基於質量分級對紗線毛細孔徑分布的測定裝置和方法
2023-05-05 17:05:26
專利名稱：基於質量分級對紗線毛細孔徑分布的測定裝置和方法
技術領域：
本發明涉及一種紗線毛細孔徑分布的測定方法。
背景技術：
織物的潤溼性對於其溼加工和熱溼舒適性都是至關重要的。作為兩端開口、部分有序的毛細孔集合體，織物的潤溼性通常與其毛細孔分布密切相關，因為無論是溼加工或者服用過程中，水分、有機溶劑及汗液的輸運都主要是在毛細孔中進行，其中涉及的吸附、 擴散、滲透、蒸發等過程都依賴於毛細孔的構造(形狀、粗糙度、大小、分布等)。鑑於織物結構的複雜性，長期以來測量織物潤溼性的方法都是在較毛細孔更大尺度上的度量，主要包括毛細芯吸法、液滴法、沉降法等，由於沒能與織物的毛細孔結構直接關聯，制約了深入研究織物潤溼行為的本質和進一步定量化測定。國內外都是根據織物幾何結構參數由公式計算織物毛細孔半徑，或簡化為平均孔徑及最大、最小孔徑的處理，難以滿足定量表徵種類紛繁的織物結構導致的潤溼行為的差異，制約了對染色、後整理加工工藝甚至織物的熱溼舒適性等性能的控制。齊宏進等已經申報了基於質量分級法的沿織物平面的孔徑分布測試方法的發明專利(申請號200910194353.9)但迄今還沒見有關測定沿紗線軸線毛細孔經分布的報導。眾所周知，紗線與織物的構型極大地不同，紗線是織物的主要組成部分，紗線的孔結構很大程度上決定了織物的孔結構。但是我們的研究發現，織物的孔徑分布並不等於紗線孔徑分布的簡單加和。因此測定紗微米級線孔結構對深入了解織物孔結構進一步精確控制溼加工和織物熱溼性能很有必要。儘管本發明提出的質量分級法測定沿紗線軸線毛細孔經分布的原理與前期提出的申請號為200910194353. 9的織物孔徑分布測定基本相同，但由於紗線的特殊線狀構型和更小的尺寸，基於這種原理對紗線的測定方法和裝置明顯不同。而且，對差減計算公式進行改進，提出了新的含液量百分數計算公式
r —爪 - m
C" - mi-mn+1提高了計算和測試精度。本發明敘述了質量分級原理並著重提出了一
種新的測定方法和設計了相應的新裝置，可以採用不同級分數測定的棉紗線毛細孔徑分布的直方圖、微分曲線圖。這並非是根據幾何結構計算得到的，而是通過毛細升高測量得到的直接與紗線甚至織物潤溼行為關聯的孔徑分布。依據這兩類圖，可以定量地分析對比紗線孔徑分布及數據的精度和重現性。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種採用質量分級法對柔性的紗線毛細孔徑分布的電測方法，快速、簡便和準確測定沿織物平面毛細孔徑的分布。為了解決上述技術問題，本發明提出一種基於質量分級法測量紗線毛細孔徑分布的裝置和方法。其裝置包括紗線懸掛矩形框架裝置，液體槽和紗線切割板，其中矩形框架裝置用於懸掛紗線進行芯吸，該裝置由上下兩個矩形剛性板和四個支撐立柱組成，兩個板上有多條平行通透溝槽，槽寬度大於紗線直徑，槽之間距離儘量緊密但不能發生毛細作用，槽的長度和數目依據測定需要決定，槽越多、越長，懸掛的紗線數目越多， 求平均值得到的含液量數據測量精度越高；液體槽置於矩形紗線框架懸掛裝置正下方，用於承接懸垂的紗線，使之浸入液體中；紗線切割板用於對作為統計級分的各段含液紗線的切割，切割板由襯板和模板組成，襯板為矩形剛性板，其長度大於紗線內液體的極限上升高度，其寬度等於或大於模板的長度；模板為矩形剛性板，並列固定在襯板上面，其長度方向與襯板的長度方向垂直，模板寬度即需要切割的各段紗線的長度，模板寬度d乘以模板數η就等於紗線內液體的極限上升高度h，寬度d越大，一次黏附的紗線數目越多。