單根生絲強伸力質(zhì)量考核體系的建立

蔣小葵　茍圓　潘璐璐　張后兵　周盛波

(1.南充出入境檢驗檢疫局，四川　南充　637900；2.四川出入境檢驗檢疫局 檢驗檢疫技術(shù)中心，四川　成都　610041；3.浙江出入境檢驗檢疫局 絲類檢測中心，浙江　杭州　310012；4.重慶出入境檢驗檢疫局 檢驗檢疫技術(shù)中心，重慶　400020)

我國現(xiàn)行生絲標(biāo)準(zhǔn)采用復(fù)絲檢測方法考核生絲強伸力性能，而其他紡織纖維則采用單根絲 (紗)線檢測方法考核強伸力。復(fù)絲檢測方法是取n根生絲的平均值[1-2]，不能真實反映單根生絲實際受力狀況，與用戶的關(guān)注點脫節(jié)[3]?，F(xiàn)行生絲標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1798-2008《生絲試驗方法》的附錄B列出了《單根生絲斷裂強度和斷裂伸長率檢驗方法》，但標(biāo)準(zhǔn)中沒有單絲強伸力技術(shù)指標(biāo)規(guī)定，適用性不強，無法考核單絲強伸力，也無法運用檢測結(jié)果指導(dǎo)生產(chǎn)。因此本研究擬通過開展生絲強伸力單絲檢測與復(fù)絲檢測比對，建立一套單絲強伸力質(zhì)量考核體系，與其他紡織纖維單絲(紗)強伸力考核方法保持一致，為單絲強伸力檢測結(jié)果判定提供質(zhì)量考核依據(jù)，為改進(jìn)制絲生產(chǎn)和織造投產(chǎn)提供更可靠的強伸力檢測數(shù)據(jù)[4-5]。

現(xiàn)行GB/T 1797-2008《生絲》標(biāo)準(zhǔn)的品質(zhì)技術(shù)指標(biāo)規(guī)定，復(fù)絲斷裂強度和斷裂伸長率指標(biāo)作為生絲補助檢驗項目確定附級，按附級與基本級的級差數(shù)對生絲品質(zhì)進(jìn)行降級，如表1。由于復(fù)絲強伸力技術(shù)指標(biāo)考核方法已為業(yè)界所接受，因此我們可以借鑒復(fù)絲斷裂強度和斷裂伸長率降級考核方法，建立對應(yīng)附級的單絲斷裂強度和斷裂伸長率的考核指標(biāo)值，并擬考慮將變異系數(shù)(CV)納入考核體系中，4A-6A等級作為附級(一)確定一個考核值，3A及以下等級作為附級(二)確定一個考核值，最終形成一套單絲強伸力質(zhì)量考核體系。

表1　復(fù)絲強伸力技術(shù)考核指標(biāo)

注：1gf/denier=0.8826cN/dtex，絲綢行業(yè)慣用旦尼爾制單位，因此本文試驗數(shù)據(jù)也采用旦尼爾制[6]。

1　試驗

1.1試驗材料

選擇來自四川、云南、廣西、貴州、重慶等產(chǎn)地的蠶繭繅制100批生絲試樣，規(guī)格分別為20/22den (22.2/24.4dtex) 80批(其中3A、4A、5A、6A等級各20批)、27/29 den (30.0/32.2 dtex)10批、40/44 den (44.4/48.8dtex)規(guī)格10批。

1.2試驗儀器

DJ104生絲切斷機(四川康樂醫(yī)療器械有限公司)，QDJ920Ⅱ生絲纖度機(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)，STATIMAT ME全自動強伸度儀(德國TEXTECHNO)。

1.3試驗方法

按照GB/T 1798-2008《生絲試驗方法》規(guī)定執(zhí)行。在STATIMAT ME全自動強伸度儀同臺設(shè)備上開展生絲單絲和復(fù)絲強伸力檢測。單絲檢測每批拉伸200次，復(fù)絲檢測每批拉伸10次。

2　結(jié)果與討論

對100批生絲單絲與復(fù)絲強伸力檢測結(jié)果的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行分析，在顯著水平α為0.05時，查得相關(guān)系數(shù)臨界值Rmin為0.195，當(dāng)相關(guān)系數(shù)||R|≤|Rmin|，兩種檢測結(jié)果建立的線性關(guān)系不成立，當(dāng)|R|>|Rmin|時，線性關(guān)系成立[7]。若單、復(fù)絲指標(biāo)間存在線性相關(guān)關(guān)系，可通過已知的復(fù)絲強伸力考核指標(biāo)值推算出單絲強伸力考核指標(biāo)值，若存在非線性關(guān)系，則需通過其他方法建立單絲強伸力指標(biāo)的考核值[8]。下面就分別對斷裂伸長率、斷裂伸長率CV、斷裂強度、斷裂強度CV等指標(biāo)單、復(fù)絲檢測結(jié)果的相關(guān)性進(jìn)行分析，以探索確立單絲強伸力質(zhì)量指標(biāo)考核值。

