短纖維含量的測量方法和機理研究

朱吉良

短纖維含量的測量方法和機理研究

朱吉良

(陜西長嶺紡織機電科技有限公司,陜西寶雞721013)

文章詳細介紹了短纖維含量的快速測量方法和工作原理,并和常規測量方法及其測試結果進行了比較。

短纖維含量;快速測量;傳統測量方法

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)占試樣總重量(根數)的百分比。短纖維含量對產品質量和生產工藝有著重要影響,短纖維含量過高,會導致紡織企業用棉量增加,生產效率下降,同時也會影響成紗質量,導致不合格紗線及不合格織品的產生。所以,快速準確地測量棉花的短纖維含量,有著十分重要的意義。

1 短絨的傳統測量方法和機理

短絨的傳統測試方法實際上是傳統的長度測量方法,目前列入國家標準的有以下幾種方法:

1.1 羅拉式分析方法的測試機理

羅拉式分析方法對應新的經過修訂的國家標準為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行等距分組稱重,確定棉纖維長度分布,計算各項長度,然后根據不同長度纖維重量計算出短纖維含量。

1.2 梳片法測量短纖維含量的機理

梳片法對應的國家標準為 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),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。通過計算,求得纖維長度分布參數,然后根據長度分布求出短絨含量。

1.3 短纖維率的計算方法

短絨的計算方法為:

式中:R—短纖維率,%;

i—短纖維界限的順序數。

k—最長纖維組順序號。

1.4 傳統測量方法的優缺點

短纖維含量的傳統測試方法易于理解,但操作十分煩瑣,費時費力,而且重復性差,對操作者的要求也比較高,實現對所有來樣的檢測幾乎是不可能的,只有定期進行簡單的抽樣檢測。

2 短絨的快速測量方法和機理

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:根據一端整齊的棉纖維由長到短的實際排列圖(見圖1)得到拜氏排列圖(見圖2),分別計算出跨距長度(3%Leff,50% Leff或其他任意設定的跨距長度)、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)、根數短絨率(12.7 mm根數短絨SFC(n)、16 mm根數短絨SFC(n)-16 mm)或其他任意長度的重量短絨和根數短絨等。

2.1 短纖維含量的快速測量機理和方法

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,測量時必須整理為有序排列,所以,在自動快速測量的快速儀器中,首先在梳棉機構和負壓的作用下,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。同時保證在測量時能充分伸展。

2.1.2 自動整理一端平齊的試樣

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

2.1.3 利用光學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“光學質量”替代實際質量,利用光學照影的方法,得到整個試樣的長度分布曲線,在該分布曲線的基礎上利用作圖的方法得到根數和質量短絨,由于棉纖維有反射和透射,所以測量出的分布曲線和實際的分布曲線有差異,尤其在纖維多層排列時候,纖維根數和遮光量不成正比,需要適當的數學模型進行修正,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,從而快速計算出和棉纖維長度有關的7項指標,這些指標及含義見表1。

表1 短絨測試指標的含義及中英文對照表

以上各指標進一步解釋如下:

(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、品質長度接近。

(2)跨距長度(Span length)試驗須叢中指定百分數的纖維所跨越的距離,它與該試驗須叢的一個確定的纖維數量百分數相對應。通常:可以從被測各點的結果計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)占試樣總重量(根數)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)

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)

2.1.5 短絨快速測試儀的特點

(1)取樣量達到5 g或10 g,原棉棉條均可測試,取樣量大,代表性強,同時不但可以測量原棉,也可以測量棉條,對紡織企業監測各個生產階段的原棉質量十分便利。

(2)測試數據客觀穩定,重復性好,而且和手工測量方法基本一致。

(3)測試速度快,比傳統測試方法快50倍以上。

(4)全中文界面,適合中國用戶使用。

2.1.6 根數短絨率和重量短絨率的區別

快速短絨測試儀能夠快速測量棉花的根數短絨和重量短絨,大多數情況下用戶都需要重量短絨,但有時重量短絨比較好時,根數短絨會很大,這樣的棉花對棉紗成型影響很大,所以平時不但要判斷重量短絨,也要對根數短絨進行檢測,而如果用羅拉法和梳片法測量出根數短絨,由于棉花纖維根數的量很大,數起來十分困難,所以平時手工測量根數短絨的難度會很大,幾乎無法實現。快速短絨測試儀提供了根數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 根數短絨和重量短絨區別示意圖

3 快速短絨測試儀測試結果和手工測試方法結果對比

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

表2 XJ129和羅拉法測試短絨結果對比

圖4 XJ129和羅拉法短絨測試結果對比

4 結束語

短絨快速測試儀利用機器自動取樣和利用光學質量替代實際質量,使得短絨的快速測量成為可能,大大提高了測試效率和準確性,減少了勞動強度,而且測試結果也和手工測試方法基本一致,為紡織企業快速測量短絨,提高生產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[M].上海:東華大學出版社,2005.

[1] 丁靜貞.棉檢儀器學[M].北京:中國商業出版社,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。