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涂层测厚仪在纺织材料测量中的另类应用

来源:沧州欧谱      2018-12-27 9:38:40      点击:
为了提高测量纤维和纱线直径以及织物厚度的效率,使用了涂层测厚仪,将测试结果与常规测量方法的测试结果进行了比较,并建立了两种测量方法的关系表,经过试验得知:两种方法的测试结果有很好的相关性,表明用涂层测厚仪可以快速测量纤维和纱线直径以及织物厚度。

在纺织材料生产、贸易和检测过程中,经常需要对纤维和纱线的直径以及织物的厚度进行测量。目前,测量纤维直径的方法主要有线密度法(排列法和中断称重法)、震动仪法、激光扫描仪法、气流仪法和光学显微镜投影法等。对于不同种类的纤维,由于其外观形貌和粗细不匀,采用不同的测量方法得到的测试结果差异比较大。纱线的截面形状不规则,容易产生变形,短纤纱的毛羽比较多,变形纱的膨松化使得纱线边界不清晰,几何形态测量十分繁琐。织物厚度测量相对纤维和纱线来说较为简单,一般使用织物测厚仪即可完成。
涂层测厚仪可无损地测量磁性金属基体上非磁性涂层的厚度及非磁性金属基体上非导电覆层的厚度,具有测量误差小、可靠性高、稳定性好、操作简便等特点,是控制和保证产品质量必不可少的检测仪器,广泛地应用在制造业、金属加工业、化工业、商检等检测领域 。本次试验我们尝试把该仪器用于纺织工业,来测量纱线、纤维直径与织物厚度,并将此方法的测量结果与传统测量方法的结果进行比较。

一、试验
1.1材料与仪器
黏胶、棉、椰炭纤维、羊绒、羊毛和涤纶等8种不同种类和直径的纤维,棉、羊毛、亚麻、黏胶、涤纶、毛/涤和涤/棉等17种不同种类和直径的纱线,以及棉、涤纶、氨纶、锦纶等17种不同厚度的织物。常州第二纺织仪器厂生产的MVS300纤维投影仪,温州大荣纺织标准仪器厂生产的YG141D型数字式织物厚度仪,德国ElektroPhysik公司生产的MiniTest740涂层测厚仪,计算机,物镜测微尺,载玻片、盖玻片等。

1.2测量方法
1.2.1纱线直径的测试用两种方法对纱线进行测试:
一是常规方法,采用MVS300纤维投影仪来测量纱线的直径;
二是使用涂层测厚仪。具体方法如下:将纱线均匀缠绕在铁质基板表面,即表面只有一层纱线平铺在基板表面,在纱线表面放上仪器校准所用的校准板,如图1所示。试验中我们将探头轻放在标准板表面,根据涂层测厚仪的原理可知,仪器读数即为纱
线的表观直径和校准板厚度的和。校准板的意义在于平均纱线表面所受的压力。我们所采用的校准板质地较硬、质量较轻,且因为是试验所用的校准板,所以厚度固定。如图2所示,将探头轻置在试验材料表面,得出读数为684μm,然后再将纱线卸下,单独放上
校准板,即可得到校准板的读数。这样,假如校准板读数是239μm,则试验所得出的纱线的大概直径是684μm-239μm=445μm。

每次测量得到10组数据,采用不同点的测量值得出的平均值为纱线直径数据,仪器可自动得到10 组数据的方差,即可得知纱线数据的稳定性。由于所得纱线的读数采用差值法,无论校准是否准确,在同一种仪器状态下所得的两个值的差值总是一定的。
1.2.2 纤维直径的测试
以羊毛纤维为例,用两种方法测试其直径:一是常规方法,即用MVS300纤维投影仪来测量纤维的直径 [2] ;二是用涂层测厚仪来测量纤维直径。具体方法如下:把浸润过液体石蜡的纤维平铺于基板上,把合适的校准板放在纤维上,用于缓冲人为的压力与减少纤维空隙产生的误差,保证在探头下形成一个光滑的表面。将探头轻轻放置在校准板上读数,该读数即为纤维直径与校准板的厚度之和。在纤维的测试试验中,分别采用了铁质基板和铝质基板,以了解基板材质对测试数据的影响。
1.2.3 织物厚度的测试
织物厚度的测试采用两种方法:第一种用YG141D 型数字式织物厚度仪测量不同织物的厚度,选取厚薄不一、具有代表性的织物 [3] ;第二种采用涂层测厚仪来测量。具体方法如下:将布样放在铁质基板上,把合适的校准板放在布样上,用于缓冲人为的压力与布样表面凹凸产生的误差,如图3所示。将探头轻轻放置在校准板上读数,该读数即为布样厚度与校准板的厚度之和。
2 结果与分析
(1) 使用纤维投影仪测量了棉、羊毛、亚麻、黏胶、涤纶、毛/涤和涤/棉等17种不同种类和直径的纱线;再根据国家标准GB/T 4743—2009《纺织品 卷装纱绞纱线密度的测定》 ,采用称重法测量了纱线的特克斯数,同时使用涂层测厚仪测量了纱线的直径,结果如图4所示。由图4可以看出:涂层测厚仪与投影显微镜法和称重法测试结果之间有着很好的相关性。经过统计回归,投影显微镜与涂层测厚仪测试结果之间满足线性关系,其回归方程为Y 1 =21.62+0.99X 0 ,相关系数R 1 =0.993;称重法与涂层测厚仪测试结果之间也满足线性关系,其回归方程为 Y 2 =-10.90+0.16X 0 ,相关系数 R 2 =0.985。其中:Y 1 、Y 2 分别为投影显微镜和称重法测得的纱线直径和特克斯数;X 0 为涂层测厚仪测得的纱线直径。

(3) 根据国家标准GB/T 3820—1997《纺织品和纺织制品厚度的测定》 ,使用YG141D型数字式织物厚度仪测量了5种薄型、5种中厚型和7种厚型棉、涤纶、氨纶、锦纶等织物的厚度,同时使用了涂层测厚仪对17种织物厚度进行了测量,结果如图6所示。由图6可以看出:织物测厚仪与涂层测厚仪之间也有着很好的相关性,其线性回归方程为Y 5 =6.11+1.10X 2 ,相关系数R 5 =0.996。其中:Y 5 为织物测厚仪测得的织物厚度;X 2 为涂层测厚仪测得的织物厚度。

本次试验我们尝试把MiniTest740涂层测厚仪用于测量纤维、纱线的直径和织物的厚度,将此方法的测量结果与传统方法测量的结果进行比较。经过统计回归分析可知:涂层测厚仪与投影显微镜法和称重法的测试结果之间有很好的相关性;材质不同的基板对测试结果无影响;涂层测厚仪与织物测厚仪测试结果之间也有很好的相关性。此方法的成功使用,可以大大提高对纤维、纱线直径和织物厚度测量的速度。
为更加广泛地使用该仪器,同时使得测量结果更加准确,我们可以将传统的涂层测厚仪进行改造,如更改探头参数,扩大其量程,研发纺织专用涂层测厚仪等,这还需要进行进一步的探索。

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