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专利名称：一种木棉纤维中空度的间接测试评价方法
技术领域：
本发明属纺织行业的木棉原料及其产品技术领域，特别是涉及一种木棉纤维中空度的间接测试评价方法。
背景技术：
木棉作为对环境友好型的绿色生态纤维材料，具有独特的薄壁大中空形态结构， 中空率高达80% -90%以上；且具有质轻、拒水、保暖、抗菌驱螨、吸湿抗静电等许多天然的优良特性，具有良好的应用前景。现有的研究成果主要集中于木棉纤维的加工技术及其在标准环境下的基本性能 (形态结构、纤维长度、线密度、强度、木棉纺织品性能等)。而木棉纤维在加工和使用过程中，要经历的诸多外界环境，例如热湿加工、外力等作用，各种因素都可能对木棉纤维的中空形态结构和性能产生影响，使其原本具有的90%以上高中空结构被压扁。正确有效地测试、评价木棉产品中木棉纤维中空结构状态，有助于合理有效地评价木棉产品的品质性能， 对产品的加工制造技术优劣作出正确的评判，具有实用意义。但是，现有的测试技术，很难直接或间接地测试和评价木棉纤维的中空度。若是从产品中直接拆出纤维试样，用生物显微镜或电子显微镜观察木棉纤维的中空结构状态，不但测试过程操作比较复杂、耗时较长，而且根本无法保证易变形的木棉纤维在试验操作中不造成二次变形。因此，如何在不破坏木棉纤维集合体原有结构的前提下，巧妙地测试和评价产品中木棉纤维的中空度状态，成为提高木棉产品附加值方面的重要课题。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种木棉纤维集合体中木棉纤维中空度的间接测试评价方法，该方法在不破坏产品原有结构的前提下，通过直接测试木棉产品的压缩性能指标，换算可压缩厚度、蓬松度，间接有效地比较评价产品中木棉纤维的中空度状态。 本发明不但简单易行，还可以避免截面观察法引起的木棉纤维中空结构的二次变形。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种木棉纤维中空度的间接测试评价方法，包括下列步骤(1)根据产品形态类别，制作相应的试样；(2)利用纤维性材料的压缩测试仪进行测试，测取压缩过程中的压力与试样厚度的关系曲线及回复过程中的压力与试样厚度的关系曲线，计算特征指标评价纤维的中空度状态，所述的特征指标包括压缩比功Wc (cN · cm · cm_2)压缩过程中试样单位面积上承受的压缩功；定压厚度TO和Tm(mm) =TO为压力0. 5cN/cm2时的试样厚度即初始厚度；Tm为测试最大压力下的试样厚度；可压缩厚度AT(mm) :ΔΤ = To-Tm，表示压缩过程中纤维集合体内部空隙的减少情况，其值越大，表示试样越蓬松；
蓬松度B (cm3 .g-1) =B = To/MX 103，为初始状态下单位质量的试样所具有的体积， 用于评价试样的蓬松性，式中M为试样面密度(g · πΓ2)；(3)根据特征指标进行计算与结果分析测试最大压力下的试样厚度Tm越高，试样中木棉纤维的中空度越高；可压缩厚度ΔΤ越大，表明试样中纤维间的空隙越大；蓬松度 B和压缩比功Wc越高，试样中空隙率越高，蓬松度B体现的空隙包括纤维间和纤维内的总空隙。所述的步骤(1)的产品包括木棉散纤维即原棉、线形木棉制品即纱线类、平面状木棉制品即木棉织物或木棉混纤絮料三类；所述的制作试样的方法为对于木棉散纤维，用扭力天平称取lO-lOOOmg，均勻放置于无盖且底部开窗的矩形纸质容器内，测试时将容器底部中央窗孔打开，只对其上方的木棉纤维进行测试；容器的作用是保持木棉纤维的铺放状态，在试样处理移动和测试过程中纤维试样与容器始终不分罔；对于木棉纱线类，试样制作需将纱线以5-50根/cm的密度均勻缠绕在矩形框架上，成为均勻平行排列为平面状材料；对于木棉织物以及木棉混纤絮料平面状材料，直接裁剪边长2-20cm的正方形试样即可。