生絲強(qiáng)伸力單絲與復(fù)絲檢測結(jié)果的比對分析

蔣小葵++++龐曉紅++++劉光秀++++茍圓++++甘霖++++劉靈

摘要：

通過大量生絲強(qiáng)伸力的單絲與復(fù)絲檢測比對，發(fā)現(xiàn)單絲斷裂強(qiáng)度明顯大于復(fù)絲，單絲斷裂伸長率略低于復(fù)絲，單絲斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長率的變異系數(shù)都明顯大于復(fù)絲，并且單絲發(fā)現(xiàn)有低斷裂強(qiáng)度值和低斷裂伸長率值，而對應(yīng)的復(fù)絲檢測絲批中未見異常，單絲強(qiáng)伸力檢測更能真實(shí)反映絲條的機(jī)械性能。建議用單絲強(qiáng)伸力檢測方法取代現(xiàn)行復(fù)絲強(qiáng)伸力檢測方法，且應(yīng)把變異系數(shù)納入生絲強(qiáng)伸力的質(zhì)量考核指標(biāo)中。

關(guān)鍵詞：生絲；強(qiáng)伸力；單絲；復(fù)絲；檢測；比對

1 引言

生絲因其天然蛋白纖維的特點(diǎn)，具有較好的強(qiáng)度和較大的應(yīng)變能力，織造出來的絲織物具有柔中帶剛的優(yōu)良特性[1]。但是在蠶繭收烘、煮繭、制絲加工生產(chǎn)過程中，若工藝或處理不當(dāng)，絲條的優(yōu)良機(jī)械性能容易受到損害，比如高溫烘繭時間過長，容易產(chǎn)生絲條脆弱；繅絲張力過大，絲條容易產(chǎn)生塑性變形等[2]。而生絲強(qiáng)伸力好壞直接影響到織造效率和織物品質(zhì)和風(fēng)格，織綢用戶非常關(guān)注強(qiáng)伸力指標(biāo)。長期以來，我國生絲強(qiáng)伸力檢測都是采用復(fù)絲檢測方法，即采用n根生絲同時被拉伸，用其斷裂時的平均值折算為單根生絲的斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長率，這種檢測方法優(yōu)點(diǎn)是檢測效率高，但由于是取n根生絲的平均值，沒有完全真實(shí)反映絲條實(shí)際受力狀況[3]，在織造過程中是每根生絲單獨(dú)承受負(fù)荷，用戶關(guān)心的是單根生絲的受力狀況，復(fù)絲檢測方法與用戶的關(guān)注點(diǎn)脫節(jié)。本研究通過大量開展生絲的單絲強(qiáng)伸力檢測與復(fù)絲強(qiáng)伸力檢測比對，分析兩種檢測結(jié)果的質(zhì)量特點(diǎn)，試圖建立起單絲強(qiáng)伸力檢測方法的質(zhì)量考核體系，為制絲改進(jìn)生產(chǎn)和織造投產(chǎn)提供更可靠的強(qiáng)伸力檢測數(shù)據(jù)。

2 試驗(yàn)準(zhǔn)備

試驗(yàn)材料：樣絲來自四川、云南、廣西、貴州、重慶等產(chǎn)地的蠶繭所繅制的生絲，共計繅制100批樣絲，分別為20/22規(guī)格80批（其中3A、4A、5A、6A等級各20批）、27/29規(guī)格10批，40/44規(guī)格10批。

試驗(yàn)儀器：DJ104生絲切斷機(jī)（四川康樂醫(yī)療器械有限公司），QDJ920Ⅱ生絲纖度機(jī)（四川康樂醫(yī)療器械有限公司），HT-200電子天平（成都普瑞遜電子有限公司），F(xiàn)PA ME全自動強(qiáng)伸度儀（德國TEXTECHNO）。

環(huán)境條件：環(huán)境溫濕度對生絲強(qiáng)伸力的影響顯著，環(huán)境溫度高，生絲強(qiáng)伸力下降，相對濕度大，生絲斷裂伸長增加，強(qiáng)力下降[3]。本研究的生絲強(qiáng)伸力檢測試樣需在溫度（20±2.0）℃、相對濕度（65±4.0）%的環(huán)境下平衡12h以上，所有的強(qiáng)伸力測試工作都在恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行。

3 試驗(yàn)部分

3.1 試驗(yàn)參數(shù)

