馬克隆值的介紹以及測(cè)量
馬克隆是英文Micronaire的音譯，馬克隆值是反映棉花纖維細(xì)度與成熟度的綜合指標(biāo)，是棉纖維重要的內(nèi)在質(zhì)量指標(biāo)之一，與棉纖維的使用價(jià)值關(guān)系密切。馬克隆值分為A、B、C三級(jí)，B級(jí)為標(biāo)準(zhǔn)級(jí)。A級(jí)取值范圍為3.7—4.2，品質(zhì)最好；B級(jí)取值范圍為3.5—3.6和4.3－4.9 ； C級(jí)取值范圍為3.4及以下和5.0及以上，品質(zhì)最差。具體測(cè)量方法是采用一個(gè)氣流儀來(lái)測(cè)定恒定重量的棉花纖維在被壓成固定體積后的透氣性，并以該刻度數(shù)值表示，數(shù)值越大，表示棉纖維越粗，成熟度越高。 馬克隆值與成紗質(zhì)量有密切的關(guān)系。馬克隆值高的棉纖維能經(jīng)受機(jī)械打擊，易清除雜質(zhì)，成紗條干均勻，外觀光潔，疵點(diǎn)少，成品的制成率高。但馬克隆值過(guò)高，會(huì)影響成紗強(qiáng)力。馬克隆值過(guò)低的棉纖維往往成熟度差，容易產(chǎn)生有害疵點(diǎn)，染色性差。所以只有馬克隆值適中的棉花，才能兼顧兩方面，獲得較全面的經(jīng)濟(jì)效益。
馬克隆值與成紗質(zhì)量的關(guān)系，不能一概而論，與成紗紗支的粗細(xì)密切相關(guān)低支紗高馬克隆值纖維堆成紗質(zhì)量好，細(xì)支紗特別是特細(xì)支紗要求比較低得好，紗支粗單位截面纖維根數(shù)多，纖維的強(qiáng)力直接影響成紗強(qiáng)力，紗支細(xì)單位截面纖維根數(shù)少，纖維的根數(shù)直接影響成紗強(qiáng)力。
馬克隆值級(jí)是一個(gè)細(xì)度指標(biāo)范圍，原來(lái)的單位10-6克/英寸，由于測(cè)試的不穩(wěn)定性，現(xiàn)在的馬克隆值作為無(wú)量綱值處理。
一、氣流儀的發(fā)展過(guò)程及馬克隆值的變遷
馬克隆氣流儀本來(lái)是一種用氣流方法測(cè)定機(jī)械軸或孔的直徑的儀器。1947年，美國(guó)的W.S.Smith對(duì)氣流儀進(jìn)行了改裝，把機(jī)械測(cè)頭改為纖維試樣筒，研制了纖維氣流儀。他采集了許多陸地棉樣品，測(cè)定了稱(chēng)重法細(xì)度(μg/in)和氣流儀讀數(shù)，并以氣流儀轉(zhuǎn)子流量計(jì)的浮子高度為自變量，以稱(chēng)重法細(xì)度為因變量，計(jì)算出線(xiàn)性回歸方程式，制定了線(xiàn)性刻度，其單位為μg/in，這種儀器的商業(yè)名稱(chēng)就是Micronaire，中文譯為馬克隆。
1950年美國(guó)農(nóng)業(yè)部又采集了許多陸地棉和亞洲棉，通過(guò)試驗(yàn)，計(jì)算了浮子高度與稱(chēng)重法細(xì)度的二次回歸方程式，制定了非線(xiàn)性刻度。該刻度一直沿用至今。它起初僅用于陸地棉和粗絨棉，長(zhǎng)絨棉用不同的刻度。 隨著對(duì)纖維氣流儀理論的深入研究，知道了氣流儀讀數(shù)并不單純反映纖維細(xì)度，而是細(xì)度和成熟度的綜合反映，許多學(xué)者把氣流儀讀數(shù)稱(chēng)為細(xì)度×成熟度。從物理上講，氣流儀讀數(shù)反映了纖維的透氣性，是纖維比表面積(纖維表面積/纖維體積)的函數(shù)。為了回避氣流儀在定義上的分歧意見(jiàn)，美國(guó)以Micronaire 這種儀器的商業(yè)名稱(chēng)作為量的名稱(chēng)和單位名稱(chēng)，用他們?nèi)〈?xì)度(μg/in)。 