2.1單絲斷裂伸長率質(zhì)量考核指標(biāo)的確立

2.1.1單絲與復(fù)絲斷裂伸長率的相關(guān)關(guān)系。從圖1可知，單絲與復(fù)絲斷裂伸長率的相關(guān)系數(shù)R為0.54912， R>Rmin，單絲與復(fù)絲斷裂伸長率呈線性關(guān)系，可以通過復(fù)絲斷裂伸長率質(zhì)量考核指標(biāo)推算出單絲斷裂伸長率考核指標(biāo)[9]。

圖1　單絲與復(fù)絲斷裂伸長率關(guān)系

2.1.2確立單絲斷裂伸長率指標(biāo)質(zhì)量考核值。從圖1得知，單絲斷裂伸長率與復(fù)絲斷裂伸長率的線性方程式為：Y=9.50137+0.52853X，當(dāng)復(fù)絲斷裂伸長率為表1中附級(一)的考核值20.0%，計算得出對應(yīng)的單絲斷裂伸長率附級(一)的考核值為20.07%，修約為一位小數(shù)點有效數(shù)值為20.0%；當(dāng)復(fù)絲斷裂伸長率為表1中附級(二)的考核值19.0%，計算得出對應(yīng)的單絲斷裂伸長率附級(二)的考核值為19.54%，修約為一位小數(shù)點有效數(shù)值為19.5%。從計算結(jié)果可以看出，單、復(fù)絲斷裂伸長率檢測結(jié)果差異不大，100批生絲試樣斷裂伸長率平均值復(fù)絲為22.31%，單絲為21.29%，單絲略低于復(fù)絲1%。

通過對20/22 denier (22.2/24.4dtex) 規(guī)格絲批兩個附級范圍內(nèi)的單絲斷裂伸長率分布分析，可以直觀驗證初步確立的單絲斷裂伸長率考核值是否合理。見圖2、圖3。

圖2　4A-6A單絲斷裂伸長率分布

從圖2可知， 4A-6A級單絲斷裂伸長率主要分布在20.0%～22.5%之間，僅有1批生絲斷裂伸長率低于20.0%，降級率為1.7%，而對應(yīng)等級范圍內(nèi)的復(fù)絲斷裂伸長率無絲批降級，單絲考核值略嚴(yán)于復(fù)絲考核值，單絲斷裂伸長率附級(一)的考核指標(biāo)確定為20.0%是合理的。

圖3　3A級單絲斷裂伸長率分布

由于目前我國生絲質(zhì)量已提升至3A級以上，2A及以下低等級絲批很少，本研究用3A級生絲試樣作為上限等級，對單絲強伸力附級(二)考核指標(biāo)進(jìn)行確定和試套。從圖3可知，3A生絲斷裂伸長率主要分布在20.0%～22.0%之間，也僅有1批生絲斷裂伸長率低于20.0%，降級率為3.3%，對應(yīng)的復(fù)絲斷裂伸長率無絲批降級，單絲考核值略嚴(yán)于復(fù)絲考核值，單絲斷裂伸長率附級(二)的考核指標(biāo)確定為19.5%也是合理的。

2.2單絲斷裂伸長率變異系數(shù)(CV)質(zhì)量考核指標(biāo)的確立

由于現(xiàn)行GB/T 1797-2008《生絲》標(biāo)準(zhǔn)中沒有對復(fù)絲強伸力CV指標(biāo)進(jìn)行考核，無法通過復(fù)絲強伸力CV考核值推算單絲考核值，因此可以嘗試通過CV與其單絲強伸力值的相關(guān)關(guān)系推算出CV考核值。

2.2.1單絲斷裂伸長率與CV的相關(guān)關(guān)系。從圖4可知，單絲斷裂伸長率與CV的相關(guān)系數(shù)R為-0.47724，|R|>|Rmin|，單絲斷裂伸長率與其CV呈線性關(guān)系，可以通過單絲斷裂伸長率質(zhì)量考核指標(biāo)推算出單絲斷裂伸長率CV質(zhì)量考核指標(biāo)。