復(fù)絲強(qiáng)伸力檢測參數(shù)。采用我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1798—2008《生絲試驗(yàn)方法》規(guī)定的復(fù)絲強(qiáng)伸力檢測參數(shù)。生絲測試長度100mm；測試速度150mm·min-1；每批測試次數(shù)10次；絲絞回數(shù)20/22den（22.2/24.4dtex）：400回、27/29den（30.0/32.2dtex）和40/44den（44.4/48.8dtex）：200回。

單絲強(qiáng)伸力檢測參數(shù)?，F(xiàn)行對單絲強(qiáng)伸力檢測研究中，常用拉伸速度有500mm·min-1、2500mm·min-1、5000mm·min-1 [4-8]，樣本容量有100、200、400次[9]。通過調(diào)查走訪織綢企業(yè)，5000mm·min-1的拉伸速度下絲條的受力狀況基本與目前高速織機(jī)織造過程中絲條的實(shí)際受力狀況接近。根據(jù)周穎等人[9]對單絲強(qiáng)伸力樣本容量的研究，當(dāng)拉伸速度為5000mm·min-1時，要獲得較高的檢測精度，樣本容量最好要≥136次，結(jié)合《生絲試驗(yàn)方法》，本課題擬采用200次的單絲樣本容量。經(jīng)過試驗(yàn)，以5000mm·min-1速度拉伸200次的耗時不超過40min。而拉伸400次樣本容量無論哪種檢測速度下單批生絲的檢測時間都超過了1h，檢測效率太低，可不予考慮。因此單絲強(qiáng)伸力檢測參數(shù)設(shè)置為：測試長度500mm，測試速度5000mm·min-1，每批測試次數(shù)200次。

3.2 試驗(yàn)方法

將所繅制的長絞樣絲在恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)室充分平衡后，在DJ104生絲切斷機(jī)上卷取為絲錠，每批卷取10～20個絲錠。設(shè)置參數(shù)。在開始強(qiáng)伸力檢測前，需要在強(qiáng)伸力儀上設(shè)置相關(guān)檢測參數(shù)。無論是復(fù)絲強(qiáng)伸力檢測還是單絲強(qiáng)伸力檢測，其預(yù)加張力[10]都按照（0.05±0.01）cN·dtex-1的要求設(shè)置。在切斷卷取的絲錠中每批隨機(jī)抽取10個絲錠，在QDJ920Ⅱ生絲纖度機(jī)上搖取100回小絞絲10絞，在HT-200電子天平上稱計重量后，立即在FPA ME全自動強(qiáng)伸度儀上進(jìn)行復(fù)絲強(qiáng)伸力檢測，接著在該儀器上對同樣品絲錠進(jìn)行單絲強(qiáng)伸力檢測，以減少溫濕度波動帶來的環(huán)境誤差。

3.3 結(jié)果與分析

100批生絲試樣的單絲和復(fù)絲強(qiáng)伸力檢測結(jié)果如表1和表2。

3.3.1 單絲斷裂強(qiáng)度與復(fù)絲斷裂強(qiáng)度檢測結(jié)果比較

單絲斷裂強(qiáng)度平均值4.22cN/dtex，復(fù)絲斷裂強(qiáng)度平均值3.57cN/dtex。單絲斷裂強(qiáng)度明顯大于復(fù)絲斷裂強(qiáng)度，主要有兩方面原因：（1）與復(fù)絲檢測方法有關(guān)，在復(fù)絲檢測中n根生絲同時被拉伸，由于各根單絲的強(qiáng)度和伸長并不一致，不會被同時拉斷，低強(qiáng)伸力的絲條先行斷裂，其余絲條必須繼續(xù)承受該負(fù)荷至分別被拉斷，致使n根復(fù)絲斷裂時所得到的平均強(qiáng)度比單根生絲平均強(qiáng)度小，但又高于其中最弱的強(qiáng)度；（2）拉伸速度不同，拉伸速度越大，絲條的應(yīng)力越大，強(qiáng)力增大，復(fù)絲拉伸速度為150mm·min-1[11]，單絲拉伸速度為5000 mm·min-1，單絲拉伸速度是復(fù)絲的33.3倍，所以單絲斷裂強(qiáng)度大于復(fù)絲斷裂強(qiáng)度。由此可見，生絲強(qiáng)伸力單絲檢測與復(fù)絲檢測是兩種不同的檢測方法。

