各種纖維在自然伸展?fàn)顟B(tài)下都有不同程度的彎曲或蜷縮,它的投影長(zhǎng)度為自然長(zhǎng)度。纖維在充分伸直狀態(tài)下兩端之間的距離稱為伸直長(zhǎng)度,即纖維伸直但不伸長(zhǎng)時(shí)的長(zhǎng)度,也即一般所指的纖維長(zhǎng)度。紡織纖維的長(zhǎng)度是其外部形態(tài)的主要特征之一,各種紡織加工用的纖維中,天然纖維的度根據(jù)其種類的不同,具有各自的長(zhǎng)度分布;化學(xué)短纖維通常是根據(jù)所模仿的天然纖維的平均長(zhǎng)度進(jìn)行等長(zhǎng)切斷或異長(zhǎng)度牽切的,而化纖長(zhǎng)絲則不進(jìn)行切斷。一般來(lái)說(shuō),能夠滿足紡織加工使用性能要求的纖維,其長(zhǎng)度L與纖維直徑D之比為10~10。纖維長(zhǎng)度在紡織加工工藝上的重要性僅次于纖維細(xì)度,它影響織物和紗線的品質(zhì),而且是確定紡紗系統(tǒng)及工藝參數(shù)的重要因素。

應(yīng)用領(lǐng)域

紡織材料

作用

確定紡紗系統(tǒng)及工藝參數(shù)

紡織纖維長(zhǎng)度分布與指標(biāo)

纖維自然長(zhǎng)度與纖維伸直長(zhǎng)度之比,稱為纖維的伸直度。天然短纖維及部分拉斷化學(xué)纖維的長(zhǎng)短不齊形成一定的長(zhǎng)度分布,纖維長(zhǎng)度因纖維種類的不同和各自測(cè)量方法的不同而不同。在實(shí)用中,根據(jù)統(tǒng)計(jì)或物理意義有許多不同的纖維長(zhǎng)度指標(biāo),但根據(jù)纖維長(zhǎng)度指標(biāo)的共性表達(dá)意義,可歸納為纖維長(zhǎng)度的集中性指標(biāo)和離散性指標(biāo)兩類。集中性指標(biāo)表示纖維長(zhǎng)度的平均性質(zhì),離散性指標(biāo)表示纖維長(zhǎng)度的不勻情況。長(zhǎng)度分布圖有三種形式,即長(zhǎng)度頻率分布、長(zhǎng)度一次累積頻率分布和長(zhǎng)度二次累積頻率分布,三者之間存在一定數(shù)學(xué)關(guān)系。頻率分布又可分為兩大類,一類以根數(shù)為單位進(jìn)行計(jì)量的,稱為纖維長(zhǎng)度計(jì)數(shù)頻率分布和纖維長(zhǎng)度計(jì)數(shù)累積頻率分布;另一類以質(zhì)量為單位進(jìn)行計(jì)量的,稱為纖維長(zhǎng)度計(jì)重頻率分布和纖維長(zhǎng)度計(jì)重累積頻率分布。相應(yīng)的長(zhǎng)度指標(biāo)為計(jì)數(shù)平均長(zhǎng)度、計(jì)數(shù)長(zhǎng)度變異系數(shù)和計(jì)重平均長(zhǎng)度、計(jì)重長(zhǎng)度變異系數(shù)。

纖維長(zhǎng)度分布

紡織纖維長(zhǎng)度

短纖維的纖維長(zhǎng)度都按一定規(guī)律分布,分布曲線通常為偏態(tài)的近高斯分布或泊松分布。常規(guī)手排法纖維長(zhǎng)度實(shí)驗(yàn)是在黑絨板上將纖維試樣整理成一端平齊、密度均勻并由長(zhǎng)到短順次排列的纖維束,如右圖所示。纖維長(zhǎng)度的集中性指標(biāo)

