[发明专利]一种利用近红外光谱技术检测浆纱上浆率的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用近红外光谱技术检测浆纱上浆率的方法，尤其涉及浆纱上浆率的快速、无损、在线检测技术。具体而言，是一种采用近红外光谱分析技术与设备，结合化学计量学方法，通过试验研究所建立的校正模型对未知浆纱样品进行在线无损检测的技术。本发明涉及到的思想、技术与方法可以用于浆纱工艺过程中对浆纱上浆率进行在线检测，同时，也可用于织物后加工与后整理过程中对其他相关参数如涂层织物涂层含量、织物丝光度等的检测。

背景技术

浆纱是织造准备工程当中的重要工序，目的是通过上浆工艺使浆液浸透与被覆经纱，并通过烘燥形成具有一定物理机械性能的浆膜，达到改善经纱织造性能的目的。其中，浆纱上浆率是评价浆纱质量最重要的技术指标之一。

随着新型织造技术尤其是喷气织机等的使用，使得织造速度得到极大提高，这对经纱的织造性能提出了越来越高的要求，如耐摩性能以及表面毛羽帖服情况等。生产实践表面，经纱断头是提高织机效率的最主要障碍之一，因此，改进浆纱工艺，尤其是控制上浆率的大小、保证上浆率均匀一致成为目前迫切需要解决的问题，在浆纱工艺过程中，对上浆率实行在线检测，则是解决这一问题、提高生产效率及产品质量的有效途径。

影响上浆率的因素很多，如浆液浓度(含固率)、粘度、压浆力、浆纱速度、浸浆长度与浸浆时间等，生产过程中，一般以这些因素作为检测和控制对象，通过固定或调整这些影响因素来实现上浆率均匀一致的目的。目前已经实用化的经纱上浆率在线检测技术主要包括以下两种：物质平衡法、测湿结合浆液浓度法。

物质平衡法通过测定一段时间内浆液的消耗量以及相应的经纱通过量，按照上浆率的定义进行计算来检测这段时间内经纱的平均上浆率。该方法及相关技术设备已经在很多浆纱机中得到了实际使用，如德国研制的Visocoll上浆率检测系统、日本津田驹公司的SPM系统等。

采用物质平衡法测定浆纱上浆率具有装置简单、价格低廉的优点，其缺点是测试精度较低(如Visocoll系统检测上浆率的误差大约为±5～±10％)，同时，该方法得到的是上浆工艺过程中一段时间内的平均上浆率，在实时监控系统中使用时对上浆率的控制与调节具有滞后性。

测湿结合浆液浓度法是指采用相关传感器对浆纱压出回潮率(浆纱出压浆辊进烘房前的回潮率)及浆液浓度(含固率)进行测定，利用二者与上浆率之间的数学关系得到浆纱的上浆率指标。该方法的典型应用是德国祖克浆纱机的Telecol，该系统采用微波检测浆纱压出回潮率，采用射光仪检测出浆液含固率，二者输入计算机中，利用相关公式进行上浆率计算。当前，也有采用超声法进行浆液含固率检测的研究与应用。

测湿结合浆液浓度法测试结果较准确，调节迅速，适用范围广。缺点是传感检测技术复杂，设备价格昂贵。同时，所采用的浆纱回潮率、浆液含固率二者与上浆率之间的数学关系式多属于近似式，一般只适合于包括高压上浆在内的常规上浆工艺，对当前应用日益广泛的预湿上浆工艺由于近似关系不成立而并不适用。

近红外光谱(Near Infrared Spectroscopy，NIR)分析技术是近年来分析化学领域迅猛发展的高新分析技术，是光谱测量技术、计算机技术、化学计量学技术与基础测试技术的有机结合，它的出现带来了又一次分析技术的革命，越来越引起人们的关注。近年来，近红外光谱分析技术在多个领域都得到了越来越多的重视，已经有了很多成功的应用，创造了突出的社会效益和经济效益。

近红外检测是一种快速、非破坏性检测技术，可实现定性及定量分析，非常适合进行浆纱上浆率的检测。近红外技术需要将近红外光谱所反映的样品基团、组成或物态信息与用标准或认可的参比方法测得的组成或性质数据采用化学计量学技术建立校正模型，是一种通过对未知样品光谱的测定和建立的校正模型来快速预测其组成或性质的分析方法。而在上浆率检测过程中，需要对各种影响因素(包括经纱品种与规格、浆料种类与浓度、环境温度湿度)加以综合考虑，因此对样品集的要求较高，需要进行大量的实验，才能在此基础上建立适用性强的校正模型。有鉴于此，近红外技术在浆纱上浆率检测领域的应用还尚未取得到实用化进展，当前国外及国内浆纱设备的上浆率检测系统主要采用物质平衡法、测湿结合浆液浓度法，采用近红外检测法进行上浆率检测的实用化技术还未见报道。

发明内容