3.3.2 單絲強(qiáng)度變異系數(shù)與復(fù)絲強(qiáng)度變異系數(shù)檢測結(jié)果比較

單絲強(qiáng)度變異系數(shù)明顯大于復(fù)絲強(qiáng)度變異系數(shù)。單絲強(qiáng)度變異系數(shù)平均值8.28%，復(fù)絲強(qiáng)度變異系數(shù)平均值4.54%，單絲強(qiáng)度變異系數(shù)平均值接近復(fù)絲的兩倍，說明單絲強(qiáng)度檢測結(jié)果波動很大。100批試樣中單絲斷裂強(qiáng)度分布范圍為0.44cN/dtex ～6.57cN/dtex，復(fù)絲為2.51cN/dtex～4.29cN/dtex。單絲強(qiáng)度變異系數(shù)明顯大于復(fù)絲也有兩方面原因：（1）單絲強(qiáng)伸力檢測方法中每根被測絲條的強(qiáng)伸力檢測值都要被顯現(xiàn)，試樣中低強(qiáng)度和強(qiáng)度特別好的結(jié)果就直觀地呈現(xiàn)出來了，而復(fù)絲檢測結(jié)果是用平均值表示，即或有低強(qiáng)度或強(qiáng)度優(yōu)異者的絲條，由于檢測值被平均綜合，結(jié)果沒有被直觀呈現(xiàn)出來，所以復(fù)絲強(qiáng)度波動范圍縮小，變異系數(shù)也變?。唬?）樣本容量不同，一批生絲單絲檢測200次，每次檢測試樣長度0.5m，共計檢測試樣長度100m；復(fù)絲檢測10次，每次檢測試樣長度0.01m，每次檢測試樣根數(shù)不同規(guī)格有所不同，具體為26.6dtex及以下生絲400根，27.8dtex～55.5dtex生絲200根，56.6dtex～76.6dtex生絲100根，由此計算出相對應(yīng)的復(fù)絲檢測試樣長度總計分別為40m、20m、10m，單絲檢測的試樣長度是復(fù)絲的2.5～10倍，單絲樣本容量大，高低強(qiáng)度值相對增多，檢測值分布更分散，導(dǎo)致變異系數(shù)大，說明變異系數(shù)能更真實(shí)反映絲條強(qiáng)度不勻性狀。endprint

3.3.3 單絲低強(qiáng)度值與復(fù)絲低強(qiáng)度值的比較

單絲檢測更能反映出絲條中強(qiáng)力弱點(diǎn)部位。100批試樣中有兩批絲在單絲檢測中發(fā)現(xiàn)存在強(qiáng)度低于0.88cN/dtex的超低強(qiáng)度值，這樣的強(qiáng)度在織造過程中會帶來較大危害。其中一批為樣品號“1-23”，其最低強(qiáng)度值為0.44cN/dtex，綜合等級3A，但該批絲對應(yīng)的復(fù)絲強(qiáng)度最小值為2.97cN/dtex，另一批為樣品號“213”，綜合等級5A，最低強(qiáng)度值為0.58cN/dtex，但該批絲對應(yīng)的復(fù)絲強(qiáng)度最小值為4.22cN/dtex，復(fù)絲檢測都未發(fā)現(xiàn)低強(qiáng)度。而100批試樣中復(fù)絲檢測強(qiáng)度最低值為2.51cN/dtex，為樣品號“9-21”絲批，綜合等級3A，其對應(yīng)的單絲檢測強(qiáng)度最低值為2.30cN/dtex，復(fù)絲及單絲檢測都發(fā)現(xiàn)有低強(qiáng)度，說明單絲檢測更能真實(shí)反映絲條的實(shí)際受力狀態(tài)，更能暴露出絲條低強(qiáng)力性能。

3.3.4 單絲斷裂伸長率與復(fù)絲斷裂伸長率檢測結(jié)果比較

單絲斷裂伸長率平均值較復(fù)絲低，但無強(qiáng)度值差異明顯。單絲斷裂伸長率平均值21.29%，復(fù)絲斷裂伸長率平均值22.31%，單絲斷裂伸長率低于復(fù)絲約1個百分點(diǎn)。但單絲伸長率與復(fù)絲伸長率分布沒有明顯區(qū)分界限，復(fù)絲伸長率分布在23.0%以上稍多一點(diǎn)，單絲伸長率在21.0%以下多一點(diǎn)，單絲與復(fù)絲伸長率分布明顯交集在21.0%～22.5%區(qū)間。

