短纤维试样的机械和/或几何性能 的自动表征方法及适用装置 本发明是有关短纤维试样的机械性能和几何状性能的自动表征方法，尤其是卷曲性能、如这种纤维的卷缩率或卷曲弧数的自动表征方法，以及实施此方法适用的装置。
纤维机械性能和几何状性能表征的方法，如纤维卷曲性能的测定是已知的。
表征纤维卷曲性能的可能性之一是基于所谓“去卷曲”的测定，为此用予给定大小的力使纤维两次加载，第一次选择的力小至对”去卷曲”无作用，第二次选择的力大至使卷缩完全消失，但不使纤维轴向伸长。从纤维的卷缩状态和伸直状态之间的长度差导出一个称为“去卷曲”地特征值。此类型的测试方法例如在DE-A-2,925,810中已有说明。
实施这样测试采用所谓“卷曲天平”，这是一装置，将被测的矩纤维夹在装置中的两边，其中一个夹子放在天平樑的一端。天平的另一端是一个用于紧固重块的装置。此重块产生一种使被测纤维去卷曲所需的力。
第二个夹子借助马达驱动可在纤维轴方向移动和置于螺杆微分卡尺的轴上。通过活动的夹子的移位纤维被拉伸，直至被纤维所接受的拉力相当于天平樑另一端的重量块所产生的力为止。
这样天平达到平衡，它可由光电方法检出和 用于借助相应的电子仪器停止夹子的运动。
纤维长度的变化ΔL相当于夹子运动的距离，可在螺杆微分卡尺上读出。
已知有用光学方法测定卷曲性能。在SU-A-1,183,898中说明了用光学方法测定卷曲的单根纤维的力一伸长性能，从US-A-4,057,350中已知纤维束的卷缩率的测定方法，在此莱塞光(Laser-strahl)的散射用作卷缩度的测量参数。其他光学测量方法测定行进中的纤维束的卷缩率由WO-A-92-2001，US-A-4,270,252和RD-209,007中可知。DE-PS-1,473,750说明了采用一种机械方法来监视纤维束卷曲的形状均匀性。
还知道在予给定纤维张力下，测定纤维每单位长度的卷曲弧数来表征纤维卷曲率。为此目的通常采用卷曲天平，用目测方法测定施加张力的纤维的卷曲弧数。这已知的方法不适用于自动化；此外费人工，因此费用也高。
从DE-A-1,648,802和US-A-5,178,007已知有自动将试样输入表征纤维试样的仪器的装置。
现在找到了短纤维的机械性能和/或几何状性能的一种表征方法，尤其是表征这种纤维的卷曲性的方法，这种方法实施简单和快速，并可完全自动化。
本发明涉及自动表征短纤维试样的机械性能和/或几何状性性能的一种方法，它包括如下措施：
a)将短纤维试样(1)板在一个储料架(3)上，它上面有许多夹子(4)用于固定短纤维试样(1)的上端，这些夹子装在长条板(5)上，在板上或与板一起可移动一段予设定的距离，
b)将装满的储料架(3)与仪器(2)联接起来用于表征短纤维试样(1)的机械性能和/或几何状的性能，这仪器至少有一个上夹头(6)和必要时有一个下夹头(7)用于固定被表征的短纤维试样(1)，它的上夹头是可移动的，储料架(3)与仪器(2)是这样松联接的，即可使储料架(3)上的夹子(4)经过仪器(2)的上夹头(6)附近移动，
c)借助一个传送装置(8)使储料架(3)上夹着短纤维试样(1)的夹子(4)移动一个予设定的距离，
d)借助于一个调节装置(9)使储料架(3)上的夹子(4)在仪器(2)的上夹头(6)附近定位，
e)借助于传送装置(10)将仪器(2)的上夹头(6)从测量位置(11)移动至接受试样的位置(12)，在此时上夹头处于打开的位置，
