纱线细度不匀与测试样本的关系
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇纱线细度不匀与测试样本的关系范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
摘要:纱线细度不匀是纱线质量评价必须表征的重要指标之一,它可用一定长度的重量值变化来表征,也可用光电子条干等方法来表征。本文主要分析了纱线细度不匀率的测试方法及样本大小关系。根据纱线变异―长度曲线,提出了内、外不匀与样本之间的关系;并进行了股线强力与样本长度大小关系的测试分析。由细度不匀与测试样本之间的关系也可以推出织物重量不匀与样本之间的关系,即织物(含非织造布)的样本越大,样本间的不匀越小,而样本内的不匀越大,但总不匀是个定值。
关键词:纱线质量;细度不匀;变异―长度曲线;测试样本
纱线的细度不匀(或均匀度)是指纱线沿长度方向上的粗细不匀性。纱线的细度不匀不仅会产生纱疵,影响纱线的外观和强度,而且会造成织造时的断头和停机,因此,纱线细度均匀度成为纱线质量评价的最重要的指标之一[1]。纱线,可以认为是由纤维集合体构成的一维柔性体,其线性的特征决定了样本的大小是以长度来表达的。因此,不匀测试与样本的长度是密切相关的。
1细度不匀表征的重要影响
纱线的细度不匀不仅会产生纱疵,影响纱线的外观和强度,而且会造成织造时的断头和停机。因此,纱线细度均匀度成为纱线质量评价的最重要的指标之一。纱线的细度不匀、结构不匀、混合不匀是影响成纱质量的基本原因,而细度不匀取决于结构不匀和混合不匀。细度不匀会影响纱线的强力及强力不匀、捻度不匀、色差、密度不匀,以及粗细节等不匀性纱疵。因此,纱线的细度不匀更能反映纱线的实际内在质量,体现其可加工性和外观使用性。
细度不匀将产生细节或弱节,直接影响纱线的强力,或平均强度。细度不匀将导致捻度在纱条粗细段落上的差异,尽管对纱线的强度有帮助,但会因为细纱处的多捻和在粗纱处的少捻改变纱线的色泽及均匀性,以及增加染色的不匀性。由于纱条细度不匀有加工成形的影响,故会引起纱条结构、密度和混合的不匀,由此导致纱线性质上的差异。
通常,天然纤维截面非圆形和粗细不均匀会引起测量麻烦,同时微米级测量也较困难,所以纤维细度仅用线密度类(或支数类)表达。几何粗细则直接称直径、截面积,可以表达纤维之间,纤维长度方向上任意段甚至面的粗细,故更能准确反映纤维粗细及其不匀,但几何粗细的测量较为困难,以往大多采用细度的表达。纱线的细度不匀(或均匀度)是指纱线沿长度方向上的粗细不匀性,基于与纤维细度表征同样的理由,由于纱线截面形状可能不规则和容易变形,短纤纱的毛羽较多使纱的边界不清,加上几何形态的测量,繁琐不便,故通常采用相对粗细(质量)的细度指标来描述。因此,纱线细度不匀也通常用一定长度的重量值变化来表征,即细度不匀可转化为一定样本下的重量不匀表达。
2细度不匀率的测试方法及样本大小
纱线细度不匀的测试方法有许多种,目前我国采用的主要有测长称重法、仪器测量法和目光检测法[2]。除了外观目测或获取图像方法,其他测试方法都与样本长度有关系。
2.1目测检验法
目测检验法又称黑板条干检验法,是将纱线(或丝束)均匀地绕在一定规格的黑板上,然后在规定的距离和光照下,与标准样品(样照或实物)进行目光对比评定,并观察其纱线表观均匀性粗节及严重疵点等情况,判断其条干等级。这种方法具有简便易行、直观性强的优点,还可以将棉结杂质分类计数,目测结果较接近织物疵点规律。一些仪器检测表达不清的细微外观差异,用目测更为有利。
简评:这种测量方法与样本长度无关。
2.2测长称重法
又称切断称重法,即取一定长度的纱线,分别称得各自的重量,然后按规定计算其平均差系数、重量变异系数或极差系数,来描述纱线的细度不匀。纤维条、粗纱和细纱均可采用此方法来测定细度不匀率,但片段长度(切取长度)设定不一样。
测量须条重量偏差(一定长度的重量不匀)就属于测长称重法,样本为棉条取5m,粗纱取10m,细纱或捻线取100m;精梳毛纱长度取50m,粗梳毛纱取20m;生丝取450m等,测试的试样个数一般为30个,称重,然后计算不匀。例如,纱线实际特数和设计特数的偏差百分率称为重量偏差。在实际测量时,以百米重量偏差D(%)来表示,见公式(1)。
(1)
式中,G0S为试样实际干重;G0N为试样设计干重。
简评:测长称重法与样本长度密切相关,属于测量纱线的片段(样本)间的不匀。
2.3电子条干均匀度测试法
使用最广泛的电子条干均匀度仪是电容式条干均匀度仪,即国际上通用的乌斯特(Uster)条干均匀度仪。
Uster条干均匀度仪是主机上装有4～8组平行极板组成的电容器或称为测量槽,在规定条件下(一般为标准大气条件),电容量的相对变化量与纱条在极板中的体积或质量成正比[3]。由此,测得纱条的粗细(质量)的变化。
简评:Uster条干均匀度与样本长度有关,属于测量8mm片段(样本)的外不匀。