現(xiàn)在國(guó)際上無(wú)論陸地棉、亞洲棉(粗絨棉)、海島棉(長(zhǎng)絨棉)都采用同一馬克隆刻度。嚴(yán)格地說(shuō)，大家也不再將馬克隆值當(dāng)作細(xì)度，但習(xí)慣上有的還將它稱(chēng)為細(xì)度。 1961年，美國(guó)制定了ASTM D1448《棉纖維馬克隆值試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》。由于馬克隆值這一指標(biāo)對(duì)棉紡工藝很有使用價(jià)值，試驗(yàn)速度快，儀器的穩(wěn)定性很好，因此美國(guó)農(nóng)業(yè)部在1966年把馬克隆作為美國(guó)棉花的正式檢驗(yàn)項(xiàng)目。在所有棉纖維物理性能試驗(yàn)儀器中，氣流儀是第一種進(jìn)入棉花分級(jí)室，并在業(yè)務(wù)檢驗(yàn)中得到實(shí)際應(yīng)用的儀器。 由于馬克隆值檢驗(yàn)效果好，以后很快擴(kuò)大到世界各國(guó)，使得馬克隆儀成為當(dāng)今數(shù)量最多的棉纖維性能檢驗(yàn)儀器。1972年，馬克隆值試驗(yàn)方法已制定為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，即ISO 2403一1972《棉纖維馬克隆值的測(cè)定》。
現(xiàn)在美國(guó)習(xí)慣上將Micronaire 簡(jiǎn)稱(chēng)為mike。
二、氣流儀讀數(shù)與細(xì)度、成熟度的理論關(guān)系 (一) 成熟度比與線(xiàn)密度 我國(guó)目前用成熟度系數(shù)(K)表示棉花成熟度。國(guó)際上用成熟度比(M)和成熟纖維百分率(Pm)表示棉花成熟度。
成熟度比的定義是：胞壁增厚度對(duì)選定等于0.577的標(biāo)準(zhǔn)增厚度之比，即：
M=λ/0.577 ………………(4.3.1) 式中：M----成熟度比； λ---胞壁增厚度。 設(shè)H表示棉纖維單位長(zhǎng)度的質(zhì)量，即纖維量，也就是線(xiàn)密度；標(biāo)準(zhǔn)增厚度情況下的纖維量H。稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)纖維量。因?yàn)榘诤穸瘸艘岳w維長(zhǎng)度與密度就是纖維量，因此式(4.3.1)也可以表示為：
M=H/Hs ………………(4.3.2) 1、標(biāo)準(zhǔn)胞壁增厚度 棉纖維干涸后，橫斷面呈不規(guī)則腰圓形，很難直接測(cè)出其外徑、中腔直徑及壁厚等。通常是以其周長(zhǎng)復(fù)原成一個(gè)圓形，如圖4.3.1進(jìn)行理論計(jì)算。 所謂胞壁增厚度是指胞壁面積填充程度，即 λ=S1/S ………………(4.3.3) 得 S1=л/4(D2-d2) ………………(4.3.4) S=(л/4)D2 ………………(4.3.5) 于是， λ=1-(d/D)2 ……………………(4.3.6) 而d=D-2δ,所以(d/D)2=(1-2δ/D)2=(1-m)2 其中， m=2δ/D ……………………(4.3.7) 于是， λ=2m-m2 ……………………(4.3.8) 式中：m稱(chēng)為徑壁比。一般成熟的棉纖維，徑壁比 m=0.35，代入式(4.3.8)得： λ=0.577 這就是為什么標(biāo)準(zhǔn)增厚度選定為λ=0.577的原因。 2．