[发明专利]在包括杂质的纺织材料中测量实体特性的设备和方法

说明书

本发明涉及用于监视纤维试样特性的设备和方法，尤其涉及在纤维试样中将杂质分类为几类杂质(例如纤维质或其他、树皮或玻璃等等)之一的设备和方法。

本申请是共同未决申请07/962,898题为“带自动喂入的单独纺织试样复合特性的测试仪器和方法”以及共同未决申请07/493,961题为“对纤维或其他试样中单独实体的光电高速多变量测量方法和仪器”的部分继续，它们的公开纳入本文作为参考。

本发明的前身是由乌斯特公司所制造的AFIS仪。该仪器利用美国专利第4,512,060号公开的方法把纤维和棉结分离入一个气流中，而杂质分离到另一气流中。杂质是定义为粒子大小超过50μm的外部物质。有时这种外部物质称为灰尘和杂质，但这里为了简单起见我们只称之为杂质。在前身AFIS中必须对纺织材料的3组重复的试样进行单独测试来确定纤维、棉结和杂质的信息。对每一重复的试样的每一种实体必须进行一次试验和采用一单独的纺织材料试样。虽然AFIS能为快速自动纺织测试提供最佳的数据，但仍要求获得更佳的数据和更高的速度。在共同未决申请07/493,961中公开了一种新发现的改进传感器，采用这种改进传感器的仪器仍命名为AFIS，系由乌斯特公司制造。为了更明确一些并与参考相一致，我们把第一种仪器称为AFIS-0，而采用改进传感的仪器称为AFIS-1。

本发明是AFIS-1的进一步改进，而且主要是针对测试速度来考虑的。首先发现AFIS-1的改进传感器能大体上从同一纺织试样同时实现多重数据的测试。所谓大体上同时是指：棉结数据、纤维数据和杂质数据是通过一单独的纺织材料试样的测试而获得的，并对基本上所有的棉结和杂质以及某一种代表性的纤维试样进行检测和测量。因此这种改进不需要对3组单独的试样反复3～5次地进行3种单独的试验来取得棉结、杂质和纤维的数据。而且如果需要的话，这些数据也可只用一个传感器来获得。上述测试速度的提高是通过在优选实施例中一模拟和数字混合电路所构成的新颖分析电路来取得的。本发明的操作速度与AFIS-1或AFIS-0相比提高了3倍。

随着高速处理的出现，对试样中实体鉴定的准确性和速度提出了更高的要求。虽然有了杂质和单独纤维的基本数目和大小的信息有时已经足够，但仍需要有对棉结和杂质的更详细的信息。

在棉纤维纺织品中棉结广义地被定义为纤维的小团或缠结。它们是棉纤维中三种主要成分之一。但棉结还可分成三类：由机械产生的棉结、棉子壳棉结和有光泽的(或未成熟的)棉结。由机械产生的棉结是在开棉、轧花和梳棉过程中产生的，其直径范围可从0.1mm到5mm。它们是由一棉花或化纤的缠结核心与一长尾纤维形成的而且在加工中无法开松的紧密纤维结头。棉子壳棉结或棉子壳碎片是附着于棉子壳上的纤维团所形成的。从可见光中观看，它们是附在中央一个黑的核点上的纤维小绒头。有光泽的棉结或抗染色棉结是由极不成熟或死的棉花纤维结成的团。它们是由于部分或全部棉籽受到应力而使纤维的成熟过程停止所形成的。结果所产生的纤维既细又弱并具有极小的横向韧性而很容易形成由平行纤维压成的小团。这些未成熟的纤维不能正常地吸收染料，因而在染成织物中将出现白色斑点。这些光泽的棉结可以附在棉子壳上，也可以不附在棉子壳上。

了解上述说明以后便不难理解对棉结进行分类的重要性。由机械产生的棉结表明加工机械有干扰，因此这些粒子的精确计量有助于对加工机械进行细调或甚至进行大检修。对最普通的化纤涤纶棉结与棉花棉结之间的区分十分重要，因为它们通常是分开加工而后在并条机中并成棉条。

棉子壳碎片来自棉株，它的数目受轧花、清棉和棉花品种的影响。棉子壳最令人讨厌的是它是纱疵的主要来源。每单位重量中的棉子壳碎片数可对棉农提供有关棉籽到纤维强度的有用信息，对轧花厂提供有关去棉籽工艺的干扰信息，而对加工厂提供有关原棉质量的信息。

有光泽的棉结数可用以预测所加工棉纱的可染性。特别是每克的光泽棉结数可预测染成织物的外观质量，因而有可能使有质量意识的纺织工人把最高质量的材料用于要求最高的产品。

纤维试样中的杂质数量和性质与上述理由相同对纺织加工厂也是十分重要的。棉花中杂质的产生主要是由于机械摘棉所引起，这种杂质可分为纤维状的或非纤维状的，并还可细分为纤维状树皮、纤维状的草或树叶、草片或叶片、厚的杂质(棉子壳碎片和树皮)、灰尘或纤维碎片。对试样中杂质的分类能揭露前道加工中的问题，有利于校正加工，并有助于预测由纤维制成的终端产品(通常是纱线)的质量。