作者：魯莉博，劉玉琳，張 輝
（西安工程大學(xué) 紡織與材料學(xué)院，陜西 西安 710048）
為了提高測量纖維和紗線直徑以及織物厚度的效率，使用了涂層測厚儀，將測試結(jié)果與常規(guī)測量方法的測試結(jié)果進(jìn)行了比較，并建立了兩種測量方法的關(guān)系表，經(jīng)過試驗(yàn)得知：兩種方法的測試結(jié)果有很好的相關(guān)性，表明用涂層測厚儀可以快速測量纖維和紗線直徑以及織物厚度。
在紡織材料生產(chǎn)、貿(mào)易和檢測過程中，經(jīng)常需要對纖維和紗線的直徑以及織物的厚度進(jìn)行測量。目前，測量纖維直徑的方法主要有線密度法(排列法和中斷稱重法)、震動儀法、激光掃描儀法、氣流儀法和光學(xué)顯微鏡投影法等。對于不同種類的纖維，由于其外觀形貌和粗細(xì)不勻，采用不同的測量方法得到的測試結(jié)果差異比較大。紗線的截面形狀不規(guī)則，容易產(chǎn)生變形，短纖紗的毛羽比較多，變形紗的膨松化使得紗線邊界不清晰，幾何形態(tài)測量十分繁瑣。織物厚度測量相對纖維和紗線來說較為簡單，一般使用織物測厚儀即可完成。
涂層測厚儀可無損地測量磁性金屬基體上非磁性涂層的厚度及非磁性金屬基體上非導(dǎo)電覆層的厚度，具有測量誤差小、可靠性高、穩(wěn)定性好、操作簡便等特點(diǎn)，是控制和保證產(chǎn)品質(zhì)量必不可少的檢測儀器，廣泛地應(yīng)用在制造業(yè)、金屬加工業(yè)、化工業(yè)、商檢等檢測領(lǐng)域 。本次試驗(yàn)我們嘗試把該儀器用于紡織工業(yè)，來測量紗線、纖維直徑與織物厚度，并將此方法的測量結(jié)果與傳統(tǒng)測量方法的結(jié)果進(jìn)行比較。
一、試驗(yàn)
1.1材料與儀器
黏膠、棉、椰炭纖維、羊絨、羊毛和滌綸等8種不同種類和直徑的纖維，棉、羊毛、亞麻、黏膠、滌綸、毛/滌和滌/棉等17種不同種類和直徑的紗線，以及棉、滌綸、氨綸、錦綸等17種不同厚度的織物。常州第二紡織儀器廠生產(chǎn)的MVS300纖維投影儀，溫州大榮紡織標(biāo)準(zhǔn)儀器廠生產(chǎn)的YG141D型數(shù)字式織物厚度儀，德國ElektroPhysik公司生產(chǎn)的MiniTest740涂層測厚儀，計(jì)算機(jī)，物鏡測微尺，載玻片、蓋玻片等。
1.2測量方法
1.2.1紗線直徑的測試用兩種方法對紗線進(jìn)行測試：
一是常規(guī)方法，采用MVS300纖維投影儀來測量紗線的直徑；
二是使用涂層測厚儀。具體方法如下：將紗線均勻纏繞在鐵質(zhì)基板表面，即表面只有一層紗線平鋪在基板表面，在紗線表面放上儀器校準(zhǔn)所用的校準(zhǔn)板，如圖1所示。試驗(yàn)中我們將探頭輕放在標(biāo)準(zhǔn)板表面，根據(jù)涂層測厚儀的原理可知，儀器讀數(shù)即為紗
線的表觀直徑和校準(zhǔn)板厚度的和。校準(zhǔn)板的意義在于平均紗線表面所受的壓力。我們所采用的校準(zhǔn)板質(zhì)地較硬、質(zhì)量較輕，且因?yàn)槭窃囼?yàn)所用的校準(zhǔn)板，所以厚度固定。如圖2所示，將探頭輕置在試驗(yàn)材料表面，得出讀數(shù)為684μm，然后再將紗線卸下，單獨(dú)放上
校準(zhǔn)板，即可得到校準(zhǔn)板的讀數(shù)。這樣，假如校準(zhǔn)板讀數(shù)是239μm，則試驗(yàn)所得出的紗線的大概直徑是684μm－239μm＝445μm。
每次測量得到10組數(shù)據(jù)，采用不同點(diǎn)的測量值得出的平均值為紗線直徑數(shù)據(jù)，儀器可自動得到10 組數(shù)據(jù)的方差，即可得知紗線數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性。由于所得紗線的讀數(shù)采用差值法，無論校準(zhǔn)是否準(zhǔn)確，在同一種儀器狀態(tài)下所得的兩個(gè)值的差值總是一定的。
