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罗拉式棉纤维长度测试法对成纱质量的影响 摘要 罗拉式棉纤维长度测试法对成纱质量的影响 中文摘要 本论文是在国家标准g b l l 0 3 1 9 9 9 棉花细绒棉对棉花长度的规定作了重 要修订：将原来手扯长度以2 m m 分级改为l m m 分级的前提下，提出了对国家标准 g b 6 0 9 8 1 1 9 8 5 棉纤维长度试验方法一罗拉式分析仪法在对纤维长度进行测试 时也将原来以2 m m 组距对纤维进行分组改为l m m 组距分组的测试法。 论文首先指出棉纤维长度对工商贸易、纺织工艺及产品质量的影响，阐明了 准确测试棉纤维长度这一指标的重要意义。比较国内外棉纤维长度测试方法和仪器， 指出棉纤维长度快速测试仪在我国棉纺织企业一直未得到推广的原因，而罗拉式棉纤 维长度测试法测出的纤维长度指标多，是企业应用最广泛的棉纤维长度测试法，同时 也是国家标准所规定的棉纤维长度测试方法之一。并指出现有罗拉式纤维长度测试法 存在的问题等方面进行了综合论述。 本论文的主要工作是在现有的y 111 型罗拉式纤维长度测试仪的基础上，将纤维 分组改为l m m 组距分组时，进一步研究了该新的罗拉式纤维长度测试法测试技术的 可行性和长度指标体系的理论推导。通过大量的实验，对新旧两种测试法进行对比、 分析、研究，结合生产实践，根据两种测试法测出的长度指标确定工艺参数并进行生 产，对产品质量进行测试分析，从而得出结论。 罗拉式棉纤维长度测试以l m m 组距进行分组时，纤维分组细，分组数多，从理 论上看长度指标的计算式更符合其定义，经实验及生产实践证明其测试结果也更接近 于棉纤维长度的真值。以此结果指导生产，产品质量有所提高，对纺织工业生产具有 应用价值。 【关键词】罗拉式；纤维长度；测试法；产品质量 作者：毛慧贤 指导老师：杨旭红 t h ei n f l u e n c eo fr o l l e rt e s tm e t h o df o rl e n g t ho fc o t t o nf i b r e so ny a r nq u a l i t ya b s t r a c t t h ei n f l u e n c eo fr o l l e rt e s tm e t h o df o r l e n g t ho f c o t t o nf i b r e so ny a r n q u a l i t y a b s t r a c t b a s e do nt h er e v i s i o no fs t a t es t a n d a r dg b110 3 19 9 9 “c o t t o n u p l a n dc o t t o n ”，t h i s p a p e rp u tf o r w a r dt h ea m e n d m e n to fg b 6 0 9 8 1 1 9 8 5 “t e s tm e t h o df o rl e n g t ho fc o t t o n f i b r e s r o l l e r 锄a l y s e r ，- 一f i b r el e n g t hg r o u p e da tt h ec l a s si n t e r v a l so fl m m i n s t e a do f 2 m m s i n c el e n g t ho fc o t t o nf i b r e si n f l u e n c e so nc o m m e r c i a lt r a d e ，s p i n n i n gp r o c e s sa n d y a mq u a l i t y , i ti si m p o r t a n to fm e a s u r i n gt h el e n g t ho fc o t t o nf i b r e sa c c u r a t e l y c o m p a r i n g t h em e t h o da n di n s t r u m e n tf o rl e n g t ho fc o t t o nf i b r e si nd o m e s t i ca n da b r o a d ，t h er e a s o n w h yn o tt h ef a s tt e s t i n gi n s t r u m e n to fc o t t o nf i b r el e n g t hu s e dw i d e l yi nt e x t i l ee n t e r p r i s e s w a sa n a l y z e d ，w h i l er o l l e rt e s tm e t h o d 谢t 1w i d ea p p l i c a t i o n s ，v a r i o u st e s t i n gi t e m si so b e o ft h er e c o m m e n d e dm e t h o di ns t a t es t a n d a