技术 | 利用DR曲线预估布面质量的探讨（上）

奶茶色月季 2022-11-20 发布于江苏

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纺纱企业在产品质量控制过程中，经常会遇到一些困惑，比如企业测试的纱线强力、条干等指标都很好，但客户却反馈纱线在使用中断头多，生产效率较低；试验室测试的粗节、细节、棉结等纱疵都很少，但客户却反馈布面风格不好；在生产和质量控制过程中，纱线的质量指标一直比较稳定，但客户却反馈这一批纱线布面出现了横档疵点；通过技术攻关，产品质量指标得到了明显的改善，但客户却反馈纱线没有原来的好用了或布面质量变差了；自家的纱线测试出来的各项质量指标都比兄弟厂家的纱线好，但客户却说自家的纱线没有兄弟厂家的纱线好用，情愿花更高的价格购买兄弟厂家的纱也不愿用自家的纱。

之所以出现这种试验室测试出来的纱线质量指标与客户的布面质量不能很好地对应的问题，主要原因在于：

（1）我们试验室测试出来的成纱质量指标，除了重量偏差、重量CV值等指标的试样长度为100m外，其它指标基本上都属于短片段的指标（成纱测试条干指标时虽然测试的长度是400m，但测量成纱条干时的测量场长度却是8mm，即取样长度为8mm），反应的都只是纱线短片段的质量状态。而在布面上，短片段的质量波动显现率相对较低，相对片段较长的粗细不匀更容易显现出来，而且对布面外观质量影响更大的是纱线质量状态分布的均匀性和一致性。

（2）相对于企业的产量而言，试验室测试质量指标时所选取的样本比例很小，因此试验室测试出来的质量指标不能全面反应出整批纱线的实际质量状态。

（3）由于试验室测试质量指标时所选取的样本比例很小，这就决定了试验室测试出来的质量指标遇到偶发性小概率事件的几率较低，而且一旦遇到小概率的质量指标，往往会作为异常数据进行追踪处理，而不会将该数据作为整批纱线的质量指标数据进行处理。但从客户的角度来看，织物外观质量受纱线各项指标离散性以及偶发性疵点的影响更大（如毛羽分布、IPI疵点的离散性，偶发性的长粗节、长细节、规律性条干等），而且几乎每一个偶发性小概率事件产生的质量问题都会在布面质量上反应出来，具有必然性。

（4）织物外观与纱线各项质量指标分布的随机不匀密切相关，随机不匀越大，对布面质量造成的影响越明显。而试验室测试出来的质量指标一般接近于正态分布，在这种情况下，试验室测试出来的质量指标与布面外观质量具有一定的相关性，但如果试验室测试出来的质量指标偏离了正态分布，那么测试出来的质量指标就基本上无法准确地反应出其对布面外观质量的影响。比如同品种两批纱线的条干CV%平均值相同，其中一批纱线条干CV%的数据呈正态分布，而另一批纱线条干CV%的数据呈非正态分布，那么这两批纱线所织造布面外观质量会有很大的差别，也就是说此时我们无法仅仅通过两批纱线条干CV%的平均值来判断该指标对布面质量的影响。

（5）试验室测试的指标参数不一定能够全面反应出纱线的整体状态。以条干指标为例，如果有三根纱线，均含有波幅相同且波长分别为λ、1/2λ、1/4λ和1/8λ的正弦波，只是这四种正弦波在纱线上的排列方式不同（见图1），那么根据条干仪测试条干时采用的傅里叶分解原理，三根纱线测试出来条干值及其波谱图则会完全相同。但显然这三根纱线织成布面后，布面外观质量会有显著的差异。

图1 波形不同的纱线条干仪傅里叶分解结果

因此，要想全面评价纱线质量指标对布面质量的影响，需要将更多的质量指标及其相关图表（如波谱图、不匀率曲线图、线密度直方图、纱疵分级图等）进行综合分析，其中条干仪所配置的DR曲线及DR%值对布面外观质量具有较好的相关性，是一个很好的辅助分析、预估布面质量的有效工具，建议纺织企业在质量监控工作中予以重点关注。

一、DR%值的概念

DR%值又叫偏移率，是指在设定的基准长度范围内，不匀率曲线超过平均值设定门限的线段长度之和占总测试长度的百分率。它可以直接反映纱线在一定范围内的粗细不匀程度，包括粗细节的总体长度和幅值。由于不同幅值和长度的疵点在布面上的显现效果不同，对布面外观质量的影响也不同，也就是说纱线DR%值与织物的外质量具有更高的相关性。因此采用一定门限和长度的DR%值来结合其它指标来预估纱线织成布面后的外观质量情况，比单纯地采用条干仪、纱疵仪测试出来的粗细节个数来评判对布面外观质量的影响更具直观性和准确性。

在条干仪上，一般设计有1、10、20、50cm和1m五种片段长度的DR%值曲线（见图2），通过这些曲线，可以定性地分析纱线条干随机不匀的结构特征，并预估纱线织造后的布面外观质量的状态。

图2 条干仪五种片段长度的DR%值曲线

以片段长度为1m，门限幅度为±5 %为例，DR%值所代表的具体含义可以用图3来表示，设纱线的平均线密度为X，X(1+5%)和X(1-5%)分别为门限幅度+5 %和-5%的界限值，曲线上超过X(1+5%)界限，且片段长度L超过1m的粗节的长度总和为DR（1m，+5%）值；曲线上超过X(1-5%)界限，且片段长度L超过1m的细节的长度总和为DR（1m，-5%）值，而在条干仪的DR%值曲线上，DR（1m，+5%）值和DR（1m，-5%）值的位置分别为A点和B点（见图4）。

