簡述美國纖維照影儀測量標準方法

　　摘要：本文介紹了美國ASTMD1447-2007ε1《纖維照影儀測量棉纖維長度和長度整齊度的標準方法》，探討了HVI測量長度指標的理論基礎

　　關鍵詞：美國標準纖維照影儀法長度指標

　　近年來，隨著棉花質量檢驗體制改革的不斷深化，國內對大容量棉纖維測試儀（HVI）長度測試理論及測試方法進行了大量的實驗和分析，研究表明HVI測量長度指標的理論基礎是纖維照影儀法，本文主要介紹美國ASTMD1447-2007ε1《纖維照影儀測量棉纖維長度和長度整齊度的標準方法》[1]，此方法為纖維照影儀法的基礎。

　　1標準概述

　　1940年，英國Hertel在前人關于棉條中纖維被握持理論曲線的基礎上，提出了纖維照影儀曲線理論，即通過纖維照影儀隨機夾取試樣，測量棉束纖維量與伸出夾持線長度之間的關系，并建立相應的指標，從而得到纖維照影圖。隨著時代的變遷，纖維照影儀雖經過多次改型，但測試原理仍是使用光學裝置掃描試驗棉束來測定棉纖維的長度和長度整齊度。目前HVI測量的長度指標與標準相同，均為上半部平均長度、平均長度和長度整齊度指數。

　　標準中的測試方法為纖維照影儀測定棉纖維長度和長度整齊度的標準方法，這種方法僅適用于皮棉、部分經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。標準中采用的儀器為數字式纖維照影儀，簡稱為纖維照影儀。

　　2標準中的術語

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

　　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：試驗棉束中指定百分數的纖維所跨過的距離，設定掃描棉束起始點的纖維數量為100%。

　　上半部平均長度：試驗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：在纖維照影儀測試方法中，兩個跨距長度的比值乘100。

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

　　3標準采用的設備

　　730型數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，儀器相比較530型更為小巧，測試指標也改為上半部平均長度、平均長度和整齊度指數等，如圖1所示[2]。標準規定在進行纖維照影儀測試前，應使儀器預熱至電子器件穩定，然后根據儀器說明書或生產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，通過測試不同數目賽璐玢薄膜片的透光性，檢查光通量測量電路線性或光學校準情況。標準中利用纖維取樣器進行取樣，其方法是將梳夾放在取樣器梳夾夾座內，棉樣放于取樣器圓筒中，并把棉樣壓到多孔取樣板上，逆時針旋轉軸臂一圈，此時棉樣表面應保持均勻的壓力，使梳夾隨機抓取棉纖維形成棉束，如果需要可重復上述取樣過程，如圖2所示。隨著科學技術的發展，HVI中測試棉束的取樣過程已經完全實現了自動化。

　　4試驗的調濕

　　標準中規定在準備試樣前，應使樣品在紡織品測試用標準大氣環境下進行溫濕度平衡，至少4小時。目前，HVI在測量棉纖維時，要求樣品至少平衡24小時，如果棉樣濕度超出規定要求需平衡48小時。

　　5標準中的測試方法

　　棉纖維由梳夾沿其長度方向隨機夾取，將已經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，從而形成精確的照影曲線圖，通過儀器軟件對照影曲線圖的分析，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采用的測試原理與730相同。

　　6標準中的精度

　　在2007年美國利用該標準中的測試方法進行了一次實驗室間測試，共十個實驗室參加，每個實驗室測試9種待定值的棉花，每種棉花重復測試5次，每次測試兩個試驗試樣，通過分析測試結果可得到該方法在實驗室內和實驗室間的測試精度，包括數據的重復性和再現性。這次試驗的平均長度和上半部平均長度的平均值、標準差和允差如表1、表2所示：

　　對于利用該方法得到測量值的標準差等于或超出表中的允差值時，都可以認為數據在95%的概率下存在顯著差異。

　　7總結

　　本文簡要介紹了美國《纖維照影儀測量棉纖維長度和長度整齊度的標準方法》，雖然標準中使用的儀器已經落后于時代的發展，但其測試方法和理論基礎卻依然應用于目前最先進的HVI大容量棉纖維測試儀中，因此應更深入研究該標準，使技術人員更了解纖維照影儀法。

　?。ㄎ?孟輝張現方作者單位：山東省纖維檢驗局）

　　[1]ASTMD1447-2007ε1StandardTestMethodforLengthandLengthUniformityofCottonFibersbyPhotoelectricMeasurement[S].

　　[2]徐水波，姚穆，呂善模，等.棉花質量檢驗[M].第2版.北京：中國計量出版社，2008：477.