所述的步骤(1)中的试样保持纤维的原始形态，测试前试样不进行熨烫加压处理，因为试样加压处理过程中木棉纤维可能产生部分变形或回复。所述的步骤O)中的测试的条件为最大压力5_500Pa、压头面积1-lOcm2、压头下降速度0. Ol-IOmm · s—1，当压头压力达到最大压力时，压头以原速度返回；所述的仪器测试仪环境为三级标准大气条件，即温度20°C 士3°C，相对湿度65% 士5%。有益效果本发明通过直接测试木棉产品的压缩性能指标，换算可压缩厚度、蓬松度，间接有效地比较评价产品中木棉纤维的中空度状态；本发明不但简单易行，还可以避免截面观察法引起的木棉纤维中空结构的二次变形。本发明的主要技术原理如下研究表明，干燥圆中空木棉、潮湿圆中空木棉、轻微压扁木棉和严重压扁木棉纤维束的压缩性能指标存在明显差异，参见图1，而常用压缩指标中压缩功回复率和压缩曲线线性度与纤维的中空度无直接单调关系。


图Ia为最大压力下厚度图表。图Ib为可压缩厚度图表。图Ic为压缩比功图表。图Id为蓬松度图表。
具体实施例方式下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。实施例1 (干燥木棉原棉及其潮湿加压处理后的纤维中空度测试评价)(1)试样制作从干燥木棉(相对湿度15%环境中调湿M小时)和潮湿加压处理 (相对湿度99%环境中调湿M小时，而后用IOOKI^的压力持续作用15秒)后的纤维中各制作10个木棉纤维束试样，每个试样需平行梳理后定重为lOOmg，置入3cmX3cm的矩形容器内；(2)测试方法采用压缩性能测试仪在恒温恒湿室内进行测试，压头为面积5cm2 的圆形压头，以0. 2mm μ—1恒定速度垂直压向试样，测试压力到50 后以原速度返回，测得单位面积织物所受压力与受压试样厚度间的关系曲线；(3)指标计算与结果分析指标计算结果见表1的前二行，二类木棉纤维性能差异的显著性检验结果见表1的后一行。四大指标都具有显著性差异，说明二类木棉纤维的中空度存在明显差异，潮湿加压处理后木棉纤维的中空度大幅度降低。表1不同木棉散纤维的压缩指标平均值及其显著性检验结果
压缩比功蓬松度可压缩厚度最大压力下
/cN· cm· CirT2/ cm3 ·/mm厚度/mm
木棉原棉9.07132.9411.493. 26
潮湿加压木棉2. 3535. 502. 241. 70
T 值检验 55.33 (++)* 42.74 (++) 42.51 (++) 26.27 (++)* 显著水平为0. 1时tQ.95 (9) = 1. 8311，t< 1.8311认为无显著性差异，标记为-；
1. 8311 <t< 10时认为有显著性差异，标记为+ ;t > 10认为显著性差异较大，标记为++.实施例2 (干燥木棉与潮湿微压木棉纤维的中空度测试评价)(1)试样制作从干燥木棉(同实施例1)和潮湿木棉(相对湿度99%环境中调湿 24小时，而后用IOKPa的压力持续作用15秒)的纤维中各制作10个木棉纤维束试样，制作方法同实施例1 ；(2)测试方法采用压缩性能测试仪在恒温恒湿室内进行测试，压头为面积2cm2 的圆形压头，以0. 5mm μ—1恒定速度垂直压向试样，测试压力到50 后以原速度返回，测得单位面积织物所受压力与受压试样厚度间的关系曲线；(3)指标计算与结果分析指标计算结果见表2的前二行，二类木棉纤维性能差异的显著性检验结果见表2的后一行。四大指标都存在显著性差异，说明二类木棉纤维的中空度存在着一定程度的差异，潮湿木棉纤维的中空度比干燥木棉纤维低。表2不同预处理后木棉散纤维的压缩性能指标与中空度
