微观察技术如何应用于棉纺织业上（四）
| 日期：06-04-07 10:07:36 编辑：亚洲纺织联盟网 |
[b](4)棉纤维成熟度测定方法：(气流法Cotton fibres- Determination of maturity: Air Flow method)[/b] 此方法是通过开松良好、清洁、无规则取向的棉纤维组成的多孔塞，在两种指定条件下对气流的阻力，从而测定棉纤维成熟度的方法。 适用于试验从棉包、棉卷、梳棉棉网生条或其它来源的皮棉中取出的棉纤维。马克隆值 micronare value的定义： 一定量棉纤维在规定条件下的透气性的量度，以马克隆刻度表示。马克隆刻度是建立在已由国际协议确定其马克隆值的成套“国际校准棉花标准”的基础上。此方法之原理： 试样筒内放入指定质量的棉纤维试样，再先后压成两种不同的固定面积，形成纤维多孔塞。测量试样在两种不同的压缩状态下的透气性。在每一种压缩状态下，气流以指定的流量通过试样，在压力计上指示出试样上下的压力降，以毫米水柱高度表示。得到两个压力降，一个松压纤维塞的压力降用PL标示，另一个紧压纤维塞的压力降用PH标示。这两个压力降用适当的公式可以换算出成熟度比或成熟纤维百分率和纤维线密度。由PL独自决定马克隆值。装置和材料设备：天平：称量至少4g，分度值0.04g，气流仪。压缩样筒：放入4g试样，插入压缩活塞后，两块多孔板之间的松压纤维塞的密度为0.1911g/cm3。测量试样透气性的器件，由下列部分组成：a. 一合适的气泵；b. 若干阀或其它器件，用于控制通过试样的气流；c. 一流量计，用于指示通过试样的气流，以便调整到指定的流量；d. 一压力计，用于测量试样上下的压力降。校准棉样：提供PL和PH标准值的国际校准棉花标准或中国纤维检验局校准棉样样品制备装置： 纤维混合器或原棉杂质分析机，用刺棍开松，固定网板集棉，能制备开松良好、清洁、无规则取向、混合均匀的样品。固定网板集棉可达到无规则取向、混合均匀、优于回转尘笼集棉。外进风有利于样品的湿度平衡，优于循环风。 在标准条件调湿样品，在流动空气中4h，或在静止空气中12h。不需要预调湿，如果在标准大气中用外进风的纤维混合器制备样品，则可缩短调湿时间。抽样和试样数量： 按照GB 1103的规定抽取检验用样品，一批棉花中如果只取样一筒，则至少从中试验2个试样。如果取样一筒以上，则每筒检验用样品中至少试验1个试样，或者按照GB 6097的规定抽取实验室样品。每份实验室样品中至少试验2个试样。每个试样做两次试验。操作： 每天在做一系列试验前，预先对气流仪作必要的调整，样品经开松、除杂、混合并经调湿，然后按照第7章规定的试样数量从样品中称取试样，试样质量为4.00±0.01g。 用手指把已称重的试样分成4至6部分，每部分絮成直径约5至7cm的一团。仪器置于“装样”状态 ，小心把第一部分塞入试样筒，铺满底部所有角落。逐次塞入其它部分。注意要把整个试样所有纤维都塞进去，不要遗漏任何纤维。插入压缩活塞并锁紧定位，不要让纤维粘附在试样筒壁和压缩活塞之间。仪器置于“松压试验”状态 ，使气流以对松压纤维塞指定的流量通过试样，10s后在仪器的压力计标尺上记下压力降读数PL，准确到1mm水柱。接着仪器置于“紧压试验”状态 ，使气流以对紧压纤维塞指定的流量通过试样，10s后在仪器的压力计标尺上记下压力降读数PH，也准确到1mm水柱。结果的计算和表示： 公式由每一对PL和PH读数换算出成熟度比M、成熟纤维百分率Pm以及其它指标。再计算从同一样品中取出的若干试样的压力降读数PL及PH的平均值以及其它换算值的平均值。公式计算：A1 用式(A1)换算出成熟度比M： M = 0.247PL0.125 (PL / PH)2 - - - - - - - - - - - (A1)A2.用式(A2)换算出成熟纤维百分率Pm(%)： Pm = 95.0 (PL / PH) - 50.8 - - - - - - - - - - - (A2)A3.用式(A3)换算出纤维线密度H (mtex)： H = (60000 / PL) * (PH / PL)1.75 - - - - - - - - - - - (A3)A4.用式(A4)换算出马克隆值Mike(mic)： Mike = 0.60 + (850 / PL) + 40 - - - - - - - - - - - (A4)马克隆值： 除以上各种方法测试棉纤维的成熟度外，马克隆值亦是棉纤维的成熟综合指标之一，马克隆值指标更能比较全面地说明棉花同纺纱工艺和产品质量的关系，现今国际上己广泛应用于棉花分级，纺纱工艺参数，质量价值评估等层面上，故值得深入探讨。