1.2.2 纖維直徑的測試
以羊毛纖維為例，用兩種方法測試其直徑：一是常規(guī)方法，即用MVS300纖維投影儀來測量纖維的直徑 [2] ；二是用涂層測厚儀來測量纖維直徑。具體方法如下：把浸潤過液體石蠟的纖維平鋪于基板上，把合適的校準(zhǔn)板放在纖維上，用于緩沖人為的壓力與減少纖維空隙產(chǎn)生的誤差，保證在探頭下形成一個(gè)光滑的表面。將探頭輕輕放置在校準(zhǔn)板上讀數(shù)，該讀數(shù)即為纖維直徑與校準(zhǔn)板的厚度之和。在纖維的測試試驗(yàn)中，分別采用了鐵質(zhì)基板和鋁質(zhì)基板，以了解基板材質(zhì)對測試數(shù)據(jù)的影響。
1.2.3 織物厚度的測試
織物厚度的測試采用兩種方法：第一種用YG141D 型數(shù)字式織物厚度儀測量不同織物的厚度，選取厚薄不一、具有代表性的織物 [3] ；第二種采用涂層測厚儀來測量。具體方法如下：將布樣放在鐵質(zhì)基板上，把合適的校準(zhǔn)板放在布樣上，用于緩沖人為的壓力與布樣表面凹凸產(chǎn)生的誤差，如圖3所示。將探頭輕輕放置在校準(zhǔn)板上讀數(shù)，該讀數(shù)即為布樣厚度與校準(zhǔn)板的厚度之和。
2 結(jié)果與分析
(1) 使用纖維投影儀測量了棉、羊毛、亞麻、黏膠、滌綸、毛/滌和滌/棉等17種不同種類和直徑的紗線；再根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 4743—2009《紡織品 卷裝紗絞紗線密度的測定》 ，采用稱重法測量了紗線的特克斯數(shù)，同時(shí)使用涂層測厚儀測量了紗線的直徑，結(jié)果如圖4所示。由圖4可以看出：涂層測厚儀與投影顯微鏡法和稱重法測試結(jié)果之間有著很好的相關(guān)性。經(jīng)過統(tǒng)計(jì)回歸，投影顯微鏡與涂層測厚儀測試結(jié)果之間滿足線性關(guān)系，其回歸方程為Y 1 =21.62+0.99X 0 ，相關(guān)系數(shù)R 1 =0.993；稱重法與涂層測厚儀測試結(jié)果之間也滿足線性關(guān)系，其回歸方程為 Y 2 =-10.90+0.16X 0 ，相關(guān)系數(shù) R 2 =0.985。其中：Y 1 、Y 2 分別為投影顯微鏡和稱重法測得的紗線直徑和特克斯數(shù)；X 0 為涂層測厚儀測得的紗線直徑。
(3) 根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3820—1997《紡織品和紡織制品厚度的測定》 ，使用YG141D型數(shù)字式織物厚度儀測量了5種薄型、5種中厚型和7種厚型棉、滌綸、氨綸、錦綸等織物的厚度，同時(shí)使用了涂層測厚儀對17種織物厚度進(jìn)行了測量，結(jié)果如圖6所示。由圖6可以看出：織物測厚儀與涂層測厚儀之間也有著很好的相關(guān)性，其線性回歸方程為Y 5 =6.11+1.10X 2 ，相關(guān)系數(shù)R 5 =0.996。其中：Y 5 為織物測厚儀測得的織物厚度；X 2 為涂層測厚儀測得的織物厚度。
本次試驗(yàn)我們嘗試把MiniTest740涂層測厚儀用于測量纖維、紗線的直徑和織物的厚度，將此方法的測量結(jié)果與傳統(tǒng)方法測量的結(jié)果進(jìn)行比較。經(jīng)過統(tǒng)計(jì)回歸分析可知：涂層測厚儀與投影顯微鏡法和稱重法的測試結(jié)果之間有很好的相關(guān)性；材質(zhì)不同的基板對測試結(jié)果無影響；涂層測厚儀與織物測厚儀測試結(jié)果之間也有很好的相關(guān)性。此方法的成功使用，可以大大提高對纖維、紗線直徑和織物厚度測量的速度。
為更加廣泛地使用該儀器，同時(shí)使得測量結(jié)果更加準(zhǔn)確，我們可以將傳統(tǒng)的涂層測厚儀進(jìn)行改造，如更改探頭參數(shù)，擴(kuò)大其量程，研發(fā)紡織專用涂層測厚儀等，這還需要進(jìn)行進(jìn)一步的探索。
