专利名称：纤维样本测量标准化的方法
技术领域：
本发明涉及一种纤维处理和测试方法，具体涉及一种将非标准实验室 环境下测得的纤维参数修正为标准实验室环境下数据的方法。
技术背景在测试纤维的强度和长度时，往往需要在控制一定的温度和湿度的环境内进行。国际上常用的标准，比如美国材料测试协会标准(American Society for Testing and Materials (ASTM)标准编号D-1776)要求在 以下实验室环境内测试纺织材料温度21°C+/-rC，空气湿度65°/。+/-2%。在检测纤维时控制一定的温度和湿度的原因是纤维中所含有的水分 会影响纤维的特性，比如长度和强度。比如说，较潮湿纤维的巻曲度较差， 在测试时会显得该纤维的长度较长。由于衔接纤维素外壳的水分子之间氢 键的增加以及其他一些因素，较潮湿的纤维在测试时强度也会显得较强。这样，在标准实验室环境下各种纤维的测试结果可以相互比较。在不 同地理位置和不同的时间，有着不同的空气湿度和温度的地区都可以在标 准实验室中进行测试，其测试结果之间也具有可比性。在符合上述的美国 材料测试协会标准的环境中，所有的棉纤维含水量都在8%左右。然而，大多数的纤维测试并非在标准的实验室环境下进行的。在这些 非实验室环境下，棉纤维的含水量与空气的湿度相关，这样，不但不同的 实验室测得的数据不相同，即使同样的实验室在不同的时间测得的数据也不相同。目前用来修正测量长度和强度的方法都集中在外部空气相对湿度、温 度的测量。这些修正方式将直接测量或估计的湿度与标准实验室中测得的 数据进行比较，用这种方法，在非标准实验室环境下测得的数据可以与美国材料测试协会标准实验室估计纤维湿度8%环境下的数据进行比较。然而，这种方法并不适用于将非标准实验室环境下和标准实验室环境 下测得数据进行比较。当务之急，是提供一种更好的修正在非实验室环境 下测得纤维数据的方法。 发明内容本发明所要解决的技术问题是提供一种可以使纤维样本测量标准化 的方法，它可以满足以上所提出的的要求。为了解决以上技术问题，本发明提供了一种纤维样本测量标准化的方 法，包括以下步骤提取纤维样本；测量样本的含水量；在测量纤维样本的含水量的同时测量样本参数；通过比较纤维样本一定含水量下测得的参数与不同含水量下标准参 数之间的差异，将得到的样本参数修正成标准参数。美国材料测试协会实验室条件下得到的一个恰当的标准纤维含水量 是7.5%。如果测试时选择的标准实验室环境不同于美国材料测试协会实 验室的环境，那就可以选择不同的标准纤维含水量。而且至少测量包括纤 维长度或者纤维强度中的一项。不同的棉花样本对应不同的纤维含水量，这部分取决于一些不同的因素，在后面我们会详细论述。我们用一组大约40个棉花样本在不同的 温度和相对空气湿度条件下做测试，以此获得修正实际测量纤维含水量和 标准纤维含水量之间差异的运算法则。这些棉花样品涵盖了世界各种植区 域所产棉花的各种纤维特征。保证我们用来作为水分修正值的基础分析数 据是在标准环境下实际测得的均衡数值，而不是设定的8%。而且，用7. 5% 的标准纤维含水量来修正不同纤维含水量测量比用美国材料测试协会实 验室条件下设定的8%更准确。实施修正时，最好是使用测量时间内样本的纤维含水量测量结果。 在上面提到的实验中，小纤维样本在测量期间内进行测试。这批纤维样本 的纤维含水量不同分布，对单个测量产生了一定的影响。这将会降低不同 小纤维样本单个测量数据的变化。我们发现，样品的准备过程会大大改变 样本的纤维含水量。正是基于这个原因，我们认为在测量时间内所进行的 水分测量就是样本的纤维含水量。