專利名稱：一種木棉纖維中空度的間接測(cè)試評(píng)價(jià)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬紡織行業(yè)的木棉原料及其產(chǎn)品技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種木棉纖維中空度的間接測(cè)試評(píng)價(jià)方法。
背景技術(shù)：
木棉作為對(duì)環(huán)境友好型的綠色生態(tài)纖維材料，具有獨(dú)特的薄壁大中空形態(tài)結(jié)構(gòu)， 中空率高達(dá)80% -90%以上；且具有質(zhì)輕、拒水、保暖、抗菌驅(qū)螨、吸濕抗靜電等許多天然的優(yōu)良特性，具有良好的應(yīng)用前景。現(xiàn)有的研究成果主要集中于木棉纖維的加工技術(shù)及其在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下的基本性能 (形態(tài)結(jié)構(gòu)、纖維長(zhǎng)度、線密度、強(qiáng)度、木棉紡織品性能等)。而木棉纖維在加工和使用過(guò)程中，要經(jīng)歷的諸多外界環(huán)境，例如熱濕加工、外力等作用，各種因素都可能對(duì)木棉纖維的中空形態(tài)結(jié)構(gòu)和性能產(chǎn)生影響，使其原本具有的90%以上高中空結(jié)構(gòu)被壓扁。正確有效地測(cè)試、評(píng)價(jià)木棉產(chǎn)品中木棉纖維中空結(jié)構(gòu)狀態(tài)，有助于合理有效地評(píng)價(jià)木棉產(chǎn)品的品質(zhì)性能， 對(duì)產(chǎn)品的加工制造技術(shù)優(yōu)劣作出正確的評(píng)判，具有實(shí)用意義。但是，現(xiàn)有的測(cè)試技術(shù)，很難直接或間接地測(cè)試和評(píng)價(jià)木棉纖維的中空度。若是從產(chǎn)品中直接拆出纖維試樣，用生物顯微鏡或電子顯微鏡觀察木棉纖維的中空結(jié)構(gòu)狀態(tài)，不但測(cè)試過(guò)程操作比較復(fù)雜、耗時(shí)較長(zhǎng)，而且根本無(wú)法保證易變形的木棉纖維在試驗(yàn)操作中不造成二次變形。因此，如何在不破壞木棉纖維集合體原有結(jié)構(gòu)的前提下，巧妙地測(cè)試和評(píng)價(jià)產(chǎn)品中木棉纖維的中空度狀態(tài)，成為提高木棉產(chǎn)品附加值方面的重要課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種木棉纖維集合體中木棉纖維中空度的間接測(cè)試評(píng)價(jià)方法，該方法在不破壞產(chǎn)品原有結(jié)構(gòu)的前提下，通過(guò)直接測(cè)試木棉產(chǎn)品的壓縮性能指標(biāo)，換算可壓縮厚度、蓬松度，間接有效地比較評(píng)價(jià)產(chǎn)品中木棉纖維的中空度狀態(tài)。 本發(fā)明不但簡(jiǎn)單易行，還可以避免截面觀察法引起的木棉纖維中空結(jié)構(gòu)的二次變形。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是提供一種木棉纖維中空度的間接測(cè)試評(píng)價(jià)方法，包括下列步驟(1)根據(jù)產(chǎn)品形態(tài)類別，制作相應(yīng)的試樣；(2)利用纖維性材料的壓縮測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)試，測(cè)取壓縮過(guò)程中的壓力與試樣厚度的關(guān)系曲線及回復(fù)過(guò)程中的壓力與試樣厚度的關(guān)系曲線，計(jì)算特征指標(biāo)評(píng)價(jià)纖維的中空度狀態(tài)，所述的特征指標(biāo)包括壓縮比功Wc (cN · cm · cm_2)壓縮過(guò)程中試樣單位面積上承受的壓縮功；定壓厚度TO和Tm(mm) =TO為壓力0. 5cN/cm2時(shí)的試樣厚度即初始厚度；Tm為測(cè)試最大壓力下的試樣厚度；可壓縮厚度AT(mm) :ΔΤ = To-Tm，表示壓縮過(guò)程中纖維集合體內(nèi)部空隙的減少情況，其值越大，表示試樣越蓬松；