圖4　單絲斷裂伸長率與CV關(guān)系

2.2.2確立單絲斷裂伸長率CV指標(biāo)質(zhì)量考核值

從圖4得知，單絲斷裂伸長率與其CV的線性方程式為：Y=31.72574-1.02354X，因單絲斷裂伸長率附級(一)的考核值已確定為20.0%，計算得出對應(yīng)的附級(一)單絲斷裂伸長率CV考核值為11.25%，修約圓整至11.5%；單絲斷裂伸長率附級(二)的考核值已確定為19.5%，計算得出對應(yīng)的附級(二)單絲斷裂伸長率CV考核值為11.77%，修約圓整至或12.0%。

通過對20/22 den (22.2/24.4dtex) 規(guī)格絲批兩個附級范圍內(nèi)的單絲斷裂伸長率CV值分布分析，可以直觀驗證初步確立的單絲斷裂伸長率CV考核值是否合理。見圖5、圖6。

圖5　4A-6A單絲斷裂伸長率CV分布

從圖5可知，4A-6A單絲斷裂伸長率CV主要分布在8.0%～13.0%之間，11.5%之上有7批生絲，分布占比11.7%，占比偏大，12.0%之上有5批生絲，占比8.3%，考核值是否可修正為12.0%，可以對相關(guān)指標(biāo)的降級率進(jìn)行比對驗證，最終確定為一個合理考核值。比較分析如表2。

表1　單絲斷裂伸長率附級(一)考核指標(biāo)試套降級情況對比

從表2可知，當(dāng)單絲斷裂伸長率CV考核指標(biāo)確定為11.5%時，其各等級都有絲批降級，其降級率11.7%是單絲斷裂伸長率降級率的7倍，降級率過大，不利于企業(yè)生產(chǎn)積極性，當(dāng)CV確定為12.0%，其8.3%的降級率也高于1.7%的單絲伸長率降級率，但可接受，因變異系數(shù)是反映生絲強伸力質(zhì)量是否穩(wěn)定的重要指標(biāo)，其考核值的規(guī)定理應(yīng)嚴(yán)格平均值的考核，才能很好地體現(xiàn)CV指標(biāo)的先進(jìn)性，且嚴(yán)格高等級生絲質(zhì)量指標(biāo)，有利于產(chǎn)品質(zhì)量提升，所以4A-6A所在的附級(一)單絲斷裂伸長率CV考核值確定為12.0%是比較合理的。

從圖6可以看出，3A單絲斷裂伸長率CV主要分布在9.0～13.0%之間， 12.0%之上有7批生絲，分布占比35.0%，過大，考核值過嚴(yán)，13.0%之上有4批，分布占比20.0%，考核值是否可修正為13.0%，也可用相關(guān)指標(biāo)的降級率進(jìn)行比對驗證，最終確定為一個合理考核值。見表3。

圖6　3A級單絲斷裂伸長率CV分布

等級單絲斷裂伸長率降級批數(shù)降級率CV(11.5%)降級批數(shù)CV(11.5%)降級率CV(12.0%)降級批數(shù)CV(12.0%)降級率復(fù)絲斷裂伸長率降級率3A00735.0%420.0%0

從表3可知，當(dāng)3A級單絲斷裂伸長率CV考核指標(biāo)確定為12.0%時，其降級率35.0%太高，當(dāng)CV確定為13.0%，其降級率20.0%適中，附級(二)單絲斷裂伸長率CV考核指標(biāo)可以確定為13.0%。

100批生絲試樣的斷裂伸長率CV平均值復(fù)絲為4.69%，單絲為9.93%，單絲是復(fù)絲的兩倍，說明單絲檢測對對生絲伸長變化捕捉更靈敏，變異系數(shù)是反映伸長變化的一個較好指標(biāo)。

2.3單絲斷裂強度質(zhì)量考核指標(biāo)值的確定

2.3.1單絲與復(fù)絲斷裂強度的相關(guān)關(guān)系

圖7　單絲與復(fù)絲斷裂強度關(guān)系

從圖7可知，單絲與復(fù)絲斷裂強度之間的線性相關(guān)系數(shù)R為0.0194，R

2.3.2確立單絲斷裂強度指標(biāo)質(zhì)量考核值

100批試樣的斷裂強度檢測結(jié)果見表4。

表4　100批試樣生絲斷裂強度指標(biāo)檢測結(jié)果

從表4可知，單絲斷裂強度的平均值和CV值均明顯高于復(fù)絲，單絲檢測與復(fù)絲檢測是兩種不同的檢測方法。20/22den規(guī)格絲批中，復(fù)絲斷裂強度僅3A級平均值較低，CV值較大，4A-6A級平均值接近，等級越高CV值越小。而單絲斷裂強度6A平均值最低，但變異系數(shù)最小，質(zhì)量最穩(wěn)定，說明平均值不是衡量質(zhì)量好壞的最佳指標(biāo)，變異系數(shù)納入質(zhì)量考核體系是必要的。因此單絲斷裂強度附級(一)考核值的確定，可以以6A級檢測值為基礎(chǔ)考慮，100批單絲斷裂強度分布如圖8，20批6A級單絲斷裂強度分布如圖9。

