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　　摘要：本文介紹了美國ASTMD1447-2007ε1《纖維照影儀測(cè)量棉纖維長度和長度整齊度的標(biāo)準(zhǔn)方法》，探討了HVI測(cè)量長度指標(biāo)的理論基礎(chǔ)

　　關(guān)鍵詞：美國標(biāo)準(zhǔn)纖維照影儀法長度指標(biāo)

　　近年來，隨著棉花質(zhì)量檢驗(yàn)體制改革的不斷深化，國內(nèi)對(duì)大容量棉纖維測(cè)試儀（HVI）長度測(cè)試?yán)碚摷皽y(cè)試方法進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)和分析，研究表明HVI測(cè)量長度指標(biāo)的理論基礎(chǔ)是纖維照影儀法，本文主要介紹美國ASTMD1447-2007ε1《纖維照影儀測(cè)量棉纖維長度和長度整齊度的標(biāo)準(zhǔn)方法》[1]，此方法為纖維照影儀法的基礎(chǔ)。

　　1標(biāo)準(zhǔn)概述

　　1940年，英國Hertel在前人關(guān)于棉條中纖維被握持理論曲線的基礎(chǔ)上，提出了纖維照影儀曲線理論，即通過纖維照影儀隨機(jī)夾取試樣，測(cè)量棉束纖維量與伸出夾持線長度之間的關(guān)系，并建立相應(yīng)的指標(biāo)，從而得到纖維照影圖。隨著時(shí)代的變遷，纖維照影儀雖經(jīng)過多次改型，但測(cè)試原理仍是使用光學(xué)裝置掃描試驗(yàn)棉束來測(cè)定棉纖維的長度和長度整齊度。目前HVI測(cè)量的長度指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)相同，均為上半部平均長度、平均長度和長度整齊度指數(shù)。

　　標(biāo)準(zhǔn)中的測(cè)試方法為纖維照影儀測(cè)定棉纖維長度和長度整齊度的標(biāo)準(zhǔn)方法，這種方法僅適用于皮棉、部分經(jīng)前紡加工的棉花或某些類型的廢棉，不適用于從棉花與其它纖維的混合物中取出的纖維，也不適用于棉紗或棉織物中的再生纖維。標(biāo)準(zhǔn)中采用的儀器為數(shù)字式纖維照影儀，簡(jiǎn)稱為纖維照影儀。

　　2標(biāo)準(zhǔn)中的術(shù)語

　　光通量：試驗(yàn)棉束在離梳夾各個(gè)不同距離處的厚度或光密度的量度，與該處的纖維根數(shù)近似成正比。

　　照影圖：棉束被纖維照影儀掃描后，得到的纖維長度分布二次積分曲線圖。

　　跨距長度：試驗(yàn)棉束中指定百分?jǐn)?shù)的纖維所跨過的距離，設(shè)定掃描棉束起始點(diǎn)的纖維數(shù)量為100%。

　　上半部平均長度：試驗(yàn)棉束中從最長纖維起至占全部纖維重量1/2處的纖維長度。

　　整齊度比：在纖維照影儀測(cè)試方法中，兩個(gè)跨距長度的比值乘100。

　　整齊度指數(shù)：在纖維照影儀測(cè)試方法中，平均長度與上半部平均長度的比值乘100。

　　3標(biāo)準(zhǔn)采用的設(shè)備

　　730型數(shù)字式纖維照影儀為美國烏斯特公司所研制的第三代照影機(jī)，儀器相比較530型更為小巧，測(cè)試指標(biāo)也改為上半部平均長度、平均長度和整齊度指數(shù)等，如圖1所示[2]。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定在進(jìn)行纖維照影儀測(cè)試前，應(yīng)使儀器預(yù)熱至電子器件穩(wěn)定，然后根據(jù)儀器說明書或生產(chǎn)商推薦的方法檢查長度和靈敏度控制部分，利用已知長度的卡片或類似的東西來檢查儀器長度傳感器的正確性，通過測(cè)試不同數(shù)目賽璐玢薄膜片的透光性，檢查光通量測(cè)量電路線性或光學(xué)校準(zhǔn)情況。標(biāo)準(zhǔn)中利用纖維取樣器進(jìn)行取樣，其方法是將梳夾放在取樣器梳夾夾座內(nèi)，棉樣放于取樣器圓筒中，并把棉樣壓到多孔取樣板上，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)軸臂一圈，此時(shí)棉樣表面應(yīng)保持均勻的壓力，使梳夾隨機(jī)抓取棉纖維形成棉束，如果需要可重復(fù)上述取樣過程，如圖2所示。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，HVI中測(cè)試棉束的取樣過程已經(jīng)完全實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。