r d t h ep r o b l e m se x i s ti nr o l l e rt e s tm e t h o da t p r e s e n tw e r es t a t e di nt h i sp a p e r t h ep r i m a r yw o r kh a v eb e e nd o n ea s f o l l o w s ：i tw a sp o i n t e do u tt h a tf i b r el e n g t h s h o u l db eg r o u p e da tt h ec l a s si n t e r v a l so fl m mb yy 111r o l l e ra n a l y s e r ；t h et e c h n i c a l f e a s i b i l i t yo fn e wr o l l e rt e s tm e t h o dw e r es t u d i e d ；t h el e n g t hi n d e x e sw e r et h e o r e t i c a l d e d u c e d ；b a s e do nal a r g ea m o u n to fe x p e r i m e n t s ，t h en e wa n do l dt e s tm e t h o d sw e r e c o n t r a s ts t u d i e d ；a c c o r d i n gt o p r o d u c t i o np r a c t i c e ，t h ey a mq u a l i t yw a st e s t e d a n d a n a l y z e d c o n c l u s i o n sa r ea sf o l l o w i n g ：w h e nf i b r el e n g t hg r o u p e da tt h ec l a s si n t e r v a l so flm m ， m o r eg r o u p sa r eg a i n e d ；i nt h e o r y , t h ec a l c u l a t i o no fl e n g t hi n d e xc o r r e s p o n d st ot h e d e f i n i t i o nm u c h ；i np r a c t i c e ，t h em e a s u r i n gr e s u l t so fn e wm e t h o da r em u c hc l o s et ot h e t r u el e n g t ho fc o t t o nf i b r e s ；t h ep r o d u c tq u a l i t yi si m p r o v e du n d e rt h eg u i d a n c eo ft h e r e s u l t so fn e wm e t h o d ；s o ，t h en e wm e t h o di so fs o m ea p p l i c a t i o nv a l u ei nt e x t i l ei n d u s t r y k e yw o r d s ：r o l l e r - t y p e ；f i b e rl e n g t h ；m e a s u r i n gm e t h o d ；p r o d u c tq u a l i t y i i i w r i t t e n b y m a oh u ix i a n s u p e r v i s e db y y a n gx uh o n g 苏州大学学位论文独创性声明及使用授权的声明 学位论文独创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进 行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含 其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得苏州大学 或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡 献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律 责任。 研究生签名：圭堑嫂日期：1 2 叠f ! 垒 学位论文使用授权声明 苏州大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、清华大学论文 合作部、中国社科院文献信息情报中心有权保留本人所送交学位论文的 复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本 人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文 外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分 内容：论文的公布( 包括刊登) 授权苏州大学学位办办理。 