圖8　單絲斷裂強度分布

圖9　6A級單絲斷裂強度分布

從圖8可知，單絲斷裂強度主要分布在4.60gf/den～5.00gf/den之間,僅有4份樣絲單絲斷裂強度在4.60gf/den之下。而圖9中，6A級單絲斷裂強度主要分布在4.60gf/den～ 4.85gf/den之間，用戶反映這些6A絲批強伸力質(zhì)量并沒有問題，因此可以考慮將4.60gf/den作為單絲斷裂強度附級(一)考核值進(jìn)行試套，并用相關(guān)指標(biāo)的降級率進(jìn)行比對驗證。見表4。

表5　單絲斷裂強度附級(一)考核指標(biāo)降級情況比對

從表5可知，當(dāng)單絲斷裂強度考核值確定為4.60gf/den，僅有5A、6A高等級生絲各1批絲存在斷裂強度降級，對應(yīng)的復(fù)絲沒有強度降級，單絲斷裂強度考核值稍嚴(yán)于復(fù)絲，體現(xiàn)了單絲強度考核指標(biāo)的先進(jìn)性，單絲斷裂強度附級(一)確定這樣的考核值是合理的。

參照復(fù)絲斷裂強度附級(一)與附級(二)考核值之比3.8/3.7，可推斷出單絲斷裂強度附級(二)考核值為4.48 gf/den，圓整為4.50gf/den，并用相關(guān)指標(biāo)的降級率進(jìn)行比對驗證，見表6。

表6　單絲斷裂強度附級(二)考核指標(biāo)降級情況比對

從表6可以看出，當(dāng)單絲斷裂強度附級(二)考核值確定為4.50 gf/den 時，20批3A級試樣有2批生絲因斷裂強度降級，降級率10.0%也是適當(dāng)?shù)?。通過對100批試樣絲批的生產(chǎn)及使用調(diào)查，3A級絲批中有2批生絲因原料蠶繭霉變導(dǎo)致單絲強度檢測結(jié)果分別為4.30 gf/den 、4.42gf/den，織綢用戶在使用過程中也反映這些絲批強伸力存在問題，單絲檢測強度降級也是真實反映了絲批質(zhì)量特點，確定4.50 gf/den為單絲斷裂強度附級(二)考核值是合理的。

2.4單絲斷裂強度CV指標(biāo)考核值的確定

2.4.1單絲斷裂強度與CV的相關(guān)關(guān)系

圖10　單絲斷裂強度與CV的關(guān)系

從圖10可知，單絲斷裂強度與其CV之間的線性相關(guān)系數(shù)R為0.0319，R

2.4.2確立單絲斷裂強度CV指標(biāo)質(zhì)量考核值

100批試樣生絲強度CV檢測結(jié)果見表7。

表7　100批試樣生絲斷裂強度CV指標(biāo)檢測結(jié)果

從表7可以看出，單絲斷裂強度CV明顯高于復(fù)絲，等級越高，變異系數(shù)越小[10]，粗規(guī)格生絲變異系數(shù)較小。4A-6A單絲斷裂強度CV平均值為7.89%，最小值4.96%，最大值12.75%；3A單絲斷裂強度CV平均值10.97%，最小值6.90%，最大值17.22%?？山Y(jié)合4A-6A級和3A級單絲斷裂強度CV檢測結(jié)果的分布，確定附級(一)、附級(二)的考核值。

4A-6A級單絲強度CV的分布如圖11。

從圖11可以看出，4A-6A級單絲斷裂強度CV主要分布在6.0%～10.0%，總計60批生絲中有7批生絲分布在10.0%之上，5批生絲分布在11.0%之上，1批生絲分布在12.0%之上。可以將4A-6A級單絲斷裂強度CV的附級(一)考核指標(biāo)確定為10.0%、11.0%、12.0%進(jìn)行試套，與斷裂強度指標(biāo)進(jìn)行降級情況對比分析，最終確定一個合理考核指標(biāo)。