图3 DR%值含义示意图

图4 DR（1m，+5%）值和DR（1m，-5%）值的位置

二、DR%值监控指标的设置

由于DR%值与针织布面的外观质量具有很强的相关性，因而在质量监控工作中，可以利用不同门限值的DR%值来评估纱线织成布面后的效果。

不同的客户、不同的织物类型，对纱线DR%值的要求也不相同，纺纱企业要根据自己客户的产品品种和质量要求，建立相应的DR%值基准长度和门限值的控制指标，一旦设定的DR%值指标达到警戒线，应立即追踪和处置不合格产品，并制定必要的纠正和整改措施，保证产品质量的稳定性。

相对于条干CV%指标，引入DR%值指标来监控纱线质量具有明显的优势。因为纱线的条干CV值受纱线截面内纤维根数（CV%=1/（n^1/2），式中n为纱线截面内的纤维根数）、纤维特性等因素的影响，是对测量场长度片段（成纱为8mm）下的线密度均方差的检测，与纱线的平均线密度直接相关（CV%=S/X, 式中S为8mm片段线密度的均方差，X为纱线测量长度的线密度平均值），因此不同号数、不同品种的纱线，条干指标与其线密度平均值相关，无法直接进行比较。而DR%值所选取的门限值是基于线密度平均值的浮动比例，也就说已经对线密度平均值X做了归一化处理，线密度平均值的大小对DR%值没有直接的影响，因此就DR%值对织物外观质量的影响来说，不同号数、不同品种的纱线，其DR%值是可以直接进行相互比较的，也就是说，纺纱企业可以对不同号数、不同品种的纱线，设定统一的DR%值控制标准，因此，采用DR%值指标来控制成纱质量，评估纱线质量对布面外观质量的影响非常方便、快捷，可以大大简化质量控制标准体系。

在纱线上，总是随机分布着一些长短不一、粗细不等的粗细节，从而影响织物的外观质量的匀整性和一致性。当纱线上存在一些长度较长的粗节或细节时，相邻的几根纱线粗细相邻，对比明显，特别是当粗节与粗节或细节与细节相邻时，布面上会表现出明显的凸凹不平，从而形成布面“条影”；而当纱线上存在着较多的短粗节、短细节时，特别是短粗节、短细节较为集中时，将会在布面上形成大大小小的块状“云斑”，影响布面的风格。

条干仪的DR曲线图涵盖了从1cm到1m以上粗细节的分布状态，因此纺纱企业可以通过五根片段长度不同的DR曲线形态，来客观地评估布面的外观质量状态。在质量控制工作中，一般可以将DR(1m，±5%)或者DR(1cm, ±20%)作为纱线规布面影响的关键性指标，并结合其它几条DR曲线的特征进行控制（也可以通过条干仪的布面模拟功能，探索和建立以其它不同长度和门限的DR%值作为控制布面质量的纱线DR%值标准）。

2.1 DR(1m，±5%)的控制

将DR(1m，±5%) 作为纱线规布面影响的关键性指标，主要目的是用于控制布面条影类型的不良，其选择的依据是：

（1）目前，织物的外观质量主要还是依靠检验人员的目测进行主观评价，或者通过光电仪器模拟人们的视觉来进行织物外观质量的评价，在这种情况下，当相邻的几根纱线上出现超过一定长度的偏粗或偏细的片段在织物上形成随机分布时（这里说的偏粗或偏细的片段是指DR%值视角下的粗细节，在其门限上可能还无法构成IPI粗细节或偶发性粗细节），就有可能会形成明显的“条影”，当这个片段长度达到1m时，会对人们视觉或光电仪器的产生刺激，从而影响对布面外观质量的评价。

（2）纺纱企业一般都是采用百米称重法来测试纱线的线密度不匀率及其重量偏差，GB/T 398-2018棉本色纱线标准规定，优、一、二等纱线的百米重量偏差分别为±2.0%、±2.5%、±3.5%，经验表明，当纱线百米重量偏差超过±3.0%时，布面外观质量很容易出现“横档”,但百米重量偏差的取值为100m，一些粗节和细节会被“抵消”掉，灵敏度较低，因此，即使是百米重量偏差控制在±2.0%以下的纱线，也可能会形成因短片段线密度不匀造成的条影问题，而采用DR（1m,±5%）值来监控纱线质量（控制区域示意图见图5），相当是控制了米重级的线密度不匀，其灵敏度要比百米重量偏差灵敏得多，可以有效避免由于相对于百米重量较短片段粗细不匀造成的布面“条影”疵点。

图5 DR（1m,±5%）值的控制区域示意图

如果以DR(1m, ±5%)作为纱线关键性指标来评价其对布面质量的影响，在线密度近似正态分布的情况下（见图6。如果纱线的线密度分布偏离正态分布较严重，则DR%值的数据不能完全反应纱线对布面质量的影响程度，此时还需要结合DR曲线的实际形态来综合判断），对常规结构的布面（如平纹组织的机织、针织布），预判布面外观质量的DR%值指标参数可以参考表1。