研究生签名：墨堂篮e l 期：丑圣 f 盆 导师签名：1 晦丑牡e t期：上丑一 罗拉式棉纤维长度测试法对成纱质量的影响 第一章绪论 第一章绪论 随着市场的发展及消费水平的不断提高，人们对棉纺产品质量及品种的要求也越 来越高，这就使原棉质量在棉花的加工、贸易及使用中越来越受到重视。棉纤维长度 是确定棉花质量的重要依据，它的长度、整齐度及短纤维含量一直是商贸、生产企业 所关心的问题，尤其是随着高支精梳纱越来越多地用于衬衫、针织内衣的织造，使得 生产厂家更加关注棉纤维长度的分布情况，因为它对产品的质量及企业的经济效益影 响很大。但是，目前尚未有适合我国生产需要的原棉长度快速测定仪，在这种情况下 如何准确测定棉纤维长度指标，正确指导生产，提高棉纺产品的质量，使之在国际贸 易中具有竞争力，为国家赚取更多的外汇显得更为重要。 目前我国纺织企业普遍采用国标g b 6 0 9 8 1 1 9 8 5 棉纤维长度试验方法一罗拉 式分析仪法测试棉纤维长度指标。国家标准g b l l 0 3 - - 1 9 9 9 棉花细绒棉对棉花 长度规定作了重要修订：其中长度以2 m m 分级改为l m m 分级。而对棉花长度的测 试方法标准并未进行修订。为了保证棉花长度标准的统一性和连续性，在技术指标的 设置和检验方法上，需要相互衔接，因此，研究罗拉式棉纤维长度测试法对成纱质量 的影响显得非常重要。 1 1 棉纤维长度指标的意义 1 1 1 棉纤维长度的定义 棉纤维在成熟干涸收缩时，纤维胞壁发生时左时右的螺旋形扭转，形成一种不规 则的天然转曲。转曲着的纤维两端间的距离称为纤维的自然长度；当纤维经过外加适 度的拉力，整理伸直后纤维两端间的距离称为纤维的伸直长度；在适当加湿加压后， 绝对伸直条件下的纤维两端间的距离称为纤维的绝对长度。如图卜一1 所示l l l ，图中 l i 纤维自然长度；l 为纤维伸直长度。 e 、= i ! 爿 纤维自然长度纤维伸直长度 图1 1 棉纤维的自然长度和伸直长度 罗拉式棉纤维长度测试法对成纱质量的影响 第一章绪论 自然长度和绝对长度不是纤维的代表长度，也不是我们所需要测得的纤维长度。 而伸直长度能同纺纱使用价值相结合，因此这种纤维代表长度就是我们所检验的主体 长度。必须指出，纤维伸直长度不是指单根纤维而言，而是指的一束或多根纤维的代 表长度，它同仪器测试和手扯尺量的主体长度是一致的1 2 i 。 1 1 2 测试棉纤维长度的意义 1 1 2 1 棉纤维长度与生产、贸易的关系 1 长度是棉纤维品质的一项最重要的指标，是棉花品种特征表现之一，是按质论 价的一个重要内容。 2 随着收获机械、轧工及后续清棉等工序的进行，棉籽上的棉纤维自然长度分布 会不断改变，因此在棉花生产、商业贸易及纺纱生产中能及时准确地测试出棉纤维长 度分布显得尤其重要。 1 1 2 2 棉纤维长度对纺织工艺的影响 棉纤维长度是不均一的，即使是同一粒棉籽上的纤维，其长度差异也很大。纤 维的长度是确定纺纱设备及其工艺参数的依据1 3 1 。如纤维长度是决定纺纱机械中牵伸 机构隔距的主要依据。 1 环锭纺纱时短纤维是构成纱中浮游纤维的主要成分，它们聚集在牵伸区中，很 难控制其运动，浮游纤维越多，牵伸不匀的机会也越大，因此，要求条干均匀的纱条， 必须将短纤维梳掉。 2 纤维长度长，纺纱时只需较小的纱线捻系数，就可以保证成纱的强力，这样既 可提高生产效率，纺出的纱线又柔软；而用短纤维纺纱时，则需较大的纱线捻系数才 能保证成纱强力，这就降低了生产效率。 3 纤维中短纤维增多，使车间内的飞花明显增加，易导致棉网及纱线上形成疵点， 要采用清除设备。 4 棉纤维中的短纤维增多，在粗梳、精梳和加工设备的吸风区域中落棉率将增加， 因而降低产品制成率。 。 5 棉纤维长度越长，可纺纱线的纱支就越高，纺纱时断头少，生产效率就高：棉 2 罗拉式棉纤维长度测试法对成纱质量的影响第一章绪论 纤维长度越短，短纤维含量越大，使纺纱的最高可纺支数降低，断头也多。在实际应 用中，短纤维含量应在1 2 以下，如超过1 6 时，将使纺纱发生困难1 4 l 。 1 1 , 2 3 棉纤维长度对成纱质量的影响 1 棉纤维长度对成纱强度的影响 在其他条件相同的情况下，纤维越长，成纱强度越大。这是由于当纤维长度长时， 成纱中纤维之间相互接触面积大，使纤维之间的摩擦阻力较大，受拉伸外力作用时就 不易滑脱。成纱强度开始随纤维长度的增加，成纱强度上升较快，以后则较慢。当纤 维长度增加到一定程度后，纤维间极少产生滑脱，纱线断裂主要由于纤维断裂所致， 此时，纤维长度再增加，与成纱强度的关系就不大。纱条中若存在较多的短纤维，纱 条受拉时容易产生纤维滑脱而使强度下降1 3 1 。 2 棉纤维长度对成纱毛羽的影响 在其他拉伸相同的情况下，长度较长的纤维成纱表面比较光滑，毛羽较少。短纤 维含量大的纱线中纤维端头相对较多，它们伸出纱外，使毛羽增加。 3 棉纤维长度整齐度和短绒率对成纱强度和条干的影响 当纤维长度整齐度差，短绒率大时，纤维在牵伸区中容易成为浮游纤维，使纱条 产生附加不匀，纺纱牵伸过程中纤维的运动就不易控制，会使成纱条干恶化，强度下 降。一般当原棉的短绒率大于1 5 时，成纱条干和强度即显著下降。 