圖11　4A-6A級單絲斷裂強度CV分布圖

項目等級 單強CV(10.0%)單強CV(11.0%)單強CV(12.0%)單強CV降級批數(shù)單強CV降級率(%)單強降級率(%)復(fù)強降級率單強CV降級批數(shù)單強CV降級率(%)單強降級率(%)復(fù)強降級率單強CV降級批數(shù)單強CV降級率(%)單強降級率(%)復(fù)強降級率4A525.000315.00015.0005A210.05.00210.05.00005.006A005.00005.00005.00總計11.73.308.33.301.73.30

從表8可以看出，當(dāng)單絲斷裂強度CV考核指標(biāo)確定為10.0%時，4A級及4A-6A總的降級率都太高，考核指標(biāo)過嚴(yán)；當(dāng)單絲斷裂強度CV考核指標(biāo)確定為12.0%時，4A-6A總體降級率低于單絲斷裂強度考核指標(biāo)降級率，未能體現(xiàn)出CV作為考核指標(biāo)的先進(jìn)性，也不宜采用，當(dāng)單絲斷裂強度CV考核指標(biāo)確定為11.0%時，4A、5A及4A-6A總體都略高于單絲斷裂強度考核指標(biāo)降級率，比較合理，可以采用。因此，4A-6A級單絲斷裂強度CV考核指標(biāo)可以確定為11.0%。

3A級單絲斷裂強度CV分布圖如11。

從圖11可以看出，3A級單絲斷裂強度CV主要分布在9.0%～12.0%，總計20批生絲中有5批生絲分布在12.0%之上，3批生絲分布在13.0%之上，2批生絲分布在14.0%之上，1批生絲分布在17.0%之上。可以將3A級單絲斷裂強度CV附級考核指標(biāo)確定為12.0%、13.0%、14.0%進(jìn)行試套，與斷裂強度指標(biāo)進(jìn)行降級情況對比分析，最終確定一個合理考核指標(biāo)。

圖11　3A級生絲斷裂強度CV分布圖

項目等級 單強CV(12.0%)單強CV(13.0%)單強CV(14.0%)單強CV降級批數(shù)單強CV降級率(%)單強降級率(%)復(fù)強降級率單強CV降級批數(shù)單強CV降級率(%)單強降級率(%)復(fù)強降級率單強CV降級批數(shù)單強CV降級率(%)單強降級率(%)復(fù)強降級率3A525.010.00315.010.00210.010.00

從表9可以看出，當(dāng)單絲斷裂強度CV考核指標(biāo)確定為13.0%時，其降級率15.0%略高于10.0%的單強降級率，比較合理，而單絲斷裂強度CV考核指標(biāo)確定為12.0%，降級率25.0%考核嚴(yán)格，確定為14.0%時降級率10.0%，沒有體現(xiàn)出CV指標(biāo)的先進(jìn)性，考核過松。因此，3A級單絲斷裂強度CV考核指標(biāo)可以確定為13.0%。

2.5不同規(guī)格單絲強伸力考核指標(biāo)的確定說明

結(jié)合許建梅等在《Analysis of the Affecting Factors on the Single-End Tenacity and Elongation Test of Raw Silk》的研究成果，線密度對生絲強伸力試驗影響很小，規(guī)格不應(yīng)作為生絲強伸力的分級指標(biāo)[11]。因此確定單絲強伸力考核指標(biāo)可不考慮規(guī)格的因素。

3　結(jié)論

3.1變異系數(shù)能較好反映生絲強伸力質(zhì)量波動情況，單絲強伸力變異系數(shù)明顯大于復(fù)絲，對反映生絲強伸力質(zhì)量波動更靈敏，應(yīng)納入生絲強伸力質(zhì)量考核體系中。

3.2在高速織機織造過程中，若絲條上所有斷裂強度低于1.13gf/den(1cN/dtex)或斷裂伸長率低于2%都可能造成斷緒，影響織造效率和織物品質(zhì)，《生絲便覽1995》[12]對此專門做過研究，因此有必要設(shè)置最低強伸力容忍值，以限制超低強伸力值產(chǎn)生對織物織造的危害。

3.3單根生絲強伸力質(zhì)量考核體系建立。綜上所述，建立包括斷裂強度平均值、斷裂強度變異系數(shù)、斷裂強度低限值、斷裂伸長率平均值、斷裂伸長率變異系數(shù)、斷裂伸長率低限值的質(zhì)量考核體系。如表10。

表10　單絲強伸力質(zhì)量體系考核指標(biāo)