專利名稱：纖維樣本測量標(biāo)準(zhǔn)化的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種纖維處理和測試方法，具體涉及一種將非標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室 環(huán)境下測得的纖維參數(shù)修正為標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下數(shù)據(jù)的方法。
技術(shù)背景在測試?yán)w維的強(qiáng)度和長度時，往往需要在控制一定的溫度和濕度的環(huán)境內(nèi)進(jìn)行。國際上常用的標(biāo)準(zhǔn)，比如美國材料測試協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)(American Society for Testing and Materials (ASTM)標(biāo)準(zhǔn)編號D-1776)要求在 以下實(shí)驗(yàn)室環(huán)境內(nèi)測試紡織材料溫度21°C+/-rC，空氣濕度65°/。+/-2%。在檢測纖維時控制一定的溫度和濕度的原因是纖維中所含有的水分 會影響纖維的特性，比如長度和強(qiáng)度。比如說，較潮濕纖維的巻曲度較差， 在測試時會顯得該纖維的長度較長。由于銜接纖維素外殼的水分子之間氫 鍵的增加以及其他一些因素，較潮濕的纖維在測試時強(qiáng)度也會顯得較強(qiáng)。這樣，在標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下各種纖維的測試結(jié)果可以相互比較。在不 同地理位置和不同的時間，有著不同的空氣濕度和溫度的地區(qū)都可以在標(biāo) 準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行測試，其測試結(jié)果之間也具有可比性。在符合上述的美國 材料測試協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)境中，所有的棉纖維含水量都在8%左右。然而，大多數(shù)的纖維測試并非在標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下進(jìn)行的。在這些 非實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下，棉纖維的含水量與空氣的濕度相關(guān)，這樣，不但不同的 實(shí)驗(yàn)室測得的數(shù)據(jù)不相同，即使同樣的實(shí)驗(yàn)室在不同的時間測得的數(shù)據(jù)也不相同。目前用來修正測量長度和強(qiáng)度的方法都集中在外部空氣相對濕度、溫 度的測量。這些修正方式將直接測量或估計的濕度與標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室中測得的 數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，用這種方法，在非標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下測得的數(shù)據(jù)可以與美國材料測試協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室估計纖維濕度8%環(huán)境下的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。然而，這種方法并不適用于將非標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下和標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境 下測得數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。當(dāng)務(wù)之急，是提供一種更好的修正在非實(shí)驗(yàn)室環(huán)境 下測得纖維數(shù)據(jù)的方法。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種可以使纖維樣本測量標(biāo)準(zhǔn)化 的方法，它可以滿足以上所提出的的要求。為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種纖維樣本測量標(biāo)準(zhǔn)化的方 法，包括以下步驟提取纖維樣本；測量樣本的含水量；在測量纖維樣本的含水量的同時測量樣本參數(shù)；通過比較纖維樣本一定含水量下測得的參數(shù)與不同含水量下標(biāo)準(zhǔn)參 數(shù)之間的差異，將得到的樣本參數(shù)修正成標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)。