有两种方法可以达到这一点 一是测量 小样本的纤维含水量，二是正确设计测量工具。然后使用实际测量数据和 上面提到的标准实验室环境下测得的标准纤维含水量之间的一个关系公 式来修正所进行的测量。通过这种方法，在非标准实验室环境下进行的测 量就可以和标准实验室环境进行比较了 。修正测量还有一种方法，就是使用一种运算法则，用数学方程式处 理测量结果，并应用图表。这些运算法则，方程式和图表能够体现不同纤 维含水量测量数据的关系。在有些实验中，修正测量的方法是使用一个纤维含水量评估值，而 不是7.5%，这个评估值受不同的纤维特征影响，如种植地理位置(国家，地区，生长环境)，降雨量，日照时间，每年的时间，生长年份，收割和 轧棉方法，纤维颜色，纤维种类以及纤维杂质含量。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细说明。 图1是在不同温度下最大空气含水量示意图； 图2是M-3样本纤维含水量与相对空气湿度比较示意图； 图3是M-6样本纤维含水量与相对空气湿度比较示意图；图4是多个不同纤维含水量样本长度统计示意图； 图5是多个不同纤维含水量样本强度统计示意图； 图6是在相对空气湿度55%、华氏71. 3度情况下测得的均衡纤维含图7是在相对空气湿度60%、华氏71. 8度情况下测得的均衡纤维含图8是在相对空气湿度75%、华氏75. 9度情况下测得的均衡纤维含具体实施方式
棉纤维的含水量取决于周围空气的潮湿度。相对湿度定义为每升空气 中含有的水分与该温度下每升空气所能容纳水分最大值的比值。如图1 所示，相对湿度是非线性的。图1是在不同的温度下最大空气含水量的示 意图。在空气中的实际湿度，用每升空气中含有水的克数表示。实际湿度等 于相对湿度值乘以最大湿度值，最大湿度值由当时的温度决定。国际上应用的标准，例如美国材料测试协会标准(ASTM，标准编号D-1776)设定的 标准实验室环境为温度21°C+/-rC，湿度65%+/-2%。在测试棉纤维的诸如 长度和强度之类的特征时，应保持测试时的空气湿度。为了能够使棉纤维 样本符合实验室环境，样本应当在测试前在实验室放置24小时。图2和图3所示的是，在不同的实验室环境下，两份不同的棉纤维样 本实际测得的纤维含水量与空气湿度的相关性。图中所示的相对空气湿 度，是在-一定的温度下空气中所含水气量与标准实验室环境所要求水气含 量的比值。由图可见，对于同一样本，相对空气湿度和样本含水量相当一 致，但不同样本含水量却不相同。如前所述，纤维测试中样本的含水量非常重要，因为纤维在吸收水气 后物理特性会发生变化。当水气进入纤维中，弱氢键在纤维外壳上形成， 这样就加强的纤维的强度，同时纤维的巻曲度降低，加长了纤维的长度。图4是对四份不同湿度棉纤维样本长度的测量结果图，可以看出，当 纤维含水量增加时，纤维的长度也在增加。图5描述了对四份不同湿度棉 纤维样本强度的测量结果，同样可以看出，当纤维含水量增加时，纤维的 强度也在增加。基于以上理论，目前的技术是将所有的测量都按照标准实验室环境下 估计纤维含水量8%来进行。然而在同样的实验环境下，不同的棉纤维样 本由于纤维含水量的不同其均衡含水量也不相同。图6-8中的柱状图显示 了不同棉花样本在不同实验室环境中的均衡含水量的分布。从每一个柱状 图我们都可以看出，在每一组实验室环境下，均衡含水量有扩散的趋势， 这表明，在所述实验室环境下，有些样本的含水量相对较低，而有些样本的含水量则相对较高。