紡織材料學(xué) 纖維形態(tài)的表征課件.ppt

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1、第三章纖維形態(tài)的表征纖維的形態(tài)（幾何外觀形態(tài)）表征是指:纖維的長(zhǎng)度、細(xì)度、截面形狀、卷曲或轉(zhuǎn)曲等與紡織加工參數(shù)的確定，紗線、織物質(zhì)量、性能和風(fēng)格有關(guān)纖維長(zhǎng)度直接影響纖維的加工性能和使用價(jià)值，反映纖維本身的品質(zhì)與性能，是纖維最重要指標(biāo)之一，是紡織加工中的必檢參數(shù)。第一節(jié)纖維的長(zhǎng)度及其分布一、纖維長(zhǎng)度指標(biāo)的基本表達(dá)1．纖維長(zhǎng)度纖維長(zhǎng)度值是一個(gè)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)，其基本表達(dá)是纖維長(zhǎng)度平均值（數(shù)學(xué)期望值）和離散值（長(zhǎng)度變異系數(shù)）。根據(jù)加權(quán)對(duì)象不同分為：纖維根數(shù)加權(quán)長(zhǎng)度纖維質(zhì)量加權(quán)長(zhǎng)度纖維截面加權(quán)長(zhǎng)度（1）纖維根數(shù)加權(quán)長(zhǎng)度以纖維根數(shù)加權(quán)平均的長(zhǎng)度，簡(jiǎn)稱(chēng)根數(shù)（加權(quán)）平均長(zhǎng)度，接近手排法、Wira法、AF

2、IS法的測(cè)量結(jié)果。表達(dá)式為：根數(shù)加權(quán)長(zhǎng)度的變異系數(shù)為：圖3-1纖維長(zhǎng)度分布示意圖（2）纖維質(zhì)量加權(quán)長(zhǎng)度由分組稱(chēng)重方法得到，又稱(chēng)重量加權(quán)長(zhǎng)度。一般采用羅拉法或梳片法。最為經(jīng)典的表達(dá)是巴布長(zhǎng)度B：巴布長(zhǎng)度的變異系數(shù)：巴布長(zhǎng)度（重量加權(quán)平均長(zhǎng)度）恒大于根數(shù)加權(quán)平均長(zhǎng)度（3）纖維截面加權(quán)長(zhǎng)度理論上是由質(zhì)量加權(quán)長(zhǎng)度引出的。假設(shè)對(duì)應(yīng)某一長(zhǎng)度的纖維密度不變，纖維長(zhǎng)度的加權(quán)值只與截面的頻數(shù)函數(shù)或頻數(shù)密度函數(shù)相關(guān)。典型的表達(dá)為豪特長(zhǎng)度H：豪特長(zhǎng)度的變異系數(shù)：2．纖維長(zhǎng)度界限及含量值（1）長(zhǎng)度界限或稱(chēng)界限長(zhǎng)度，是在某特定纖維含量值C（％）條件下的纖維長(zhǎng)度LC，即超出此長(zhǎng)度LC纖維的含量為C。長(zhǎng)度界限主

3、要用于長(zhǎng)纖維的表達(dá)，是控制牽伸隔距的重要、甚至唯一的參數(shù)。（2）短纖維含量長(zhǎng)度在某一界限以下的纖維所占的百分率SFC。通常都以重量加權(quán)法測(cè)量，故傳統(tǒng)的短纖維含量是短纖質(zhì)量的百分比：SFCn>SFCs>SFCw二、纖維長(zhǎng)度分布的基本測(cè)量1．一端整齊法：拜氏圖，羅拉法、梳片法、Almeter法圖3-2拜氏圖的意義及長(zhǎng)度求法（1）拜氏圖：一端整齊、長(zhǎng)短挨序、密度均勻的纖維長(zhǎng)度排列圖（縱坐標(biāo)為纖維長(zhǎng)度、橫坐標(biāo)為纖維根數(shù)累積數(shù)）采用作圖法求各長(zhǎng)度指標(biāo)：最大長(zhǎng)度、交叉長(zhǎng)度、有效長(zhǎng)度、短纖維百分率等圖3-3Almeter長(zhǎng)度測(cè)量?jī)x工作原理示意圖圖3-4累積分布和頻率密度函數(shù)（2）Almeter測(cè)

