很大程度上解放了人工，提高了檢測(cè)效率。

（3）設(shè)備噪音較低，降低了作業(yè)環(huán)境污染，對(duì)提升檢驗(yàn)人員身心健康非常重要。

（4）相對(duì)于進(jìn)口開(kāi)松儀器，該設(shè)備對(duì)山羊絨長(zhǎng)度損傷小，能保證山羊絨纖維的后續(xù)加工性能和使用性能。

（5）儀器設(shè)備成本較低，市場(chǎng)前景廣闊，有利于推廣。

山羊絨凈絨率檢測(cè)一直都是困擾業(yè)界的難題，本文研究的設(shè)備只是對(duì)基于分梳原理的凈絨率檢測(cè)設(shè)備的初探，雖然在速度上還有待提高，但效率上已證實(shí)不錯(cuò)。通過(guò)后期不斷優(yōu)化，將有機(jī)會(huì)向全自動(dòng)化檢測(cè)、智能化檢測(cè)邁進(jìn)，最終實(shí)現(xiàn)儀器化自動(dòng)檢驗(yàn)完全代替手工檢驗(yàn)，使山羊絨凈絨率檢驗(yàn)方法實(shí)現(xiàn)革命性變革。