(1)纖維加權(quán)平均長(zhǎng)度。紡織纖維長(zhǎng)度的集中性指標(biāo),指一束纖維試樣中長(zhǎng)度的平均值。根據(jù)測(cè)試方法不同,可分為計(jì)數(shù)加權(quán)平均長(zhǎng)度、計(jì)重加權(quán)平均長(zhǎng)度和調(diào)和平均長(zhǎng)度等。主要用于毛、麻、絹和化學(xué)短纖維。

(2)主體長(zhǎng)度(L)。主體長(zhǎng)度是常用的紡織纖維長(zhǎng)度指標(biāo)之一,指一束纖維試樣中根數(shù)最多或質(zhì)量最大的一組纖維的長(zhǎng)度,稱計(jì)數(shù)或計(jì)重主體長(zhǎng)度。

(3)品質(zhì)長(zhǎng)度(L)。品質(zhì)長(zhǎng)度是用來(lái)確定紡紗工藝參數(shù)的紡織纖維長(zhǎng)度指標(biāo),又稱右半部平均長(zhǎng)度或上半部平均長(zhǎng)度,采用不同測(cè)試方法得出的品質(zhì)長(zhǎng)度不同,目前主要指可見(jiàn)光掃描式長(zhǎng)度分析儀測(cè)得的比平均長(zhǎng)度長(zhǎng)的那一部分纖維的計(jì)數(shù)加權(quán)平均長(zhǎng)度。計(jì)重(羅拉式儀器法)主體長(zhǎng)度以上的平均長(zhǎng)度亦稱右半部平均長(zhǎng)度。

(4)跨距長(zhǎng)度( Span Length)??缇嚅L(zhǎng)度是使用HVI系列數(shù)字式照影儀測(cè)得的纖維長(zhǎng)度指標(biāo)。該指標(biāo)的測(cè)定是利用伸出梳子的纖維的透光量與纖維層遮光量即纖維相對(duì)根數(shù)成函數(shù)關(guān)系的特性來(lái)快速測(cè)定纖維長(zhǎng)度及長(zhǎng)度整齊度??缇嚅L(zhǎng)度是指采用梳子隨機(jī)夾持取樣(纖維須叢),纖維由夾持點(diǎn)伸出的長(zhǎng)度。所形成的分布是纖維長(zhǎng)度計(jì)數(shù)的二次積分函數(shù),可在照影儀上自動(dòng)快速測(cè)出,并且已成為重要的長(zhǎng)度指標(biāo)。棉纖維常采用2.5%的跨距長(zhǎng)度。

(5)手扯長(zhǎng)度( Staple Length)。手扯長(zhǎng)度是在手感目測(cè)的檢驗(yàn)方法中,用手扯尺量法測(cè)得的棉纖維長(zhǎng)度。測(cè)定時(shí)用手批的方法整理纖維,并除去絲團(tuán)、雜質(zhì)使其成為伸直平行端平齊的纖維束,在黑絨板上量取平齊端到另一端不露黑絨板處的長(zhǎng)度即為手扯長(zhǎng)度,其度量單位為毫米(mm),以組距1mm的單數(shù)值表示,如28mm、29mm等。各國(guó)的手扯長(zhǎng)度值是不同的,這是根據(jù)使用的儀器長(zhǎng)度來(lái)定義的。

纖維長(zhǎng)度的離散性指標(biāo)

(1)纖維長(zhǎng)度的均方差和變異系數(shù)。包括計(jì)數(shù)分布的均方差和變異系數(shù)及計(jì)重分布的均方差和變異系數(shù)。

(2)短絨率。計(jì)數(shù)和計(jì)重纖維長(zhǎng)度分布曲線中短于一定界限長(zhǎng)度的纖維量與總量的百分?jǐn)?shù)稱為短絨率,分別稱為計(jì)數(shù)短絨率和計(jì)重短絨率。界限長(zhǎng)度按纖維品種不同而有不同規(guī)定,如細(xì)絨棉為16mm,長(zhǎng)絨棉為20mm,綿羊毛為30mm等。