f)在仪器(2)的上夹头(6)到达接受试样位置(12)之后在接受来自储料架(3)的夹子(4)上的短纤维试样(1)的情况下，借助于开—关装置(13)关闭仪器(2)的上夹头(6)，
g)借助传送装置(10)将仪器(2)的上夹头(6)和短纤维试样(1)一起由接受试样位置(12)移到测试位置(11)，
h)用仪器(2)进行短纤维试样(1)的机械性能和/或几何状性能的表征，和
i)在表征后采用开—关装置(13)打开仪器(2)的上夹头(6)，将短纤维试样(1)从仪器(2)上取下。
此外本发明还涉及的自动表征短纤维试样(1)的机械性能和/或几何状性能的装置，它包括以下元件：
A)用于接纳短纤维试样(1)的储料架(3)，装有许多用于固定短纤维试样(1)上端的夹子(4)，这些夹子(4)装在一个长条板(5)上，这些夹子(4)可在板上或随着板移动一个预设定的距离。
B)用于表征短纤维试样(1)的机械性能和/或几何状性能的仪器(2)，它至少具有一个上尖头(6)和必要时有一个下夹头(7)用于固定被表征的短纤维试样(1)，它的上夹头(6)是可移动的，而且储料架(3)与仪器(2)是以这样方式松联接的，使得储料架(3)上的夹子(4)可经过仪器(2)的上夹头(6)附近移动。
C)传送装置(8)，它可使储料架(3)上的夹子(4)移动一段预设定的距离。
D)调节装置(9)，它使储料架(3)上的夹子(4)在仪器(2)的上夹头(6)附近定位。
E)传送装置(10)，它使仪器(2)的上夹头从测量位置(11)移动至接受样品位置(12)和再回到原来位置，和
F)开一关装置(13)，它可打开和关闭仪器(2)的上夹头(6)和从储料架(3)接受短纤维试样(1)以及从仪器(2)除去短纤维试样(1)。
用本发明方法以及本发明的装置可以表征各种短纤维。在此可以是无卷曲纤维但尤其是卷曲的短纤维。
用本发明的方法及本发明的装置原则上可实施所有的测试，这些测试可使用于表征短纤维试样的机械性能和/或几何状性能。
表征机械性能的例子是作力一伸长图(K-D图)，测定收缩、收缩力、卷曲性或这些测定的组合。
用本发明的一种特别优选的实施形式来测定短纤维卷曲性能，例如这种对卷曲性能的测定包括以下单独的或联合的测试过程：
1.测定每单位长度纤维的卷曲弧数，此测试方法在下面详细说明
2.按关系式测定卷缩特征值K1
K1＝(L0-L1)/L1
其中L0是规定的卷曲纤维夹持长度，L1是达到去卷曲力FEK时纤维的长度。去卷曲力是指纤维在第一次负荷去卷曲所需的力。FEK可用单独的测量过程来测定或在测定L1的同时测定。
3.按照关系式测定剩余卷曲特征值K2
K2＝(L0-L1)/L1
其中L0是规定的卷曲纤维夹持长度和L2是预负荷纤维在达到去卷曲力FEK时的长度。
在测定K2时纤维的预负荷可在测定K1后来完成，它包括以下措施：
3.1 将预给定的稳定性力FB通过预给定周期作用于纤维上，例如FB＝0.5 CN/dtex
3.2 通过下夹头(7)在夹持长度＜L0定位以使纤维减负荷和通过使下夹头(7)保留在此位置的方法，给过预给定的周期后纤维处于恢复状态。
4.例如按以下关系式用K1和K2之商来测定卷曲稳定性特征值KB，
KB＝K2/K1
K1和K2的数据也可以％表示
几何状性能表征的优选的例子是短纤维卷曲弧数的测定。本说明书范围内“短纤维试样”的概念可理解为短纤维束也可优选理解为单根的短纤维。
关于单根纤维的纤度和成纤的材料按本发明的方法没有什么限制。