而且，由于实验室环境的变化原因或者基于样本准 备过程而使得样本含水量发生变化的原因，样本的含水量测试也不能完全 代表样本的实际含水量。使用上述数据，可以做出每个棉花样本的回归曲线。任何实验室环境 下的均衡含水量也可以计算出来。这样一来，纤维测量的变化就和该纤维 实际测得的含水量与实际均衡含水量之间的差异相关，而不再是与设定的8%相关。在计算所有样本的综合水平时这一差异显得尤其重要。只有正确分析了综合水平，结果运算法则才不会出现很大的偏差，才不会导致修正 测量结果和美国材料测试协会标准实验室环境下的实际测量结果之间不 相关联。然而，如果可以得到棉花纤维更多特征，就能够得出测量数据和任何 标准实验室条件下的测量数据之间更精确的关联关系。前面提到过，即使 棉花样本是在相同的温度和相对湿度的实验室条件下进行测试，也会得出 不同的含水量。这表明，棉花纤维样本的含水量受到更多变量的影响，而 不仅仅是温度和相对湿度。已知棉花纤维样本的含水量也受至少一种其他 纤维特征的影响，如种植地理区域(国家或地区)，种植条件(降雨量， 日照，每年时间，种植年份)，收割和轧棉方法，纤维颜色，纤维种类和 纤维杂质含量。这些信息有助于更准确的规范和修正纤维样本的测量结果。例如，已 知某一纤维样本具有上面提到的某些特征，就可以使之适应标准实验室温 度和湿度环境。那么，纤维样本的含水量就可以在测量流程中直接测得。 直接测得的意思是，含水量使用一种特定的方法或者装置测得，这种方法或者装置与实验室中的温度和相对湿度没有关系。例如，这种方法包含一 种阻值测量。样本含水量的分布情况会使测量结果发生错误差异，样本准 备过程导致的样本含水量变化也会使测量结果发生错误差异。而阻值测量 这一步骤可以避免错误差异的发生。一旦知道了纤维样本的实际含水量，在非实验室环境下的测量数据就 可以修正到与直接测量所得的实际含水量相关的评估值，而不再是某个设 定的含水量评估值。对上述所提到的不同特征的纤维进行测量，测得实际 含水量，并用图表表示出来，就可以得到一个更准确的测量修正数据。根 据这一更准确的修正数据，修正测量数据的因素就不再仅限于含水量这一 个方面。上述纤维的不同特征也会被用来决定含水量评估值，而这一评估 值将用来修正测量数据。通过这种方式，在标准实验室环境下的测量和非 标准实验室环境下的测量就可以更准确的进行比较。以上对具体实施方式
的描述旨在于为了描述和说明本发明涉及的技 术方案。该描述不应用作穷尽或限定本发明的保护范围。基于本发明启示 的显而易见的变换或替代也应当被认为落入本发明的保护范围。以上的具 体实施方式用来揭示本发明的最佳实施方法，以使得本领域的普通技术人 员能够应用本发明的多种实施方式以及多种替代方式来达到本发明的目 的。
权利要求
1. 一种纤维样本测量标准化的方法；其特征在于，包括以下步骤测量纤维样本的含水量；测量纤维样本参数，通过比较纤维样本在该含水量下测得的参数与含水量7.5％下标准参数之间的差异，将得到的样本参数修正成标准参数。
2、 如权利要求1所述的纤维样本测量标准化的方法，其特征在于，所述测量 纤维样本含水量是通过直接测量纤维样本来实现的。
3、 如权利要求1所述的纤维样本测量标准化的方法，其特征在于，所述测量 纤维样本含7X量是通过测量纤维样本戶万在位置的相对纟显度和^it，然后读取比照表 来实现的。
4、 如禾又利要求1所述的纤维样本测量+示)t化的方、法，其t寺征在于，所述纤维 样本为棉纤维。
5、 如权利要求1所述的纤维样本测量标准化的方法，其特征在于，所述的测 量得到的参数包括纤维长度或纤维强度。
