纤维类测试仪器阅读：1705

    纺织纤维，不论是天然的还是化学的，其细度和截面形状都有很大的不同。羊毛和一些化学纤维的截面是圆的，棉、麻，丝以及另一些化学纤维的截面是不规则的。纤维细度是影响纱线性质最重要的因素之一，细羊毛比粗羊毛具有更高的纺纱和商业价值。化学纤维的细度在制造过程中可以控制。由于纤维细度对织物某些性能的特殊作用，化学纤维近年来发展了超细纤维织物产品。总之，纤维细度对成纱及织物性能的影响是十分显著的。纺织品的弯曲刚性、悬垂性以及手感受纤维细度的影响很大。细的纤维易于弯曲，手感柔软。

    测量纤维细度的方法，大致可以有以下几种：

    1)称重法 包括逐根测量单根纤维长度后称重。束纤维定长切断称重。

    (2)气流仪法 利用气流通过纤维产生的阻力大小，推求纤维比表面积，从而可以求取纤维细度大小，棉纤维气流法所测结果与纤维线密度和成熟度有关，

    (3)投影直径法 包括光学投影测量纤维直径、液体分散法测量单根纤维直径以及气流分散法测量单根纤维直径等。

    (4) 单根纤维振动法测量纤维线密度。

    A、气流法测量纤维细度

    棉纤维试样在一定压力差下的气流仪流量读数，与纤维成熟度比M和线密度H乘积成正比。也就是说，气流仪读数与棉纤维成熟度和线密度两个指标都有关系，这个量值就称为马克隆值(MioronaireValue)。

    桥式气流仪，主要利用气桥工作原理。

    定流量式气流仪，ISO10306《棉纤维——气流法测试成熟度的方法》中，叙述了测试细度的原理、计算公式和主要参数。

    B、激光纤维细度测量仪，用激光法测量单根纤维的直径是基于光散射原理。当纤维横向掠过定向良好的细窄圆形截面的激光光束时，由于纤维表面对激光的散射使光束被纤维所遮断而部分消光。当纤维到与激光光束直径重合位置时，遮光面积具有值Am，此时光电检测器所转换的电信号产生峰值。若激光光束直径D为一定，纤维直径为d和遮光光面积Am之间存在一定数学关系。

    C、纤维快速测量系统(AFIS方法)，首先将试样经过开松、梳理，并用气流将微尘、杂质和纤维分离。进入多孔针辊导气孔中的气流，较重的杂质粒子在道逆向导流槽中从纤维和微尘中分开，并排出系统之外。较轻的纤维和微尘在导流槽空气的作用下返回针辊。微尘在离心力作用下被分离，并被拖入多孔针辊由套筒限制的区域。纤维经和第二固定梳理板的梳理后被直接送至第二针辊，由第二逆向导流槽去除其中残余的杂质，纤维在经过第三固定梳理板作梳理后被空气输出系统之外。三种相分离的成分有着不同的气流轨迹，可用光电或其他方法进行测量。

    D、振动法测量纤维线密度，采用弦振动原理，测量在一定振弦长度和张力下的纤维固有振动频率，由弦振动公式自动计算单根纤维线密度，线密度测量范围0.6-40dtex。近年来，国际化学纤维检验方法标准（ISO5079-1995和国际化学纤维标准化局发布的BISFA试验方法标准）推荐优先采用“振动式纤维细度仪”与强伸仪联机测试纤维比强度和线密度，我国标准与国际标准试验原理相同。

    四、纤维强伸度测试仪器

    纺织材料的拉伸性能主要包括强力和伸长两方面。纺织品的拉伸性能与组成的纤维拉伸性能有关。天然纤维中的麻伸长小，其制品刚硬；羊毛伸长大，其制品柔软。化学纤维的强力和伸长可在加工过程中控制。除拉伸断裂特性外，纤维在外力作用下的变形回复能力，影响纺织品的尺寸稳定性和使用寿命。有时还要测定纺织材料的蠕变、应力松弛、反复拉伸特性等。

    强力试验仪器种类很多，从原理上分有机械式和电子式两大类。机械式强力仪有摆锤式、斜面式和杠杆式等。从动力来源来分，有电动式、重力式、水压式和液压式。

    A、摆锤式强力仪，纤维束所受力与摆杆偏转角度的正弦成正比。

    B、电子强力仪，电子强力仪测力传感器有电阻式、电感式等。电阻式传感器是电子强力仪中应用最为广泛的测力传感器，其基本工作原理在于金属电阻丝的应变电阻效应，即电阻丝在受到外力作用时产生变形引起电阻变化，通过测量电阻变化推知所受外力的大小。

    (1) 一次拉伸试验，可以得到材料负一荷伸长曲线，以及试样的断裂强力、伸长、初始模量、屈服点应力—应变等指标。

    (2) 应力松弛试验，伸长限设置在某一定伸长值，拉伸试样时，横梁运动达到设定的伸长值时自动停止。由于试样内应力松弛，负荷会随时间而逐渐减小。

    (3)定伸长弹性试验，伸长限设置在某一伸长值，当拉伸试样至伸长限，如图所示曲线由O到A时，横梁停止运动，此时记录纸也停止运动。横梁停顿一定时间后，由于试样内应力松弛，曲线由A下降到B。然后横梁反向运动至试样原始长度时自停。在横梁反向运动时，记录纸后退，得到BCO曲线。横梁经过一定时间停顿后，再进行第二次拉伸，得图中OEF曲线，由所得拉伸图可计算试样的弹性指标。

