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棉纤维长度测量技术的创新性探讨

来源:印染在线 发布时间:2011年09月20日

摘要:将棉纤维试样用包埋技术进行介质固定,然后进行横向连续10μm渐进切割,每切割一次用CCD图像采集系统摄取横切面放大图像,并输入计算机。通过图像软件技术对数据进行处理,实现单根棉纤维空间立体再造。然后依据空间立体图像,通过计算而得到每根纤维的真实拉直长度。依据新的长度测量技术,可统计计算所有试样中棉纤维的详细长度分布,是纤维长度测量理论与测量技术的一次创新,基于此理论与技术开发的短纤维率测量仪将填补国内空白,纺织应用前景广阔。

 

棉花流通体制改革以及检验体制改革实施以来,棉花生产、加工、检验、流通等环节存在的一个个技术难题相继被攻克,纺织行业也得到了空前发展。在纺纱过程中,异纤和短绒含量是两个重要的指标,影响着纱线的质量和制造成本,一直受到高度重视。那么,如何准确掌握棉短绒的含量和分布状况,并合理地控制,是当前研究的重要课题。棉纤维长短一定程度上决定了企业的经济效益,长期以来,人们一直高度关注却又缺乏理想的检测手段,传统的检测方法中,存在着测试结果误差大、不稳定、检测速度慢等缺点,已不能适应现代精细化管理的要求。因此,探讨创新性测量理论、开发创新性测量技术,攻克新的技术难题,很有必要也很重要。本文就从新的棉纤维长度测量理论与测量技术进行探讨。

1 国内现有棉纤维长度测量方法及技术优劣分析
    1.1 棉纤维长度定义
    由于棉纤维在自然状态下具有弯曲或者卷曲的特性,因此棉纤维长度的定义有几种,在自然状态下,棉纤维的投影长度为自然长度。纤维在充分伸直状态下的长度,成为伸直长度,也即一般所指的纤维长度。但由于每根纤维测量的难度,又引入纤维束的测量,并依据分布原理定义了纤维的主体长度代替整个纤维束的长度,类似的平均长度、上半部平均长度、长度整齐度等指标就产生。本文研究的测量长度是指单根棉纤维伸直长度的测量。
    1.2 长度指标的重要性
    长度是棉花纤维品质的一项重要指标,是考核棉花品种优劣的主要内容,也是确定棉花价格的主要依据。在纺织工业中,影响成纱质量的指标主要有纤维长度、强度、细度等。纤维长度指标在纺织工业中占有举足轻重的位置,一般来讲,长度越长、短纤维率越低、长度整齐度越好,棉花的可纺性就越高,落棉率就越低,也越有利于纺纱,长度一致性好的棉花的经济价值就越高。正是由于棉花长度指标的重要性,一直以来人们就想探寻出棉花长度的真实值,从棉花交易有记录开始,人们就一直将长度作为一个重要指标来界定棉花的价值,在现行棉花标准中,长度依然是棉花重要的品质指标之一【1】。
    1.3 长度指标的检测困境
    检验棉纤维长度的方法逐根测试法、分组测试法和不分组测试法。按照检测手段分为感官检验方法(手扯尺量法)和仪器检验法两大类。逐根测量法是最基本也是最繁琐的方法,一般依靠人工逐根测量,正是因为繁琐,因此仅作为教学研究用。国际标准(ISO)把逐根测试法(样本量500根)这一基础方法作为参照方法,但测试为手工操作,繁琐费时,且在纤维拉直时会带来一些误差。
    把随机取样的一束棉纤维从长到短排列起来,可以得到长度分布“拜氏图”,“拜氏图”对于研究棉纤维长度具有很高的指导意义,但由于纺织用纤维很细,1g棉纤维约有22万根,用常规的方法完成排列几乎是不可能的,所以“拜氏图”一般只作为理论分析用。
    多年来,人们积极寻求探索测量棉纤维长度指标的方法。但局限于技术的限制,棉纤维长度测试方法的研究多囿于“统计学”思路,现有的检测方法与测量技术,只是局限于对一束棉纤维长度的测量,单根棉纤维的长度只是理论的实验室数据,无法应用到贸易与商业环节。
    1.4 现有检测仪器的发展及其局限性
    机械式棉纤维长度检验仪器的典型代表,也是目前公认的测量比较准确的长度仪器,即Y111型罗拉长度分析仪法(GB/T 6098.1)和Y121梳片式长度仪法(GB/T 13779)。前者测量费工费时,而且测量出的长度数据是一组以2mm为级距分布的修正数据,最终计算得出的长度是主体长度,后者测量较快,但准确度不高,易受操作人员手法、熟练程度的影响。
    随着光电技术的发展,又出现了照影仪,代表仪器为上世纪70年代美国思彬莱公司生产的530照影仪,其原理是利用光电技术扫描纤维束获得照影仪曲线,对曲线分析获得长度数据。另外我国自主研制了Y146光电长度仪法(/T6089.2)。该测试方法优点是操作简便,仪器价格低廉,缺点是测试指标少,重复性、再现性较差,测试得到的光电长度值再与Y111主体长度比较并力求靠近。由于近年来我国标准长度采用照影仪曲线的上半部平均长度,与Y111主体长度有差异,因此基本被淘汰。

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