SCY-KN型纤维取向度测量仪研制成功

      目前，许多特种纤维新品种，无法被制作成长度小于50cm的试样，迫切需要能测量很短试样的纤维取向度仪。上 海东华凯利化纤高科技有限公司通过攻关，现已成功研制出样品试样长度仅为10cm、20cm的SCY-KN型纤维取向度测量仪，填补了此类测量仪器的国际、国内空白。Ⅳ型继续保留了原先KN型的所有实用功能，测试箱采用全铝合金制作。其新颖性和实用性颇受客户的欢迎和好评。

智能化 SCY—KN型纤维取向度测量仪

    结晶性聚合物经过纺丝后，要进行牵伸，以使纤维中的高分子微晶体（或高分子链）沿着纤维轴的方向有一定程度的取向，同时结晶度逐步上升、伸长降低，从而提高纤维的强度。通常，牵伸力越大，取向度也越高，纤维的强度也越大。由此可见，测定纤维取向度具有现实意义。
通过声波在纤维材料中的传播速率的测定，来计算纤维取向度和模量。纤维的取向度和模量是表征纤维材料超分子结构和力学性质的两项重要参数。取向度的测定，是纤维结构研究的一个重要课题。
SCY—KN型纤维取向度测量仪主要性能和技术指标：
1、纤维声速传递基准时间2000微秒，数显、可调。
2、纤维声速最小测量时间单位1微秒。
3、整机测量精度优于0.01%（F.S）。
4、可任意写入无规取向时的Cu值。
5、整机配置信号采集处理系统，纤维取向测量装置和便捷示波器。
6、声速取向传递时间参数自动采集、存储，同时由程序编辑、计算、自动打印出声速值C，模量值E，取向因子（fs）等值。

7、声速的输入信号和输出信号的波形在示波器上清晰地显示，精度优于0.01%（F.S）。

8、纤维试样一般在500dtex，并可增加或减少。配以不同的张力夹。

9、适合各类化学纤维、复合纤维、束丝、单丝和薄膜的取向度及模量的测量。
10、整机工作电压交流220V，允许电网电压波动±10%，整机能长时间连续工作。
SCY—KN型声速纤维取向测量仪主要配置：
1、采集测量控制主机一套。
2、声速值测量系统一套。
3、无规取向时Cu值写入系统一套。
4、声速测量箱一台。
5、示波器一台。
6、张力夹一套。

SCY—KN型纤维取向度测量仪主要特点：
一、智能化代替了传统操作模式。以往测试一种纤维材料的取向度，至少要用手工抄读100次测试数据，然后代入经典公式进行人工运算，耗时，精确度又差。SCY—KN型声速纤维取向测量仪，按照设计的软件程序自动采样、读数和存储，全部测试数据自动代入经典公式进行运算，最终将所需的声速值（C）、模量值（E）、取向因子值（fs）全部打印出来。整个测试计算工作十分方便快捷，时间大大缩短，现在一小时不到的时间便可完成以往全天的测试计算工作。而且测量精度大大提高。
二、增加了无规取向时的Cu值的新功能，特别能有效地测量各类复合纤维新材料的声速值（C）、模量值（E）、取向因子值（fs）。
三、全新的电路设计，大大提高了整机的稳定性、测试的精确度和重复性。
SCY—KN型纤维取向度测量仪，采用了全新的电路设计，标准的制作工艺和防干扰措施，并增设了基准数的微调功能，确保了整机的稳定性，使基准数2000（us）始终保持不变。在不同的时间和不同的温度下，SCY—KN型纤维声速取向测量仪都能处在同样标准状态下工作，这有效地提高了测试数据的精确度和重复性。
SCY—KN型纤维取向度测量仪，是测量高分子纤维新材料取向度和模量的首选新产品。仪器填补了国内外空白，在全国高校高分子专业实验室和相关企业得到广泛使用和好评。

