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单纱断裂强力测试影响因素分析

单纱断裂强力既是满足纱线连续生产与保证纺织品后加工正常进行的基础,也是保证纺织成品能够正常使用的必要条件,作为纱线测试中的重要参数,已成为纺织品贸易合同中的重要条款。很多因素会影响到单纱断裂强力的大小,从测试角度讲主要影响因素有拉伸方式、预加张力、拉伸速度、温湿度、测试样本与测试次数。其中拉伸形式有等速伸长、等加负荷和等速牵引,我国现行单纱断裂强力测试方式已基本统一为等速伸长型。不同拉伸形式的测试结果无法进行比较分析,故本文不做讨论。


1 试验准备

依据 GB/T3916—2013《纺 织 品 卷 装 纱 单根纱线断裂强力和断裂伸长率的测定(CRE 法)》基本测试程序,采用 YG063T 型全自动单纱断裂强力仪,将经过充分调湿的纱线样品,在不同条件下进 行 测 试。纱 线 隔 距 长 度500 mm,采 用 不 同等速拉伸速度拉伸至断裂。

如果样品本身有较大的离散性,就会 对 测 试结果的分析与比对产生影响。因此,特意选取质量高、稳定性好的纱线 OEC36.4tex进行测试。样品选取20个筒纱。


2 正交试验

各参数各选取3个水平,组成正交试 验 水 平表。标准中预加张力选择范围在0.5cN/tex±0.1cN/tex,为便于分析比较不同预加张力对单纱断裂强力测试结果的影响,试验对预加张力选择范围有所扩大,同理也对间隔长度有所增长。我国大部分地区属于温带大陆性气候,冬天气温低、相对湿度小,夏天气温高、相对湿度大,春天与秋天接近温带标准大气,故将占总试验数量一半的“20 ℃,65%”作为温湿度水平1。正交试验各水平及试验结果见表1。应用SPSS13.0[1]进行统计分析,显着性水平α 为 0.05,结果见表2。

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表2中校正模型F 为28.9437,相伴概率Sig为0.000839698,小于显着性水平α=0.05。因此所用的模型具有统计学意义。由各因子Ⅲ型方差可判定,拉伸速度与温湿度在显着性水平α=0.05上是影响单纱断裂强力的最显着的两个因子。

2.1 预加张力

通过正交试验可以看出,同一个样品 因 预 加张力的不同会造成测量结果不同。不同预加张力对单纱断裂强力的影响见表3。

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从表3可以看出,同一纱线设置不同的预加张力,其断裂强力均值不同。这是因为单纱断裂强力测试时的预加张力关系着纱线在两个钳口间的长度大小与伸直状态;而伸直状态则关系到纱线在拉伸时的摩擦与阻力及初始速度,这些因素都会影响到单纱断裂强力。

然而因纱线捻度各不相同,施加一定 的 预 加张力后,捻度小的纱线可能产生意外伸长;捻度大的纱线则可能存在捻缩,不能正常伸直,由此造成的测试长度误差必然产生强力误差。同时其对纱线始、终拉伸速度也有影响。

由以上分析可以看出,预加张力的选 择 与 纱线捻度有很大的关系。纺织产品呈多样化发展,使纱线捻度范围扩展。如 C14.6texT 纱线,一般设计捻度为90捻/10cm 左 右,而 有 些 特 殊 用途 的 C 14.6 tex T 纱 线,设 计 捻 度 达 到180捻/10cm,两 种 纱 捻 度 差 异 很 大,在 此 情 况下,仅依据线密度对捻度差异很大的纱线设置同样的预加 张 力,必 然 会 产 生 测 试 误 差。因 此,以0.5cN/tex±0.1cN/tex确定预加张力是不够的。

对于摇纱张力的选择应立足于纱线线密度和设计捻度,以保证摇取时纱线处于自然伸直状态,保持测试纱线长度准确可靠,从而保证单纱断裂强力测试的准确性。

2.2 拉伸速度

从表2可以看出,拉伸速度产生的Ⅲ型方差为正交试验中影响最大的因子。不同拉伸速度对单纱断裂强力的影响见表4。

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从表4可以看出,同一纱线设置不同的拉伸速度,单纱断裂强力测试结果不同。这是因为测试单纱断裂强力时,虽为同一样本,但在不同的拉伸速度下,纱线须条内的各纤维在承受拉伸力时的摩擦与阻力大小不同,因此得出不同的单纱断裂强力。设置统一的拉伸速度是单纱断裂强力统一、一致的必要条件,并且根据纱线后加工,或服用过程中纱线的运动态势,设置相应拉伸速度测试单纱断裂强力,更具有现实、直接的应用意义。目前我国单纱断裂强力测试采用等速拉伸,拉伸速度500mm/min[3-4],但随着无梭织机的普及,织机引纬速度较原来有了很大提高,从实际应用角度讲,500mm/min的拉伸速度难以与现在的织造 速 度 相 适 应,建 议 采 用 2000 mm/min 与5000mm/min的拉伸速度。