分析單絲伸長率稍低的原因：一是拉伸速度不同，單絲拉伸速度是復(fù)絲33.3倍，速度越快，意味著絲條承受的負(fù)荷越大，斷裂越快，單絲斷裂時間1.0s～1.6s，復(fù)絲斷裂時間8.0s～10.0s，斷裂時間越短絲條緩彈性與塑性變形越小，因而變形小，伸長減少；二是測試長度不同，單絲單次測試試樣的長度為500mm，是復(fù)絲的5倍，試樣長度越長，纇節(jié)等疵點(diǎn)出現(xiàn)的幾率越大[12-13]，生絲的強(qiáng)度與伸長率都會因此下降。另外，試樣長度越長，拉伸變形的總變形減小，伸長率也減小。

3.3.5 單絲伸長率變異系數(shù)與復(fù)絲伸長率變異系數(shù)檢測結(jié)果比較

單絲伸長率變異系數(shù)特別突出，超過復(fù)絲的兩倍。單絲伸長率變異系數(shù)9.93%，復(fù)絲伸長率變異系數(shù)4.69%，單絲伸長率變異系數(shù)大于復(fù)絲的兩倍，也大于單絲強(qiáng)度變異系數(shù)8.28%，說明單絲伸長率檢測結(jié)果更分散，分布范圍更大，為1.47%～28.01%，而復(fù)絲為17.57%～26.28%。單絲檢測伸長率變異系數(shù)遠(yuǎn)大于復(fù)絲，原因與強(qiáng)度變異系數(shù)相同，但單絲伸長率變異系數(shù)如此突出，說明單絲檢測對伸長變化情況的捕捉更靈敏。

3.3.6 單絲低伸長率分布與復(fù)絲低伸長率分布的比較

單絲低伸長率值問題突出。100批試樣中，各批單絲伸長率最小值的平均值為13.18%，復(fù)絲伸長率最小值的平均值為20.57%，兩者相差懸殊。單絲檢測中發(fā)現(xiàn)了更多的低伸長率值，100批試樣中有83批伸長率最小值低于15.0%，9批絲伸長率最小值低于10.0%，其中有6批試樣為3A等級生絲，根據(jù)對絲批質(zhì)量追蹤和原料分析，考慮為絲批上的糙疵和蠶繭霉變造成了單絲低伸長率，而其對應(yīng)的復(fù)絲伸長率未發(fā)現(xiàn)一例低伸長率，復(fù)絲檢測方法基本掩蓋了低伸長率問題，單絲檢測更能反映出生絲伸長率的實(shí)際狀況。

3.3.7 高等級生絲強(qiáng)伸力檢測結(jié)果分析

高等級生絲強(qiáng)伸力質(zhì)量更穩(wěn)定。表1中100批試樣的等級是已出具檢驗(yàn)證書上的等級，是根據(jù)該批生絲各項(xiàng)品質(zhì)技術(shù)指標(biāo)的綜合定級。從表2可以看出，等級越高，無論是單絲還是復(fù)絲其強(qiáng)度和伸長率的變異系數(shù)越小，最小值的平均值越高，說明高等級生絲的強(qiáng)伸力值波動小，機(jī)械性能更穩(wěn)定。粗規(guī)格生絲強(qiáng)度和伸長率變異系數(shù)較20/22規(guī)格的3A/4A等級小。

4 結(jié)論

本研究通過設(shè)置合理的檢測參數(shù)，盡可能減少設(shè)備間誤差的影響，在同臺強(qiáng)伸力機(jī)上開展了100批生絲的單絲與復(fù)絲強(qiáng)伸力檢測，并對檢測結(jié)果進(jìn)行比較分析。在生絲斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長率檢測中，單絲檢測方法與復(fù)絲檢測方法是兩種不同的檢測方法。單絲強(qiáng)伸力檢測方法優(yōu)于復(fù)絲強(qiáng)伸力檢測方法，更能真實(shí)反映生絲的機(jī)械性能，可采用單絲強(qiáng)伸力檢測方法代替現(xiàn)行復(fù)絲檢測方法，且應(yīng)把變異系數(shù)納入生絲強(qiáng)伸力的質(zhì)量考核指標(biāo)中。

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（作者單位：蔣小葵，南充出入境檢驗(yàn)檢疫局；龐曉紅、劉光秀、茍圓、甘霖，四川出入境檢驗(yàn)檢疫局；劉靈，內(nèi)江出入境檢驗(yàn)檢疫局）endprint