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紡織測試儀器

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測試紡織纖維、紗線和紡織品物理性質、機械性質以及工藝性質的儀器。

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2 紡織測試儀器 -正文

  測試紡織纖維、紗線和紡織品物理性質、機械性質以及工藝性質的儀器。紡織測試儀器是紡織生產發展的手段,由簡單測試工具逐漸發展成為手動的機械式測試儀器,進而發展成為機電結合的現代化測試儀器。中國在春秋戰國時期除用人的感官評定絲織物質量外,還用五色雉的羽毛作為評定織品染色的色澤標準。從周代起開始用尺測量織物的長度和寬度,並制訂出公定標準。隨著紡織技術的發展,要求有專門的儀器對產品進行檢驗,保證產品質量穩定。20世紀以來,紡織企業採用手動機械式儀器測試半制品和成品,一方面檢驗質量,另一方面成為控制紡織工藝生產正常化和標準化的工具。化學纖維出現以後,要求有更多的測試項目和儀器來反映產品的質量和特性。隨著近代電子技術和計算機技術的迅速發展,現代紡織儀器有的採用直接數字顯示,有的附有微處理計算系統,直接列印出測試結果的平均數和離散性指標,提高了試驗效率,減少了人為誤差。紡織測試儀器的種類很多,有機械性質測試儀器、外觀質量測試儀器、織物風格測試儀器、物理性質測試儀器和工藝性質測試儀器等類。
  機械性質測試儀器  測試紡織材料在機械外力作用下的各種性質,有拉伸性質測試儀器和耐磨性質測試儀器。
  拉伸性質測試儀器  共有三種類型:①等速伸長型(CRE):試樣在受拉過程中單位時間的變形率保持一定;②等加負荷型(CRL):試樣受拉伸時的負荷增加率基本保持一定;③等速牽引型(CRT):試樣受下鋏牽引時,上鋏按材料的應力-應變特性同時有一不規則的位移。等速牽引型儀器出現早應用廣,屬於機械式類型,常稱為擺錘式強力機(圖1 )。利用適當的夾具和自動記錄裝置,可測試多項拉伸性能。但因擺錘慣性與單位時間的應變率隨材料的應力-應變特性而變,儀器的精度較低,可比性較差。等加負荷型儀器中有代表性的是斜面式強力機,可用以測定纖維和紗線的拉伸性能。其中機電結合的斜面式強力機,能對10個管紗按規定的試驗次數連續自動拉伸並調換管紗,同時還能畫出斷裂強力和斷裂伸長的曲線圖。儀器附有數據處理系統,能直接列印出試驗結果。70年代末又研製出等速伸長型電子式全自動單紗強力儀,採用應變式感測測力,精度和自動化程度較高,慣性小,功能全。按容量不同分通用型和專用型兩種。通用型儀器通過調換不同容量的感測器,可測定纖維、紗線、織物的各項拉伸性能、彈性和壓縮性等。若配以適當附件還可進行剪切、彎曲和摩擦性能試驗。這種儀器有時稱為萬能強力試驗儀,能數字顯示、自動數據處理和列印出試驗結果。有的型號儀器還附有高低溫試驗裝置。中國研製成功的台式單纖維電子強力儀(圖2)屬專用型,儀器最大容量為100克力,能數字顯示和自動記錄,有的還能列印出拉伸性能的平均數和變異係數。80年代又製成全自動短纖維強力儀。

 

  用拉伸性質試驗儀測試可獲得多種測試結果,如斷裂強力、斷裂伸長、多次拉伸疲勞度、定負荷或定伸長彈性,以及織物的撕破強力、頂破強力、縫紉強力等。此外,利用記錄圖紙計算還可求得初始模量、斷裂功等指標(見紗線強度)。
  耐磨性質測試儀器  耐磨試驗可預示紡織材料在紡紗、織造等各加工工序中的耐磨損性能和服用中的耐穿程度。耐磨儀有用於長絲和短纖紗線的,也有用於織物的,而織物耐磨儀種類較多,有平磨(迴轉式、充氣式、往複平面式、往複滾筒式)、曲磨、折邊磨和加速磨等。圖3 是迴轉式織物平磨儀。耐磨儀的磨損運動方式和磨料多是模仿實際使用情況設計的。表示紡織材料耐磨性能的指標一般用磨損至斷裂時的次數、受一定磨損后某些性質(強度、重量等)的變化表示,或用織物磨損出現破洞時的耐磨次數表示。

