一種木棉纖維中空度的間接測試評價方法

2023-12-10 00:40:41 2

專利名稱：一種木棉纖維中空度的間接測試評價方法
技術領域：
本發明屬紡織行業的木棉原料及其產品技術領域，特別是涉及一種木棉纖維中空度的間接測試評價方法。
背景技術：
木棉作為對環境友好型的綠色生態纖維材料，具有獨特的薄壁大中空形態結構， 中空率高達80% -90%以上；且具有質輕、拒水、保暖、抗菌驅蟎、吸溼抗靜電等許多天然的優良特性，具有良好的應用前景。現有的研究成果主要集中於木棉纖維的加工技術及其在標準環境下的基本性能 (形態結構、纖維長度、線密度、強度、木棉紡織品性能等)。而木棉纖維在加工和使用過程中，要經歷的諸多外界環境，例如熱溼加工、外力等作用，各種因素都可能對木棉纖維的中空形態結構和性能產生影響，使其原本具有的90%以上高中空結構被壓扁。正確有效地測試、評價木棉產品中木棉纖維中空結構狀態，有助於合理有效地評價木棉產品的品質性能， 對產品的加工製造技術優劣作出正確的評判，具有實用意義。但是，現有的測試技術，很難直接或間接地測試和評價木棉纖維的中空度。若是從產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構狀態，不但測試過程操作比較複雜、耗時較長，而且根本無法保證易變形的木棉纖維在試驗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構的前提下，巧妙地測試和評價產品中木棉纖維的中空度狀態，成為提高木棉產品附加值方面的重要課題。

發明內容
本發明所要解決的技術問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試評價方法，該方法在不破壞產品原有結構的前提下，通過直接測試木棉產品的壓縮性能指標，換算可壓縮厚度、蓬鬆度，間接有效地比較評價產品中木棉纖維的中空度狀態。 本發明不但簡單易行，還可以避免截面觀察法引起的木棉纖維中空結構的二次變形。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是提供一種木棉纖維中空度的間接測試評價方法，包括下列步驟(1)根據產品形態類別，製作相應的試樣；(2)利用纖維性材料的壓縮測試儀進行測試，測取壓縮過程中的壓力與試樣厚度的關係曲線及回復過程中的壓力與試樣厚度的關係曲線，計算特徵指標評價纖維的中空度狀態，所述的特徵指標包括壓縮比功Wc (cN · cm · cm_2)壓縮過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時的試樣厚度即初始厚度；Tm為測試最大壓力下的試樣厚度；可壓縮厚度AT(mm) :ΔΤ = To-Tm，表示壓縮過程中纖維集合體內部空隙的減少情況，其值越大，表示試樣越蓬鬆；
蓬鬆度B (cm3 .g-1) =B = To/MX 103，為初始狀態下單位質量的試樣所具有的體積， 用於評價試樣的蓬鬆性，式中M為試樣面密度(g · πΓ2)；(3)根據特徵指標進行計算與結果分析測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；蓬鬆度 B和壓縮比功Wc越高，試樣中空隙率越高，蓬鬆度B體現的空隙包括纖維間和纖維內的總空隙。所述的步驟(1)的產品包括木棉散纖維即原棉、線形木棉製品即紗線類、平面狀木棉製品即木棉織物或木棉混纖絮料三類；所述的製作試樣的方法為對於木棉散纖維，用扭力天平稱取lO-lOOOmg，均勻放置於無蓋且底部開窗的矩形紙質容器內，測試時將容器底部中央窗孔打開，只對其上方的木棉纖維進行測試；容器的作用是保持木棉纖維的鋪放狀態，在試樣處理移動和測試過程中纖維試樣與容器始終不分罔；對於木棉紗線類，試樣製作需將紗線以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；對於木棉織物以及木棉混纖絮料平面狀材料，直接裁剪邊長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，測試前試樣不進行熨燙加壓處理，因為試樣加壓處理過程中木棉纖維可能產生部分變形或回復。所述的步驟O)中的測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，當壓頭壓力達到最大壓力時，壓頭以原速度返回；所述的儀器測試儀環境為三級標準大氣條件，即溫度20°C 士3°C，相對溼度65% 士5%。有益效果本發明通過直接測試木棉產品的壓縮性能指標，換算可壓縮厚度、蓬鬆度，間接有效地比較評價產品中木棉纖維的中空度狀態；本發明不但簡單易行，還可以避免截面觀察法引起的木棉纖維中空結構的二次變形。本發明的主要技術原理如下研究表明，乾燥圓中空木棉、潮溼圓中空木棉、輕微壓扁木棉和嚴重壓扁木棉纖維束的壓縮性能指標存在明顯差異，參見圖1，而常用壓縮指標中壓縮功回復率和壓縮曲線線性度與纖維的中空度無直接單調關係。


