生丝强伸力单丝与复丝检测结果的比对分析

蒋小葵++++庞晓红++++刘光秀++++苟圆++++甘霖++++刘灵

摘要：

通过大量生丝强伸力的单丝与复丝检测比对，发现单丝断裂强度明显大于复丝，单丝断裂伸长率略低于复丝，单丝断裂强度和断裂伸长率的变异系数都明显大于复丝，并且单丝发现有低断裂强度值和低断裂伸长率值，而對应的复丝检测丝批中未见异常，单丝强伸力检测更能真实反映丝条的机械性能。建议用单丝强伸力检测方法取代现行复丝强伸力检测方法，且应把变异系数纳入生丝强伸力的质量考核指标中。

关键词：生丝；强伸力；单丝；复丝；检测；比对

1 引言

生丝因其天然蛋白纤维的特点，具有较好的强度和较大的应变能力，织造出来的丝织物具有柔中带刚的优良特性[1]。但是在蚕茧收烘、煮茧、制丝加工生产过程中，若工艺或处理不当，丝条的优良机械性能容易受到损害，比如高温烘茧时间过长，容易产生丝条脆弱；缫丝张力过大，丝条容易产生塑性变形等[2]。而生丝强伸力好坏直接影响到织造效率和织物品质和风格，织绸用户非常关注强伸力指标。长期以来，我国生丝强伸力检测都是采用复丝检测方法，即采用n根生丝同时被拉伸，用其断裂时的平均值折算为单根生丝的断裂强度和断裂伸长率，这种检测方法优点是检测效率高，但由于是取n根生丝的平均值，没有完全真实反映丝条实际受力状况[3]，在织造过程中是每根生丝单独承受负荷，用户关心的是单根生丝的受力状况，复丝检测方法与用户的关注点脱节。本研究通过大量开展生丝的单丝强伸力检测与复丝强伸力检测比对，分析两种检测结果的质量特点，试图建立起单丝强伸力检测方法的质量考核体系，为制丝改进生产和织造投产提供更可靠的强伸力检测数据。

2 试验准备

试验材料：样丝来自四川、云南、广西、贵州、重庆等产地的蚕茧所缫制的生丝，共计缫制100批样丝，分别为20/22规格80批（其中3A、4A、5A、6A等级各20批）、27/29规格10批，40/44规格10批。

试验仪器：DJ104生丝切断机（四川康乐医疗器械有限公司），QDJ920Ⅱ生丝纤度机（四川康乐医疗器械有限公司），HT-200电子天平（成都普瑞逊电子有限公司），FPA ME全自动强伸度仪（德国TEXTECHNO）。

环境条件：环境温湿度对生丝强伸力的影响显著，环境温度高，生丝强伸力下降，相对湿度大，生丝断裂伸长增加，强力下降[3]。本研究的生丝强伸力检测试样需在温度（20±2.0）℃、相对湿度（65±4.0）%的环境下平衡12h以上，所有的强伸力测试工作都在恒温恒湿实验室内进行。

3 试验部分

3.1 试验参数

复丝强伸力检测参数。采用我国现行标准GB/T 1798—2008《生丝试验方法》规定的复丝强伸力检测参数。生丝测试长度100mm；测试速度150mm·min-1；每批测试次数10次；丝绞回数20/22den（22.2/24.4dtex）：400回、27/29den（30.0/32.2dtex）和40/44den（44.4/48.8dtex）：200回。

单丝强伸力检测参数。现行对单丝强伸力检测研究中，常用拉伸速度有500mm·min-1、2500mm·min-1、5000mm·min-1 [4-8]，样本容量有100、200、400次[9]。通过调查走访织绸企业，5000mm·min-1的拉伸速度下丝条的受力状况基本与目前高速织机织造过程中丝条的实际受力状况接近。根据周颖等人[9]对单丝强伸力样本容量的研究，当拉伸速度为5000mm·min-1时，要获得较高的检测精度，样本容量最好要≥136次，结合《生丝试验方法》，本课题拟采用200次的单丝样本容量。经过试验，以5000mm·min-1速度拉伸200次的耗时不超过40min。而拉伸400次样本容量无论哪种检测速度下单批生丝的检测时间都超过了1h，检测效率太低，可不予考虑。因此单丝强伸力检测参数设置为：测试长度500mm，测试速度5000mm·min-1，每批测试次数200次。

