04-第3章 纤维形态的表征

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4．振动测量法
纤维
上夹头 上弦座 感应振动频率 f 拨动器 下弦座 可上下移动调节 L 微弹簧夹

T=T0+R 预张力 T 调节链轮 T 链条
L
图3-21 振动（拨弦）法测纤维细度原理示意图
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四、纤维细度及其不匀对纤维集合体性质的影响
（1）对纤维本身 粗细将影响其比表面积SS，纤维的吸附性能和染色性质
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苛仁纳公式
Q S02 1 MH
1 AP 3 Q 2 K S0 L (1 ) 2
或 Q MH M 2 H S
K——系数，与纤维在管道中的排列状态有关，并受空隙率ε 的影响； △P——管道两端的压力差 ε ——空隙率，未被纤维占据的体积的比率 S0——纤维的比表面积 A——管道截面 L——管道长度 μ ——气体粘滞系数 Hs、H——分别为每厘米纤维的理论重量和实际重量（μ g） M＝ H / Hs （成熟度比，可认为是棉纤维的成熟度）
根数加权长度的变异系数
CVLn
Ln
Ln
100
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3
（2）质量(重量 )加权长度 Lm = Lw=巴布（Barbe）长度B
W l 1 B W W

lmax 0
W l dl
B w(l )l
lmax 0
w(l ) l dl
W N S l γ 为纤维密度；S为单根纤维的平均截面积
N l B N l

2
1 Ln

lmax 0
N l 2 dl
CVB 100 ( B B)
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B Ln (1 CVL2 ) n
4
（3）截面加权长度Ls Ls理论上是由质量加权长度引出,典型的表达为豪 特（Hauteur）长度H，Ls=H
Sl H S
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普通夹
微夹
理想的
图3-12 普通夹与微夹持的区别及理想夹取
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三、纤维长度分布及其相互关系 1、纤维的长度分布 2．各种分布间的相互关系
图3-13 各实测长度分布的转换计算示意图
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四、典型纤维的长度表达 1．棉纤维
(1)手扯长度 (2)主体长度: 指纤维试样中含量最多的纤维的长度; (3)品质长度: 右半部平均长度,是指比主体长度长的那一部 分纤维的重量加权平均长度; (4)基数S: 以主体长度为中心，前后5mm范围内的质量百分 数之和； (5)均匀度C=SLM (6)短绒率R: 短于20mm（ LM>31mm）或16mm（ LM≤31mm）纤 维的质量百分比。
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后罗拉
前罗拉
罗拉隔距
后罗拉 握持纤维 浮游纤维
同时握持
前罗拉 握持纤维
同时握持
图3-11 跨距长度对罗拉距离的意义
2.5％跨距长度：指离纤维梳子即钳口线3.18mm处纤维相 对根数为100％时，从钳口线到纤维根数为2.5％处的距离； 50％跨距长度是指钳口线到纤维根数为50％的距离
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2．纤维长度界限及含量值
纤维长度界限（mm） ：或称界限长度，某特定纤 维含量值C（％）条件下的纤维长度LC，如C=2.5％， 则长度界限为L2.5。
短纤维含量SFC，通过设定最大短纤维长度界限LSF 确定，基本表达形式是 SFC％（ < LSF mm）
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二、纤维长度分布的基本测量 1．一端整齐法
A
L3
O
B2 B 4
B5
B1
B3
B
图3-2 拜氏图的意义及长度求法
最大长度OC，交叉长度OL，有效长度L4B4 短纤维含量Rn
BB Rn 3 100 OB
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纤维长度的整齐度K（％）
K 100(1 L5B5 ) 100(1 ) L4 B4
8
显示
计算机
打印
100
%
累积分布函数
S ( ) F (l ) W () 或M () N ( )
50
r(l)
频率密度函数 s (l ) f (l ) w(l ) 或m() n(l )
F(l)
O
r () 为须从长度分布
lmax l
e
图3-4 累计Βιβλιοθήκη 布和频率密度函数2013-9-23
1 l max 0 S l dl S
l max
H s (l )l 0
s (l ) l dl
S ，截面的频数函数； s(l)，频率密度函数
若假设各单纤维的截面积Si 是一致的，则截面加权长 度直接等于根数加权长度。 Si =S，S(l) = N(l)· s，或s(l) = n(l)· s，
图3-15 切断称重法求等长纤维平均长度
超长纤维：指实际长度≥7mm+LN（名义长度LN≤50mm）或 ≥10mm+LN（LN>50mm）的纤维，但长度必须<1.9×LN。 倍长纤维：指未切断的纤维其长度是LN的倍数（≥2）。
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第二节 纤维的细度及其分布
一、纤维的细度表征
1．特数Nt (tex) 、分特数Ndt (dtex)
·第 2 次 第 1 次 · ·
第i次
10mm
10mm 3mm <5mm
图3-6 梳片式长度测量原理图 多用于毛、麻或仿毛类纤维长度的测量。将置于多排、等距（10mm）梳 片内的纤维条，从头端以3mm的间距夹持取下，并转移至另一相同的梳 片架上，排成一端整齐的纤维丛。然后将排齐的纤维从头端每10mm分组 取下，称重，得纤维各长度组的重量数据和长度分布直方图。
10
9.5mm 70N 皮辊 上短 厚度 下长 手柄 蜗杆 俯视
罗拉 蜗轮
图3-5 罗拉法测量原理图
我国棉纤维长度检验标准中使用的方法，采用的长度指标有 主体长度、品质长度、短纤维率、重量平均长度、长度均匀 度和基数，多被纤维须丛测量法（HVI系统）所替代。
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毛条（纤维条） 梳片
基本原理与光学显微镜测量同，试样可自动分离散落、 试样台可自动x，y方向顺序移动和快速复位，快速（１ min）、大样本（>2000根）
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图3-19 激光扫描纤维直径测量原理图
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3．气流仪法
Q P0
(μ )
P R Q
M, SS, K
L
Q
P１
图3-20 气流仪测量纤维细度原理示意图
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2．逐根测量
图3-7 Wira单纤维长度仪机构及原理示意图
Wira(英国羊毛工业研究协会)单纤维长度仪是早期用以加速测 量精梳毛条中各根纤维长度的一种半自动仪器，可以手工快 速测量单纤维的伸直长度。
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气流 单根纤维
透镜
检测器 V(40O)
光源
光束 V(0O) 气流