4 棉纤维长度对纱线光泽的影响 纤维长度长，在保证成纱强力的前提下，纺纱时纱线的捻系数可较小，纱线的光 泽较柔和；纤维长度短时，短纤维一般伸直度较差，对光线反射的方向不一致，影响 纱线的光泽。 5 棉纤维长度对成纱细度的影响 各种长度棉纤维的纺纱细度有一个极限值。在保证成纱具有一定强度的前提下， 棉纤维长度越长，所纺纱的极限细度就越细：棉纤维长度越短，所纺纱的极限细度就 越粗。 棉纤维长度无论是对商业贸易、生产工艺，还是对产品质量都有很大的影响，因 此，准确地测试棉纤维长度具有很重要的意义。 罗拉式棉纤维长度测试法对成纱质量的影响 第一章绪论 1 2 棉纤维长度分布理论 棉纤维是在自然生长中形成的，由采摘、初加工而获取，因此棉纤维长度具有 不均一性。任何一批原棉，从中随机取出一束纤维试样，其中各根纤维的长度都是不 相等的、长短不齐的，棉纤维的不均一性，可以用不同的曲线直观地表达出来1 6 】。 1 工l 棉纤维自然长度分布曲线 如果将纤维一端平齐、由长到短、逐根的排列起来，可以得到纤维长度自然分布 曲线闱，如图1 _ 2 所示。 纤维长度 图1 2 棉纤维自然长度分布图 1 2 2 棉纤维长度根数分布图和长度重量分布图 如果将不同长度的纤维进行数根数或称重，就可作出纤维长度根数分布图和纤维 长度重量分布图。以长度为横坐标，根数( 频率) 或重量( 频率) 为纵坐标作图得到 纤维长度分布曲线，如图1 3 所示。图中横轴上a 点表示最短纤维的长度，b 点表 示最长纤维的长度。实曲线l 为长度根数分布图，虚曲线2 为长度重量分布图1 3 j 。罗 拉式长度分析仪测试棉纤维长度时就是对棉纤维按长度分组后称重，得到的是纤维的 长度重量分布图。此种测试方法结合长度重量分布图，能得到较多的长度分布数据， 所以纺织厂普遍采用【5 j 。 4 翌垫茎塑堑堡茎鏖型亟鲨翌盛丝质量竺影响 第一章绪论 一一 ： ：= f 【t ) a b 图1 3 纤维长度分布图 l 一长度根数分布图2 一长度重量分布图a 一最短纤维的长度b 一最长纤维的长度 1 2 3 纤维长度的照影机曲线 用梳夹随机取得的纤维试样，在照影机上进行光电扫描后得到的照影机曲线，实 质上就是纤维长度根数分布的向下二次累积曲线1 3 l 。根据照影机曲线可求得跨距长 度、纤维的平均长度、上半部平均长度和整齐度等指标。照影机曲线如图l 一4 所示。 o 1 3 棉纤维长度的测试 图1 4 照影机曲线 1 3 1 棉纤维长度测试的方法和仪器 原棉长度测试的方法有很多种，每种方法也都有各自的特点，从应用原理制样方 罗拉式棉纤维长度测试法对成纱质量的影响第一章绪论 法到使用的仪器及测试指标等各个方面都有所不同，试样量差异悬殊。从原棉长度的 测试方法，从棉纤维所处的状态来说，一般有三种类型川 1 单纤维长度测量。 2 按纤维长度分组测量法。 3 随机夹取纤维不分组测量法 此法是根据纤维量与伸出夹持线长度之间的关系，得到跨距长度、整齐度或照影 机曲线。 下面结合测试仪器对以上各种方法的测试原理和取样方法作一些分析比较。 1 3 1 1 单根纤维测量法 1 逐根测量法 用直尺逐根测量纤维伸直长度的方法称为逐根测量法。这种方法测量的纤维长度 界限明确，结果准确，不受纤维长度和直径的限制；而且受偶然性误差和系统误差的 影响也比其它方法小。缺点是繁琐费时，而且在纤维拉伸时也会带来一定的误差。取 样时，如用镊子从纤维束中逐根抽取纤维，由于一根纤维被镊子夹持的机率与纤维长 度成正比，因此随机从纤维束中夹取单根纤维试样必然偏长，所取试样将不是随机试 样，而是按长度加权的偏差试样，与均匀截面所包含的纤维长度分布情况相同。为了 能得到无偏试样，可以采用方端取样、等距取样等方法l s l ，此种方法一般不用。 2 单纤维快速测量系统( a f i s ) a f i s ( a d v a n c e df i b e ri n f o r m a t i o ns y s t e m ) 是近年来瑞士z e l l w e g e ru s t e r 公司发 展的棉纤维检测仪器，它可用红外光束快速检测单根棉纤维的棉结、杂质的尺寸、数 目及直径和长度并借助计算机得到它们的分布。该系统对试样准备的要求很简单，只 需要操作者用手工整理o 3 9 ，2 0 3 0 c m 长的棉条试样。试样输入仪器后，首先要经 过开松、梳理，并用气流将微尘、杂质和纤维分离。纤维经第一和第二固定梳理板的 梳理后被直接送至第二针辊，由第二逆向导流槽去除其中残余的杂质，纤维在经过第 三固定梳理板作最后梳理后被空气输出到系统之外。 ， 6 罗拉式棉纤维长度测试法对成纱质量的影响第一章绪论 1 3 1 2 按纤维长度分组测量法 把纤维束整理成一端排齐的伸直平行须丛进行测量，作纤维排列分布图和纤维长 度根数分布；或进行长度分组称重，求取各项长度指标1 9 1 。 1 罗拉式纤维长度测量法 如y l l l 型棉纤维长度分析仪是棉纤维长度分组测定法的一种主要测试仪器，使用 该仪器时，需要预先用引伸器把棉样制成条状，由棉条一侧分出约3 0 m g 的试样用手 工整理成一端平齐的伸直平行的纤维束，把该纤维束放入分析仪中并使其从罗拉钳口 送出，平齐的一端在前，利用罗拉分组，由短到长依次选分称重，可得到纤维长度的 重量分布图及各种长度指标。 