短纤维含量的测量方法和机理研究

朱吉良

短纤维含量的测量方法和机理研究

朱吉良

(陕西长岭纺织机电科技有限公司,陕西宝鸡721013)

文章详细介绍了短纤维含量的快速测量方法和工作原理,并和常规测量方法及其测试结果进行了比较。

短纤维含量;快速测量;传统测量方法

棉花的短纤维含量又称短绒率或短纤维率,指纤维长度短于某一长度的纤维重量(根数)占试样总重量(根数)的百分比。短纤维含量对产品质量和生产工艺有着重要影响,短纤维含量过高,会导致纺织企业用棉量增加,生产效率下降,同时也会影响成纱质量,导致不合格纱线及不合格织品的产生。所以,快速准确地测量棉花的短纤维含量,有着十分重要的意义。

1 短绒的传统测量方法和机理

短绒的传统测试方法实际上是传统的长度测量方法,目前列入国家标准的有以下几种方法:

1.1 罗拉式分析方法的测试机理

罗拉式分析方法对应新的经过修订的国家标准为GB/T6098.1-2006。Y111型罗拉式长度分析仪(又称朱可夫棉纤维测试仪)由纤维牵伸器和纤维分析仪构成。其测试原理为:利用纤维牵伸器把纤维制作成棉条,然后在限绒板(又称挡片绒板)上整理为一端平齐、长纤维在下、短纤维在上、厚薄均匀、层次清晰的棉束、再以罗拉钳口控制长短纤维进行等距分组称重,确定棉纤维长度分布,计算各项长度,然后根据不同长度纤维重量计算出短纤维含量。

1.2 梳片法测量短纤维含量的机理

梳片法对应的国家标准为 GB/T 13779-1992。Y121型梳片式长度分析仪(又称韦氏棉纤维长度分析仪、韦氏机),由梳片式长度分析仪及附属工具、扭力天平组成。测试原理为,利用一组钢针梳片将试样整理为一端平齐、伸直平行的棉束,然后由长到短按3 mm的组距分为若干组。分别收集、称取各组纤维重量。通过计算,求得纤维长度分布参数,然后根据长度分布求出短绒含量。

1.3 短纤维率的计算方法

短绒的计算方法为:

式中:R—短纤维率,%;

i—短纤维界限的顺序数。

k—最长纤维组顺序号。

1.4 传统测量方法的优缺点

短纤维含量的传统测试方法易于理解,但操作十分烦琐,费时费力,而且重复性差,对操作者的要求也比较高,实现对所有来样的检测几乎是不可能的,只有定期进行简单的抽样检测。

2 短绒的快速测量方法和机理

参照梳片法和罗拉法把纤维整理为一端整齐的原理,我们研制出了棉纤维短绒含量的快速测量仪器,它的基本原理是:根据一端整齐的棉纤维由长到短的实际排列图(见图1)得到拜氏排列图(见图2),分别计算出跨距长度(3%Leff,50% Leff或其他任意设定的跨距长度)、有效长度Leff、重量短绒率(12.7 mm重量短绒SFC(w)、16 mm重量短绒SFC(w)-16 mm)、根数短绒率(12.7 mm根数短绒SFC(n)、16 mm根数短绒SFC(n)-16 mm)或其他任意长度的重量短绒和根数短绒等。

2.1 短纤维含量的快速测量机理和方法

2.1.1 把棉纤维开梳整理为同向排列的纤维棉带

由于棉花纤维排列的无序状态,测量时必须整理为有序排列,所以,在自动快速测量的快速仪器中,首先在梳棉机构和负压的作用下,由喂棉口喂入的棉样被充分开松形成纤维流,然后利用离心力把纤维流形成同向有序排列的棉带,以保证和人工排列的方法类似,能够整理为一端平齐的试样。同时保证在测量时能充分伸展。