    (4)定伸长反复拉伸试验，拉伸试样时，横梁自动在伸长限和最小伸长限范围内往返运动，记录纸运动与横梁同步，得到如图所示曲线。经一定循环次数后，测其变形大小。

    (5) 负荷循环试验 ，用于控制横梁运动，使拉伸过程中试样负荷保持不变，可进行试样蠕变及定负荷反复拉伸试验。

    C、纤维电子强力仪，是一种数据处理功能很强的电子强力测试仪器，它可以象普通强力仪器一样测量纤维的强力，也可与振动式细度仪联机使用，通过微机接口通讯自动计算单根纤维的比强度，以及计算与纤维线密度有关的单根纤维的模量与断裂比功，绘制负荷一伸长曲线。可测试纤维比强度。

    各种化学纤维热收缩的温度和热收缩率是不同的。如果把热收缩率差异较大的化学纤维混纺和交织，则在印染加工过程中，会造成纱线收缩不一，致使布面产生疵点。涤纶短纤维千热处理温度为180℃，时间30分钟。

    A、化学短纤维热收缩测试仪

    测量单根纤维干热或湿热处理前后长度的变化。纤维热收缩测试仪原理是，摄像装置逐根依次读取试样圆筒架上所挂纤维加热前和加热后长度的变化，自动计算纤维平均热收缩率和变异系数。由计算机通过显示屏监视测试过程并自动打印测试结果。

    热收缩率测量范围0～25%，热收缩率测量误差≤±0.1%，上下夹持器间距20mm

    为使收缩率测量准确可靠，应注意以下问题：

    1、所选烘箱要有足够的功率和良好的加热恒温性能，筒子放入烘箱内的位置对测试结果有较大影响，操作时筒子安放在靠近烘箱内的温度传感器部位。筒子放入烘箱后，轻轻关上烘箱门，待温度升至180℃时，才开始计时，加热时间30分钟。一个烘箱内只能放一个筒子，由于放两个筒子时间长，烘箱关门后温度下降很多，再回升至180℃所花时间长，热收缩率会偏小。

    2、纤维所加张力应保持所有纤维试样都伸直卷曲消失。

    n卷曲可以使短纤维纺纱时增加纤维之间的摩擦力和抱合力，使成纱具有一定的强力。

    A、纤维卷曲的检验方法

    (一)放大镜法

    (二)投影法

    （三）传统卷曲弹性仪

    扭力天平的平衡力对纤维加载轻负荷和重负荷，步进电机传动下夹持器升降，计数输入步进电机的脉冲数进行长度测量。通过放大镜人工目光点数25mm中纤维的卷曲波数。

    （四）自动纤维卷曲弹性仪

    采用图像处理技术检测纤维25mm长度内的卷曲数，减小人工点数纤维卷曲数的不确定性。由高精度测力传感器测试纤维所受轻负荷和重负荷，测力范围20mN，力值分辨率0.01mN，下夹持器行程40mm，长度分辨率0.01mm。

    A、单根纤维长度测量方法

    将纤维逐根伸直，测量其单根长度的方法，称为单根纤维长度测量法。

    (一)手工法

    1．石蜡油玻璃板法

    2．夹镊法

    (二)仪器法

    仪器使测量单纤维长度的自动化程度进一步提高，镊子夹取的一根待测纤维，由导板、压板与垫块之间引出，并将检测丝抬起。镊子放在滚筒上的螺旋沟槽中，用镊子在停止的位置处触动一下琴键，备琴键的记录形成所测纤维的长度根数分布。

    B、梳片式和罗拉式长度测量仪

    一、梳片式纤维长度测量仪

    整理平直的纤维束放置在梳片上，压叉将纤维束压入梳针内，露出的一端逐次抽出部分纤维，叠放到梳片的另一端，做成一端平齐的纤维束。

    二、罗拉式纤维长度测量仪

    纤维长度测量仪是选分纤维长度的另一类仪器。把纤维整理成一端平齐，使从罗拉钳口送出，平齐的一端在前，较短的纤维先脱离罗拉钳口的控制。用钳夹将脱离控制的纤维分别加以收集和称重。仪器可以得出纤维长度重量分布。

    C、切断称重法

    D、光电式长度测量方法与仪器

    1940年美国赫脱尔(Hertel)在前人关于棉条中纤维被握持的理论曲线的基础上，提出了纤维长度照影仪曲线的理论，并研究创制出光电式长度仪。仪器经过多次改进，它的基本原理仍然是基于用梳子或梳齿夹随机夹取纤维，测量伸出夹持线的纤维长度与纤维量分布，这种分布与纤维排成一端平齐的长度分布之间有一定数学关系。由于取样和整理纤维所花费时间大为减少，可以快速得到试验结果。HVI大容量纤维测试仪