棉纤维“马克隆值”试验方法（Test method for micronaire Value of cotton fibres） 此方法通过测量由松散、随机排列的一定量棉纤维组成的纤维塞在指定条件下的透气性，从而测定棉纤维的马克隆值的方法。 适用于从棉包、棉卷、生条或其它来源皮棉中取出的随机排列的棉纤维。原理： 气流通过由试验试样组成的纤维塞，在刻度尺上指示出透气性的变化，以能过纤维塞的流量或纤维塞两端的压力差表示。试样的质量和体积对确定型式的仪器是常数。指示透气性变化的刻度可以用马克隆值单位标定，亦可用流量或压力差的适当单位来表示。并用预先确定的换算曲线或统计关系，把观察读数换算成马克隆值。设备和材料：天平：称量足以称出气流仪要求的试样，准确度为被称量的±0.2％。气流仪主要部件为：压缩样筒：有两个多孔板，放入指定质量的试样，经压缩后，试样密度0.160-0.30/cm3。测量试样透气性的器具，包括：a 一只适用的气泵。b 一只或几只阀门或其它器具，用于控制通过压缩样筒内试样的空气流量或试样两端的压力差。c 压力计：用于测量试样两端要求的空气压力差；流量计：用于指示通过试样的空气流量。各种气流仪之操作：Y145C型气流仪技术规格及校准和操作仪器技术规格： 流量示值范围：1.0-6.5L/min。 测量范围：2.3-6.0mic。 试样质量：5±0.01g。 压力差：200mm水柱。仪器校准： 用水平调节螺丝调节仪器水平状态。翻开仪器上面罩盖，将压力计上端玻璃弯头取下，放上小漏斗，将蒸镏水徐徐灌入压入压力计，至压力计液面的新月形弧与上刻线相切。接通电源，开启电动机，检查抽气泵运转是否正常、稳定而无杂音。 检查仪器是否漏气，用橡皮塞头封闭试样筒上口，抽气使压力计的水柱下降到200mm，然后把调节阀调到试样筒间的橡皮管紧紧封闭，观察5min，压力计液面上升不得超过1mm。 检查管道是否阴塞：试样筒内不放任何东西，把流量调到最大值，允许压力计液面下降1mm左右，表明管道未阻塞。 仪器在机械上调整后，至少用三种校准棉样进行检查。 开启并调节气流调节阀，使压力计液面的新月形与下刻线相切。在刻度尺上与转子顶部相应的水平位置处读取马克隆值，估计到小数点后二位。然后关闭气流调节阀，取出试样。在观察液面或转子位置时眼睛应处在同一水平位置，以减少视差。 若同一试样需试验二次，则用手扯松试样，重复A2.3条的规定，进行第二次测量。GJC-01、MJQ-175便携式气流技术规格及校准和操作：仪器技术规格： 测量范围：2.5-6.5mic 试样质量：8±0.016g。仪器校准： 将仪器放置在平稳工作台上，呈水平状态，接通电源。把校正阀插入试样筒内（以扭转动作插入）。将手柄扳到前下方限定位置。将校正阀顶端的圆柱向上拉至限定位置，检查指针是否指在2.5mic，如果不在2.5mic，调节零位调节阀（左侧的一个旋钮）。将校正阀顶端的圆柱向下按入限定位置，检查指针是否指在6.5mic，如果不在6.5mic，调节量程调节阀（右侧的一个旋钮），至指针准确对准二个标记，手柄扳到后上方取出校正阀。标准条件化： 调湿和试验用标准大气：应符合GB 6529的规定，温度为20±2℃，相对湿度为65％±3％。在标准大气中调湿试验样品，时间不少于4h。试验试样： 按照GB 6097的规定或有关方面事先的协议，取出足够的试验样品。抽取度试样品，用原棉杂质分析机除去杂质，调湿后按该仪器指定的质量称取2---3份试样，称重准确度为试样质量的±0.2％。操作： 试验前按仪器说明书对仪器作必要的调整。取覆盖待测样品范围的高中低三种不同马克隆值的校准棉样校准仪器，每种校准棉样至少试验两个试样，以检查仪器的调整是否正确，给出的试验结果是否在正确水平。 如果每种校准棉样两个试样的结果与标准值之间的差异超过±0.10马克隆值刻度单位，则认为仪器的性能符合要求。 如果两个试样的平均值与标准值之间的差异超过±0.10马克隆值刻度单位，则按照上述程序复试，如果这种棉花复试的两个新试样的平均值与标准值之间的差异不超过±0.10马克隆刻度单位，则结果是合格的；如果其差异继续大于±0.10马克隆刻度单位，那就或者再次调整仪器，并重复上述校验程序或者在已确定的差异的基础上，对以后试验的样品的试验值加上适当的修正值。 将试样分几次均匀装入试样筒，切勿丢失纤维。插入压缩活塞锁在固定位置。