朱吉良

短纖維含量的測量方法和機(jī)理研究

朱吉良

(陜西長嶺紡織機(jī)電科技有限公司,陜西寶雞721013)

文章詳細(xì)介紹了短纖維含量的快速測量方法和工作原理,并和常規(guī)測量方法及其測試結(jié)果進(jìn)行了比較。

短纖維含量;快速測量;傳統(tǒng)測量方法

棉花的短纖維含量又稱短絨率或短纖維率,指纖維長度短于某一長度的纖維重量(根數(shù))占試樣總重量(根數(shù))的百分比。短纖維含量對產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)工藝有著重要影響,短纖維含量過高,會導(dǎo)致紡織企業(yè)用棉量增加,生產(chǎn)效率下降,同時(shí)也會影響成紗質(zhì)量,導(dǎo)致不合格紗線及不合格織品的產(chǎn)生。所以,快速準(zhǔn)確地測量棉花的短纖維含量,有著十分重要的意義。

1 短絨的傳統(tǒng)測量方法和機(jī)理

短絨的傳統(tǒng)測試方法實(shí)際上是傳統(tǒng)的長度測量方法,目前列入國家標(biāo)準(zhǔn)的有以下幾種方法:

1.1 羅拉式分析方法的測試機(jī)理

羅拉式分析方法對應(yīng)新的經(jīng)過修訂的國家標(biāo)準(zhǔn)為GB/T6098.1-2006。Y111型羅拉式長度分析儀(又稱朱可夫棉纖維測試儀)由纖維牽伸器和纖維分析儀構(gòu)成。其測試原理為:利用纖維牽伸器把纖維制作成棉條,然后在限絨板(又稱擋片絨板)上整理為一端平齊、長纖維在下、短纖維在上、厚薄均勻、層次清晰的棉束、再以羅拉鉗口控制長短纖維進(jìn)行等距分組稱重,確定棉纖維長度分布,計(jì)算各項(xiàng)長度,然后根據(jù)不同長度纖維重量計(jì)算出短纖維含量。

1.2 梳片法測量短纖維含量的機(jī)理

梳片法對應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)為 GB/T 13779-1992。Y121型梳片式長度分析儀(又稱韋氏棉纖維長度分析儀、韋氏機(jī)),由梳片式長度分析儀及附屬工具、扭力天平組成。測試原理為,利用一組鋼針梳片將試樣整理為一端平齊、伸直平行的棉束,然后由長到短按3 mm的組距分為若干組。分別收集、稱取各組纖維重量。通過計(jì)算,求得纖維長度分布參數(shù),然后根據(jù)長度分布求出短絨含量。

1.3 短纖維率的計(jì)算方法

短絨的計(jì)算方法為:

式中:R—短纖維率,%;

i—短纖維界限的順序數(shù)。

k—最長纖維組順序號。

1.4 傳統(tǒng)測量方法的優(yōu)缺點(diǎn)

短纖維含量的傳統(tǒng)測試方法易于理解,但操作十分煩瑣,費(fèi)時(shí)費(fèi)力,而且重復(fù)性差,對操作者的要求也比較高,實(shí)現(xiàn)對所有來樣的檢測幾乎是不可能的,只有定期進(jìn)行簡單的抽樣檢測。

2 短絨的快速測量方法和機(jī)理

參照梳片法和羅拉法把纖維整理為一端整齊的原理,我們研制出了棉纖維短絨含量的快速測量儀器,它的基本原理是:根據(jù)一端整齊的棉纖維由長到短的實(shí)際排列圖(見圖1)得到拜氏排列圖(見圖2),分別計(jì)算出跨距長度(3%Leff,50% Leff或其他任意設(shè)定的跨距長度)、有效長度Leff、重量短絨率(12.7 mm重量短絨SFC(w)、16 mm重量短絨SFC(w)-16 mm)、根數(shù)短絨率(12.7 mm根數(shù)短絨SFC(n)、16 mm根數(shù)短絨SFC(n)-16 mm)或其他任意長度的重量短絨和根數(shù)短絨等。

2.1 短纖維含量的快速測量機(jī)理和方法

2.1.1 把棉纖維開梳整理為同向排列的纖維棉帶

由于棉花纖維排列的無序狀態(tài),測量時(shí)必須整理為有序排列,所以,在自動快速測量的快速儀器中,首先在梳棉機(jī)構(gòu)和負(fù)壓的作用下,由喂棉口喂入的棉樣被充分開松形成纖維流,然后利用離心力把纖維流形成同向有序排列的棉帶,以保證和人工排列的方法類似,能夠整理為一端平齊的試樣。同時(shí)保證在測量時(shí)能充分伸展。

2.1.2 自動整理一端平齊的試樣

把棉帶交錯(cuò)放置于針床上,利用自動取樣裝置把棉帶整理為一端平齊的試樣,具體的實(shí)現(xiàn)方法就是多次取樣,把一端取齊。

2.1.3 利用光學(xué)照影的方法得到長度分布曲線

手工測量棉花纖維的長度分布,需要手工排列和手工分組測量,而快速測量棉纖維短絨的方法則是利用了“光學(xué)質(zhì)量”替代實(shí)際質(zhì)量,利用光學(xué)照影的方法,得到整個(gè)試樣的長度分布曲線,在該分布曲線的基礎(chǔ)上利用作圖的方法得到根數(shù)和質(zhì)量短絨,由于棉纖維有反射和透射,所以測量出的分布曲線和實(shí)際的分布曲線有差異,尤其在纖維多層排列時(shí)候,纖維根數(shù)和遮光量不成正比,需要適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型進(jìn)行修正,這樣才能盡量和手工排列的拜氏分布曲線盡量一致。