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為蓬鬆度圖表。
具體實施例方式下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之後，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落於本申請所附權利要求書所限定的範圍。實施例1 (乾燥木棉原棉及其潮溼加壓處理後的纖維中空度測試評價)(1)試樣製作從乾燥木棉(相對溼度15%環境中調溼M小時)和潮溼加壓處理 (相對溼度99%環境中調溼M小時，而後用IOOKI^的壓力持續作用15秒)後的纖維中各製作10個木棉纖維束試樣，每個試樣需平行梳理後定重為lOOmg，置入3cmX3cm的矩形容器內；(2)測試方法採用壓縮性能測試儀在恆溫恆溼室內進行測試，壓頭為面積5cm2 的圓形壓頭，以0. 2mm μ—1恆定速度垂直壓向試樣，測試壓力到50 後以原速度返回，測得單位面積織物所受壓力與受壓試樣厚度間的關係曲線；(3)指標計算與結果分析指標計算結果見表1的前二行，二類木棉纖維性能差異的顯著性檢驗結果見表1的後一行。四大指標都具有顯著性差異，說明二類木棉纖維的中空度存在明顯差異，潮溼加壓處理後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平均值及其顯著性檢驗結果
壓縮比功蓬鬆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
潮溼加壓木棉2. 3535. 502. 241. 70
T 值檢驗 55.33 (++)* 42.74 (++) 42.51 (++) 26.27 (++)* 顯著水平為0. 1時tQ.95 (9) = 1. 8311，t< 1.8311認為無顯著性差異，標記為-；
1. 8311 <t 10認為顯著性差異較大，標記為++.實施例2 (乾燥木棉與潮溼微壓木棉纖維的中空度測試評價)(1)試樣製作從乾燥木棉(同實施例1)和潮溼木棉(相對溼度99%環境中調溼 24小時，而後用IOKPa的壓力持續作用15秒)的纖維中各製作10個木棉纖維束試樣，製作方法同實施例1 ；(2)測試方法採用壓縮性能測試儀在恆溫恆溼室內進行測試，壓頭為面積2cm2 的圓形壓頭，以0. 5mm μ—1恆定速度垂直壓向試樣，測試壓力到50 後以原速度返回，測得單位面積織物所受壓力與受壓試樣厚度間的關係曲線；(3)指標計算與結果分析指標計算結果見表2的前二行，二類木棉纖維性能差異的顯著性檢驗結果見表2的後一行。四大指標都存在顯著性差異，說明二類木棉纖維的中空度存在著一定程度的差異，潮溼木棉纖維的中空度比乾燥木棉纖維低。表2不同預處理後木棉散纖維的壓縮性能指標與中空度
權利要求
1.一種木棉纖維中空度的間接測試評價方法，包括下列步驟(1)根據產品形態類別，製作相應的試樣；(2)利用纖維性材料的壓縮測試儀進行測試，測取壓縮過程中的壓力與試樣厚度的關係曲線及回復過程中的壓力與試樣厚度的關係曲線，計算特徵指標評價纖維的中空度狀態，所述的特徵指標包括壓縮比功Wc 壓縮過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時的試樣厚度即初始厚度；Tm為測試最大壓力下的試樣厚度(mm)；可壓縮厚度AT(mm) : AT = TO-Tm,表示壓縮過程中纖維集合體內部空隙的減少情況， 其值越大，表示試樣越蓬鬆；蓬鬆度B(cm3 · g-1) =B = TO/MX 103，為初始狀態下單位質量的試樣所具有的體積，用於評價試樣的蓬鬆性，式中M為試樣面密度(g · πΓ2)；(3)根據特徵指標進行計算與結果分析測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；蓬鬆度B和壓縮比功Wc越高，試樣中空隙率越高，蓬鬆度B體現的空隙包括纖維間和纖維內的總空隙。
2.根據權利要求1所述的一種木棉纖維中空度的間接測試評價方法，其特徵在於所述的步驟(1)的產品包括木棉散纖維即原棉、線形木棉製品即紗線類、平面狀木棉製品即木棉織物或木棉混纖絮料三類；所述的製作試樣的方法為對於木棉散纖維，用扭力天平稱取lO-lOOOmg，均勻放置於無蓋且底部開窗的矩形紙質容器內，測試時將容器底部中央窗孔打開，只對其上方的木棉纖維進行測試；容器的作用是保持木棉纖維的鋪放狀態，在試樣處理移動和測試過程中纖維試樣與容器始終不分離；對於木棉紗線類，試樣製作需將紗線以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；對於木棉織物以及木棉混纖絮料平面狀材料，直接裁剪邊長2-20cm的正方形試樣即可。
3.根據權利要求1所述的一種木棉纖維中空度的間接測試評價方法，其特徵在於所述的步驟(1)中的試樣保持纖維的原始形態，測試前試樣不進行熨燙加壓處理，因為試樣加壓處理過程中木棉纖維可能產生部分變形或回復。
4.根據權利要求1所述的一種木棉纖維中空度的間接測試評價方法，其特徵在於 所述的步驟O)中的測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，當壓頭壓力達到最大壓力時，壓頭以原速度返回；所述的儀器測試儀環境為三級標準大氣條件，即溫度20°C 士3°C，相對溼度65% 士5%。
全文摘要
本發明涉及一種木棉纖維中空度的間接測試評價方法，該方法根據產品形態類別，製作相應的試樣；利用纖維性材料的壓縮測試儀進行測試，測取壓縮過程中的壓力與試樣厚度的關係曲線及回復過程中的壓力與試樣厚度的關係曲線，得到特徵指標評價纖維的中空度狀態；根據特徵指標進行計算與結果分析。本發明在不破壞產品原有結構的前提下，通過直接測試木棉產品的壓縮性能指標，換算可壓縮厚度、蓬鬆度，間接有效地比較評價產品中木棉纖維的中空度狀態。本發明不但簡單易行，還可以避免截面觀察法引起的木棉纖維中空結構的二次變形。
文檔編號G01N3/08GK102507321SQ20111033023
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月26日 優先權日2011年10月26日
發明者嚴金江, 房超, 王府梅 申請人:東華大學