(3)超長(zhǎng)纖維與倍長(zhǎng)纖維。切斷化學(xué)短纖維中因設(shè)備故障夾入的切斷不完全,長(zhǎng)度超過(guò)切斷長(zhǎng)度的纖維稱為超長(zhǎng)纖維;長(zhǎng)度為其名義長(zhǎng)度兩倍及以上的化學(xué)短纖維稱為倍長(zhǎng)纖維。超長(zhǎng)纖維和倍長(zhǎng)纖維的質(zhì)量占總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)分別稱為超長(zhǎng)纖維率和倍長(zhǎng)纖維率。這些纖維在紡紗牽伸中無(wú)法正常運(yùn)動(dòng),會(huì)造成疵點(diǎn),影響纖維的可紡性和成品質(zhì)量。

(4)纖維長(zhǎng)度整齊度。一般指計(jì)數(shù)平均長(zhǎng)度與計(jì)數(shù)平均長(zhǎng)度以上平均長(zhǎng)度(上半部平均長(zhǎng)度)的比值。

紡織纖維長(zhǎng)度測(cè)量方法

近一個(gè)半世紀(jì)以來(lái),紡織纖維長(zhǎng)度測(cè)量方法和儀器已發(fā)展了40多類10余種,但常規(guī)使的基本上有以下幾類。

(1)長(zhǎng)絲纖維一般采用測(cè)長(zhǎng)的方法,包括測(cè)化纖長(zhǎng)絲的長(zhǎng)度和蠶繭的可解舒絲長(zhǎng)等。但對(duì)于成筒的長(zhǎng)絲,一般按筒重和絲的線密度計(jì)算長(zhǎng)度。

(2)天然短纖維和化學(xué)纖維的切銜纖維或牽切拉銜纖維。

①逐根測(cè)量法:有人工或螺桿儀器協(xié)助逐根伸直測(cè)量、鋪纖器鋪于逆向黑色鼠皮絨布上人工測(cè)量、分散平面上投影放大測(cè)曲線軌跡長(zhǎng)度、氣流輸送中測(cè)遮光時(shí)間等。積累一定數(shù)據(jù)量后用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法計(jì)算計(jì)數(shù)平均長(zhǎng)度、計(jì)數(shù)長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)差、計(jì)數(shù)長(zhǎng)度變異系數(shù)、短絨率、倍長(zhǎng)纖維率以及其他指標(biāo)(主體長(zhǎng)度、長(zhǎng)度整齊度、交又長(zhǎng)度等)。

②成束一端排齊測(cè)量法:將纖維樣品用人工或儀器運(yùn)用梳片梳理等方法排成伸直、平行、一端平齊的纖維束后利用壓縮測(cè)截面面積,或利用電容介電系數(shù)法測(cè)截面面積,或利用遮光法測(cè)截面面積,測(cè)出計(jì)數(shù)一次累積(積分)曲線,經(jīng)電子計(jì)算機(jī)微分后,求出各種集中性指標(biāo)和離散性指標(biāo)。

③平行排列測(cè)量法:對(duì)已整理成伸直、平行、一端平齊的纖維束,從不整齊的一端逐步抽拔出纖維,在黑絨板上依次排列成纖維長(zhǎng)度排列圖,利用作圖法計(jì)算各種長(zhǎng)度集中性指標(biāo)和離散性指標(biāo)。

④分組稱重測(cè)量法:對(duì)已整理成伸直、平行、一端平齊的纖維東,從不整齊的一端,按長(zhǎng)度逐步抽取出不同長(zhǎng)度的組(利用梳片式儀器、羅拉式儀器或滾車式儀器等),再分別用稱重法或反光強(qiáng)度法測(cè)量各組的質(zhì)量,得到計(jì)重頻率分布曲線,然后用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法計(jì)算各種集中性指標(biāo)和離散性指標(biāo)。

⑤計(jì)數(shù)二次累積曲線測(cè)量法:從纖維樣塊中或均勻4維條中用梳夾拔取纖維束,使纖維伸直平行后,采用遮光法或切斷稱重法獲得計(jì)數(shù)二次累積曲線,用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法計(jì)算集中性指標(biāo)和離散性指標(biāo)。