罗拉法测定棉纤维长度

纺织纤维的长度是纤维的形态尺寸指标，与纺织加工及纱布质量有密切关系。棉、毛、麻等天然纤维的长度一般在25-250 mm；化学短纤维则根据需要切成各种长度。由于各种纤维的长度差异很大，纺纱加工的机台规格和采用的工艺参数也需随之变化。因此，在商业贸易或工业生产中，纤维长度都是一项必测的品质指标。长度对产品质量的关系密切，当其他条件不变时，纤维越长，成纱中纤维之间接触面积越大，抱合力越好，纱的强度越高。特别当纤维的长度长而且长度整齐时，纱的强度、均匀度较好，纱的表面光洁，毛羽少。

长度对纺纱加工的关系也很密切，纤维越长，开松、梳理时纤维越易缠节而产生棉毛粒等疵点。因此对长纤维必须采用比较缓和的工艺，在后纺加工中，则长纤维纱条强度不高，不易断头，捻系数可相应取得较低，细纱产量高，不易断头，捻系数可相应取得较低，细纱产量高。纤维短则在前纺加工中成网困难，断头率高，细纱必须采用较高的捻系数，因而细纱机的产量较低。

表示纤维长度的指标很多，按测试仪器和方法而异。常用的有表示长度集中性的指标如平均长度、主体长度、有效长度和品质长度等。还有某些长度特性指标如跨越长度等。平均长度是纤维长度的平均值。根据测试方法不同，而又可分为根数平均长度、重量加权平均长度以及截面加权平均长度等。根数平均长度是各根纤维词典之和的平均数。重量加权平均长度是各组词典的重量加权平均数。截面积加权平均长度是各组长度的截面积加权平均数。一般用电容式长度仪测定。

主体长度是纤维试样中数量最多的一部分纤维的长度。更根据测试方法的不同，又可分为根数主体长度和重量主体长度两类。根数主体长度指试样中根数最多的一部分纤维的长度。重量主体长度指试样用分组称重法测定时，得到的重量最重的一组纤维的长度。品质长度是确定纺纱工艺参数时作为依据的长度。棉纤维的品质长度一般表示在某一界限以下的纤维重量（或根数）占总重量（或根数）的百分率。数值越大，表示质量越差。

测定纤维程长度的仪器与方法很多，生产中常用的有罗拉式长度分析仪测定棉纤维长度、中段称重法测定化学短纤维长度、梳片式长度分析仪测定棉纤维及羊毛、苎麻、绢丝或不等长化纤的长度等、排图法测定棉或不等长化纤、羊毛、苎麻、绢丝等的有效长度。近代测试技术在长度测试中的应用很多，如数字式照影仪、电容式纤维长度仪等。

一、罗拉法测定棉纤维长度实验的目的要求

使用罗拉式纤维长度分析仪将一端排列整齐的棉纤维束，按一定组距分组称重后，求出纤维长度的各种指标。通过实验，熟悉仪器的结构和实验方法，掌握棉纤维长度各指标的计算方法。并对棉纤维的长度值具有一定的概念。

二、试验仪器和试样

试验仪器为Y111型罗拉式纤维长度分析仪和两台扭力天平，其中一台称量为100mg，感量为0.2mg，感量为0.05mg。试样为棉纤维一种。并需准备稀梳、密梳、镊子及小钢尺等用具。

三、基本知识

1、棉纤维的长度和长度分布 棉纤维的长度是在纤维发育过程中的前期延伸期形成的，而棉纤维包壁厚度则在纤维发育过程中的后期即延伸期形成的。因此，棉纤维的长度不因纤维成熟的好坏而有差异。

棉纤维由自然生长而成，长度很不均匀，一般为27mm、29mm、31MM等。如果将一束棉纤维试样从长到短逐根排列，使各根纤维的一端位于一根直线上，就可得到棉纤维的自然长度排列，亦称拜氏图，其图形如图5-1所示。

如将不同长度的纤维按纤维长度范围进行分组，并称出每组的重量，可得到棉纤维长度—重量分布图，亦称韦氏图。此分布图一般都是不对称的，而且是右偏的

2.决定棉纤维长度的主要因素

棉纤维长度很不均匀，在同一批棉样内，用数量最多的一部分纤维的长度来代表这一批棉纤维的长度。决定棉纤维长度的因素主要有以下几个方面：

（1）原棉品种：从大品种分，有海岛棉和陆地棉。一般海岛棉（即长绒棉）长度较长，在33mm以上；陆地棉（即细绒棉）长度较短，在25-31mm之间。陆地棉长度也有差异，早熟品种（东北棉）较短，中熟品种较长。