  外觀質量測試儀器  用以測試紗條和印染織物的外觀質量。外觀質量通常指紗條條幹、紗疵、印染織物的布面染色牢度等。檢驗紗條的條幹均勻度和紗疵的方法有目光評比法、稱重法和儀器法三種。目光評比法只需要簡單的搖黑板儀。稱重法使用半自動電子支數天平,能快速稱出定長絞紗的支數,並列印出平均支數和支數不勻率。儀器法主要使用烏斯特條幹均勻度儀。

  烏斯特(Uster)條幹均勻度儀  用以測定棉條、粗紗和細紗的條幹均勻度(圖4 )。儀器是根據紗條通過電容極板間時電容量隨紗條線密度變化而改變的原理設計的。這種儀器是40年代瑞士烏斯特公司研製成功的,後來逐步發展出各種型號。其中B型適用於棉、毛、人造棉和麻紗等短纖維紗條,C型適用於化學纖維長絲和合成纖維紗條。早期的儀器能自動記錄不勻率曲線,並能積分出紗條的平均差係數。70年代問世的儀器,測試效率較高,並能自動校正零點。80年代的儀器能自動調換管紗,自動調節平均值和自動列印出均方差係數或平均差係數。這種儀器還配有波譜儀,可畫出紗條不勻波譜圖,藉以分析紗條不勻性質和不勻產生的原因;棉結、雜質儀可測定一定長度紗條內按規定大小決定的棉、毛紗線的棉結、雜質數。
  印染織物染色牢度儀  用以測試印染織物經日晒、摩擦等作用后褪色的程度。大多是模仿印染織物實際使用情況設計的,有日晒牢度儀、皂洗牢度儀、摩擦牢度儀、升華牢度儀等。染色牢度試驗方法隨儀器種類而不同。
  織物風格測試儀器  測試織物某些物理機械性質來綜合評定織物風格的儀器。織物風格廣義上指織物在人的觸覺和視覺官能上的反應;狹義僅指觸覺而言,即通常所稱的手感。織物風格也分價值風格和特性風格,價值風格是指服裝的美學性和舒適性;特性風格又可分為單因素特性風格(如光滑、豐滿、挺括等)和復因素特性風格(如毛型感、絲性感、麻型感等)。織物風格歷來都靠手感和目測評定,這種方法現在仍佔主要地位。1930年出現用懸臂樑法測定織物試樣的彎曲長度和彎曲剛度,以此來表示織物的手感性質。到50年代,美國學者提出用圓形試樣通過環圈時的最大牽引力來表示織物手感,從而出現了早期的手感測試儀。這種儀器在試驗中試樣同時受到彎曲、壓縮和表面摩擦的作用,所以測定結果帶有綜合性質。70年代初日本學者川端季雄提出用織物的純彎曲性、表面特性(摩擦係數和粗糙度)、拉伸性(包括剪切)、壓縮性等綜合反映織物風格,並由測試這些性質的儀器組成KES-F系列織物風格儀。用這一系列四種儀器測得16個指標,按織物的不同用途評定挺(刮)、滑(爽)、豐(滿)等基本風格值,再輸入計算機求出綜合風格值。中國已研製出織物風格儀和相應的測試方法,儀器結構簡單,性能良好。
  織物在實際使用過程中經常受到各種不同外力作用,因而產生折皺、表面疵點和尺寸變化等,這些都同服裝形態保持性和表面均一性有密切的關係,屬於織物風格範圍。測試這些性質的儀器有折皺回復角測定儀、表面均一性測定儀、縮水率測定儀等。
  織物折皺回復角測定儀  把織物試樣對摺施以接近人體重量的壓力(150~300克/厘米2),使試樣形成摺痕,待作用一定時間後去壓,使摺痕回復。回復角越大,織物抗皺性越好。中國已使用半自動織物折皺彈性測定儀(圖5)。