2 梳片式长度测试法 如y 1 2 1 型梳片式长度分析仪及双列梳片式纤维长度分析仪，它们用钢针梳片将 试样整理成伸直平行一端平齐的棉束，而后由长至短地将棉束中的纤维按长度分成若 干组，并在精密天平上分别称取各组的重量，由此可以作出纤维长度重量分布图和纤 维长度重量累积分布图，再计算出长度分布的各项指标。 3 电容式长度仪 。电容式纤维长度仪的工作原理是：先将纤维用自动化取样器制成一端平齐的纤维 束试样，然后夹入试样架的塑料薄膜内，送入电容传感器，测出试样的长度与相对截 面( 根数) 变化曲线，即纤维试样的长度截面( 根数) 累积频率曲线。再经计算机算出纤 维长度截面( 根数) 分布直方图、重量分布直方图、长度重量累积频率曲线及照影机曲 线。另外再计算出若干长度指标，并打印出曲线图及部分指标。这类仪器有瑞士乌斯 特长度分析仪a l m e t e ra l l0 1 ，国产y g 0 81 型纤维长度仪等。 1 3 1 3 随机抓取纤维不分组测量法 这种方法是用取样器直接从散纤维中取出棉样，并使伸出取样器夹持线的纤维须 丛呈伸直平行状态，利用纤维照影机测量纤维量与伸出夹持线长度之间的关系，得到 纤维长度根数的二次累积曲线一照影机曲线。由照影机曲线的一次微分，可得纤维长 度根数的一次累积曲线；由其二次微分，可得纤维长度根数分布曲线。 7 罗拉式棉纤维长度测试法对成纱质量的影响第一章绪论 采用这种方法的仪器有国产的y 1 4 6 型棉纤维长度仪，乌斯特公司最新型的u s t e rh v i s p e c t r u m ( h v i s ) 大容量测试仪等。 1 3 2 棉纤维长度指标的求取 1 3 2 1 棉纤维长度指标求取方法的发展 棉纤维长度指标的求取方法是随着纤维长度测定方法的发展而发展的，最初用梳 片式长度分析仪在黑绒板上用排图法分析，画出拜氏图，因此很自然的就以作图法决 定长度，采用根数分布中有效纤维部分( 不包含短纤维) 的上四分位长度即有效长度及 根数分布的主体长度来表示。后来发展到分组称重方法( 包括韦氏、包式、朱可夫) ， 长度指标可以用分组法计算得更精确些，这就产生了许多长度指标，如重量分布的平 均长度，上半平均长度，上四分位长度，主体长度以及短纤维重量百分率等。利用作 图法在照影机曲线上求取各种棉纤维长度指标的研究工作在照影机一出现就开始进 行了，由h e r t e l 设计的早期纤维照影机是用作图方法求得平均长度、上半平均长度等 长度指标i 射。 所谓照影机曲线是以纤维束伸出握持线的距离为横坐标，根数( 以电压来反映) 为纵坐标作得的曲线。作图法就是指通过作图求出照影机曲线上某些特定点处的切 线与表示纤维伸出长度的横坐标的交点，计算切线与横坐标相交位置关系得到各种 纤维长度指标，这种方法可以得到具有统计意义的长度指标。早期作图法的速度较 慢，而随着计算机技术的发展，早期作图照影机已被数字照影机所取代。从数字照 影机上可直接读出数字，产生了利用跨距长度求取纤维长度的方法。所谓跨距长度 是指以纤维握持点处的纤维量为1 0 0 ，沿纤维长度方向纤维相对根数为某一定值 时，光电扫描线到纤维握持线的距离。用跨距长度法可以不必作出整个照影机曲线， 只要测量曲线中几点数据，就可以得到长度指标。但由于跨距长度是一个形态参量， 它和过去人们使用习惯了的具有统计意义的平均长度、主体长度和上半部平均长度 等指标具有本质上的区别，因此，在一段时期内跨距长度不能被人们所接受，影响 了照影机的发展进程i s l 。 罗拉式( 朱可夫) 长度测试仪是利用分组称重的方法来测试棉纤维长度分布的， 8 罗拉式棉纤维长度测试法对成纱质量的影响 第一章绪论 这种方法计算得长度指标更精确些，而且能计算出许多长度指标；其中测出的主体长 度和品质长度对调整纺纱罗拉隔距和控制成纱质量都具有一定的实际意义，所以在解 放初期，此方法从前苏联引入我国至到现在，经过几十年的实践考验，仍然被我国纺 织厂普遍采用，且是我国纺织行业用于测量棉纤维长度指标的主要手段n o l 。 1 3 2 2 棉纤维长度测试方法 棉纤维长度指标不是固定不变的，而是随着测量方法的发展而发展；不同的测量 方法，取得的长度指标不同，但对每种测量方法，都有适应它的实用上最佳的长度指 标。 1 单根纤维测量 ( 1 ) 逐根测量法 逐根测量法测出的长度指标有：各长度组纤维根数百分率、各组长度偏倚根数百 分率、根数法主体长度、根数法纤维平均长度、某段棉条中纤维长度偏倚的平均长度、 根数法长度标准差、长度变异系数。 逐根测量法测出的结果多，且测试结果准确，这种方法测量的纤维长度界限明确， 结果准确，不受纤维长度和直径的限制；而且受偶然性误差和系统误差的影响也比其 它方法小。缺点是繁琐费时，而且在纤维拉伸时也会带来一定的误差1 1 l l 。 ( 2 ) 单纤维快速测量系统( a f i s ) 单纤维快速测量系统( a f i s ) 测出的长度指标有：平均长度、平均长度变异系 数( ) 、短纤维率( 长度小于1 2 7 r a m ) 、由长至短累计2 5 纤维的长度( 上四分位 长度) 、由长至短1 纤维的长度，由长至短2 5 纤维的长度l l l 】 2 纤维束一端排齐整体测量 ( 1 ) 罗拉式纤维长度分析仪法 罗拉式纤维长度分析仪法是纤维束一端排齐整体测量方式中最有代表性企业应 用最广泛的棉纤维长度测试法，同时也是国家标准所规定的棉纤维长度试验方法之 一，也是教科书上常讲解的棉纤维长度测试法。