（2）气候条件：棉花生长过程中，特别是在延伸期，天气干旱时纤维偏短，而水分充分时，纤维长度会偏长。

（3）土地条件：有些地方土壤含有盐碱成分较高，棉纤维长度偏短。

（4）棉花初步加工，初步加工条件不同，纤维长度会有稍许差异。锯齿棉加工（扎棉）时有清花设备，能排出一部分僵棉和短纤维，所以段纤维少；皮辊棉加工时无清花设备，所以短绒多。而棉纤维主体长度，因锯齿加工作用强烈，纤维有时被打断而使长度偏短。

3.棉纤维的长度指标 我国目前生产线上使用的棉纤维长度检验方法有手扯法和罗拉法（仪器法）两种。手扯法测定棉纤维长度指标用手扯长度表示，即通过手工整理后测得的棉纤维长度，它代表一批棉群中数量最多的纤维长度。一般在商业上棉包刷的 0 头，如231，后两个数字为手扯长度。手扯长度一般都用单数，如25mm、29mm、31mm等。

采用罗拉法测定的棉纤维长度，其指标有主体长度右半部平均长度（平均长度）基数、均匀度和短绒率等。

（1）主体长度：主体长度是纤维中含量最多的纤维长度。它接近手扯长度。

（2）品质长度（右半部分平均长度）：品质长度是比主体长度长的那一部分纤维的平均长度，此指标一般用于纺纱工艺中，如决定罗拉隔距等。

（3）基数：基数是以主体长度为中心。前后5mm范围内纤维重量占整个纤维试样重量的百分数。基数高，说明纤维长度均匀。

（4）均匀度：均匀度是基数和主题长度是乘积（去掉基数百分数）。它是相对指标，用以比较不同长度纤维的均匀程度。

（5）短绒率：短绒率是长度短于16mm（主体长度为31mm以下时）或20mm（主体长度长于31mm时）的纤维重量占纤维总重量的百分率。短纤维多少对成纱质量（条干和品质长度指标）有明显影响，一般棉纤维短绒率超过12%—15%或以上时，成纱强力和条干将显著变差。

4.棉纤维长度检验 棉纤维长度检验分手扯长度检验和仪器长度检验。仪器长度检验有多种：梳片式长度分析仪、罗拉式长度分析仪光电式长度分析仪及气流式长度分析仪等。

梳片式长度分析仪在西方国家仍在使用，作为日常纤维检验的一种方法。罗拉式长度分析仪在苏联、东欧国家仍在使用，我国解放后一直使用此仪器，至今各纺织厂仍在使用。光电式长度分析仪如照影仪，是利用光电原理快速测量纤维长度的一种仪器，目前在世界各国广泛采用气流式不用光电，目前一些国家在研制之中，尚未达到工业使用阶段。

四、罗拉式长度分析仪的结构与调整

1、仪器的结构 （Y111型罗拉式纤维长度分析仪）Y111型罗拉式纤维长度分析仪结构如图5-3所示。仪器的上半部是一个可以揭起的盖子，盖子上有弹簧和压板。撑角上装有上罗拉。当压板嵌入支架的缺口并转动偏心杠杆时，弹簧便以7000g的压力压住上罗拉。

罗拉式纤维长度分析仪的下半部由罗拉、蜗轮、蜗杆等组成，下罗拉的一端连接一个60齿的蜗轮（上刻有60个分度）。蜗轮与带有受柄的蜗杆齿合，旋转手柄一周，下罗拉转动1/60转。下罗拉直径为19mm，1/60转相当于周长1mm。仪器的前面装有溜板，用以支持棉束不致下垂，并固定夹子在夹取纤维时的深度。

Y111型罗拉式纤维长度分析仪

2.仪器的调整

（1）调整桃形偏心盘与溜板芯子，开始接触指针在蜗轮的16分度上。

（2）检查溜板内缘板原定３mm的距离予以放大或缩小。

（3）检查仪器盖子上的弹簧压力是否为7000g以及二号夹子的弹簧压力是否为200g。

（4）检查一号夹子的钳口是否平直紧密，二号夹子绒布有无损伤、光秃等现象。

五、试验方法和程序

1.取样 从试样棉条两边的取一个试样，每个试样的重量根据棉样手扯长度决定。手扯长度为23-----27mm，试样重量为30mg;手扯长度为29-----31mm，试样重量为32mg;手扯长度在30mm以上，试样重量为34mg.。试样应称准至0.1mg，为使试样有充分的代表性尽可能一次取准为宜，以免产生误差。