利用拜氏分布曲線作圖可以計(jì)算各種長度以及短絨含量。

2.1.4 短絨快速測試儀的測試指標(biāo)及其含義

利用照影方法快速得到棉纖維的長度分布,從而快速計(jì)算出和棉纖維長度有關(guān)的7項(xiàng)指標(biāo),這些指標(biāo)及含義見表1。

表1 短絨測試指標(biāo)的含義及中英文對照表

以上各指標(biāo)進(jìn)一步解釋如下:

(1)有效長度(efficient Length):又稱做拜氏有效長度、通過拜氏圖用幾何方法得到的有效長度,記作Leff。它和手扯長度、品質(zhì)長度接近。

(2)跨距長度(Span length)試驗(yàn)須叢中指定百分?jǐn)?shù)的纖維所跨越的距離,它與該試驗(yàn)須叢的一個(gè)確定的纖維數(shù)量百分?jǐn)?shù)相對應(yīng)。通常:可以從被測各點(diǎn)的結(jié)果計(jì)算出不同的跨距長度,但通常采用2.5%和50%跨距長度。

(3)短纖維含量(Sho rt Fibre Content):又稱短絨率,指纖維長度短于某一長度的纖維重量(根數(shù))占試樣總重量(根數(shù))的百分比。在快速短絨測試儀中有以下幾種短絨率:

SFC(w)∶12.7 mm短纖維含量(重量)

SFC(n)∶12.7 mm短纖維含量(根數(shù))

SFC(w)-16 mm∶16 mm短纖維含量(重量)

SFC(n)-16 mm∶16 mm短纖維含量(根數(shù))

2.1.5 短絨快速測試儀的特點(diǎn)

(1)取樣量達(dá)到5 g或10 g,原棉棉條均可測試,取樣量大,代表性強(qiáng),同時(shí)不但可以測量原棉,也可以測量棉條,對紡織企業(yè)監(jiān)測各個(gè)生產(chǎn)階段的原棉質(zhì)量十分便利。

(2)測試數(shù)據(jù)客觀穩(wěn)定,重復(fù)性好,而且和手工測量方法基本一致。

(3)測試速度快,比傳統(tǒng)測試方法快50倍以上。

(4)全中文界面,適合中國用戶使用。

2.1.6 根數(shù)短絨率和重量短絨率的區(qū)別

快速短絨測試儀能夠快速測量棉花的根數(shù)短絨和重量短絨,大多數(shù)情況下用戶都需要重量短絨,但有時(shí)重量短絨比較好時(shí),根數(shù)短絨會很大,這樣的棉花對棉紗成型影響很大,所以平時(shí)不但要判斷重量短絨,也要對根數(shù)短絨進(jìn)行檢測,而如果用羅拉法和梳片法測量出根數(shù)短絨,由于棉花纖維根數(shù)的量很大,數(shù)起來十分困難,所以平時(shí)手工測量根數(shù)短絨的難度會很大,幾乎無法實(shí)現(xiàn)?？焖俣探q測試儀提供了根數(shù)短絨的快速測量方法,給用戶帶來很大便利。從圖3可以看出,若棉纖維長度為30 mm,它的一半為15 mm,三分之一為10 mm,那么重量短絨和根數(shù)短絨的差別很大,這對于棉花分布不均勻或長棉中混入大量短棉判斷起來十分方便,對用戶收購檢查棉花十分有利。

圖3 根數(shù)短絨和重量短絨區(qū)別示意圖

3 快速短絨測試儀測試結(jié)果和手工測試方法結(jié)果對比

使用國家標(biāo)準(zhǔn)棉在XJ129棉結(jié)和短絨測試儀上和手工(羅拉分析法)測試方法分別進(jìn)行測試,兩種測試結(jié)果基本一致(見表2和圖4)。

表2 XJ129和羅拉法測試短絨結(jié)果對比

圖4 XJ129和羅拉法短絨測試結(jié)果對比

4 結(jié)束語

短絨快速測試儀利用機(jī)器自動取樣和利用光學(xué)質(zhì)量替代實(shí)際質(zhì)量,使得短絨的快速測量成為可能,大大提高了測試效率和準(zhǔn)確性,減少了勞動強(qiáng)度,而且測試結(jié)果也和手工測試方法基本一致,為紡織企業(yè)快速測量短絨,提高生產(chǎn)效率提供了有力保證。

[1] 李汝勤,宋鈞才.纖維和紡織品測試技術(shù)[M].上海:東華大學(xué)出版社,2005.

[1] 丁靜貞.棉檢儀器學(xué)[M].北京:中國商業(yè)出版社,1991.

Testing Method And Mechan ism Research of Short Fibre Conten t

ZHU Ji-liang
(Shaanxi Changling Textile Mechanical&Electronic Technological Co.,L td.,Baoji 721013,China)

The method and wo rking p rincip le of fast testing sho rt fibre content w ere introduced in detail.The testing resultswere campared w ith that of traditional testing method.

short fibre content;fast testing;traditional testing method

TS101.92+1.2

A

1009-3028(2010)06-0035-03

2010-09-21

朱吉良(1965—),男,陜西寶雞人,高級工程師。