典型的单根纤维纤度在1至20 dtex。
典型的成纤材料是聚苯硫醚、聚醚酮、玻璃或碳化聚丙烯腈(碳纤维)，聚丙烯腈，聚酰胺，包括芳香酰胺；和聚酯，特别是对苯二甲酸乙二酯。
本发明在附图中举说明。
待表征的短纤维试样(1)放在储料架(3)上。此储料架装有一个长条板(5)，此板上挂着许多夹子(4)。装送夹子(4)可以人工或自动进行。
为此短纤维试样(1)上端各固定在夹子(4)上。短纤维试样(1)的下端可自由挂在储料架(3)上或优选的是用一块预定尺寸的重块加载其上。通常此重块与短纤维试样一起转移入仪器(2)。
这些夹子(4)是装在储料架(4)的长条板(5)上在必要的情况下与此长条板(5)是松联接的。夹子可移动地装在长条板(5)上或它们可能与长条板一起移动，长条板(5)是水平装在储料架(3)上的一根棒。在此长条板上有些装置，在此装置上又有许多夹子与之可松开的联接，例如是被夹紧。优选的是在仪器(2)接受短纤维试样(1)后夹子(4)留在储料架(3)上。
在储料架(3)装满短纤维试样(1)后，为表征短纤维试样(1)的机械和/或几何状的性能将储料架(3)与仪器(2)用人工或自动联接。这可通过任何机械联接来完成，它可使储料架(3)的位置与有关的仪器(3)相固定。
“联接装满的储料架(3)与仪器(2)”的概念也可理解为一个实施形式，在此实施形式中仅是长条板(5)为了运送短纤维试样(1)而被取出，最后又重新固定于储料架(3)上。
仪器(2)至少具有一个上夹头(6)用于固定被表征的短纤维样品(1)，在需要的情况下还有一个下夹头(7)，为表征将短纤维试样(1)夹持在上夹头(6)上或在上夹头(6)与下夹头(7)上。
为了从储料架(3)接受短纤维试样(1)的目的借助于一个输送装置(8)将储料架(3)装着的带有短纤维试样(1)的夹子(4)移动一个预设定的距离，同调节装置(9)在附近，优选的在仪器(2)的上夹头(6)的上方定位，仪器(2)也可代替夹子(4)移动。
紧接着借助于传送装置(10)将仪器(2)的上夹头(6)从测量位置(11)移动到接受样品位置(12)，此时上夹头(6)处于打开位置。
上夹头(6)的移动优选在水平方向进行和与储料架(3)上夹子(4)移动方向成直角。
在达到接受样品位置(12)后关闭仪器(2)的上夹头(6)和夹住短纤维试样(1)。这是通过一个开一关装置(13)来完成的。
为在仪器(2)接受样品(1)把关闭的上夹头(6)与短纤维试样(1)一起和必要情况下与夹子(4)一起从取样位置(12)移动到测试位置(11)。这是通过传送装置(10)来完成的。上夹头(6)和其中夹着的短纤维试样(1)的移动是将短纤维试样(1)转移到仪器(2)中。
在达到测试位置后可用仪器(2)进行短纤维试样(1)的机械性能和/或几何状性能的表征。
根据所需的测试方法，短纤维试样(1)可直接在取样后表征或在此之前短纤维试样(1)还要继续定位或固定，例如采用开—关装置(14)将短纤维试样(1)下部夹紧在仪器(2)的下夹头(7)。
短纤维试样(1)在仪器(2)中表征后用开—关装置(13)和(14)将上夹头(6)和在必要情况下将下夹头(7)打开并将短纤维试样从仪器(2)中取出。
短纤维试样(1)的卷缩率在本发明一个优选的实施形式中进行测定，需要测量的预张力采用一个没有在图中表示出来的力传感器(15)来测定，上夹头(6)或下夹头(7)作用在此传感器上。
按附图说明了在优选的实施形式中卷曲过的短纤维每单位长度的卷曲弧数的自动测定。