高分子新颖仪器知识系列讲座（四）——声速法测定纤维取向度

    取向（orientation）亦称“定向”。高分子排列的单向或二向的有序性。高分子的晶体也是有规则的排列，但其有序性是三向的。取向有链段的取向，进行得很快，解取向也容易。若整个大分子链的取向，进行的很慢，解取向也困难。取向对高聚物的强度有显著的影响：取向后，与取向轴垂直的抗张强度比以前减少；与取向轴平行的抗张强度侧大大增加。取向对塑料尤其是化学纤维都是极其重要的。表示取向程度的物理量称为“取向度”。

    声速法（sonic velocity method），是测定高聚物材料分子取向的一种方法。声波在高聚物中的传播速度与分子链的取向有关，如果声波顺着分子链的方向传播，则传播是通过分子内键合原子的振动，速度较快；而垂直于分子链的方向，声波的传播是依靠非键合的分子间振动，速度就慢。声波在非取向的高聚物中的传播速度与在小分子液体中差不多，声波的频率为10⁴赫兹（周/秒），则声速约为1～2千米/秒。而在取向的高聚物中，取向方向的声速可达5～10千米/秒，所以通过取向方向声速可以测定取向度。

    声波传播法测定的是晶态与非晶态部分的平均取向度，反映的是整个分子链的取向。实际上大分子链总不是沿纤维轴成理想取向的状态，所以各种纤维的实际声速值总是小于理想的声速值，且随取向度的增高而增高

    我公司经过十几年的自主研发成功的SCY型新颖纤维声速取向度测量仪，目前已达到设计、制造、应用完美状态，填补了国内外的空白。长期应用在全囯高等院校、研究院、和化纤行业，并获得一致好评。 

纤维声速取向度测量仪测试实例

1、纤维不同拉伸倍数与其声速及声速取向的关系

   纤维经受不同倍数的拉伸时，随着拉伸倍数的增加其声速值、声速取向和声速模量发生明显的变化，声速的提高反映了材料内部大分子链取向的提高。现以超高分子量聚乙烯纤维为例，该纤维为了获得超高强度，需要进行极高倍数的拉伸，实验表明，超高分子量聚乙烯初生纤维拉伸至40倍时，其声速值从1.655千米/秒急剧提高至10.11千米/秒，其数值远远超过了锦纶、涤纶等常规纤维，表1和图6反映了其不同拉伸倍数下声速和声速取向等参数的变化。

图6. 超高分子量聚乙烯纤维拉伸倍数与声速及声速模量关系曲线

2、纺丝熔体温度与冷却风速的改变在纤维声速值上的反映

   在熔融纺丝中，吹风速度和熔体温度的微小变化能引起纺丝张力与剪切速率的改变，从而使纤维的结构和性质发生改变。采用声速测试法可以对这方面的微小变化进行检测。表2.列出了涤纶高速纺（5000米/分）中不同风速和熔体温度与声速的关系。
从表2中可以看到，在熔体温度保持为284℃不变的情况下，当风速从0.5米/秒提高至0.8米/秒时，由于冷却速度的加快，熔体细流的固化点上移，其轴向速度梯度的变化加大，从而使纤维的预取向度增大，这一变化在声速、声速取向度和声速模量的变化上得到反映。同样，当保持风速为0.5米/秒不变，而将熔体温度从284℃提高到290℃时，熔体细流的固化点下移。轴向速度梯度变化减小，纤维的预取向减小，反映在声速值下降。

3、不同第二组份含量对丙纶弹力丝取向度的影响在声速值上的反映

   为了提高丙纶弹力丝的卷曲性能，可采用添加第二组份进行共混纺丝的方法。实验中试验了改变第二组份含量，然后测定取向度的变化。发现随着第二组份比例的增加，用声速仪测定的纤维的声速值下降，反映了材料内部大分子链取向的降低，用色那蒙法测定试样的双折射率△n值，其变化规律也与声速C相同，表3列出了声速C与双折射率△n在不同第二组份含量时的变化数据。