它测出的长度指标有，主体长度、品 质长度、重量加权平均长度、短纤维率、基数、均匀度、长度标准差和变异系数【1 2 1 。 ( 2 ) 梳片式长度测试法 9 罗拉式棉纤维长度测试法对成纱质量的影响 第一章绪论 梳片式长度测试法也是国家标准所规定的棉纤维长度试验方法之一，它能测出的 长度指标有：i - i 匹t 分位长度、重量平均长度、长度标准差和变异系数、短纤维率【1 2 】。 3 随机抓取纤维整体测量 采用这种方法的仪器中，有国产的y1 4 6 型棉纤维长度仪、乌斯特公司最新型的 u s t e rh v is p e c t r u m ( h v i s ) 大容量测试仪、国产的由陕西纺织机电科技有限 公司研制开发的x j l 2 0 快速棉纤维性能测试仪。 ( 1 ) y1 4 6 型棉纤维光电长度仪 该仪器测出的长度指标有：光电长度。其值和棉纤维的手扯长度和其它仪器测出 的主体长度相接近。 ( 2 ) h v i s 大容量棉纤维长度测试仪 该仪器测出的长度指标有：2 5 跨距长度、5 0 跨距长度、上半部平均长度( 试 验证明，上半部平均长度与手扯长度和罗拉主体长度接近) 、平均长度、短纤维率、 长度整齐度指数( 平均长度和上半部平均长度的百分比) ，该数值越高，表示棉花长 度整齐度越好。 ( 3 ) x 1 1 2 0 快速棉纤维性能测试仪 该仪器测出的长度指标有：2 5 跨距长度、5 0 跨距长度、上半部平均长度长度 整齐度指数、整齐度比、短纤维指数。 1 3 2 3 各种棉纤维长度测试法的比较 1 快速棉纤维长度测试法 有代表性的仪器有：单纤维快速测量系统( a f i s ) 、y 1 4 6 光电长度测试仪、h v i s 大容量棉纤维长度测试仪、x j l 2 0 快速棉纤维性能测试仪。这些长度测试仪能快速测 出棉纤维长度，并能打印出测试结果、棉纤维长度分布图等，现代化程度高，省时不 受操作人员的影响，但是，除了y 1 4 6 光电长度测试仪价格较低之外，其它仪器价格 昂贵。测出长度指标少，而且长度指标和我国纺织厂常用的长度指标不符，二者之间 尚没有可确定的系数可换算，快速棉纤维长度测试仪测出的长度指标不能指导生产， 所以快速棉纤维长度测试仪在我国棉纺织企业一直未得到推广。这些仪器只适用于棉 花的收购、商业流通中的检验。 2 纤维束一端排齐整体测量法 1 0 罗拉式棉纤维长度测试法对成纱质量的影响 第一章绪论 在这种测量法中纤维分组测长法应用最广，因而仪器类型也多，有代表性的仪器 有：罗拉式纤维长度分析仪和梳片式长度测试仪。这两种仪器测试法都是我国国家标 准所规定的棉纤维长度试验方法，但采用最多的是棉纺用的苏式茹可夫长度分析器 ( 罗拉式棉纤维长度分析仪) 0 3 1 。这是因为： ( 1 ) 梳片式长度测试仪在纤维分组时有不合理现象，纤维是由长到短进行分组 的。纤维分组时，纤维由梳针控制，首先夹取长纤维，由于短纤维盖于其上，因为纤 维表面性状关系，所以很可能带动其它纤维。实验证明，当夹取纤维时，其它纤维有 向前蠕动的现象，结果比较长的纤维偏重。 ( 2 ) 罗拉式长度分析仪与梳片式长度分析仪相反，它在纤维分组时由短到长， 并且采用罗拉加压控制纤维，这样当夹取纤维时不致牵动它相邻组的纤维，因此，实 验结果误差较梳片式长度分析仪小。 ( 3 ) 梳片式长度分析仪还有一个缺点：当纤维压入梳片时，在梳针处常易发生 弯曲，如图l 一5 所示。由此可见，试验长度就小于纤维的真正长度。 ( 4 ) 梳片式长度分析仪梳片间的组距为3 1 7 5 m m ，试验误差较大于茹可夫长度 分析器，因此已经近于淘汰- y t 埘。 梳片 水平线 纤维在梳间形状 图1 - 5 梳片式长度分析仪上纤维受压弯曲示意图 所以，罗拉式长度分析仪比梳片式长度分析仪好，目前在我国纺织厂普遍使用。 1 3 2 4 传统罗拉式棉纤维长度测试法中存在的问题 随着人们生活水平的提高、纺织工业的飞速发展和纺织产品出口的需要，高档棉 纺织品的生产也对棉花的性能指标有了新的要求，与此同时随着棉花及纺织品国际贸 易的发展，棉花标准也需要逐步与国际接轨。为此，g b l l 0 3 1 9 9 9 棉花细绒棉 罗拉式棉纤维长度测试法对成纱质量的影响 第一章绪论 在棉花长度检验上进行了重大改革。其中将棉花长度由原来2m m 分级改为以l m m 分级，范围长度改为保证长度，与国际贸易中以1 3 2 i n ( o 7 9 4 m m ) 接近，有利于棉 花资源的充分使用【1 4 1 。然而在此次改革中并未对棉纤维长度的测试方法标准进行改 革。为了保证棉花标准的通一性和连续性，在技术指标的设置和检验方法上，要相互 衔接，更应该改革的是棉纤维长度的测试方法标准【1 5 1 。为此，在新的棉花标准体系中， 对g b 6 0 9 8 1 1 9 8 5 棉纤维长度试验方法罗拉式分析仪法中存在的问题分析如下： 1 g b 6 0 9 7 1 9 8 5 棉纤维试验取样方法中罗拉隔距的调整 用罗拉式分析仪测试棉纤维长度时，首先要根据g b 6 0 9 7 8 5 棉纤维试验取样方 法制备试验棉条，g b 6 0 9 7 8 5 标准中4 2 2 1 1 款纤维引伸器调整仍然按老的手扯长 度分级来确定纤维引伸器给棉罗拉至输出罗拉的隔距，如表1 1 所示。