蓬松度B (cm3 .g-1) =B = To/MX 103，為初始狀態(tài)下單位質(zhì)量的試樣所具有的體積， 用于評(píng)價(jià)試樣的蓬松性，式中M為試樣面密度(g · πΓ2)；(3)根據(jù)特征指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算與結(jié)果分析測(cè)試最大壓力下的試樣厚度Tm越高，試樣中木棉纖維的中空度越高；可壓縮厚度ΔΤ越大，表明試樣中纖維間的空隙越大；蓬松度 B和壓縮比功Wc越高，試樣中空隙率越高，蓬松度B體現(xiàn)的空隙包括纖維間和纖維內(nèi)的總空隙。所述的步驟(1)的產(chǎn)品包括木棉散纖維即原棉、線形木棉制品即紗線類、平面狀木棉制品即木棉織物或木棉混纖絮料三類；所述的制作試樣的方法為對(duì)于木棉散纖維，用扭力天平稱取lO-lOOOmg，均勻放置于無(wú)蓋且底部開(kāi)窗的矩形紙質(zhì)容器內(nèi)，測(cè)試時(shí)將容器底部中央窗孔打開(kāi)，只對(duì)其上方的木棉纖維進(jìn)行測(cè)試；容器的作用是保持木棉纖維的鋪放狀態(tài)，在試樣處理移動(dòng)和測(cè)試過(guò)程中纖維試樣與容器始終不分罔；對(duì)于木棉紗線類，試樣制作需將紗線以5-50根/cm的密度均勻纏繞在矩形框架上，成為均勻平行排列為平面狀材料；對(duì)于木棉織物以及木棉混纖絮料平面狀材料，直接裁剪邊長(zhǎng)2-20cm的正方形試樣即可。所述的步驟(1)中的試樣保持纖維的原始形態(tài)，測(cè)試前試樣不進(jìn)行熨燙加壓處理，因?yàn)樵嚇蛹訅禾幚磉^(guò)程中木棉纖維可能產(chǎn)生部分變形或回復(fù)。所述的步驟O)中的測(cè)試的條件為最大壓力5_500Pa、壓頭面積1-lOcm2、壓頭下降速度0. Ol-IOmm · s—1，當(dāng)壓頭壓力達(dá)到最大壓力時(shí)，壓頭以原速度返回；所述的儀器測(cè)試儀環(huán)境為三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)大氣條件，即溫度20°C 士3°C，相對(duì)濕度65% 士5%。有益效果本發(fā)明通過(guò)直接測(cè)試木棉產(chǎn)品的壓縮性能指標(biāo)，換算可壓縮厚度、蓬松度，間接有效地比較評(píng)價(jià)產(chǎn)品中木棉纖維的中空度狀態(tài)；本發(fā)明不但簡(jiǎn)單易行，還可以避免截面觀察法引起的木棉纖維中空結(jié)構(gòu)的二次變形。本發(fā)明的主要技術(shù)原理如下研究表明，干燥圓中空木棉、潮濕圓中空木棉、輕微壓扁木棉和嚴(yán)重壓扁木棉纖維束的壓縮性能指標(biāo)存在明顯差異，參見(jiàn)圖1，而常用壓縮指標(biāo)中壓縮功回復(fù)率和壓縮曲線線性度與纖維的中空度無(wú)直接單調(diào)關(guān)系。


圖Ia為最大壓力下厚度圖表。圖Ib為可壓縮厚度圖表。圖Ic為壓縮比功圖表。圖Id為蓬松度圖表。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍。實(shí)施例1 (干燥木棉原棉及其潮濕加壓處理后的纖維中空度測(cè)試評(píng)價(jià))(1)試樣制作從干燥木棉(相對(duì)濕度15%環(huán)境中調(diào)濕M小時(shí))和潮濕加壓處理 (相對(duì)濕度99%環(huán)境中調(diào)濕M小時(shí)，而后用IOOKI^的壓力持續(xù)作用15秒)后的纖維中各制作10個(gè)木棉纖維束試樣，每個(gè)試樣需平行梳理后定重為lOOmg，置入3cmX3cm的矩形容器內(nèi)；(2)測(cè)試方法采用壓縮性能測(cè)試儀在恒溫恒濕室內(nèi)進(jìn)行測(cè)試，壓頭為面積5cm2 的圓形壓頭，以0. 