2.3 温湿度

从表2可以看出,不同温度产生的Ⅲ型方差SS 仅次于拉伸速度的因子。不同温湿度对单纱断裂强力的影响见表5。

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从表5可以看出,同一纱线不同的温湿度,单纱断裂强力测试结果不同。这是因为单纱断裂强力测 试 时,虽 为 同 一 样 本,但 在 不 同 的 拉 伸 速 度下,纱线须条内的各纤维因温度与吸湿不同,纱线在承受拉伸力时的摩擦与阻力大小不同,因此测得不同的单纱断裂强力。我国地域辽阔,气候类型多。不同的气候带来一年四季不同的温湿度。我国有很多的实验室没有恒温恒湿控制系统,即使严谨规范的测试也难以避免因温湿度差异造成的测试误差。通常按照修正系统进行修正的测试结果也会产生修正误差,测试结果的准确性和可靠性都因此受到影响。

2.4 测试次数与间隔长度

管纱数量、测试次数和间隔长度也会影响到测试的准确性和可靠性。不同测试次数与间隔长度对单纱断裂强力的影响见表6、表7。

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从表6和表7可以看出,同一纱线设置不同的测试次数或间隔长度,单纱断裂强力测试结果不同。这是因为每一个纱线样本,单纱断裂强力都会具有不同的离散性。基于一个样本测试结果的代表性,测试间隔长度一般都规定间隔数米,在样本允许的情况下,间隔长度大可以提高检测结果的代表性与可靠性。测试次数因强力机类型不同而有不 同 的 规 定,GB/T398—2008《棉 本 色 纱线》[5]、FZ/T71005—2006《针 织 用 棉 本 色 纱》[6]纱线 标 准,对 于 半 自 动 单 纱 断 裂 强 力 机,样 本 为30个管纱,每管 测 试2次;而对于全自动单纱断裂强力机,其装纱架只能放20个管纱,其样本最多只能为20个管纱,每管测试5次。这种设置造成同一批产品因测试强力机类型不同,其抽取样本与测试次数均不相同。尤其对于离散性大的纱线产品,测试意义就会大打折扣,难以准确地比较与分析。

GB/T3916—2013 是 以 单 纱 断 裂 强 力 的 离散性确定测试次数的多少,测试次数为0.17CV2,这对于纺织生产企业来说是比较实用的方法,能够科学实用地确定抽样数量与测试次数。对于检测机构来说,所测纱线的离散性未知,所以只能应用产品标准规定的测试次数进行试验,这样易造成检测信息的不完整,使产品质量评估失误;有时候在产品离散性小的时候,按定额测试则会形成一些测试浪费。


3 结论

(1)参照标准给出的预加张力范围,依据纱线线密度和捻度确定合理的预加张力,可提高单纱断裂强力测试的准确性和可靠性。根据测试原理及纺纱捻度的变化推荐:纱线在正常的捻度水平,10tex 以 下 可 采 用 0.6cN/tex 的 摇 纱 张 力,10tex~20tex可 采 用0.5cN/tex的 摇 纱 张 力,20tex以上采用0.4cN/tex的摇纱张力;对于某些强捻纱与弱捻纱,建议以普通捻度水平为基准按正比例调整预加张力。这种情况下,预加张力的选择可能会超出0.5cN/tex±0.1cN/tex的范围。

(2)随着纺织加工速度的不断提高,为与现行纺织生产相配套,单纱断裂强力的拉伸速度提高到2000 mm/min或5000 mm/min为 宜,因 拉伸速度与单纱断裂强力呈正比,所以相关纱线产品标准中单纱断裂强力值的要求也应相应提高。

(3)单纱断裂强力测试应在标准大气条件下进行,以避免因温湿度差异产生的测试误差。对于没有恒温恒湿控制的实验室,在充分调湿的前提下,我国大部分地区在春季和秋季有些时间温湿度基本等同于标准大气,这种情况下测试与标准大气条 件 下 测 试 的 单 纱 断 裂 强 力 应 该 是 等 效的。

(4)为提高抽样检验的准确性、可靠性及一致性,不管采用半自动单纱断裂强力机,还是采用全自动单纱断裂强力机,应该确定统一的抽样数量与测试次数;如果一批纱线产品单纱断裂强力的离散性可知,应根据变异系数来确定不同的抽样数量与测试次数,以达到经济、合理的测试效果;以纱线的最终产品作为抽样对象,尽可能地提高抽取样品的利用率,减少同一样品的重复测试,是提高抽样检验的代表性与有效性,减小抽样估计与推断误差行之有效的测试程序。



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