纖維類測試儀器的系度測試
紡織纖維,不論是天然的還是化學(xué)的,其細(xì)度和截面形狀都有很大的不同。羊毛和一些化學(xué)纖維的截面是圓的,棉、麻,絲以及另一些化學(xué)纖維的截面是不規(guī)則的。纖維細(xì)度是影響紗線性質(zhì)最重要的因素之一,細(xì)羊毛比粗羊毛具有更高的紡紗和商業(yè)價(jià)值?;瘜W(xué)纖維的細(xì)度在制造過程中可以控制。由于纖維細(xì)度對織物某些性能的特殊作用,化學(xué)纖維近年來發(fā)展了超細(xì)纖維織物產(chǎn)品??傊?,纖維細(xì)度對成紗及織物性能的影響是十分顯著的。紡織品的彎曲剛性、懸垂性以及手感受纖維細(xì)度的影響很大。細(xì)的纖維易于彎曲,手感柔軟。
測量纖維細(xì)度的方法,大致可以有以下幾種:
1)稱重法 包括逐根測量單根纖維長度后稱重。束纖維定長切斷稱重。
(2)氣流儀法 利用氣流通過纖維產(chǎn)生的阻力大小,推求纖維比表面積,從而可以求取纖維細(xì)度大小,棉纖維氣流法所測結(jié)果與纖維線密度和成熟度有關(guān),
(3)投影直徑法 包括光學(xué)投影測量纖維直徑、液體分散法測量單根纖維直徑以及氣流分散法測量單根纖維直徑等。
(4) 單根纖維振動法測量纖維線密度。
A、氣流法測量纖維細(xì)度
棉纖維試樣在一定壓力差下的氣流儀流量讀數(shù),與纖維成熟度比M和線密度H乘積成正比。也就是說,氣流儀讀數(shù)與棉纖維成熟度和線密度兩個指標(biāo)都有關(guān)系,這個量值就稱為馬克隆值(MioronaireValue)。
橋式氣流儀,主要利用氣橋工作原理。
定流量式氣流儀,ISO10306《棉纖維——?dú)饬鞣y試成熟度的方法》中,敘述了測試細(xì)度的原理、計(jì)算公式和主要參數(shù)。
B、激光纖維細(xì)度測量儀,用激光法測量單根纖維的直徑是基于光散射原理。當(dāng)纖維橫向掠過定向良好的細(xì)窄圓形截面的激光光束時(shí),由于纖維表面對激光的散射使光束被纖維所遮斷而部分消光。當(dāng)纖維到與激光光束直徑重合位置時(shí),遮光面積具有最大值A(chǔ)m,此時(shí)光電檢測器所轉(zhuǎn)換的電信號產(chǎn)生峰值。若激光光束直徑D為一定,纖維直徑為d和最大遮光光面積Am之間存在一定數(shù)學(xué)關(guān)系。
C、纖維快速測量系統(tǒng)(AFIS方法),首先將試樣經(jīng)過開松、梳理,并用氣流將微塵、雜質(zhì)和纖維分離。進(jìn)入多孔針輥導(dǎo)氣孔中的氣流,較重的雜質(zhì)粒子在第一道逆向?qū)Я鞑壑袕睦w維和微塵中分開,并排出系統(tǒng)之外。較輕的纖維和微塵在導(dǎo)流槽空氣的作用下返回針輥。微塵在離心力作用下被分離,并被拖入多孔針輥由套筒限制的區(qū)域。纖維經(jīng)第一和第二固定梳理板的梳理后被直接送至第二針輥,由第二逆向?qū)Я鞑廴コ渲袣堄嗟碾s質(zhì),纖維在經(jīng)過第三固定梳理板作最后梳理后被空氣輸出系統(tǒng)之外。三種相分離的成分有著不同的氣流軌跡,可用光電或其他方法進(jìn)行測量。
D、振動法測量纖維線密度,采用弦振動原理,測量在一定振弦長度和張力下的纖維固有振動頻率,由弦振動公式自動計(jì)算單根纖維線密度,線密度測量范圍0.6-40dtex。近年來,國際化學(xué)纖維檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)(ISO5079-1995和國際化學(xué)纖維標(biāo)準(zhǔn)化局發(fā)布的BISFA試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn))推薦優(yōu)先采用“振動式纖維細(xì)度儀”與強(qiáng)伸儀聯(lián)機(jī)測試?yán)w維比強(qiáng)度和線密度,我國標(biāo)準(zhǔn)與國際標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)原理相同。
