1 引言

山羊絨是生長在被毛底部的細(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)易過程中的結(jié)價(jià)。選擇一種高效準(zhǔn)確的凈絨率檢測方法對(duì)于增強(qiáng)檢測體系建設(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)有凈絨率檢測方法

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

2.1 純手工挑揀法

純手工挑揀法檢測山羊原絨凈絨率指標(biāo)是較為常用的檢測方法，其依據(jù)為GB 18267—2013《山羊絨》，測試原理為，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來操作，5g水洗絨試樣喂入到錫萊分析儀開松處理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，將絨毛收集艙的絨毛收集起來，通過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)，根本無法實(shí)現(xiàn)完全替代手工檢驗(yàn)。

近紅外光譜檢測法可以不破壞樣品進(jìn)行檢測，并且所需檢測時(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)庫還有很長的路要走。

3 基于分梳原理的凈絨率檢測設(shè)備

通過對(duì)當(dāng)前幾種山羊絨凈絨率檢測方法的比較，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)過多道分梳后形成無毛絨，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)

凈絨率檢測儀采用全封閉罩殼，在開展檢驗(yàn)檢測工作過程中，運(yùn)行經(jīng)過儀器設(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，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)長要明顯少于凈絨率檢測儀，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)。凈絨率檢測儀的手工輔助挑揀絨樣時(shí)長和總時(shí)長均小于錫萊分析儀，表明采用凈絨率檢測儀檢測的山羊絨樣品更加干凈、更有利于后期手工挑揀，采用凈絨率檢測儀檢測效率高。從凈絨絕干重量和提取率兩項(xiàng)指標(biāo)來看，最終獲得的凈絨重量與實(shí)際相符，采用凈絨率檢測儀進(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)過檢定的聲級(jí)計(jì)對(duì)電源接通時(shí)的噪聲聲級(jí)和開機(jī)5分鐘后正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的噪聲聲級(jí)進(jìn)行現(xiàn)場測試，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，見表2。

表1 兩種試驗(yàn)儀器測試效率、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；錫萊分析儀開機(jī)5分鐘后的平均噪聲聲級(jí)為81.21dB，凈絨率檢測儀開機(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來說，凈絨率檢測儀在工作時(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 長度損耗程度

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

表3 長度損耗比對(duì)表

可以看出，經(jīng)過錫萊分析儀分梳后的絨樣受到了較為嚴(yán)重的損傷，長度基本都在28mm以下，而經(jīng)過凈絨率檢測儀分梳后的絨樣則損傷很小，長度基本都在30mm以上。從單個(gè)絨樣的長度差來看，錫萊分析儀對(duì)絨樣的最大損傷比凈絨率檢測儀多了7.73mm，最小損傷也多了4.08mm。眾所周知，長度是山羊絨纖維的重要特征指標(biāo)，對(duì)山羊絨長度的嚴(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)測試操作簡便，檢測耗時(shí)較短，很大程度上解放了人工，提高了檢測效率。

（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)口開松儀器，該設(shè)備對(duì)山羊絨長度損傷小，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，市場前景廣闊，有利于推廣。

山羊絨凈絨率檢測一直都是困擾業(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)。通過后期不斷優(yōu)化，將有機(jī)會(huì)向全自動(dòng)化檢測、智能化檢測邁進(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。