权利要求
1.一种木棉纤维中空度的间接测试评价方法，包括下列步骤(1)根据产品形态类别，制作相应的试样；(2)利用纤维性材料的压缩测试仪进行测试，测取压缩过程中的压力与试样厚度的关系曲线及回复过程中的压力与试样厚度的关系曲线，计算特征指标评价纤维的中空度状态，所述的特征指标包括压缩比功Wc 压缩过程中试样单位面积上承受的压缩功；定压厚度TO和Tm =TO为压力0. 5cN/cm2时的试样厚度即初始厚度；Tm为测试最大压力下的试样厚度(mm)；可压缩厚度AT(mm) : AT = TO-Tm,表示压缩过程中纤维集合体内部空隙的减少情况， 其值越大，表示试样越蓬松；蓬松度B(cm3 · g-1) =B = TO/MX 103，为初始状态下单位质量的试样所具有的体积，用于评价试样的蓬松性，式中M为试样面密度(g · πΓ2)；(3)根据特征指标进行计算与结果分析测试最大压力下的试样厚度Tm越高，试样中木棉纤维的中空度越高；可压缩厚度ΔΤ越大，表明试样中纤维间的空隙越大；蓬松度B和压缩比功Wc越高，试样中空隙率越高，蓬松度B体现的空隙包括纤维间和纤维内的总空隙。
2.根据权利要求1所述的一种木棉纤维中空度的间接测试评价方法，其特征在于所述的步骤(1)的产品包括木棉散纤维即原棉、线形木棉制品即纱线类、平面状木棉制品即木棉织物或木棉混纤絮料三类；所述的制作试样的方法为对于木棉散纤维，用扭力天平称取lO-lOOOmg，均勻放置于无盖且底部开窗的矩形纸质容器内，测试时将容器底部中央窗孔打开，只对其上方的木棉纤维进行测试；容器的作用是保持木棉纤维的铺放状态，在试样处理移动和测试过程中纤维试样与容器始终不分离；对于木棉纱线类，试样制作需将纱线以5-50根/cm的密度均勻缠绕在矩形框架上，成为均勻平行排列的平面状材料；对于木棉织物以及木棉混纤絮料平面状材料，直接裁剪边长2-20cm的正方形试样即可。
3.根据权利要求1所述的一种木棉纤维中空度的间接测试评价方法，其特征在于所述的步骤(1)中的试样保持纤维的原始形态，测试前试样不进行熨烫加压处理，因为试样加压处理过程中木棉纤维可能产生部分变形或回复。
4.根据权利要求1所述的一种木棉纤维中空度的间接测试评价方法，其特征在于 所述的步骤O)中的测试的条件为最大压力5-500Pa、压头面积1-lOcm2、压头下降速度 0. Ol-IOmm · s—1，当压头压力达到最大压力时，压头以原速度返回；所述的仪器测试仪环境为三级标准大气条件，即温度20°C 士3°C，相对湿度65% 士5%。
全文摘要
本发明涉及一种木棉纤维中空度的间接测试评价方法，该方法根据产品形态类别，制作相应的试样；利用纤维性材料的压缩测试仪进行测试，测取压缩过程中的压力与试样厚度的关系曲线及回复过程中的压力与试样厚度的关系曲线，得到特征指标评价纤维的中空度状态；根据特征指标进行计算与结果分析。本发明在不破坏产品原有结构的前提下，通过直接测试木棉产品的压缩性能指标，换算可压缩厚度、蓬松度，间接有效地比较评价产品中木棉纤维的中空度状态。本发明不但简单易行，还可以避免截面观察法引起的木棉纤维中空结构的二次变形。
文档编号G01N3/08GK102507321SQ20111033023
公开日2012年6月20日 申请日期2011年10月26日 优先权日2011年10月26日
发明者严金江, 房超, 王府梅 申请人:东华大学