关于长丝强力测试的影响因素

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摘要:

研究了美国材料与试验协会标准(ASTM D885-07)和国际化纤标准局标准(BISFA-2004),对锦纶6工业长丝强力测试的不同参数进行了对比测试,得出了不同参数对测试结果的影响、程度及原因分析。

关键词: 断裂强力;温湿度;空调风速;拉伸速度;载荷传感器量程

随着对外贸易的发展,青岛某厂生产的工业长丝出口到美国、泰国、印尼、韩国、埃及、法国、澳大利亚等国。由于这些国家对产品质量标准不同,客户就按照不同的标准测试。例如:美国、泰国、印尼、埃及按照美国材料与试验协会标准ASTM D885-07;法国、韩国、澳大利亚按照国际化纤标准局标准BISFA-2004。这两个标准共同的参数有6个,即试样位置(表层废弃25m后,垂直深度不超过6mm)、预加张力(0.05±0.01g/D)、预加捻数(60 t/m)、夹距(250mm或500mm)、强力取值(材料断裂时的最大值)、废弃数值(断裂在夹钳处或距离夹钳10mm之内),不同的参数有4个,即标准大气、风速、拉伸速率、载荷量程,为此笔者针对两个标准的不同参数进行了对比测试,观测其对强力测试的影响并分析原因。

1样品品种及测试次数

在不同参数条件下测试时,都使用某厂提供的样品共3个品种,分别为1400dtex/210F、1870dtex/280F、2100dtex/314F,每个品种3个实验室样品,每个实验室样品分成10个样品,每个样品分成5个试样进行测试,即每个实验室样品共测试50次,求得每个实验室样品的平均值,再求得每个品种3个实验室样品的平均值。这些数据经格拉布斯检验法统计分析,未出现异常值。

2不同参数比对测试情况

ASTM和BISFA标准中有下列4项测试参数是不同的,即标准大气、风速、拉伸速率、载荷传感器量程,为此对各参数一一进行对比试验。

2.1标准大气

ASTM规定温度(24±1)℃ ,相对湿度(55±2)%[1],BISFA 规定温度(20±2)℃,相对湿度(65±2)%[2]。不同标准大气条件下的强力测试结果见表1。

在两个标准的温湿度条件中,BISFA比ASTM温度低4℃,尽管相对湿度高10%,经计算,其绝对湿度是11.245g/m3,比ASTM的绝对湿度11.99g/m3低。因此,从表1可见由于BISFA温湿度条件比ASTM温度低、绝对湿度小导致3个品种的样品的强力测试结果偏高+1.79%~ +1.87%。

根据纺织纤维学的理论,温度升高,纤维分子柔曲性提高,分子间结合力减弱,纤维强力下降。湿度变化时,不同种类的纤维所表现的规律不一样,对于锦纶,含湿愈大,分子间结合力愈弱,纤维强力降低[3]。

2.2风速

ASTM规定夹头处风速小于250mm/s[1],BISFA 没有规定,在夹头处风速分别为10mm/s、100mm/s、1000mm/s三种情况下进行测试,测试结果见表2所示。

从表2可见,风速为10mm/s时各品种强力比100mm/s时略有下降,幅度为 -0.56%~-0.86%,风速为1000mm/s时各品种强力比100mm/s时都明显上升,增高幅度达到 +1.84%~ +3.08%。这是由于高夫-朱尔效应,拉伸过程中风速影响强力和伸长,影响的程度随纤维的种类而异,对于尼龙在风速小于250mm/s时,测试结果无重大偏离[1]。因此,风速会对测试结果造成影响,实验室的空调选型恰当,风通量控制稳定,是实验室测试的重要环节。

2.3拉伸速率

ASTM规定夹头拉伸速率300mm/min[1],BISFA规定夹头拉伸速率500mm/min[2]。测试结果见表3。

在两个标准的拉伸速率条件中,BISFA比ASTM高。从表3可见,3个品种的样品的强力测试结果BISFA比ASTM偏低,幅度为-0.23%~ -0.38%。

我们知道在测试过程中拉伸尼龙会产生热效应,较慢的速度能及时将热量带走,如同之前比对测试时较高的风速一样,由于高夫-朱尔效应造成测试结果强力值较高。

2.4载荷传感器量程

ASTM规定测试结果在量程的10%~90%之内[1],BISFA规定测试结果在量程的20%~90%之内[2]。

两个标准对载荷传感器量程的规定差别不大,但是某厂使用的是5000N的载荷传感器量程,经与我所使用的500N的载荷传感器量程对比,测试结果见表4所示。

从表4可见,使用5000N的载荷传感器量程测试的结果都较500N的载荷传感器量程强力值高,强力值越低(品种越细)偏差幅度越大。

按照ASTM D885-07的要求,5000N的载荷传感器测试的强力范围是500N～4500N,500N的载荷传感器测试的强力范围是50N～450N,按照BISFA-2004的要求,5000N的载荷传感器测试的强力范围是1000N～4500N,500N的载荷传感器测试的强力范围是100N～450N。而3个品种的强力在100N～200N之间。不同量程的载荷传感器是造成测试结果差异的主要原因之一。

3结论

对于锦纶6长丝,通过以上对比试验,可得到下面结论:

1)不同的标准大气可造成偏差,BISFA标准大气条件下比ASTM测试结果高,幅度为+1.79%～+1.87%;

2)强力测试结果随着风速的提高而增大,风速10mm/s比100mm/s时样品强力低-0.56%～-0.86%,风速1000mm/s比100mm/s时样品强力高+1.84%～+3.08%;

3)不同标准下的拉伸速率也造成偏差,BISFA速率比ASTM测试结果偏低-0.23%～-0.38%;

4)强力测试中最主要的影响因素是载荷传感器的量程,不合适的量程可造成高于3%的误差。

参考文献:

[1]美国材料与试验协会ASTM D885-07 Standard Test Methods for Tire Cords, Tire Cords Fabrics, and Industrial Filament Yarns Made from Manufactured Organic-Base Fibers [S].

[2]国际化纤标准局BISFA-2004 Testing methods for polyamide filament yarns[S].

[3]李汝勤,宋钧才.纤维和纺织品测试技术[M].东华大学出版社,2009,8.

(作者单位:青岛市纺织纤维检验所)