由于棉花长度 已经由原来2m i l l 分级改为以l m m 分级，将棉花长度分为7 个级，分别是2 5 m m 、 2 6 m m 、2 7 m m 、2 8 m m 、2 9 m m 、3 0 m m 、3l m m 。显然表1 1 中手扯长度级和新标准 长度分级没有保持一致，是脱节的。为了保证棉花标准的通一性和连续性，表1 1 应 做相应的修改，改为表l 。2 所示i 。 表1 1标准中引伸器给棉罗拉至输出罗拉隔距的调整 i r l l n 手扯长度罗拉隔距 2 7 及以下手扯长度+ 6 2 9 3 l手扯长度+ 8 3 3 及以上手扯长度+ l o 表1 2标准中引伸器给棉罗拉至输出罗拉隔距的调整 m m 手扯长度罗拉隔距 2 7 及以下手扯长度+ 6 2 8 3 1手扯长度+ 8 3 1 及以上手扯长度+ 1 0 2 传统罗拉式棉纤维长度测试法 ( 1 ) 棉纤维分组过粗，和棉花产品标准中规定的长度分级不一致。 罗拉式棉纤维长度测试法在我国纺织企业中已应用了几十年，而且从未改变过。 随着人们生活水平的提高，人们对高档棉纺织品的要求也越来越高，在纺织技术成熟 1 2 罗拉式棉纤维长度测试法对成纱质量的影响第一章绪论 的条件下，要提高产品的质量，除了原料质量保证的前提下，测试原料性能的方法和 测试结果准确性也很重要，特别是棉纤维长度指标的测试，因为棉纤维长度指标是确 定纺纱工艺参数的重要依据。在标准g b 6 0 9 8 1 。1 9 8 5 棉纤维长度试验方法罗拉式 分析仪法中规定棉纤维是以2 m m 组距进行分组的，不但纤维分组过粗，还和 g b i1 0 3 1 9 9 9 棉花细绒棉中长度的规定不统一，我认为棉纤维分组也应由原来 的2m m 组距进行分组改为lm l t l 分组，这样和产品标准也保持了一致。 。 ( 2 ) 有些长度指标的计算是估计值 传统罗拉式棉纤维长度试验法中，长度指标公式中的基数计算是估算值。当用指 标基数s 表示纤维长度的均匀度时，常按1i 姗的组距来选分纤维，并且以基数来表 示棉纤维中五个临近长度的最大质量的百分数1 1 7 1 。 若纤维改为1m r l l 进行分组时，原来的罗拉式棉纤维长度试验法中长度指标计算 公式就要相应的改变，测试方法及长度指标体系变了，测试结果必然不同，那么哪种 测试方法更能准确地测试出棉纤维长度分布数据? 其测试结果对产品质量影响如 何? 这些问题正是本论文中所要研究的内容。 1 4 本论文研究的意义、方向与内容 1 4 1 研究的意义 河南省是棉纺织生产大省，据有关部门统计，2 0 0 5 年我省的生产规模位居全国 第二，其经济效益却位居全国第八。究其原因为：我省的产品品种少，质量低，附加 值低。我省的棉纺织技术是成熟的，那么造成产品质量低的原因是什么呢? 这不得不 引起有关专家的重视。本文认为应从生产源头及测试方法上找原因。主要就是要充分 利用棉纤维的使用价值。由于长度是棉花最主要的内在质量指标之一，它不仅与棉花 的使用价值密切相关，而且它的指标体系和生产工艺也密切相关。所以棉纤维长度的 测试无论是对原棉贸易还是对棉纺工艺以及棉纺产品等都具有十分重要的意义。 罗拉式棉纤维长度分析仪测定速度虽然较慢，技术要求较高，但能测得较多的 长度分布数据，所以纺织厂普遍采用。以此测出的长度指标指导生产。如能测出棉纤 1 3 罗拉式棉纤维长度测试法对成纱质量的影响 第一章绪论 维的主体长度、品质长度、。重量加权平均长度、基数、均匀度、长度标准差和变异系 数、短绒率。长度指标不同，纺纱工艺参数就不同，所以棉纺设备的结构、尺寸及各 道工序的工艺参数，都必需与所用的棉花的长度相配合。目前我省及国内的棉纺织企 业测试棉纤维长度指标是采用国标g b 6 0 9 8 1 8 5 ( 棉纤维长度试验方法罗拉式分析仪 法进行测试的，所以进一步研究罗拉式棉纤维长度测试法有助于提高生产效率和产 品质量，具有一定的经济效益和社会效益。提高我国棉纺织品的质量和档次，使其在 国际贸易中具有较强的竞争力，为我国赚取更多的外汇。 1 4 2 研究的方向 罗拉式棉纤维长度测试法是我国现行标准上所规定的棉纤维长度测试方法之 一。此方法是在g b l l 0 3 - - 1 9 7 2 棉花( 细绒棉) 国家标准实施之后于1 9 8 5 年制定 的棉纤维长度测试方法标准。g b l l 0 3 1 9 7 2 棉花( 细绒棉) 中棉纤维手扯长度是 以2m m 组距进行分级的，所以罗拉式棉纤维长度测试时，棉纤维分组，也是以2n l m 组距进行分组的，测出长度指标指导生产，产品标准和方法标准是一致的。这在当时 二十世纪七八十年代生产的棉纺织品还能满足当时人们生活水平的需要，出口量也较 少。 但是，一是随着纺织工业的发展，纺织机械和纺织工艺都有了很大变化，对棉 花的性能指标也有了新的要求。二是随着人们生活水平的提高和纺织产品出口的需 要，高档棉纺织品的生产也对棉花的性能指标有了新的要求。三是随着棉花及纺织品 国际贸易的发展，棉花标准也需要逐步与国际接轨。