棉纖維的強度指棉纖維抵抗拉伸破壞的強弱程度,是棉纖維的重要品質指標之一。它和棉纖維的成熟度、細度有緊密的關系,對紗布質量有著重大的影響。在其他條件相同的情況下,棉纖維的強度高,成紗強度高,織成的布強度也大;反之,纖維強度低,不僅成紗強度低,而且在整理過程中簡單形成棉結、索絲,短纖維含量和落棉量也會增大。因此在紡紗配棉之前,必須對棉纖維的強度進行測定。
(一)基本指標
棉纖維在外力作用下被破壞時,主要的和基本的方式是纖維被拉斷。表示棉纖維抵抗拉伸能力的術語很多,其含義不同,基本有以下幾種常用術語。
1.斷裂強力
斷裂強力,指棉纖維受外力拉伸至斷裂時所需的力,是表示拉伸力絕對值的一種指標。強力的法定計量單位是牛頓,過去習慣用千克力和克力表示。各種強力機上測得的直接讀數(shù)是強力,單纖維強力用厘牛(cN)表示;束纖維強力用牛頓(N)表示。強力和纖維的粗細有關,不同粗細的棉纖維,其斷裂強力是沒有可比性的。通常所稱的棉纖維單強,只是在纖維的成熟度、細度有緊密的關系,對紗布質量有著重大的影響。在其他條件相同的情況下,棉纖維的強度高,成紗強度高,織成的布強度也大;反之,纖維強度低,不僅成紗強度低,而且在整理過程中簡單形成棉結、索絲,短纖維含量和落棉量也會增大。因此在紡紗配棉之前,必須對棉纖維的強度進行測定。
(一)基本指標
棉纖維在外力作用下被破壞時,主要的和基本的方式是纖維被拉斷。表示棉纖維抵抗拉伸能力的術語很多,其含義不同,基本有以下幾種常用術語。
1.斷裂強力
斷裂強力,指棉纖維受外力拉伸至斷裂時所需的力,是表示拉伸力絕對值的一種指標。強力的法定計量單位是牛頓,過去習慣用千克力和克力表示。各種強力機上測得的直接讀數(shù)是強力,單纖維強力用厘牛(cN)表示;束纖維強力用牛頓(N)表示。強力和纖維的粗細有關,不同粗細的棉纖維,其斷裂強力是沒有可比性的。通常所稱的棉纖維單強,只是在 棉花品種相同或品種差異不很大的情況下,才有肯定的價值。
2.斷裂強度
棉纖維的斷裂強度,是指棉纖維單位細度所承受的斷裂強力,是表示棉纖維強力和細度的綜合指標。不同粗細的棉纖維,其斷裂強度是無可比性的。表示棉纖維的斷裂強度通常有以下幾種:
(1)斷裂比強度(P S ):它是指未應變的纖維試樣,單位線密度(Tt)所承受的斷裂強力(F),其公式為:
斷裂應力是各種材料通用的可比性強度指標,單位為MPa。由于纖維的截面積很難測得,故生產上不采納這一指標。棉纖維的斷裂應力在商業(yè)上常用磅力/平方英寸或千磅力/平方英寸等單位表示,它是根據(jù)卜氏強力機的一個專用強度指標———卜氏指數(shù)(磅力/mg)求得的,在國際棉花貿易交往中應用得比較廣泛。卜氏束纖維強力儀如圖3-4所示。
AAAGFHTRYKUYIU7OUP
]]>棉纖維在整個拉伸過程中的具體情況是非常復雜的。從實質上說,纖維的斷裂主要是由于非結晶區(qū)中大分子的斷裂和大分子之間結合力的破壞而引起的。它受棉纖維內在因素和外界條件兩方面的影響。
1.內在因素
影響棉纖維強度的內因主要是棉花類別、品種、成熟度以及纖維的內部結構。
由于棉花類別、品種、成熟度不同,其力學性質有明顯的差別。通常細絨棉單纖維強力和斷裂長度均小于長絨棉;同一類別不同品種的棉纖維強度也不同;同一品種棉纖維的單強隨成熟程度的增加而增加。