6、 如权利要求1所述的纤维样本测量标准化的方法，其特征在于，所述修正 参数步骤包括使用不同纤维含水量下关联参数的公式。
7、 如权利要求1所述的纤维样本测量f示准4t的方纟去，其纟寺征在于，所述修正 参数步骤包括将测得的参数代入在不同纤维含7jC量情况下关联参数的数学公式。
8、 如权利要求1所述的纤维样本测量标准^h的方法，其特征在于，所述修正 参数步骤包括^(OT在不同纤维含水量下关联参数的图表。
9、 如权禾腰求1所述的纤维样本测量标准化的方法，其特征在于，所述修正 参数步骤包括使用一个非7. 5%的纤维含水量评估值，这个评估值由以下至少一个纤 维特征决定，包括种植国家，种植地区，，降雨量，日照时间，每年的生长时间，生长年份，收害诉口车L棉方法，纤维颜色，纤维种类以及纤维杂质含量。
10、 一种纤维样本测量标准化的方法；其特征在于，包括以下步骤 测量纤维样本参数；在观糧纤维样本参数的同时观懂纤维样本的含水量；通过比较纤维样本在该含水量下测得的参数与一个标准参数之间的差异，将得 到的样本参数修正成标准参数。
11、 如权利要求10戶脱的纤维样本测量标准化的方法，其特征在于，所述测 量纤维样本含水量^1过直接测量纤维样本来实现的。
12、 如权利要求10所述的纤维样本测量标准化的方法，其t寺征在于，所述测 量纤维样本含水量^M过观糧纤维样本所在位置的相对湿度和温度，然后读取比照 表来实现的。
13、 如权利要求10所述的纤维样本测量标准化的方法，其特征在于，所述的 测量得至啲参数包括纤维长度或纤维弓艘。
14、 如权利要求10所述的纤维样本测量标准化的方法，其特征在于，所述修正参类女步骤包括将测得的参数代入在不同纤维含水量瞎况下关 关参数的数学公式。
15、 如权利要求10所述的纤维样本测量标准化的方法，其特征在于，所述修 正参数步骤包括使用在不同纤维含水量下关联参数的图表。
16、 一种纤维样本测量标准化的方法；其特征在于，包括以下步骤 领《量纤维样本参数；测量纤维样本的含水量；通过比较纤维样本在该含水量下测得的参数与一个标准参数之间的差异，将得 到的样本参数修正成标准参数。
17、 如权利要求16所述的纤维样本测量标准化的方 去，其f寺征在于，所述测 量纤维样本含水量是通过直接测量纤维样本来实现的。
18、 如权利要求16所述的纤维样本测量标准化的方法，其特征在于，所述测 量纤维样本含水量是通过测量纤维样本所在位置的相対 显度和，，然后读取比照 表来实现的。
19、 如权利要求16所述的纤维样本测量标准化的方法，其特征在于，所述的 测量得到的参数包括纤维长度或纤维强度。
20、 如权利要求16所述的纤维样本测量标准化的方法，其特征在于，所述修 正参数步骤包括将测得的参数代入在不同纤维含水量瞎况下关联参数的数学公式。
全文摘要
本发明公开了一种纤维样本测量标准化的方法。涉及一种纤维处理和测试方法，具体涉及一种将非标准实验室环境下测得的纤维参数修正为标准实验室环境下数据的方法。本发明提供了一种纤维样本测量标准化的方法，包括以下步骤提取纤维样本；测量样本的含水量；在测量纤维样本的含水量的同时测量样本参数；通过比较纤维样本含水量下测得的参数与不同含水量下标准参数之间的差异，将得到的样本参数修正成标准参数。
文档编号G01D3/028GK101283273SQ200680037681
公开日2008年10月8日 申请日期2006年10月12日 优先权日2005年10月14日
发明者和森·M·古拉其, 安吉拉·C·查尔斯, 瑞利·C·罗格, 迈克尔·E·高文 申请人:乌斯特技术股份公司