2mm μ—1恒定速度垂直壓向試樣，測(cè)試壓力到50 后以原速度返回，測(cè)得單位面積織物所受壓力與受壓試樣厚度間的關(guān)系曲線；(3)指標(biāo)計(jì)算與結(jié)果分析指標(biāo)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1的前二行，二類木棉纖維性能差異的顯著性檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1的后一行。四大指標(biāo)都具有顯著性差異，說(shuō)明二類木棉纖維的中空度存在明顯差異，潮濕加壓處理后木棉纖維的中空度大幅度降低。表1不同木棉散纖維的壓縮指標(biāo)平均值及其顯著性檢驗(yàn)結(jié)果
壓縮比功蓬松度可壓縮厚度最大壓力下
/cN· cm· CirT2/ cm3 ·/mm厚度/mm
木棉原棉9.07132.9411.493. 26
潮濕加壓木棉2. 3535. 502. 241. 70
T 值檢驗(yàn) 55.33 (++)* 42.74 (++) 42.51 (++) 26.27 (++)* 顯著水平為0. 1時(shí)tQ.95 (9) = 1. 8311，t< 1.8311認(rèn)為無(wú)顯著性差異，標(biāo)記為-；
1. 8311 <t< 10時(shí)認(rèn)為有顯著性差異，標(biāo)記為+ ;t > 10認(rèn)為顯著性差異較大，標(biāo)記為++.實(shí)施例2 (干燥木棉與潮濕微壓木棉纖維的中空度測(cè)試評(píng)價(jià))(1)試樣制作從干燥木棉(同實(shí)施例1)和潮濕木棉(相對(duì)濕度99%環(huán)境中調(diào)濕 24小時(shí)，而后用IOKPa的壓力持續(xù)作用15秒)的纖維中各制作10個(gè)木棉纖維束試樣，制作方法同實(shí)施例1 ；(2)測(cè)試方法采用壓縮性能測(cè)試儀在恒溫恒濕室內(nèi)進(jìn)行測(cè)試，壓頭為面積2cm2 的圓形壓頭，以0. 5mm μ—1恒定速度垂直壓向試樣，測(cè)試壓力到50 后以原速度返回，測(cè)得單位面積織物所受壓力與受壓試樣厚度間的關(guān)系曲線；(3)指標(biāo)計(jì)算與結(jié)果分析指標(biāo)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2的前二行，二類木棉纖維性能差異的顯著性檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2的后一行。四大指標(biāo)都存在顯著性差異，說(shuō)明二類木棉纖維的中空度存在著一定程度的差異，潮濕木棉纖維的中空度比干燥木棉纖維低。表2不同預(yù)處理后木棉散纖維的壓縮性能指標(biāo)與中空度
權(quán)利要求
1.一種木棉纖維中空度的間接測(cè)試評(píng)價(jià)方法，包括下列步驟(1)根據(jù)產(chǎn)品形態(tài)類別，制作相應(yīng)的試樣；(2)利用纖維性材料的壓縮測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)試，測(cè)取壓縮過(guò)程中的壓力與試樣厚度的關(guān)系曲線及回復(fù)過(guò)程中的壓力與試樣厚度的關(guān)系曲線，計(jì)算特征指標(biāo)評(píng)價(jià)纖維的中空度狀態(tài)，所述的特征指標(biāo)包括壓縮比功Wc 壓縮過(guò)程中試樣單位面積上承受的壓縮功；定壓厚度TO和Tm =TO為壓力0. 5cN/cm2時(shí)的試樣厚度即初始厚度；Tm為測(cè)試最大壓力下的試樣厚度(mm)；可壓縮厚度AT(mm) : AT = TO-Tm,表示壓縮過(guò)程中纖維集合體內(nèi)部空隙的減少情況， 其值越大，表示試樣越蓬松；蓬松度B(cm3 · g-1) =B = TO/MX 103，為初始狀態(tài)下單位質(zhì)量的試樣所具有的體積，用于評(píng)價(jià)試樣的蓬松性，式中M為試樣面密度(g · πΓ2)；(3)根據(jù)特征指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算與結(jié)果分析測(cè)試最大壓力下的試樣厚度Tm越高，試樣中木棉纖維的中空度越高；可壓縮厚度ΔΤ越大，表明試樣中纖維間的空隙越大；蓬松度B和壓縮比功Wc越高，試樣中空隙率越高，蓬松度B體現(xiàn)的空隙包括纖維間和纖維內(nèi)的總空隙。