使气流以适当的流量或压力通过试样，在仪器流量计或压力计的刻度尺上记下读数，精确到±1％左右。 一份样品试验两个试样，如果这两个试样的马克隆值差异超过±0.10，则从同一样品中再试验一个新试样，由三个试样计算平均值。结果的计算和表示： 对于刻度尺以马克隆值分度的仪器、计算同一样品试验的所有试样的读数的平均值，报告结果修约到0.1马克隆值。 对于刻度尺不是以马克隆值分度的仪器，把直接读数由预先确定的换算曲线或统计关系换算成马克隆值。试验报告应包括下述内容：a 棉样来源、品种；b 试验的试样个数，每个试样的读数次数，所用的样品份数；c 计算的平均值d 仪器的型式和型号马克隆值的认识： 马克隆(Micronaire)气流仪是一种用气流方法测定棉纤维细度的仪器。而马克隆纤维气流仪的读数值，称为马克隆值(Micronaire value)。此仪器是美国最早的气流仪，专门测试机械轴或孔的直径的仪器。1947年,美国的W.S.Smith对气流仪进行了改装，把机械测头改为纤维试样筒，专门测试棉纤维。 初期，利用美国陆地棉样品,以空气流量(称重法)测定其细度( μg/in)或(微克/2.54厘米)，和气流仪读数，并以气流仪转子流量计的浮子高度为自变量，以称重法细度为因变量，计算出线性回归方程式，制定了线性刻度，就是Micronaire马克隆。 50年代美国农业部又采集了许多陆地棉和亚洲棉，通过试验，计算了浮子高度与称重法细度的二次回归方程式，制定了非线性刻度，该刻度一直沿用至今。 随着对纤维气流仪理论的深入研究，了解气流仪读数并不单纯反映纤维细度，而是细度和成熟度的综合反映，许多学者把气流仪读数称为[细度 X 成熟度]，从物理学上，气流仪读数反映了纤维的透气性，是纤维比表面积(纤维表面积/纤维体积)的函数，当纤维的截面周长不变时，可直接表示纤维细度，当对周长不同的棉花品种进行测试时，马克隆值反映纤维的细度与成熟度的综合性能。马克隆值现为无量纲值，是表示棉花的一项特性，为了回避气流仪在定义上的分歧意见，美国以Micronaire这种仪器的商业名称作为量的名称和单位名称，取代细度( μg/in)。同品种棉花的马克隆值愈大，表示纤维愈粗，马克隆值愈小，表示纤维愈细。 马克隆值指标在棉纺工业上十分广泛应用，因试验工序简单，快捷，世界各国均将其列入标准，例如：美国制定了ASTM D1448《棉纤维马克隆值试验方法标准》，ISO 国际标准,2403-1972《棉纤维马克隆值的测定》，中国国家标准GB/T6498-1992《棉纤维“马克隆值”试验方法》等等。 马克隆值Micronair又可简称为mike，国际市埸上将马克隆值介于3.5~4.9之间的棉花,作为正常马克隆值棉花.而马克隆值在3.7~4.2范围的棉花,需要加价1.1美分/磅，新标准中,将3.7~4.2马克隆值的棉花定为A级,而3.5-3.6及4.3-4.9定为B级，3.4以下和5.0以上的定为C级。2.5以下的，需扣15.6美分/磅。 马克隆值指标在很大程度上，是反映棉纤维的细度，故我简单制订，马克隆值与纱支之换算表，即简单列出各马克隆值之棉纤维，其支数之棉纱含棉纤维的理论根数，以便日后对纱线之评估之用。马克隆值A级：3.7=1.311(Denier)，8s/1=506.75(根/纤维)，10s/1=405.40(根/纤维)，16s/1=253.37(根/纤维)， 19s/1=213.37(根/纤维)，20s/1=202.70(根/纤维)，26s/1=155.92(根/纤维)， 30s/1=135.13(根/纤维)，32s/1=126.69(根/纤维)，40s/1=101.35(根/纤维)，4.2=1.488(Denier)，8s/1=446.42(根/纤维)，10s/1=357.14(根/纤维)，16s/1=223.21(根/纤维)， 19s/1=187.97(根/纤维)，20s/1=178.57(根/纤维)，26s/1=137.36(根/纤维)， 30s/1=119.05(根/纤维)，32s/1=111.60(根/纤维)，40s/1=89.28(根/纤维)，马克隆值B级：3.5=1.240(Denier)，8s/1=535.70(根/纤维)，10s/1=428.56(根/纤维)，16s/1=267.85(根/纤维)， 19s/1=225.56(根/纤维)，20s/1=214.28(根/纤维)，26s/1=164.83(根/纤维)， 