模板數就是質量分級的級分數，模板間縫隙寬度為0. 01-0. 5毫米，僅能容下切割刀或波束伸進去切割，切割板的長度大於紗線內液體的極限上升高度，寬度根據要切割的紗線根數確定，一次切割的紗線越多，切割板寬度越大；採用質量分級法對紗線毛細孔徑分布的測定方法包括a.準備用於測定的紗線，該紗線可由天然和/或化學纖維構成，將紗線由織物中拆出，根據材質不同進行前處理，用洗滌劑和/或有機溶劑將紗線上汙物去除，衝洗、乾燥b.準備用於測定的液體，包括所有對紗線潤溼的液體，即液體對紗線的接觸角小於90度；c.觀測極限毛細上升高度和靜置時間，用以確定切割的級分數。將液體加入不與纖維產生吸附和反應的甲基橙等惰性染料，紗線掛裝在懸掛裝置上，樣片保持伸直和垂直， 其下端正好埋入液面，將其置於10-60°C、相對溼度為5-100%和0. 7-1. 2大氣壓的恆溫恆溼和氣壓環境中，靜置直至紗線內液面不再上升；d.用矩形框架裝置懸掛紗線，將10-300根紗線固定在上板溝槽中，然後穿過底板的溝槽，每根下端系上一小重物浸入液體中，保持垂直懸吊並不與溝槽接觸，底板和液面之間保留一段l_2cm間隔，這是紗線浮水區；e.將裝置放入10_60°C、相對溼度為5-100%和0. 7_1. 2大氣壓的恆溫恆溼和氣壓環境中，靜置達到c所述時間，可確定紗線中液面不再上升，可以進行切割；f.在步驟f的恆溫恆溼和氣壓條件下，將切割板靠近所要切割的懸垂著的一組紗線，每個模板上貼有雙面膠，將寬度與切割板匹配的一組紗線粘貼在個個模板上，用小刀將紗線黏住的下端和上端割斷，先割上端再割下端，再移動切割板靠近另一組紗線，進行粘貼和切割，逐次進行同樣操作，直至將所有懸掛紗線切割完畢；g.沿切割板各模板間縫隙將紗線割成η個小段，將各含液段紗線連同模板和雙面膠分別稱重得到溼重，乾燥除去液體後在步驟f的恆溫恆溼條件下放置至達到平衡，再稱重得到乾重；h.所得的紗線級分，從下往上測試小條序號遞增，共n+1個測試小條，通過將各測試小條的溼重減去乾重，得到測試小條所含液體重量分別為Hi1, m2. . . mn, mn+1，通過本發明提
出的新公式
權利要求
1.根據權利要求1所述的基於質量分級法測量紗線毛孔經分布的裝置，其特徵是，所述的液體槽置於矩形紗線框架懸掛裝置正下方，用於承接懸垂的紗線，使之浸入液體中；
2.根據權利要求1所述的基於質量分級法測量紗線毛細孔經分布的裝置，其特徵是 所述的紗線切割板用於對作為統計級分的各段含液紗線的切割。切割板由襯板和模板組成，襯板為矩形剛性板，其長度大於紗線內液體的極限上升高度，其寬度等於或大於模板的長度；
3.根據權利要求1所述的基於質量分級法測量紗線毛細孔經分布的裝置，其特徵是 所述的切割板為矩形剛性板，並列固定在襯板上面，其長度方向與襯板的長度方向垂直，模板寬度即需要切割的各段紗線的長度，模板寬度d乘以模板數η就等於紗線內液體的極限上升高度h，寬度d越大，一次黏附的紗線數目越多。模板數就是質量分級的級分數，模板間縫隙寬度為0. 01-0. 5毫米，僅能容下切割刀或波束伸進去切割，切割板的長度大於紗線內液體的極限上升高度，寬度根據要切割的紗線根數確定，一次切割的紗線越多，切割板寬度越大；