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種木棉纖維中空度的間接測(cè)試評(píng)價(jià)方法，其特征在于所述的步驟(1)的產(chǎn)品包括木棉散纖維即原棉、線形木棉制品即紗線類、平面狀木棉制品即木棉織物或木棉混纖絮料三類；所述的制作試樣的方法為對(duì)于木棉散纖維，用扭力天平稱取lO-lOOOmg，均勻放置于無(wú)蓋且底部開(kāi)窗的矩形紙質(zhì)容器內(nèi)，測(cè)試時(shí)將容器底部中央窗孔打開(kāi)，只對(duì)其上方的木棉纖維進(jìn)行測(cè)試；容器的作用是保持木棉纖維的鋪放狀態(tài)，在試樣處理移動(dòng)和測(cè)試過(guò)程中纖維試樣與容器始終不分離；對(duì)于木棉紗線類，試樣制作需將紗線以5-50根/cm的密度均勻纏繞在矩形框架上，成為均勻平行排列的平面狀材料；對(duì)于木棉織物以及木棉混纖絮料平面狀材料，直接裁剪邊長(zhǎng)2-20cm的正方形試樣即可。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種木棉纖維中空度的間接測(cè)試評(píng)價(jià)方法，其特征在于所述的步驟(1)中的試樣保持纖維的原始形態(tài)，測(cè)試前試樣不進(jìn)行熨燙加壓處理，因?yàn)樵嚇蛹訅禾幚磉^(guò)程中木棉纖維可能產(chǎn)生部分變形或回復(fù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種木棉纖維中空度的間接測(cè)試評(píng)價(jià)方法，其特征在于 所述的步驟O)中的測(cè)試的條件為最大壓力5-500Pa、壓頭面積1-lOcm2、壓頭下降速度 0. Ol-IOmm · s—1，當(dāng)壓頭壓力達(dá)到最大壓力時(shí)，壓頭以原速度返回；所述的儀器測(cè)試儀環(huán)境為三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)大氣條件，即溫度20°C 士3°C，相對(duì)濕度65% 士5%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種木棉纖維中空度的間接測(cè)試評(píng)價(jià)方法，該方法根據(jù)產(chǎn)品形態(tài)類別，制作相應(yīng)的試樣；利用纖維性材料的壓縮測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)試，測(cè)取壓縮過(guò)程中的壓力與試樣厚度的關(guān)系曲線及回復(fù)過(guò)程中的壓力與試樣厚度的關(guān)系曲線，得到特征指標(biāo)評(píng)價(jià)纖維的中空度狀態(tài)；根據(jù)特征指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算與結(jié)果分析。本發(fā)明在不破壞產(chǎn)品原有結(jié)構(gòu)的前提下，通過(guò)直接測(cè)試木棉產(chǎn)品的壓縮性能指標(biāo)，換算可壓縮厚度、蓬松度，間接有效地比較評(píng)價(jià)產(chǎn)品中木棉纖維的中空度狀態(tài)。本發(fā)明不但簡(jiǎn)單易行，還可以避免截面觀察法引起的木棉纖維中空結(jié)構(gòu)的二次變形。
文檔編號(hào)G01N3/08GK102507321SQ20111033023
公開(kāi)日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月26日
發(fā)明者嚴(yán)金江, 房超, 王府梅 申請(qǐng)人:東華大學(xué)