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电子纱纤维直径及其均匀性的高效测定方法研究

王曦;郑天勇;宁祥春

【摘要】纤维直径的均匀性对玻璃纤维纱线性能及后道产品质量至关重要,而纤维

直径的传统测定方法较复杂,且效率低、成本高.测定电子纱的纤维直径可通过1种

高效方法,无须制作切片,只要取纱样或布样,经过简单制备,直接用激光显微镜扫描试

样截面获取激光图像,借助图像分析软件,即可快速测定1根电子纱90％以上纤维的

直径,将数据导入统计软件还可得到直径的分布规律,从而帮助企业监控和调整纤维

直径的差异,提高电子纱及后道产品质量.

【期刊名称】《玻璃纤维》

【年(卷),期】2019(000)003

【总页数】6页(P8-13)

【关键词】玻璃纤维;电子纱;电子布;纤维直径;纱线横截面

【作者】王曦;郑天勇;宁祥春

【作者单位】天津工业大学,天津300387;天津工业大学,天津300387;河南光远新

材料股份有限公司,安阳456500

【正文语种】中文

【中图分类】TQ171.77

0前言

电子级玻璃纤维纱，简称电子纱，是由若干直径相近的单根玻璃纤维沿相同方向整

齐排列而成，纤维直径的均匀性对电子纱性能影响很大，而纤维直径的测定和及时

反馈对电子纱及后道产品的质量十分重要。

纤维直径的测定方法有多种，其中基于纤维横截面切片的方法包括哈氏切片法

［1］、树脂包埋法［2，3］、扫描电镜法等，这些方法均须制作纤维横截面切片，

通常使用哈氏切片器或超薄切片机，切片操作需要熟练的技巧，制作过程时间较长，

且成功率不高，有时需反复加工多个试样。此外还有一些不基于纤维横截面切片的

方法，如显微投影法［4］、光学纤维直径测量法（OFDA）、单纤维测量法

（SIFAN）、赛洛兰（Sirolan）激光扫描法［5］、中段切断称重法［6］、气流

仪法［7］、声学测量法［7］、水平集中轴线法［8］等，同样操作繁琐、费时费

力，且无法得到纱线中每根纤维直径的完整数据。

目前在玻璃纤维行业中，对纤维直径的测量一般按照GB/T7690.5—

2013/ISO1888：2006，即国家标准《增强材料纱线试验方法第5部分：玻璃纤

维纤维直径的测定》中的方法进行，相应的国际标准名为《Textileglass-Staple

fibresorfilaments-Determinationofaveragediameter》［9］。此标准规定

了两种玻璃纤维直径的测定方法，纵向法和横截面法。纵向法是将1束纤维浸渍

在苄醇、水杨酸甲酯或1∶2的甘油和水的混合物等液体中，使用400～1000倍

的显微镜，随机测量25个位置的纤维纵向直径，然后取其算术平均值作为测量结

果。如果纤维束在液体中不能分散，还需要使用625℃的马弗炉烧掉纤维表面的

浸润剂后才能测量。横截面法是使用环氧树脂或快速固化的聚酯，注入模具中对纤

维束进行固化，并用抛光装置将模塑体的上表面抛光，再截取1个约4mm厚度

的薄盘状试样，同样是在400～1000倍的显微镜下，选取25个位置测量纤维直

径的数据，取其算术平均值作为测量结果［10］。这两种方法仅是对纤维直径均

值的估算，得到的都是纱线局部的纤维束在显微镜下随机测得的25个数据，因此

有些数据可能是对同一根纤维的反复测量，而且按照此方法即使测量出更多的数据，

也无法得知1根纱线中所有纤维的直径，更无法表征纤维直径均匀性的分布规律。

本文拟提供一种快速、便捷测定一根电子纱中绝大多数纤维直径的有效方法，不需

要制作切片，而是通过简单的制备方法取得纱样或布样后，使用激光显微镜直接扫

描电子纱的横截面获取激光合成图像，然后通过图像分析软件快速测定电子纱上的

纤维直径数据，同时实现纤维直径差异的对比，并得到直径均匀性的分布规律，以

解决传统玻璃纤维直径测定中切片加工等准备工作复杂、操作难度大，效率低、成

本高，且只能得到少量纤维直径数据和平均值的问题，帮助电子纱企业在生产中及

时发现问题，有效地控制纤维直径的均匀性，提高电子纱及后道产品的质量和稳定

性。

1实验

原料：原丝丝饼、电子纱管纱、电子布

实验仪器：VK-X110形状测量激光显微镜、陶瓷剪刀、双面胶、载玻片

软件：Image-ProPlus图像分析软件、Excel电子表格软件、SPSS统计分析软件

1.1单根纱线样品制备方法

为稳定地在激光显微镜下观察纱线的横截面，需要进行必要的纱样制备工作。从原

丝丝