按纤维长短顺序伸直均匀地排列，如拜氏图； 纤维只一端对齐的伸直平行，长短混合排列，如人 工手排（罗拉法）或梳片排（梳片法）和机械自动 排（Almeter法）
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C L
最大长度点 交叉点 L2
OB4=OB3/4 B5B3=OB3/4
上 4 分位长 L4 L5 L1 下 4 分位长
B LC A
10G Ndt nLC
104 nLC Nm N dt g
n为中段纤维根数， G（ g ）、g （mg） 为所称重量
LC
图3-17 中段切断称重法示意图
一般棉LC=10或20mm，毛麻一般LC为20或30mm
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2．直径测量法
图3-18 OFDA（Optical Fiber Diameter Analyser ）100测量 仪
Nt 1000Gk L
N dt
10000Gk L
2．旦数ND
9000Gk 9 ND Ndt L 10
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3．公制支数Nm
Nm L 10000 Gk N dt
4．直径与截面积
d 4 103 N D 11.89 9 γ ND γ

4 10 2
检测 一端齐试样 电容器
A/D
控制
导杆
移动
电动
机
图3-3 Almeter长度测量仪工作原理示意图
原理：电容值与极板间的纤维质量（Δ m=S(l)· l· Δ γ(l)）成正 比，假设纤维密度γ(l)不随纤维丛长度而变，极板宽度l为常 数，则长度l处的纤维含量只与纤维丛的截面积S(l)有关。
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图3-8 AFIS纤维长度测量原理图
AFIS (Advanced Fiber Information System)，Uster公司，用红 外光束快速检测单根棉纤维的长度，以及直径、棉结和杂质 的尺寸及数目的单纤维测试仪
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3．纤维须丛法

光照影法(HVI，High Volume Instruments )
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毛丛长度光测量系统 毛丛强度测 量固定夹头 移动夹头
控制箱
断裂毛丛称量
图3-14 ATLAS结构及毛丛长度测量原理
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3．等长切断化纤
纤维长度
LCW
LS LC LSS