成熟度比、成熟纖維百分率 英國(guó)的Peirce 和 Lord 研究總結(jié)出：棉花纖維量H(即纖維單位長(zhǎng)度的質(zhì)量)與棉纖維中正常纖維含量n1和死纖維含量n2之間，存在以下線(xiàn)性關(guān)系： H=0.9370(n1-n2)+135.2 ……………(4.3.9) 并定義：具有標(biāo)準(zhǔn)纖維量HS的棉纖維，正常纖維含量n1=67%，死纖維含量n2=7%，即HS=0.9370(67-7)+135.2。將它和式(4.3.9)代入式(4.3.2.)，整理后得： M=(n1-n2)/200+0.70 ……………(4.3.10) 式中：M---成熟度比； n1---正常纖維含量，%； n2---死纖維含量，%。 式(4.3.10) 就是ISO 4912 <<棉纖維-----成熟度測(cè)定-----顯微鏡法>>和GB/T 13777—1992 <<棉纖維成熟度試驗(yàn)方法 顯微鏡法>>標(biāo)準(zhǔn)中計(jì)算成熟度比的公式。 從式(4.3.10)可以看出，全部為正常纖維或成熟纖維時(shí)，n1=100，n2=0，此時(shí)M=1.2。全部為死纖維時(shí)，n1=0，n2=100，此時(shí)M=0.2。一般成熟的棉纖維，因λ=0.577，所以M=1。當(dāng)M<0.8時(shí)，則認(rèn)為是未成熟的纖維。 成熟纖維百分率由下式計(jì)算： Pm =n/N×100 …………………………………(4.3.11) 式中：Pm----成熟纖維百分率，%； n----成熟纖維根數(shù)； N----試樣纖維總根數(shù)。 成熟度比與成熟纖維百分率有如下關(guān)系： Pm=(M-0.2)×(1.565-0.471M)×100 …………………………………(4.3.12) 或 M=1.762-？？？ (二)氣流儀測(cè)試馬克隆值基本原理 用氣流儀測(cè)試棉花的馬克隆值時(shí)，由苛仁納( Kozeny )公式得： ΔP=KQS02 …………………………………(4.3.14) 式中：K----比例系數(shù)； ΔΡ---氣流儀中纖維塞兩端氣流壓力差； Q-----流過(guò)纖維塞的氣流流量； S0----樣筒中纖維的比表面積。 從式(4.3.14)看出： 當(dāng)流量Q固定時(shí)，壓差： ΔΡ=k1S02 …………………………………(4.3.15) 當(dāng)壓差ΔΡ固定時(shí)，流量： Q=k2/S02 …………………………………(4.3.16) 式中：k1、k2為比例系數(shù)。 當(dāng)試樣體積一定，試樣質(zhì)量一定，試驗(yàn)時(shí)的溫濕度條件一定，并按規(guī)定的操作方法操作時(shí)，k1、k2為常數(shù)。從式(4.3.15)看，當(dāng)取固定的流量Q時(shí)，通過(guò)壓差ΔΡ的測(cè)量可以測(cè)出纖維的比表面積S0。從式(4.3.16)看，當(dāng)取固定的ΔΡ時(shí)，通過(guò)流量Q的測(cè)量可以測(cè)出纖維的比表面積S0。 所謂纖維的比表面積是指纖維的表面積與其體積的比值。設(shè)纖維的表面積為SU,扣除中腔后的體積為V，則對(duì)單位長(zhǎng)度的纖維，有： S0=Su/V=лD/［(л/4)(D2-d2)］=4D/(D2-d2) 設(shè)纖維的密度為r，則單位長(zhǎng)度的纖維量： H=л(D2-d2)r/4 上兩式相乘得： SOH=лDr=aD 對(duì)標(biāo)準(zhǔn)增厚度的纖維，纖維量為HS，標(biāo)準(zhǔn)增厚度λ=0.577。由式 (4.3.6)得： |
<< 新型纖維[紡織學(xué)校] >>
查看所有評(píng)論
服務(wù)熱線(xiàn): 0532-66886655 
銷(xiāo)售熱線(xiàn): 0532-66886656 傳真：0532-66886657 