4、量法可得到豪特長(zhǎng)度分布、巴布長(zhǎng)度分布和須從曲線圖，及各長(zhǎng)度特征值。圖3-5羅拉法測(cè)試原理（3）羅拉法：棉纖維可得到質(zhì)量加權(quán)的長(zhǎng)度分布數(shù)列或直方圖。圖3-6梳片式長(zhǎng)度測(cè)量原理圖（4）梳片法：毛、麻、仿毛類(lèi)纖維可得到重量加權(quán)的各項(xiàng)指標(biāo)，一般給出重量加權(quán)平均長(zhǎng)度、主體長(zhǎng)度、基數(shù)、短毛率等指標(biāo)。2．逐根測(cè)量圖3-7Wira單纖維長(zhǎng)度儀機(jī)構(gòu)及原理示意圖手工快速測(cè)量單纖維的伸直長(zhǎng)度（1）Wira法：毛纖維圖3-8AFIS纖維長(zhǎng)度測(cè)量原理圖（2）AFIS法：棉纖維可得到長(zhǎng)度指標(biāo)：根數(shù)和質(zhì)量加權(quán)平均長(zhǎng)度、品質(zhì)長(zhǎng)度、上四分位長(zhǎng)度、短纖維含量等。目前唯一自動(dòng)化、高速測(cè)量單纖維長(zhǎng)度的儀器。3．纖維須叢法

5、圖3-9纖維長(zhǎng)度照影機(jī)測(cè)量原理解析圖（1）光照影法（HVI）是一種大容量棉纖維測(cè)試儀，可以測(cè)量原棉品質(zhì)的多個(gè)指標(biāo)，如長(zhǎng)度和長(zhǎng)度均勻度、跨距長(zhǎng)度、短纖維指數(shù)、強(qiáng)力和伸長(zhǎng)率、細(xì)度和成熟度、色澤、雜質(zhì)和棉結(jié)以及含水率等。圖3-11跨距長(zhǎng)度對(duì)羅拉距離的意義圖3-10纖維長(zhǎng)度累積分布與透光曲線普通夾微夾理想的圖3-12普通夾與微夾持的區(qū)別及理想夾取（2）微夾取法三、纖維長(zhǎng)度分布及其相互關(guān)系1、纖維的長(zhǎng)度分布按加權(quán)方式：根數(shù)加權(quán)長(zhǎng)度、質(zhì)量加權(quán)長(zhǎng)度、截面加權(quán)長(zhǎng)度分布等；按微積分關(guān)系：長(zhǎng)度頻率分布f(l)、長(zhǎng)度累積分布F(l）、長(zhǎng)度二次累積須叢曲線r(l）；由于所測(cè)長(zhǎng)度分布大多數(shù)為累積或須叢分布，

6、故根據(jù)微分關(guān)系進(jìn)行查分或求導(dǎo)轉(zhuǎn)化為長(zhǎng)度頻率分布f(l)，計(jì)算各長(zhǎng)度特征值。2．各種分布間的相互關(guān)系圖3-13各實(shí)測(cè)長(zhǎng)度分布的轉(zhuǎn)換計(jì)算示意圖四、典型纖維的長(zhǎng)度表達(dá)1．棉纖維（1）手扯長(zhǎng)度手扯長(zhǎng)度測(cè)量方法為：手扯后將纖維整理成一端整齊的纖維束，用直尺量出該纖維束中大多數(shù)纖維所具有的長(zhǎng)度。手扯長(zhǎng)度與羅拉式儀器檢驗(yàn)的主體長(zhǎng)度接近。是目前國(guó)內(nèi)原棉檢驗(yàn)中必測(cè)的長(zhǎng)度值。（2）羅拉法測(cè)量的長(zhǎng)度指標(biāo)主體長(zhǎng)度：一批棉樣中含量最多的纖維的長(zhǎng)度；品質(zhì)長(zhǎng)度：比主體長(zhǎng)度長(zhǎng)的那一部分纖維的重量加權(quán)平均長(zhǎng)度，又稱(chēng)右半部平均長(zhǎng)度；基數(shù)：以主體長(zhǎng)度為中心，前后5mm范圍內(nèi)的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)之和；均勻度：基數(shù)與主體長(zhǎng)度的乘積

7、；短絨率：短于20mm（LM>31mm)或16mm（LM<31mm）纖維的質(zhì)量百分比。2．毛、麻纖維（1）毛纖維自然長(zhǎng)度：羊毛卷曲波動(dòng)的中心線伸直，而卷曲保留不變時(shí)的長(zhǎng)度；伸直長(zhǎng)度：卷曲消失，纖維伸直但無(wú)伸長(zhǎng)時(shí)的長(zhǎng)度。所有測(cè)量得到的長(zhǎng)度都接近自然長(zhǎng)度。圖3-14ATLAS結(jié)構(gòu)及毛叢長(zhǎng)度測(cè)量原理可以測(cè)得毛叢長(zhǎng)度，計(jì)算得到平均長(zhǎng)度、均方差及其變異系數(shù)。由梳片式長(zhǎng)度分析儀可以得到：加權(quán)主體長(zhǎng)度LM：分組稱(chēng)重時(shí)連續(xù)最重四組的加權(quán)平均長(zhǎng)度；質(zhì)量加權(quán)平均長(zhǎng)度Lm和變異系數(shù)CVLm