四是为了适应棉花流通体制改革 的需要，满足棉花实行优质优价政策，促进棉花种植结构调整，提高棉花质量，促进 棉花销售，需要尽快改革棉花国家标准。 在这种情况下，修订了g b l l 0 3 - - 1 9 7 2 棉花( 细绒棉) 国家标准，成为现行 的g b l1 0 3 1 9 9 9 棉花( 细绒棉) 国家标准，其中标准中规定将棉花长度由原来2 衄分级改为以l m m 分级。过去传统罗拉式棉纤维长度测试方法是以2n l l n 进行分 组的，这种分组方式过粗，已不能满足目前高品质纱线生产的要求。同时也为了使棉 纤维长度测试方法与其产品标准保持一致，现将罗拉式棉纤维长度测试法中纤维分组 1 4 罗拉式棉纤维长度测试法对成纱质量的影响第一章绪论 改为1m m 进行分组时的测试方法来进行研究i 所以本论文研究的方向是将罗拉式棉纤维长度测试方法中纤维分组改为lm m 进行分组时的测试法( 新的罗拉式纤维长度测试法) ，在这种情况下研究罗拉式分析 仪在技术上可行性、长度指标体系的理论研究、测试方法的研究及新老两种测试法的 测试结果对成纱质量的影响。 1 4 3 研究的内容 1 4 3 1 测试技术与理论研究 将棉纤维长度试验方法罗拉式分析仪法中的纤维分组以2m m 组距进行分组， 改为1m m 进行分组，论述棉纤维长度测试技术的可行性，在新的测试技术条件下进 行长度指标体系的理论推导。如主体长度、品质长度、平均长度、短绒率、均匀度等。 1 4 3 2 测试方法的研究 做大量的新老测试方法的对比实验( 以2m m 组距进行分组，和以1m m 进行分 组) ，分析测试结果，论证新的测试方法的正确性和可行性。 1 4 3 3 选择最佳的纺纱工艺参数 结合企业生产，对纺纱各工序原料应用新老两种测试法实施在线测试，根据测 试结果研究最佳的纺纱工艺参数。 1 4 3 4 试纺 同一批原料以两种多组测试结果确定工艺参数，平行纺纱，以不同的工艺参数 纺出同一规格纱线的产品。 1 4 3 5 产品品质评定 测试产品的性能，对比其测试结果，评定纱线品质。 罗拉式棉纤维长度测试法对成纱质量的影响第二章罗拉式棉纤维长度测试法的理论研究 第二章罗拉式棉纤维长度测试法的理论研究 2 1 罗拉式棉纤维长度测试法发展 罗拉式长度分析仪是苏联工程师b h 茹可夫在1 9 3 1 年所发明的仪器，该仪器又 叫茹可夫纤维长度分析仪。当时在苏联得到了普遍的应用。到了1 9 4 6 年苏联把茹可 夫纤维长度分析仪法定为国定全苏标准3 2 7 4 1 9 4 6 皮棉试验方法标准1 1 7 1 。1 9 7 2 年苏 联对茹可夫纤维长度仪在长度分析与计算方法方面均作了很大的改革与更新，这就形 成了苏联国家标准fo c t 3 2 7 4 2 7 2 建国前，全国没有统一完整的棉花检验制度，于1 9 5 3 年我国制订了棉花标准和 棉检规程及施行细则，从而为全国棉检工作的统一和发展奠定了基础。经过多年的实 践和修改，于1 9 7 2 年制订了国家标准g b l l 0 3 - - 7 2 棉花( 细绒棉) 。而在这个过程中， 茹可夫纤维长度分析仪法已引入我国，经过多年的生产实践证明，罗拉式纤维长度分 析仪法测棉纤维的长度分布还是必较准确的，于是于1 9 8 5 年确定为我国棉纤维长度 测试方法标准：g b 6 0 9 8 1 8 5 棉纤维长度试验方法罗拉式分析仪法。这种测试棉 纤维长度分布的方法在我国已用了大半个世纪没有变化。至今我国大多数纺织企业仍 在实用。 g b 6 0 9 8 1 8 5 棉纤维长度试验方法罗拉式分析仪法进行棉纤维长度测试时是 以2m i l l 组距进行分组的，把这种分组方式称为传统罗拉式棉纤维长度测试法，把以 1m l l 组距进行分组的罗拉式棉纤维长度测试法称为新的罗拉式棉纤维长度测试法。 现就这两种测试法分别进行分析。 2 2 传统罗拉式棉纤维长度测试法 2 2 1 测试仪器、结构与工具 测试仪器为y l l l 罗拉式长度分析仪，仪器主要由纤维引伸器、纤维分析器和专 用工具所组成l l s l ，其简要结构分述如下： 1 6 罗拉式棉纤维长度测试法对成纱质量的影响第二章罗拉式棉纤维长度测试法的理论研究 2 2 1 1 纤维引伸器 纤维引伸器主要是对取出的一定重量的试样反复进行引伸，使纤维平直且充分混 和，最终将试样制成试验棉条，供测试棉纤维长度用。它主要由牵伸机构和混合机构 所组成，并且有隔距调节装置，其结构图如图2 1 所示 图2 1 纤维引伸器 1 喂入罗拉2 输出罗拉3 加压弹簧4 隔距指示尺5 指针6 绒辊 2 2 1 2 纤维分析器 纤维分析器是对棉束纤维的长度分组之用，它由沟槽罗拉、加压皮辊、盖子、 弹簧、压板、撑脚、上罗拉、偏心杠杆、下罗拉、蜗轮、蜗杆、手柄、溜板、桃形偏 心盘、二号夹子、一号夹子、指针所组成，如图2 2 所示。 周长6 0 毫米的沟槽罗拉和加压皮辊是纤维分析器的主要部件，沟槽罗拉和黑绒 给棉台水平地安装在仪器的墙板上。罗拉轴的一端装有6 0 齿蜗轮，与连有手柄的蜗 杆相啮合，手柄摇动一周则沟槽罗拉转动1 毫米，夹持的纤维就输出l 毫米，轴的另 一端装有偏心盘，用来推动溜板。 1 7 罗拉式棉纤维长度测试法对成纱质量的影响第二章罗拉式棉纤维长度测试法的理论研究 图2 - 2y l l l 型