項目2-4 纖維長度檢驗
【項目任務】
某公司送來2份纖維原料樣品，1份棉纖維樣品，1份羊毛纖維樣品，要求測試這兩種纖維的長度，并出具檢測報告。
【項目要求】
1.在學習查閱相關資料和標準的基礎上，采用分組討論的方式，制訂工作計劃，并寫出實施方案。
2.在教師的指導下，以小組為單位，學生在紡織檢測實訓室，按照標準分別進行測試操作。
3．安全、規范地使用儀器及化學試劑，并做好實驗場地的清潔整理工作。
4.完成檢測報告。
5.小組互評，教師點評。
紡織纖維的長度是纖維的形態尺寸指標，與紡織加工及紗布質量有密切關系。棉、毛、麻等天然纖維的長度一般在25~250mm；化學短纖維則根據需要切成各種長度。由于各種纖維的長度差異很大，紡紗加工的機臺規格和采用的工藝參數也需隨之變化。因此，在商業貿易或工業生產中，纖維長度都是一項必測的品質指標。長度對產品質量的關系密切，當其他條件不變時，纖維越長，成紗中纖維之間接觸面積越大，抱合力越好，紗的強度越高。特別當纖維的長度長且長度整齊時，紗的強度、均勻度較好，紗的表面光潔，毛羽少。
長度與紡紗加工的關系非常密切，纖維越長，開松、梳理時纖維越易纏結而產生棉毛粒等疵點。因此對長纖維必須采用比較緩和的工藝，在后紡加工中，則長纖維紗條強度不高，不易斷頭，捻系數可相應取得較低。纖維短則在前紡加工中成網困難，斷頭率高，細紗必須采用較高的捻系數，因而細紗機的產量較低。
一、纖維長度指標
表示纖維長度的指標很多，按測試儀器和方法而異。常用的有表示長度集中性的指標如主體長度、品質長度和重量加權平均長度等。還有某些長度特性指標如跨越長度等。
1.主體長度
主體長度也稱眾數長度，是指棉纖維長度分布中，占重量或根數最多的一種長度。由于該方法是以重量加權的，所以主體長度必然落在重量最大的一組中，但一組的組距是２ｍｍ，主體長度究竟在組中哪一點，還需要根據重量最大的一組重量和其相鄰兩組的重量關系求得。主體長度的計算公式為：
式中：Lm——主體長度，mm；
Ln——重量最重一組長度的組中值，mm；
Gn——重量最重一組纖維的重量，mg；
Gn-1——比Lｎ短的相鄰組的重量，mg；
Gn+1——比Lｎ長的相鄰組的重量，mg。
n——纖維最重組的順序數。
2.品質長度
品質長度是指棉纖維長度分布中，主體長度以上各組纖維的重量加權平均長度。在纖維分布圖上，長于主體長度的各組纖維都在圖的右半部，所以品質長度又稱右半部平均長度。其計算公式為：
式中：Lｐ——品質長度，mm；
d——相鄰兩組之間的長度差值（即組距，d＝2mm）；
Y——Lｍ所在組中長于Lｍ部分纖維的重量，mg；
k——最長纖維組的順序數。
3.重量加權平均長度
棉纖維長度分布中，以纖維重量加權平均得出的平均長度。計算公式為：
式中：L——重量加權平均長度，mm；
Lj——第ｊ組纖維的長度組中值，mm。
Gj——第ｊ組纖維的重量，mg
4.短絨率
棉纖維中短于一定長度界限的短纖維重量（或根數）占纖維總重量（或總根數）的百分率。計算公式為：
式中：R——短絨率；
i——短纖維界限組順序數，其他同上。
短纖維長度界限因棉花類別而異：細絨棉界限為16mm，長絨棉界限為20mm。
5．長度標準差與變異系數
長度標準差與變異系數的計算公式如下：
式中：σ——長度標準差，ｍｍ；
CV——長度變異系數。
二、纖維長度測試方法
1.羅拉式分組測定法
采用Y111A型羅拉式長度分析儀，根據棉纖維長度分布特性，利用羅拉鉗口控制長短纖維進行等距分組稱重，求得長度分布等各項指標。儀器如圖2-2所示，它由纖維引伸器和纖維分析器組成。
圖2-2 Y111A型棉纖維長度分析儀
Y111A型羅拉式纖維長度分析儀的上半部是一個可揭起的蓋子，蓋子上有彈簧和壓板，撐腳上裝有上羅拉，當壓板嵌入支架的缺口并轉動偏心杠桿時，彈簧便以68.7N（7000gf）的壓力壓住上羅拉。儀器的下半部是由下羅拉、蝸輪、蝸桿等組成，下羅拉的一端連接一個具有60個齒的蝸輪（其上刻有60個分度）。蝸輪與帶有手柄的蝸桿嚙合，旋轉手柄一周，下羅拉轉動1/60r，下羅拉直徑19mm，1/60r相當于周長1mm。儀器前面裝有溜板,用以支持棉束不致下垂,并固定夾子在夾取纖維時的深度。
測定時，首先將纖維試驗試樣預先整理成一端整齊而層次分明的棉束，然后放入分析儀的羅拉中夾緊，轉動羅拉，即可將纖維由長到短依次送出，最后分組稱重、計算，求得主體長度、品質長度、平均長度、短絨率、均方差與變異系數等指標。羅拉式長度測定雖速度較慢，技術要求較高，但能測得較多的長度分布數據，所以紡織廠普遍采用。
2.梳片式分組測定法
采用Y121型梳片式長度儀。它利用一組鋼針梳片將試樣整理成一端平齊的棉束，然后由長至短地將棉束中的纖維按長度分成若干組，分別稱其重量，計算求得各項長度分布指標，包括上四分位長度（指自最長纖維至試樣總重的1/4處的長度）、平均長度及短纖維率等。
3.纖維照影儀和HVI法
采用纖維長度照影儀和HVI法。其原理是利用特制的梳夾在取樣器上隨機抓取纖維，經過梳理制成一個纖維平均伸直、均勻分布的試驗須叢。通過照影儀曲線，確定纖維長度指標。
4.手扯尺量法
長度檢驗手扯尺量法有一頭齊法和兩頭齊法。用棉花手扯長度實物標準（GB 1103—2007）進行校準。手扯長度與HVI上半部平均長度相一致，是棉花計價的重要依據。
所謂手扯長度是用手扯尺量的方法所測的原棉中根數最多的纖維長度，簡稱長度。原棉手扯長度檢驗，就是從被檢驗的棉花中取出少量的棉樣，經過手扯整理，使棉纖維伸直平行排列有序，找出具有代表性的眾數長度即為手扯長度。手扯法有一頭齊法和兩頭齊法兩種，初學者一般先學習一頭齊法。手扯尺量長度時，反復拉扯棉束，要求“穩、準、快”，經常用長度標準棉樣校對手法，在穩和準的基礎上求快。影響手扯長度正確性的主要因素是手扯方法，包括所取棉束的數量、拉扯過程中的丟長棄短和整理成的棉束數量。手扯長度以1mm為級距，分成25mm、26mm、27mm、28mm、29mm、30mm、31mm七級，28mm為長度標準級，分級范圍如表2-3所示。五級棉花長度大于27mm，按27mm計；六七級棉花長度均按25mm計。
表2-3 手扯長度分級范圍