2.整理棉束 将称准重量的棉束先用手扯整理数次，使仟平直，一端整齐。然后用手握住纤维整齐一端，将一号夹子从长至短夹取纤维。分层铺在限制器绒板上，铺成宽32mm，厚薄均匀，露出挡片一端要整齐，一号夹子夹住部分不超过1mm。如此反复2----3次。制成一端整齐、平直光滑、层次分清的棉束，整理过程中，不允许丢弃纤维。

3.移放棉束 揭起仪器盖子，摇转手柄，使蜗轮上的第9刻度与指针重合，用一号夹子自绒板上将棉束夹起，移置于仪器中，移置时一号夹子的挡片紧靠溜板。用水平垫木垫住一号夹子使棉束达到水平，放下盖子，松去夹子，拴紧盖上弹簧，使纤维受到7000g压力。

4.分级夹取 放下溜板，并转动手柄一周，蜗轮上的刻度10与指针生命。此时罗拉将纤维送出1mm，由于罗拉半径为9.5mm，故10.5mm以下的纤维处于未被夹持的状态，用二号夹子陆续夹尽上述未被夹持的纤维，置于黑绒板上，搓成条状或环状，这是最短一组纤维。以后每转动手柄两转，送出2mm纤维，同样用上法将纤维收集在黑绒板上。当指针与刻度16重合时，开始将溜板顾虑起，以后二号夹子都要靠近溜板边缘夹取纤维，直至全部试验棉束的各组纤维取尽。夹取纤维时，依靠二号夹子的弹簧压力，不得再外加压力。

5.称重 分组将各组纤维放在扭力天平上称量，称准至0.05mg，记入试验结果表内。

六、结果计算

1.计算真实重量 所统计表的各组纤维，由于棉布厚薄不匀，纤维排列不完全平直，沟槽罗拉与皮辊不可能绝对平行，二号夹子的夹势均力不可能绝对均匀，以及由于纤维之间有抱合力，抽出一定长度组的纤维中本组纤维长或短的一组纤维，故各组称见重量必须加以修正得。各组的真实重量是：本组重量的46%，相邻较短一组重量的17%，相邻较长一组重量的37%，这三者之和按以下经验公式计算：

gi=0.17Gi-2+0.46Gi+0.37Gi+2

式中：gi---某长度组的真实重量;

Gi---某长度组的称见重量;

Gi-2---短于某长度组2mm---级的称见重量；

Gi-2---长于某长度组2mm---级的称见重量；

其实重量总和与称重量总和相差不应超过0.1mg，否则要检查重重算，并注意数字修约。

2．各项指标计算

（1）主体长度：主体长度按下式计算：

Lm=(Lx-0.5K)+Gx

式中：Lm---主体长度（mm）;

Lx---重量最大一组纤维长度组中值（mm）;

K---组距，一般为2mm;

Gx---重量组的重量(mg)。

（2）品质长度：品质长度按下式计算：

Lp=Lx+

式中：Lp---品质长度（mm）;

gy---在组中，长度大于主体长度的那部分重量（mg），即：

gy=gx×

式中gx+2、gx+4为比主体长度长的各组纤维的重量(mg)。

（3）基数：基数是以主体长度Lm为中心，前后5mm范围内重量百分数之和，基数算准至1，当K=2时，基数按下式计算;

如果gx+k>gx-k时：

s=

如果gx+k

s=

式中: s---基数;

Mgi---各组纤维重量之和。

（4）均匀度，均匀度（c）按下式计算，算准至10：

c=S×Lm

短绒率，短绒率按下式计算：

R=

式中：R---短绒率（%）;

gp---某一物定长度组（如16mm或20mm）的重量（mg）;

Mgp-k---某一特定长度组以下各组重量之和（mg）。

当主体长度大于31mm时，特定长度为20mm;当主体长度为31mm及以下时，特定长度为16mm。

七、测定次数和重测

每份棉样测两次，丙次测定结果的主体长度和品质长度差值超过平均数的4%时，均需重测，重测的从原棉条中取出，第三次测定结果和前两次测定的结果的差值，如等于或小于平均的4%，则以三次测定结果平均之。如果差值均大干4%，就由差值赞美地或小于4%的两次测定结果平均灾。如果差值均大于4%应检查原因，重新取样测定。

八、测定次和重测

1.在整理试样时，切勿丢失纤维，以免影响试验结果。

2.用二号夹子夹取纤维后，应经常在绒板上用尺测量长度。如与该组长度不符合时，应检查原因，予以调整。

3.仪器完后，应好清洁工作，将弹簧压力放松，使沟槽罗拉与加压皮辊相互离开。

思考题

1.用Y111型罗拉式纤维长度分析仪测得的各组纤维称重量为什么必须加以修正?

2. 纤维主体长度和品质长度的意义如何？它们在工业生产上有何用处?