四、纖維強(qiáng)伸度測試儀器
紡織材料的拉伸性能主要包括強(qiáng)力和伸長兩方面。紡織品的拉伸性能與組成的纖維拉伸性能有關(guān)。天然纖維中的麻伸長小,其制品剛硬;羊毛伸長大,其制品柔軟?;瘜W(xué)纖維的強(qiáng)力和伸長可在加工過程中控制。除拉伸斷裂特性外,纖維在外力作用下的變形回復(fù)能力,影響紡織品的尺寸穩(wěn)定性和使用壽命。有時(shí)還要測定紡織材料的蠕變、應(yīng)力松弛、反復(fù)拉伸特性等。
強(qiáng)力試驗(yàn)儀器種類很多,從原理上分有機(jī)械式和電子式兩大類。機(jī)械式強(qiáng)力儀有擺錘式、斜面式和杠桿式等。從動力來源來分,有電動式、重力式、水壓式和液壓式。
A、擺錘式強(qiáng)力儀,纖維束所受力與擺桿偏轉(zhuǎn)角度的正弦成正比。
B、電子強(qiáng)力儀,電子強(qiáng)力儀測力傳感器有電阻式、電感式等。電阻式傳感器是電子強(qiáng)力儀中應(yīng)用最為廣泛的測力傳感器,其基本工作原理在于金屬電阻絲的應(yīng)變電阻效應(yīng),即電阻絲在受到外力作用時(shí)產(chǎn)生變形引起電阻變化,通過測量電阻變化推知所受外力的大小。
(1) 一次拉伸試驗(yàn),可以得到材料負(fù)一荷伸長曲線,以及試樣的斷裂強(qiáng)力、伸長、初始模量、屈服點(diǎn)應(yīng)力—應(yīng)變等指標(biāo)。
(2)應(yīng)力松弛試驗(yàn),最大伸長限設(shè)置在某一定伸長值,拉伸試樣時(shí),橫梁運(yùn)動達(dá)到設(shè)定的伸長值時(shí)自動停止。由于試樣內(nèi)應(yīng)力松弛,負(fù)荷會隨時(shí)間而逐漸減小。
(3)定伸長彈性試驗(yàn),最大伸長限設(shè)置在某一伸長值,當(dāng)拉伸試樣至最大伸長限,曲線由O到A時(shí),橫梁停止運(yùn)動,此時(shí)記錄紙也停止運(yùn)動。橫梁停頓一定時(shí)間后,由于試樣內(nèi)應(yīng)力松弛,曲線由A下降到B。然后橫梁反向運(yùn)動至試樣原始長度時(shí)自停。在橫梁反向運(yùn)動時(shí),記錄紙后退,得到BCO曲線。橫梁經(jīng)過一定時(shí)間停頓后,再進(jìn)行第二次拉伸,得到OEF曲線,由此可計(jì)算試樣的彈性指標(biāo)。
(4)定伸長反復(fù)拉伸試驗(yàn),拉伸試樣時(shí),橫梁自動在最大伸長限和最小伸長限范圍內(nèi)往返運(yùn)動,記錄紙運(yùn)動與橫梁同步。經(jīng)一定循環(huán)次數(shù)后,測其永久變形大小。
(5) 負(fù)荷循環(huán)試驗(yàn) ,用于控制橫梁運(yùn)動,使拉伸過程中試樣負(fù)荷保持不變,可進(jìn)行試樣蠕變及定負(fù)荷反復(fù)拉伸試驗(yàn)。
C、纖維電子強(qiáng)力儀,是一種數(shù)據(jù)處理功能很強(qiáng)的電子強(qiáng)力測試儀器,它可以象普通強(qiáng)力儀器一樣測量纖維的絕對強(qiáng)力,也可與振動式細(xì)度儀聯(lián)機(jī)使用,通過微機(jī)接口通訊自動計(jì)算單根纖維的比強(qiáng)度,以及計(jì)算與纖維線密度有關(guān)的單根纖維的模量與斷裂比功,繪制負(fù)荷一伸長曲線??蓽y試?yán)w維比強(qiáng)度。