美國材料測試協(xié)會實(shí)驗(yàn)室條件下得到的一個恰當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)纖維含水量 是7.5%。如果測試時選擇的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境不同于美國材料測試協(xié)會實(shí) 驗(yàn)室的環(huán)境，那就可以選擇不同的標(biāo)準(zhǔn)纖維含水量。而且至少測量包括纖 維長度或者纖維強(qiáng)度中的一項。不同的棉花樣本對應(yīng)不同的纖維含水量，這部分取決于一些不同的因素，在后面我們會詳細(xì)論述。我們用一組大約40個棉花樣本在不同的 溫度和相對空氣濕度條件下做測試，以此獲得修正實(shí)際測量纖維含水量和 標(biāo)準(zhǔn)纖維含水量之間差異的運(yùn)算法則。這些棉花樣品涵蓋了世界各種植區(qū) 域所產(chǎn)棉花的各種纖維特征。保證我們用來作為水分修正值的基礎(chǔ)分析數(shù) 據(jù)是在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下實(shí)際測得的均衡數(shù)值，而不是設(shè)定的8%。而且，用7. 5% 的標(biāo)準(zhǔn)纖維含水量來修正不同纖維含水量測量比用美國材料測試協(xié)會實(shí) 驗(yàn)室條件下設(shè)定的8%更準(zhǔn)確。實(shí)施修正時，最好是使用測量時間內(nèi)樣本的纖維含水量測量結(jié)果。 在上面提到的實(shí)驗(yàn)中，小纖維樣本在測量期間內(nèi)進(jìn)行測試。這批纖維樣本 的纖維含水量不同分布，對單個測量產(chǎn)生了一定的影響。這將會降低不同 小纖維樣本單個測量數(shù)據(jù)的變化。我們發(fā)現(xiàn)，樣品的準(zhǔn)備過程會大大改變 樣本的纖維含水量。正是基于這個原因，我們認(rèn)為在測量時間內(nèi)所進(jìn)行的 水分測量就是樣本的纖維含水量。有兩種方法可以達(dá)到這一點(diǎn) 一是測量 小樣本的纖維含水量，二是正確設(shè)計測量工具。然后使用實(shí)際測量數(shù)據(jù)和 上面提到的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下測得的標(biāo)準(zhǔn)纖維含水量之間的一個關(guān)系公 式來修正所進(jìn)行的測量。通過這種方法，在非標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下進(jìn)行的測 量就可以和標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境進(jìn)行比較了 。修正測量還有一種方法，就是使用一種運(yùn)算法則，用數(shù)學(xué)方程式處 理測量結(jié)果，并應(yīng)用圖表。這些運(yùn)算法則，方程式和圖表能夠體現(xiàn)不同纖 維含水量測量數(shù)據(jù)的關(guān)系。在有些實(shí)驗(yàn)中，修正測量的方法是使用一個纖維含水量評估值，而 不是7.5%，這個評估值受不同的纖維特征影響，如種植地理位置(國家，地區(qū)，生長環(huán)境)，降雨量，日照時間，每年的時間，生長年份，收割和 軋棉方法，纖維顏色，纖維種類以及纖維雜質(zhì)含量。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。 圖1是在不同溫度下最大空氣含水量示意圖； 圖2是M-3樣本纖維含水量與相對空氣濕度比較示意圖； 圖3是M-6樣本纖維含水量與相對空氣濕度比較示意圖；圖4是多個不同纖維含水量樣本長度統(tǒng)計示意圖； 圖5是多個不同纖維含水量樣本強(qiáng)度統(tǒng)計示意圖； 圖6是在相對空氣濕度55%、華氏71. 3度情況下測得的均衡纖維含圖7是在相對空氣濕度60%、華氏71. 8度情況下測得的均衡纖維含圖8是在相對空氣濕度75%、華氏75. 9度情況下測得的均衡纖維含具體實(shí)施方式