此后短纤维试样(1)每单长度的卷曲弧数用仪器(2)以下列方法测定：
h3)采用一个在纤维轴方向移动的成象装置(16)制一张预给定长度和宽度的短纤维试样(1)图。
h4)从图象中产生一个数字格栅，它的象素以数值形式存储在存储器(17)中，其数值是图象相应部位亮度的测量值。
h5)借助于数字各象处理从数字格栅中测量成象的短纤维试样的卷曲弧数。
在图中说明的优选的实施形式中，这个装置具有一个成象装置(16)，这个成象装置(16)来产生预给定长度和宽度的短纤维试样(1)图象，此短纤维试样处于仪器(2)中。此成象装置(16)在纤维纵轴方向是可移动的，而且成象装置(16)控制数据处理机(24)，数字处理机(14)从图象中产生数字格栅，它的象素以数值形式存储在存储器(17)中。
在本说明书的意义上图象处理可理解为图象的分析或目的物从图象的外观图中的再现，图象处理用于图形识别，图形识别又用于标记选录和分类。
在按本发明方法的一种特别优选的实施形式中在h5)步的数字图象处理进行如下：
h6)在图象中取一纤维纵轴，此纵轴的走向相当于短纤维处于伸直状态的方向。
h7)在图象中做一中线，此中线在纤维纵轴中按h6)步或以预给定的距离平行于上述的纤维纵轴延伸和在h3)步产生的短纤维试样(1)的图象至少多次相交，和
h8)测定在h7)步做的中线和在h3步做的短纤维试样(1)图象之间相交点的数目作为短纤维试样(1)在图象中出现的卷曲弧数的量度。
例如纤维纵轴可以用补偿曲线或用逐段确定的补偿曲线来测定。用于计算补偿曲线的数据通过成象装置(16)和数据处理机(24)存储在存储器(17)中，补偿曲线的计算由数据处理机(24)完成。
在h7)步中做的中线可在纤维纵轴方向延伸(按h6)步)或此中线通过在补偿曲线的参数之一的偏移值制出。
在h8)步中交点数可通过测定由中线和短纤维试样的图象(卷曲图)(数字化的纤维座标系逐点的联接)所形成的差分曲线通过的零点来测得。
成象装置(16)可以是任何一种摄影机，它可将图象转换成电子信号，例如摄象机。
优选的是行扫描摄象机，因用它可得到有足够清晰度的被测定的纤维图象，而且也能分辨取决于生产条件的小的和最小的卷曲弧。
在特别优选的实施方式中用行扫描摄象机交叉于短纤维试样(1)可描摹2048个象素，清晰度可能达到0.01mm，一般所出现的卷曲弧都可被描摹出来。
优选借助于一个步进电机(18)来完成成象装置在纤维纵轴方向移动。
步进电机(18)用在图象中所显示的优选参数范围通过心轴(19)作用于装在仪器(2)的紧固装置(20)上，将成象装置(16)装在紧固装置上。
成象装置(16)用在图象中显示的优选参数范围在成象时被一光源(21)以如此方式照明，以致短纤维试样(1)处于光源(21)和成象装置(16)的交点上。
作为光源(21)尤其优选的是采用一个没被表示出来的镜子，它被一光波导线(22)照射，成象装置间接被照明。用此实施方式短纤维试样(1)承受特别少的热负荷。
用于照明尤其优选的是冷光灯，它是通过一个镜子间接照明成象装置(16)。用此实施方式使短纤维试样承受特别少的热负荷。
储料架(3)可包含任何排列的短纤维样品(1)优选的是直线排开或以园形排列。
短纤维试样(1)在经过机械性能和/或几何状的性能表征后的在图象中显示的优选的参数范围通过一个操作臂(23)从仪器(2)被取走。尤其优选的是采用气动和液压驱动操作臂(23)，因为这样在取走样品时无空气对流。