從纖維內部結構來看,纖維素大分子的聚合度、取向度和纖維的結晶度越大,纖維的強度也越大。這是因為纖維大分子的聚合度高,大分子鏈比較長,從結晶區(qū)中完全抽拔出來不太簡單;大分子的取向度好,說明大分子沿纖維軸向排列的程度比較好,在拉伸中受力的大分子的根數(shù)多,纖維的強度好;當纖維的結晶度高時,纖維內大分子的排列比較規(guī)整,縫隙孔洞較少且較小,大分子間的結合力較大,所以纖維的強度較高。
2.外界因素
影響棉纖維強度的外因主要是外界溫濕度和強力機上的測試條件。
隨著外界溫度的提高,棉纖維大分子的動能提高,大分子間的結合力減弱,纖維的強度有所下降。隨著相對濕度的提高,纖維中所含水分增多,棉纖維的強度增大。這是因為,棉纖維的聚合度特別高,大分子鏈極長,當回潮率提高后,大分子鏈之間的氫鍵有所削弱,增強了大分子間的滑動能力,反而調整了大分子的張力均勻性,從而使受力大分子的根數(shù)增多,纖維強度有所提高。
強力機上的測試條件對纖維強度的影響是多方面的。這里主要商量試樣長度、試樣根數(shù)和拉伸速度的影響。
當試樣長度長時,測得的強度較低。這是因為纖維各處的截面積和結構不均一,所以同一根纖維上各處的強力不完相同,斷裂總是發(fā)生在弱環(huán)處,測試所得強力實際上是纖維弱環(huán)處的強力。當試樣長度短時,弱的弱環(huán)被測到的機會就少,所以平均強度有所提高。被測試樣的不均一性越大,試樣長度對測試結果的影響也越大。
進行束纖維強力測試時,隨著試樣中纖維根數(shù)的增加,測得的單纖維強力會下降。這是由于試樣中各根纖維的強力不一致,非常是伸長能力不一致,而且伸直狀態(tài)也不一樣。在外力作用下,伸長能力小、強力差、較伸直的纖維首先斷裂,之后拉伸外力又為其他纖維所承受,即各根纖維不是同時斷裂,這就稱為斷裂的不同時性或斷裂不一致性。正因為如此,測得的束纖維強力必定小于單根纖維強力之和。
在其他條件肯定時,強力機上對試樣的拉伸速度加快,測得的強力增大。這是由于面料纖維屬于黏流體,其應力應變情況隨拉伸作用時間長短有所不同,纖維在短時間拉伸作用下尚未大量消耗內能,因而呈現(xiàn)出較大的強力;若拉伸速度慢,作用時間長,纖維在小負荷下已經消耗內能,故斷裂時所需的大負荷有所降低。
AAAEHRYJUTUTHYER
]]> (三)測試棉纖維斷裂比強度儀器的類型
(1)按儀器結構原理的不同可分為擺錘式強力儀、杠桿式強力儀和電子強力儀等。
(2)按試樣被拉伸過程中受力情況不同可分為:等速牽引型(如Y162A型束纖維強力機)、等速加負荷型(如卜氏束纖維強力儀和斯特洛束纖維強伸度儀)、等速伸長型(如電子強力儀)。
卜氏束纖維強力儀的結構比較簡單,由卜氏試樣夾持器、夾持器臺鉗、折斷器三部分組成。
其中卜氏試樣夾持器、夾持器臺鉗和斯特洛束纖維強伸度儀相同。
斯特洛束纖維強伸度儀是國際標準ISO3060—1974所推舉的儀器。HY—154型束纖維強伸度儀為國產仿斯特洛型,如圖3-5所示。該儀器恒速加載(CRL)擺式強度試驗儀。纖維斷裂時過沖小(纖維斷裂時,指針不會出現(xiàn)滑脫或超限休閑的現(xiàn)象),測試精確度高,和成紗強力相關高,可同時測得束纖維的斷裂比強度和斷裂伸長率兩項指標。該儀器恒速加載(CRL)擺式強度試驗儀。纖維斷裂時過沖小,測試精確度高,和成紗強力相關高,可同時測得束纖維的斷裂比強度和斷裂伸長率兩項指標。它一般用于測定棉纖維在3１2mm隔距時的強度和伸長率,或零隔距的強度;也可測定其他材料(毛纖維、紙張、塑料等)的強度和伸長率。是纖檢、商業(yè)、紡纖、商檢、農業(yè)科研等系統(tǒng)纖維試驗室的必備儀器。
AAADFGTEHTRY
]]>