  織物表面均一性測試儀  織物在服用中常起毛起球和勾絲,這種現象會明顯地破壞織物表面的均一性,從而影響織物的表觀質量。織物起毛起球儀大致分先起毛後起球和同時起毛起球兩種。毛刷式起球儀是先用毛刷摩擦試樣起毛,然後再用同種織物或其它標準磨料在軟性狀態下起球。滾筒式翻滾儀和方箱式翻滾儀是將試樣放在箱(或滾筒)中不斷加以翻滾並與磨料作用,起毛起球在儀器內一步完成。織物勾絲試驗各國較多採用釘鎚式勾絲儀,中國除釘鎚式外,還有針滾式勾絲儀。
  物理性質測試儀器  測試紡織材料的透氣性、透濕性和電氣性質的儀器。這些性質的測試能反映服裝織物在服用時的舒適性和衛生性。有透氣性試驗儀、透濕性試驗儀、保暖性試驗儀和纖維比電阻測試儀等。
  透氣性試驗儀  有的儀器以一定壓力下單位時間通過織物單位面積的空氣量來表示織物透氣性;有的儀器以一定負荷條件下通過織物的定容積空氣量所需要的時間來表示織物透氣性。
  透濕性試驗儀  有蒸發法和吸收法兩種:蒸發法試驗器是用織物試樣覆蓋在盛有水的容器上,測定容器內的水在單位時間通過一定試樣面積蒸發后的重量減少量;吸收法試驗器是用織物試樣覆蓋在盛有乾燥劑的容器上,測定容器內的乾燥劑單位時間通過一定試樣面積吸收濕氣后的重量增加量。
  保暖性試驗儀  有恆溫法和冷卻法兩種:恆溫法是使試樣兩側分別處於恆溫源和較低溫度的環境中,測定一定時間內通過試樣散失的熱量,以此來表示織物的保暖性。恆溫源一般可採用近似人體的溫度(35℃),低溫環境為21℃;冷卻法是將盛有溫水的容器用試樣包覆後置於低溫環境中冷卻,測定每降低一定溫度所需的時間作為織物保暖性的指標。
  纖維比電阻儀  纖維比電阻儀有兩種:①纖維體積比電阻儀:將一定重量的纖維放入容器內,擠壓成一定體積后測出電阻值,求纖維體積比電阻值;②纖維質量比電阻儀:把適當數量的纖維夾入一定間距的兩個夾持器內,用高絕緣電阻儀測出電阻值,然後稱量兩夾持器間的纖維重量,求出纖維質量比電阻值。
  工藝性質測試儀器  測試纖維長度、細度、捲曲性、紗線拈度、紗線毛羽和回潮率等工藝性質的儀器。有纖維長度儀、纖維細度儀、纖維捲曲儀、紗線毛羽儀、紗線拈度儀、回潮率測試儀等。
  纖維長度儀  測試纖維伸直長度的儀器。20世紀初人們是用手扯方法測定纖維束長度的,30年代初開始用排圖法和梳片法測試長度,到40年代出現了光電式照影機長度儀(Fibrograph),這種儀器在50年代還是用手工調節測試,不久改為伺服電機自動跟蹤。70年代美國研製出新型照影機長度儀,可測定棉纖維和化學纖維長度,最長可測到63毫米。80年代已進一步發展為數字顯示,自動數據處理和列印出有關長度指標,試驗效率顯著提高。比利時生產的阿爾洛(Arealometer)電容式羊毛長度儀附有自動整理纖維機構,可使纖維排成一端整齊的毛束。把毛束放在塑料薄膜上通過電場時,能得到根數平均長度和重量加權平均長度。這種儀器僅適用於毛條,用於散毛時誤差較大。中國測試棉纖維長度主要採用羅拉式長度測定儀,把一端整齊排列的纖維放在儀器上,按一定間距分組稱重后求出重量加權平均長度和其他指標。羊毛纖維長度一般採用梳片式長度儀測定。生絲和化纖長絲的長度用一定周長的紗框測長儀測定。
  纖維細度儀  測試纖維細度的方法有:①直接法:或稱中切法,切取定長平行伸直的纖維束,經稱重、計數纖維根數後計算單纖維的公制支數、旦數或特數,只需要一些簡單的稱重儀器。②間接法:有氣流法和聲壓法。氣流或聲波通過定量團狀纖維集合體時,氣壓、聲壓發生變化,變化的大小隨纖維粗細而異。一般纖維越細,氣壓、聲壓降低越多。50年代初出現了按這一原理製成的各種類型氣流細度儀。以後中國又研製成適用於多種纖維用的數字式微壓氣流細度儀。③振動法:根據纖維的單位長度質量在一定張力下與其自然頻率存在一定關係的原理設計的振動法細度儀,可測定單根纖維和長絲的細度,並能得到細度變異係數。纖維寬度測定儀測試的是纖維在自然狀態下徑向的投影寬度。當纖維的截面為圓形時,這一寬度相當於纖維直徑。羊毛纖維就是用直徑作為品質評定的依據。纖維寬度或直徑一般用生物顯微鏡或投影儀測試,但比較麻煩,效率很低。因此出現了用激光測定纖維直徑的儀器。這種儀器是根據分散於液流中的纖維在通過1毫米的激光時,激光的散射量與纖維直徑成正比關係設計的。用這種儀器可測定單根纖維直徑及其分佈。
  靜電儀  有摩擦式和感應式兩種。摩擦式靜電儀是使試樣摩擦生電后直接測定試樣上的靜電壓;感應式靜電儀是使試樣在電場中感應帶電后測定試樣的靜電壓或半衰期。
  摩擦係數測定儀  測定纖維摩擦係數的方法有多種,一般用絞盤法摩擦係數測定儀測定短纖維摩擦係數,這種儀器又稱為羅德(Rder)法摩擦係數測定儀。用這種儀器不僅能測試纖維與纖維之間的摩擦係數,而且也能測試纖維與金屬、纖維與其他材料之間的摩擦係數(圖6)。此外,還有各種型式的紗線和長絲的摩擦係數測定儀。80年代以來國際上還制定了能自動測定和記錄的動、靜摩擦係數測定儀。