　　4試驗(yàn)的調(diào)濕

　　標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定在準(zhǔn)備試樣前，應(yīng)使樣品在紡織品測(cè)試用標(biāo)準(zhǔn)大氣環(huán)境下進(jìn)行溫濕度平衡，至少4小時(shí)。目前，HVI在測(cè)量棉纖維時(shí)，要求樣品至少平衡24小時(shí)，如果棉樣濕度超出規(guī)定要求需平衡48小時(shí)。

　　5標(biāo)準(zhǔn)中的測(cè)試方法

　　棉纖維由梳夾沿其長度方向隨機(jī)夾取，將已經(jīng)取樣的梳夾放于纖維照影儀梳夾固定器上，使棉束朝下，通過固定行程的毛刷刷走疏松的纖維，并使棉束中卷曲的纖維平直，同時(shí)保證纖維在梳針上的分布不受影響，然后放下透鏡組件，操作儀器掃描棉束。該棉束被光電儀器從底部掃描到頂部，期間光通量的變化表征不同長度上棉纖維的根數(shù)，從而形成精確的照影曲線圖，通過儀器軟件對(duì)照影曲線圖的分析，在儀器顯示屏上可直接得到棉纖維的上半部平均長度和平均長度，如圖3所示。通過照影曲線圖也可得到2.5%跨距長度和50%跨距長度，如圖4所示，目前HVI采用的測(cè)試原理與730相同。

　　6標(biāo)準(zhǔn)中的精度

　　在2007年美國利用該標(biāo)準(zhǔn)中的測(cè)試方法進(jìn)行了一次實(shí)驗(yàn)室間測(cè)試，共十個(gè)實(shí)驗(yàn)室參加，每個(gè)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試9種待定值的棉花，每種棉花重復(fù)測(cè)試5次，每次測(cè)試兩個(gè)試驗(yàn)試樣，通過分析測(cè)試結(jié)果可得到該方法在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)和實(shí)驗(yàn)室間的測(cè)試精度，包括數(shù)據(jù)的重復(fù)性和再現(xiàn)性。這次試驗(yàn)的平均長度和上半部平均長度的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差和允差如表1、表2所示：

　　對(duì)于利用該方法得到測(cè)量值的標(biāo)準(zhǔn)差等于或超出表中的允差值時(shí)，都可以認(rèn)為數(shù)據(jù)在95%的概率下存在顯著差異。

　　7總結(jié)

　　本文簡(jiǎn)要介紹了美國《纖維照影儀測(cè)量棉纖維長度和長度整齊度的標(biāo)準(zhǔn)方法》，雖然標(biāo)準(zhǔn)中使用的儀器已經(jīng)落后于時(shí)代的發(fā)展，但其測(cè)試方法和理論基礎(chǔ)卻依然應(yīng)用于目前最先進(jìn)的HVI大容量棉纖維測(cè)試儀中，因此應(yīng)更深入研究該標(biāo)準(zhǔn)，使技術(shù)人員更了解纖維照影儀法。

　　（文/孟輝張現(xiàn)方作者單位：山東省纖維檢驗(yàn)局）

　　[1]ASTMD1447-2007ε1StandardTestMethodforLengthandLengthUniformityofCottonFibersbyPhotoelectricMeasurement[S].

　　[2]徐水波，姚穆，呂善模，等.棉花質(zhì)量檢驗(yàn)[M].第2版.北京：中國計(jì)量出版社，2008：477.