棉纖維的含水量取決于周圍空氣的潮濕度。相對濕度定義為每升空氣 中含有的水分與該溫度下每升空氣所能容納水分最大值的比值。如圖1 所示，相對濕度是非線性的。圖1是在不同的溫度下最大空氣含水量的示 意圖。在空氣中的實(shí)際濕度，用每升空氣中含有水的克數(shù)表示。實(shí)際濕度等 于相對濕度值乘以最大濕度值，最大濕度值由當(dāng)時的溫度決定。國際上應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)，例如美國材料測試協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)(ASTM，標(biāo)準(zhǔn)編號D-1776)設(shè)定的 標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境為溫度21°C+/-rC，濕度65%+/-2%。在測試棉纖維的諸如 長度和強(qiáng)度之類的特征時，應(yīng)保持測試時的空氣濕度。為了能夠使棉纖維 樣本符合實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，樣本應(yīng)當(dāng)在測試前在實(shí)驗(yàn)室放置24小時。圖2和圖3所示的是，在不同的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下，兩份不同的棉纖維樣 本實(shí)際測得的纖維含水量與空氣濕度的相關(guān)性。圖中所示的相對空氣濕 度，是在-一定的溫度下空氣中所含水氣量與標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境所要求水氣含 量的比值。由圖可見，對于同一樣本，相對空氣濕度和樣本含水量相當(dāng)一 致，但不同樣本含水量卻不相同。如前所述，纖維測試中樣本的含水量非常重要，因?yàn)槔w維在吸收水氣 后物理特性會發(fā)生變化。當(dāng)水氣進(jìn)入纖維中，弱氫鍵在纖維外殼上形成， 這樣就加強(qiáng)的纖維的強(qiáng)度，同時纖維的巻曲度降低，加長了纖維的長度。圖4是對四份不同濕度棉纖維樣本長度的測量結(jié)果圖，可以看出，當(dāng) 纖維含水量增加時，纖維的長度也在增加。圖5描述了對四份不同濕度棉 纖維樣本強(qiáng)度的測量結(jié)果，同樣可以看出，當(dāng)纖維含水量增加時，纖維的 強(qiáng)度也在增加?；谝陨侠碚?，目前的技術(shù)是將所有的測量都按照標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下 估計纖維含水量8%來進(jìn)行。然而在同樣的實(shí)驗(yàn)環(huán)境下，不同的棉纖維樣 本由于纖維含水量的不同其均衡含水量也不相同。圖6-8中的柱狀圖顯示 了不同棉花樣本在不同實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中的均衡含水量的分布。從每一個柱狀 圖我們都可以看出，在每一組實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下，均衡含水量有擴(kuò)散的趨勢， 這表明，在所述實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下，有些樣本的含水量相對較低，而有些樣本的含水量則相對較高。而且，由于實(shí)驗(yàn)室環(huán)境的變化原因或者基于樣本準(zhǔn) 備過程而使得樣本含水量發(fā)生變化的原因，樣本的含水量測試也不能完全 代表樣本的實(shí)際含水量。使用上述數(shù)據(jù)，可以做出每個棉花樣本的回歸曲線。任何實(shí)驗(yàn)室環(huán)境 下的均衡含水量也可以計算出來。這樣一來，纖維測量的變化就和該纖維 實(shí)際測得的含水量與實(shí)際均衡含水量之間的差異相關(guān)，而不再是與設(shè)定的8%相關(guān)。在計算所有樣本的綜合水平時這一差異顯得尤其重要。只有正確分析了綜合水平，結(jié)果運(yùn)算法則才不會出現(xiàn)很大的偏差，才不會導(dǎo)致修正 測量結(jié)果和美國材料測試協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下的實(shí)際測量結(jié)果之間不 相關(guān)聯(lián)。然而，如果可以得到棉花纖維更多特征，就能夠得出測量數(shù)據(jù)和任何 標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室條件下的測量數(shù)據(jù)之間更精確的關(guān)聯(lián)關(guān)系。前面提到過，即使 棉花樣本是在相同的溫度和相對濕度的實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行測試，也會得出 不同的含水量。這表明，棉花纖維樣本的含水量受到更多變量的影響，而 不僅僅是溫度和相對濕度。已知棉花纖維樣本的含水量也受至少一種其他 纖維特征的影響，如種植地理區(qū)域(國家或地區(qū))，種植條件(降雨量， 日照，每年時間，種植年份)，收割和軋棉方法，纖維顏色，纖維種類和 纖維雜質(zhì)含量。這些信息有助于更準(zhǔn)確的規(guī)范和修正纖維樣本的測量結(jié)果。