  捲曲性測定儀  測定纖維單位長度上捲曲數的儀器。測定捲曲性的方法一般有目測法和投影法兩種。日本生產的機械式捲曲彈性儀可測定捲曲率和捲曲彈性。中國研製的用光柵法測定位移的纖維捲曲彈性儀(圖7)精度較高,對測定化纖短纖維的捲曲有一定特點。

  紗線毛羽儀  測試短纖維紗線表面毛羽的儀器。這種儀器大多是採用光電計數原理設計的。日本生產的毛羽試驗儀能自動統計毛羽數和毛羽長度,並能列印出結果。儀器可測定3000旦以下的短纖維紗,可測的毛羽長度為0~10毫米,紗速為30米/分。另外一種毛羽計數儀有兩個感測器,可同時用於1500旦以下的短纖維紗和長絲。紗速為10~1500米/分,四位數字顯示。還有採用暗視場檢測毛羽的儀器,精度較高(0.2毫米),並可將毛羽長度分為 3、5、7毫米三檔進行檢測。中國80年代初研製出的光電式毛羽試驗儀,性能較好。
  紗線拈度儀  測試紗線單位長度內的拈度數和拈縮的儀器。測試紗線拈度的方法有完全退拈法和「退拈-加拈」法兩種。完全退拈法適用於粗紗和股紗。測試單紗的拈度大多採用「退拈-加拈」法,使用的儀器是電動式拈度儀。70年代末以來,拈度儀的自動化程度有明顯提高,日本有單根全自動拈度儀,可連續自動測出拈度值,並能列印出結果。有的全自動拈度儀,能用一次退拈-加拈法、雙重退拈-加拈法等多種方法測試拈度。10個管紗可按規定試驗次數自動換管,並列印出結果。
  回潮率測試儀  有直接烘乾和間接測量兩種,直接烘乾除了最常用的烘箱外,還有利用紅外線、高頻和微波的快速烘乾儀。這些快速烘乾儀在紡織上應用的還不甚普及。間接測量儀主要有電阻測濕儀和電容測濕儀兩種。這兩種儀器是根據紡織材料的電阻、介電常數與材料所含的水分量有關的原理設計的。其中電阻測濕儀已被普遍使用。有些國家已配成系列,用來快速測定纖維、紗線、織物、甚至漿料的回潮率。有的儀器還兼有控制生產的作用。中國製造的電阻式原棉和筒子紗回潮率測試儀已廣泛應用於生產,性能較好。
  此外,在紡織生產中還經常使用紗線張力儀、紗線速度儀、漿料回潮率測定儀以及羅拉壓力測定儀等來測試紗線張力、喂紗量、回潮率以及羅拉壓力,使生產的產品更能符合質量要求。

 

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