30s/1=142.85(根/纤维)，32s/1=133.93(根/纤维)，40s/1=107.14(根/纤维)，3.6=1.276(Denier)，8s/1=520.82(根/纤维)，10s/1=416.66(根/纤维)，16s/1=260.41(根/纤维)， 19s/1=219.29(根/纤维)，20s/1=208.33(根/纤维)，26s/1=160.25(根/纤维)， 30s/1=138.89(根/纤维)，32s/1=130.21(根/纤维)，40s/1=104.16(根/纤维)，4.3=1.534(Denier)，8s/1=436.04(根/纤维)，10s/1=348.83(根/纤维)，16s/1=218.02(根/纤维)， 19s/1=183.59(根/纤维)，20s/1=174.42(根/纤维)，26s/1=134.17(根/纤维)， 30s/1=116.28(根/纤维)，32s/1=109.01(根/纤维)，40s/1=87.21(根/纤维)，4.9=1.736(Denier)，8s/1=382.65(根/纤维)，10s/1=306.12(根/纤维)，16s/1=191.32(根/纤维)， 19s/1=161.11(根/纤维)，20s/1=153.06(根/纤维)，26s/1=117.74(根/纤维)， 30s/1=102.04(根/纤维)，32s/1=95.66(根/纤维)，40s/1=76.53(根/纤维)，马克隆值C级：3.4=1.205(Denier)，8s/1=551.46(根/纤维)，10s/1=441.17(根/纤维)，16s/1=275.73(根/纤维)， 19s/1=232.19(根/纤维)，20s/1=220.58(根/纤维)，26s/1=169.68(根/纤维)， 30s/1=147.06(根/纤维)，32s/1=137.87(根/纤维)，40s/1=110.29(根/纤维)，5.0=1.772(Denier)，8s/1=374.99(根/纤维)，10s/1=299.99(根/纤维)，16s/1=187.50(根/纤维)， 19s/1=157.89(根/纤维)，20s/1=150.00(根/纤维)，26s/1=115.38(根/纤维)， 30s/1=100.00(根/纤维)，32s/1=93.75(根/纤维)，40s/1=75.00(根/纤维)， 因为马克隆值近几年广被应用，除反映棉花质量，更涉及分级与价值上，为此我们有需要找更多相关数据，以便利用其原理及数值，作为对棉花之评估及在应用上配合。气流仪读数与细度,成熟度的理论关系：(1) 成熟度比与线密度： 中国目前用成熟度系数(K)表示棉花成熟度，国际上用成熟度比(M)和成熟纤维百分率(Pm)表示棉花成熟度。 国际上用成熟度比(M)：上文介绍定义为成熟度比(maturity ratio)：纤维胞壁的增厚度与选定的0.577标准增厚度之比。公式：M=λ/0.557，式中:M----成熟度比;λ---胞壁增厚度。标准胞壁增厚度计算： 棉纤维横断面呈不规则腰圆形,通常是以其周长作理论计算测出其外径,中腔直径及壁厚度。 所谓胞壁增厚度是指胞壁面积填充程度,即λ=S1/S，S1=n/4(D2-d2，S=(n/4)D2于是,λ=1-(d/D)2，而d=D-2δ,所以(d/D)2=(1-2δ/D)2=(1-m)2 其中，m=2δ/D于是,λ=2m-m2式中:m称为径壁比.一般成熟的棉纤维,径壁比m=0.35,代入式得λ=0.577 因此：标准增厚度选定为λ=0.577。 成熟度比,成熟纤维百分率： 棉花纤维量H(即纤维单位长度的质量)与棉纤维中正常纤维含量n1和死纤维含量n2之间，存在以下线性关系: H=0.9370(n1-n2)+135.2并定义：具有标准纤维量HS的棉纤维,正常纤维含量n1=67%,死纤维含量n2=7%,即 HS=0.9370(67-7)+135.2. M=(n1-n2)/200+0.70式中:M----成熟度比; n1---正常纤维含量,% n2---死纤维含量,% 全部为正常纤维时，n1=100,n2=0，此时M=1.2.全部为死纤维时，n1=0,n2=100，此时M=0.2。成熟纤维百分率由下式计算： Pm=n/NX100Pm----成熟纤维百分率,% n---成熟纤维根数: N---试样纤维总根数. 成熟度比与成熟纤维百分率有如下关系： Pm=(M-0.2)X(1.565-0.471M)X100[center]----作者：曾祥---[/center]