例如，已 知某一纖維樣本具有上面提到的某些特征，就可以使之適應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室溫 度和濕度環(huán)境。那么，纖維樣本的含水量就可以在測量流程中直接測得。 直接測得的意思是，含水量使用一種特定的方法或者裝置測得，這種方法或者裝置與實(shí)驗(yàn)室中的溫度和相對濕度沒有關(guān)系。例如，這種方法包含一 種阻值測量。樣本含水量的分布情況會使測量結(jié)果發(fā)生錯誤差異，樣本準(zhǔn) 備過程導(dǎo)致的樣本含水量變化也會使測量結(jié)果發(fā)生錯誤差異。而阻值測量 這一步驟可以避免錯誤差異的發(fā)生。一旦知道了纖維樣本的實(shí)際含水量，在非實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下的測量數(shù)據(jù)就 可以修正到與直接測量所得的實(shí)際含水量相關(guān)的評估值，而不再是某個設(shè) 定的含水量評估值。對上述所提到的不同特征的纖維進(jìn)行測量，測得實(shí)際 含水量，并用圖表表示出來，就可以得到一個更準(zhǔn)確的測量修正數(shù)據(jù)。根 據(jù)這一更準(zhǔn)確的修正數(shù)據(jù)，修正測量數(shù)據(jù)的因素就不再僅限于含水量這一 個方面。上述纖維的不同特征也會被用來決定含水量評估值，而這一評估 值將用來修正測量數(shù)據(jù)。通過這種方式，在標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下的測量和非 標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下的測量就可以更準(zhǔn)確的進(jìn)行比較。以上對具體實(shí)施方式
的描述旨在于為了描述和說明本發(fā)明涉及的技 術(shù)方案。該描述不應(yīng)用作窮盡或限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。基于本發(fā)明啟示 的顯而易見的變換或替代也應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。以上的具 體實(shí)施方式用來揭示本發(fā)明的最佳實(shí)施方法，以使得本領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員能夠應(yīng)用本發(fā)明的多種實(shí)施方式以及多種替代方式來達(dá)到本發(fā)明的目 的。
權(quán)利要求
1. 一種纖維樣本測量標(biāo)準(zhǔn)化的方法；其特征在于，包括以下步驟測量纖維樣本的含水量；測量纖維樣本參數(shù)，通過比較纖維樣本在該含水量下測得的參數(shù)與含水量7.5％下標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)之間的差異，將得到的樣本參數(shù)修正成標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)。
2、 如權(quán)利要求1所述的纖維樣本測量標(biāo)準(zhǔn)化的方法，其特征在于，所述測量 纖維樣本含水量是通過直接測量纖維樣本來實(shí)現(xiàn)的。
3、 如權(quán)利要求1所述的纖維樣本測量標(biāo)準(zhǔn)化的方法，其特征在于，所述測量 纖維樣本含7X量是通過測量纖維樣本戶萬在位置的相對纟顯度和^it，然后讀取比照表 來實(shí)現(xiàn)的。
4、 如禾又利要求1所述的纖維樣本測量+示)t化的方、法，其t寺征在于，所述纖維 樣本為棉纖維。
5、 如權(quán)利要求1所述的纖維樣本測量標(biāo)準(zhǔn)化的方法，其特征在于，所述的測 量得到的參數(shù)包括纖維長度或纖維強(qiáng)度。
6、 如權(quán)利要求1所述的纖維樣本測量標(biāo)準(zhǔn)化的方法，其特征在于，所述修正 參數(shù)步驟包括使用不同纖維含水量下關(guān)聯(lián)參數(shù)的公式。
7、 如權(quán)利要求1所述的纖維樣本測量f示準(zhǔn)4t的方纟去，其纟寺征在于，所述修正 參數(shù)步驟包括將測得的參數(shù)代入在不同纖維含7jC量情況下關(guān)聯(lián)參數(shù)的數(shù)學(xué)公式。
8、 如權(quán)利要求1所述的纖維樣本測量標(biāo)準(zhǔn)^h的方法，其特征在于，所述修正 參數(shù)步驟包括^(OT在不同纖維含水量下關(guān)聯(lián)參數(shù)的圖表。
9、 如權(quán)禾腰求1所述的纖維樣本測量標(biāo)準(zhǔn)化的方法，其特征在于，所述修正 參數(shù)步驟包括使用一個非7. 5%的纖維含水量評估值，這個評估值由以下至少一個纖 維特征決定，包括種植國家，種植地區(qū)，，降雨量，日照時間，每年的生長時間，生長年份，收害訴口車L棉方法，纖維顏色，纖維種類以及纖維雜質(zhì)含量。