4.一種與上述裝置匹配的基於質量分級法測量紗線毛細孔經分布的方法其特徵是a.準備用於測定的紗線，該紗線可由天然和/或化學纖維構成，將紗線由織物中拆出， 根據材質不同進行前處理，用洗滌劑和/或有機溶劑將紗線上汙物去除，衝洗、乾燥備用；b.準備用於測定的液體，包括所有對紗線潤溼的液體，即液體對紗線的接觸角小於90度；c.觀測極限毛細上升高度和靜置時間，用以確定切割的級分數。將液體加入不與纖維產生吸附和反應的甲基橙等惰性染料，紗線掛裝在懸掛裝置上，樣片保持伸直和垂直，其下端正好埋入液面，將其置於10-60°C、相對溼度為5-100%和0. 7-1. 2大氣壓的恆溫恆溼和氣壓環境中，靜置直至紗線內液面不再上升；d.用矩形框架裝置懸掛紗線，將10-300根紗線固定在上板溝槽中，然後穿過底板的溝槽，每根下端系上一小重物浸入液體中，保持垂直懸吊並不與溝槽接觸，底板和液面之間保留一段l-2cm間隔，這是紗線浮水區，不稱重和計入紗線孔尺寸；e.將裝置放入10-60°C、相對溼度為5-100%和0.7-1. 2大氣壓的恆溫恆溼和氣壓環境中，靜置達到c所述時間，可確定紗線中液面不再上升，可以進行切割；f.在步驟f的恆溫恆溼和氣壓條件下，將切割板靠近所要切割的懸垂著的一組紗線， 每個模板上貼有雙面膠，將寬度與切割板匹配的一組紗線粘貼在個個模板上，用小刀將紗線黏住g.的下端和上端割斷，先割下端再割上端，再移動切割板靠近另一組紗線，進行粘貼和切割，逐次進行同樣操作，直至將所有懸掛紗線切割完畢；h.沿切割板各模板間縫隙將紗線割成η個小段，將各含液段紗線連同模板和雙面膠分別稱重得到溼重，乾燥除去液體後在步驟f的恆溫恆溼條件下放置至達到平衡，再稱重得到乾重；i.所得的紗線級分，從下往上測試小條序號遞增，共n+1個測試小條，通過將各測試小條的溼重減去乾重，得到測試小條所含液體重量分別為m」 nv"mn，mn+1，通過本發明申請人jfl — ffi提出的新公式= 「 m"+1進行數據處理，得到各段紗線級分內孔中液體量佔整個樣片總含液量的百分比Cn，式中mn、mn+1分別為相鄰兩段測試小條中下方和上方測試小條的含液量；j.建立孔徑和測試小條對應高度間的關係式& =求出對應高度測試小條內含Pgh液體的孔的半徑R，式中Y、θ、Ρ、h和g分別為液體表面張力、接觸角、密度、各個測試小條在懸掛樣片中的高度和重力加速度。k.根據步驟f的數據處理結果得出的布樣不同高度測i.試小條含液量百分比Cn，再結合步驟i中公式求得測試相應高度小條內含液體孔的對應孔徑，二者對畫作圖，得到樣片按體積計算的毛細孔徑分布直方圖，並進一步得到孔徑連續分布的曲線圖和累積圖。Π1.根據上述各組權重數據Cn和對應的孔半徑數據，通過加權平均公式〃 =Σ RnCnn-\計算得到樣片的平均孔徑。
5.根據權利要求5所述的採用質量分級法對紗線毛細孔徑分布的測定方法，其特徵在於步驟f，g中切割方法為機械、化學、電熱、光化學、電化學、雷射、電磁波和等離子束方法。
全文摘要
一種採用質量分級法對紗線毛細孔徑分布的測定方法和裝置。避免了常規測孔方法加壓或抽真空對柔性紗線孔尺寸測定的失真。針對紗線的柔軟性和結構纖細複雜的特點，設計了框架懸掛裝置和多模板組合切割板進行各段含液紗線的粘合、切割和測試，一次可測量多達數百根紗線，減少了誤差。本發明根據毛細壓力和重力平衡原理建立高度與孔徑關係方程，在平衡芯吸時從低到高依次對相鄰高度紗線級分進行含液量差減，得到較低高度紗線級分內對應尺寸孔的含液量。依據發明人提出的紗線級分含液量百分數公式計算得到數據，畫出孔徑分布直方圖、曲線圖和累計圖。該方法和裝置和操作簡單、精度高、數據重複性好，解決了紗線孔徑分布定量測定的問題。
文檔編號G01N15/08GK102162783SQ201010513290
公開日2011年8月24日 申請日期2010年10月20日 優先權日2010年10月20日
發明者杜文琴, 狄劍鋒, 齊宏進 申請人:五邑大學