2.4光电子条干均匀度测量法
EIB-S光电子条干均匀度仪(电子检视板)由纱线输送系统、CCD视频采集图像系统和数据处理、记录、储存,以及屏幕显示等硬件组成。EIB-S的测量原理就是利用CCD摄取纱条的投影宽度。对较厚、松、表面多毛羽的,纱条边界的划分存在误差。
简评:光电子条干均匀度测量法与样本长度无关。但对摄取纱条的处理,有可能涉及长度因素。随着现代获取图像和处理技术的发展,此类方法将会占有越来越重要的地位。
3纱线变异―长度曲线
3.1纱线变异―长度曲线含义
纱线不匀的分析多用变异系数表示。变异系数CV又称离散系数, 指均方差σ对数据平均值x的百分比。纱线变异―长度曲线较好地表达了细度不匀与须条样本长度的关系。
纱条细度不匀率与取样的长短(片段长度)密切相关。片段长度越长,则片段间的不匀率CVB(l)越小,而片段内的不匀率CVI(l)越大,其中l为片段长度。所以不同片段长度间的细度不匀率是没有可比性的。
理论上纱条的总不匀CV是不随片段长度的改变而变的,为定值。其与片段间细度不匀(简称外不匀)CVB(l)和片段内不匀(简称内不匀)CVI(l)的关系见公式2。
CV2=CVB(l)+CVI(l)2 (2)
当l=0时,CVI(l)=0,CV= CVB(0);当l∞时,CVB(∞)=0,CV=CVI(∞)。变异系数的平方称为变异,则令CV=V;CVB(l)2=B(l);CVI(l)2=I(l),可得公式(3)。
V=B(l)+I(l)=B(0)=I(∞) (3)
由变异对长度l作曲线,称为变异―长度曲线,如图1所示。
在实际测量中,只能取一定长度的纱条,测量其间的不匀率,即片段间的不匀CVB(l)。常规的切断称重法,因l具有一定的长度值,故不能反映纱条的总不匀CV;Uster条干均匀度仪的测量,l=8mm,其外不匀CVB值已大致接近纱条的总不匀率;光电投影取决于光带的宽度或CCD的感应宽度像素值,一般l
简评:纱线变异―长度曲线较好地表达了细度不匀与须条样本长度的关系。
3.2样本长度应用实例
作为线性体,纱线变异―长度曲线较好地表达了细度不匀与须条样本长度的关系。可以通过纱线变异―长度曲线,说明材料在强力测试中,样本的确定依据及主要性。
由纱线变异―长度曲线可知片段内不匀随样本长度增加而增加。在纱线拉伸测试中,上下夹头握持的纱条长度及其重要,它直接影响纱线强力测试值的变化。如果样本长度增加时,纱线内不匀增加,这意味着夹持片段内的弱节在增加,而薄弱环节的增加及变大,意味着测得的纱线强度值在变小。
如Majumdar的研究就表明了拉伸试样长度对纱线强度的影响[4]。
图2表明了在不同的拉伸速率下,同一细度(14.8×2tex)的股线在不同拉伸长度下的断裂强度。三种拉伸长度比较,不论是何种拉伸速率,14.8×2tex涤/ 粘喷气纺股线在拉伸长度为100mm时,强力最大;拉伸长度为250mm时,强力居中;拉伸长度为500mm时,强力最小。
拉伸速率下的断裂强度
图3表明了涤/ 粘喷气纺股线在相同的拉伸速率下,不同细度的股线在不同拉伸长度下的断裂强度。在拉伸速率500mm/min时,三种拉伸长度比较,不论是何种细度的股线,拉伸长度为100mm时,强力最大;拉伸长度为250mm时,强力居中;拉伸长度为500mm时,强力最小。
在500mm/min拉伸速率下的断裂强度
图2和图3,表达了相同的结论,它可以证明在拉伸试验中,如果试样长度增加,则内不匀增加,即出现弱节缺陷的概率变大,测得的强力值就偏小。
简评:纱线内在质量即缺陷是属于内不匀。测试强度大小与内不匀相关,即与长度样本相关。
4织物均匀性与样本
借鉴纱线变异―长度曲线,同样可以推出如下结论:
织物(含非织造布)总不匀是个定值;样本越大,样本间的不匀越小,而样本内的不匀越大。因此,表达织物的一些指标也必须关注样本的大小。
例如,对机织物,测量其每平方米克重时,标准为100cm2样本。如果取样大于100 cm2,则织物重量不匀就偏低;如果取样小于100 cm2,则织物重量不匀就偏高。非织造布的均匀性测量,目前没有标准,取样100 cm2(与机织物一样)或者1m2(与棉网一样)都有,这种数据不具有可比性,显然取样100 cm2的不匀远大于取样1 m2的不匀。
因此,纤维集合体不匀的测试必须关注样本大小问题,同时要大力发展现代获取图像和处理技术。
参考文献:
[1]于伟东.纺织材料学[M].北京:中国纺织出版社,2006(5):201-214.
[2] 路剑锋,张一心.纱线条干均匀度检测技术的研究[J].北京纺织.2003,24(3):45-46.
[3] 姜岩,于日明,姜丽,等.变形纱表观条干均匀度和质量条干均匀度研究[J].纺织学报,2009,30(4):37-40.
[4] A.Majumdar,耿俊新,季英超,等.拉伸速率和试样长度对涤/粘喷气纺股线强度和断裂伸长的影响[J].国外纺织技术,2004(6):33-35.
(作者单位:武汉科技学院)