10、 一種纖維樣本測量標(biāo)準(zhǔn)化的方法；其特征在于，包括以下步驟 測量纖維樣本參數(shù)；在觀糧纖維樣本參數(shù)的同時觀懂纖維樣本的含水量；通過比較纖維樣本在該含水量下測得的參數(shù)與一個標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)之間的差異，將得 到的樣本參數(shù)修正成標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)。
11、 如權(quán)利要求10戶脫的纖維樣本測量標(biāo)準(zhǔn)化的方法，其特征在于，所述測 量纖維樣本含水量^1過直接測量纖維樣本來實(shí)現(xiàn)的。
12、 如權(quán)利要求10所述的纖維樣本測量標(biāo)準(zhǔn)化的方法，其t寺征在于，所述測 量纖維樣本含水量^M過觀糧纖維樣本所在位置的相對濕度和溫度，然后讀取比照 表來實(shí)現(xiàn)的。
13、 如權(quán)利要求10所述的纖維樣本測量標(biāo)準(zhǔn)化的方法，其特征在于，所述的 測量得至啲參數(shù)包括纖維長度或纖維弓艘。
14、 如權(quán)利要求10所述的纖維樣本測量標(biāo)準(zhǔn)化的方法，其特征在于，所述修正參類女步驟包括將測得的參數(shù)代入在不同纖維含水量瞎況下關(guān) 關(guān)參數(shù)的數(shù)學(xué)公式。
15、 如權(quán)利要求10所述的纖維樣本測量標(biāo)準(zhǔn)化的方法，其特征在于，所述修 正參數(shù)步驟包括使用在不同纖維含水量下關(guān)聯(lián)參數(shù)的圖表。
16、 一種纖維樣本測量標(biāo)準(zhǔn)化的方法；其特征在于，包括以下步驟 領(lǐng)《量纖維樣本參數(shù)；測量纖維樣本的含水量；通過比較纖維樣本在該含水量下測得的參數(shù)與一個標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)之間的差異，將得 到的樣本參數(shù)修正成標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)。
17、 如權(quán)利要求16所述的纖維樣本測量標(biāo)準(zhǔn)化的方 去，其f寺征在于，所述測 量纖維樣本含水量是通過直接測量纖維樣本來實(shí)現(xiàn)的。
18、 如權(quán)利要求16所述的纖維樣本測量標(biāo)準(zhǔn)化的方法，其特征在于，所述測 量纖維樣本含水量是通過測量纖維樣本所在位置的相対 顯度和，，然后讀取比照 表來實(shí)現(xiàn)的。
19、 如權(quán)利要求16所述的纖維樣本測量標(biāo)準(zhǔn)化的方法，其特征在于，所述的 測量得到的參數(shù)包括纖維長度或纖維強(qiáng)度。
20、 如權(quán)利要求16所述的纖維樣本測量標(biāo)準(zhǔn)化的方法，其特征在于，所述修 正參數(shù)步驟包括將測得的參數(shù)代入在不同纖維含水量瞎況下關(guān)聯(lián)參數(shù)的數(shù)學(xué)公式。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種纖維樣本測量標(biāo)準(zhǔn)化的方法。涉及一種纖維處理和測試方法，具體涉及一種將非標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下測得的纖維參數(shù)修正為標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下數(shù)據(jù)的方法。本發(fā)明提供了一種纖維樣本測量標(biāo)準(zhǔn)化的方法，包括以下步驟提取纖維樣本；測量樣本的含水量；在測量纖維樣本的含水量的同時測量樣本參數(shù)；通過比較纖維樣本含水量下測得的參數(shù)與不同含水量下標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)之間的差異，將得到的樣本參數(shù)修正成標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)。
文檔編號G01D3/028GK101283273SQ200680037681
公開日2008年10月8日 申請日期2006年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月14日
發(fā)明者和森·M·古拉其, 安吉拉·C·查爾斯, 瑞利·C·羅格, 邁克爾·E·高文 申請人:烏斯特技術(shù)股份公司