2.1.2 自动整理一端平齐的试样

把棉带交错放置于针床上,利用自动取样装置把棉带整理为一端平齐的试样,具体的实现方法就是多次取样,把一端取齐。

2.1.3 利用光学照影的方法得到长度分布曲线

手工测量棉花纤维的长度分布,需要手工排列和手工分组测量,而快速测量棉纤维短绒的方法则是利用了“光学质量”替代实际质量,利用光学照影的方法,得到整个试样的长度分布曲线,在该分布曲线的基础上利用作图的方法得到根数和质量短绒,由于棉纤维有反射和透射,所以测量出的分布曲线和实际的分布曲线有差异,尤其在纤维多层排列时候,纤维根数和遮光量不成正比,需要适当的数学模型进行修正,这样才能尽量和手工排列的拜氏分布曲线尽量一致。

利用拜氏分布曲线作图可以计算各种长度以及短绒含量。

2.1.4 短绒快速测试仪的测试指标及其含义

利用照影方法快速得到棉纤维的长度分布,从而快速计算出和棉纤维长度有关的7项指标,这些指标及含义见表1。

表1 短绒测试指标的含义及中英文对照表

以上各指标进一步解释如下:

(1)有效长度(efficient Length):又称做拜氏有效长度、通过拜氏图用几何方法得到的有效长度,记作Leff。它和手扯长度、品质长度接近。

(2)跨距长度(Span length)试验须丛中指定百分数的纤维所跨越的距离,它与该试验须丛的一个确定的纤维数量百分数相对应。通常:可以从被测各点的结果计算出不同的跨距长度,但通常采用2.5%和50%跨距长度。

(3)短纤维含量(Sho rt Fibre Content):又称短绒率,指纤维长度短于某一长度的纤维重量(根数)占试样总重量(根数)的百分比。在快速短绒测试仪中有以下几种短绒率:

SFC(w)∶12.7 mm短纤维含量(重量)

SFC(n)∶12.7 mm短纤维含量(根数)

SFC(w)-16 mm∶16 mm短纤维含量(重量)

SFC(n)-16 mm∶16 mm短纤维含量(根数)

2.1.5 短绒快速测试仪的特点

(1)取样量达到5 g或10 g,原棉棉条均可测试,取样量大,代表性强,同时不但可以测量原棉,也可以测量棉条,对纺织企业监测各个生产阶段的原棉质量十分便利。

(2)测试数据客观稳定,重复性好,而且和手工测量方法基本一致。

(3)测试速度快,比传统测试方法快50倍以上。

(4)全中文界面,适合中国用户使用。

2.1.6 根数短绒率和重量短绒率的区别

快速短绒测试仪能够快速测量棉花的根数短绒和重量短绒,大多数情况下用户都需要重量短绒,但有时重量短绒比较好时,根数短绒会很大,这样的棉花对棉纱成型影响很大,所以平时不但要判断重量短绒,也要对根数短绒进行检测,而如果用罗拉法和梳片法测量出根数短绒,由于棉花纤维根数的量很大,数起来十分困难,所以平时手工测量根数短绒的难度会很大,几乎无法实现。快速短绒测试仪提供了根数短绒的快速测量方法,给用户带来很大便利。从图3可以看出,若棉纤维长度为30 mm,它的一半为15 mm,三分之一为10 mm,那么重量短绒和根数短绒的差别很大,这对于棉花分布不均匀或长棉中混入大量短棉判断起来十分方便,对用户收购检查棉花十分有利。

图3 根数短绒和重量短绒区别示意图

3 快速短绒测试仪测试结果和手工测试方法结果对比

使用国家标准棉在XJ129棉结和短绒测试仪上和手工(罗拉分析法)测试方法分别进行测试,两种测试结果基本一致(见表2和图4)。

表2 XJ129和罗拉法测试短绒结果对比

图4 XJ129和罗拉法短绒测试结果对比

4 结束语

短绒快速测试仪利用机器自动取样和利用光学质量替代实际质量,使得短绒的快速测量成为可能,大大提高了测试效率和准确性,减少了劳动强度,而且测试结果也和手工测试方法基本一致,为纺织企业快速测量短绒,提高生产效率提供了有力保证。

[1] 李汝勤,宋钧才.纤维和纺织品测试技术[M].上海:东华大学出版社,2005.

[1] 丁静贞.棉检仪器学[M].北京:中国商业出版社,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,陕西宝鸡人,高级工程师。