3.2 试验方法

将所缫制的长绞样丝在恒温恒湿实验室充分平衡后，在DJ104生丝切断机上卷取为丝锭，每批卷取10～20个丝锭。设置参数。在开始强伸力检测前，需要在强伸力仪上设置相关检测参数。无论是复丝强伸力检测还是单丝强伸力检测，其预加张力[10]都按照（0.05±0.01）cN·dtex-1的要求设置。在切断卷取的丝锭中每批随机抽取10个丝锭，在QDJ920Ⅱ生丝纤度机上摇取100回小绞丝10绞，在HT-200电子天平上称计重量后，立即在FPA ME全自动强伸度仪上进行复丝强伸力检测，接着在该仪器上对同样品丝锭进行单丝强伸力检测，以减少温湿度波动带来的环境误差。

3.3 结果与分析

100批生丝试样的单丝和复丝强伸力检测结果如表1和表2。

3.3.1 单丝断裂强度与复丝断裂强度检测结果比较

单丝断裂强度平均值4.22cN/dtex，复丝断裂强度平均值3.57cN/dtex。单丝断裂强度明显大于复丝断裂强度，主要有两方面原因：（1）与复丝检测方法有关，在复丝检测中n根生丝同时被拉伸，由于各根单丝的强度和伸长并不一致，不会被同时拉断，低强伸力的丝条先行断裂，其余丝条必须继续承受该负荷至分别被拉断，致使n根复丝断裂时所得到的平均强度比单根生丝平均强度小，但又高于其中最弱的强度；（2）拉伸速度不同，拉伸速度越大，丝条的应力越大，强力增大，复丝拉伸速度为150mm·min-1[11]，单丝拉伸速度为5000 mm·min-1，单丝拉伸速度是复丝的33.3倍，所以单丝断裂强度大于复丝断裂强度。由此可见，生丝强伸力单丝检测与复丝检测是两种不同的检测方法。

3.3.2 单丝强度变异系数与复丝强度变异系数检测结果比较

单丝强度变异系数明显大于复丝强度变异系数。单丝强度变异系数平均值8.28%，复丝强度变异系数平均值4.54%，单丝强度变异系数平均值接近复丝的两倍，说明单丝强度检测结果波动很大。100批试样中单丝断裂强度分布范围为0.44cN/dtex ～6.57cN/dtex，复丝为2.51cN/dtex～4.29cN/dtex。单丝强度变异系数明显大于复丝也有两方面原因：（1）单丝强伸力检测方法中每根被测丝条的强伸力检测值都要被显现，试样中低强度和强度特别好的结果就直观地呈现出来了，而复丝检测结果是用平均值表示，即或有低强度或强度优异者的丝条，由于检测值被平均综合，结果没有被直观呈现出来，所以复丝强度波动范围缩小，变异系数也变小；（2）样本容量不同，一批生丝单丝检测200次，每次检测试样长度0.5m，共计检测试样长度100m；复丝检测10次，每次检测试样长度0.01m，每次检测试样根数不同规格有所不同，具体为26.6dtex及以下生丝400根，27.8dtex～55.5dtex生丝200根，56.6dtex～76.6dtex生丝100根，由此计算出相对应的复丝检测试样长度总计分别为40m、20m、10m，单丝检测的试样长度是复丝的2.5～10倍，单丝样本容量大，高低强度值相对增多，检测值分布更分散，导致变异系数大，说明变异系数能更真实反映丝条强度不匀性状。endprint

3.3.3 单丝低强度值与复丝低强度值的比较

单丝检测更能反映出丝条中强力弱点部位。100批试样中有两批丝在单丝检测中发现存在强度低于0.88cN/dtex的超低强度值，这样的强度在织造过程中会带来较大危害。其中一批为样品号“1-23”，其最低强度值为0.44cN/dtex，综合等级3A，但该批丝对应的复丝强度最小值为2.97cN/dtex，另一批为样品号“213”，综合等级5A，最低强度值为0.58cN/dtex，但该批丝对应的复丝强度最小值为4.22cN/dtex，复丝检测都未发现低强度。而100批试样中复丝检测强度最低值为2.51cN/dtex，为样品号“9-21”丝批，综合等级3A，其对应的单丝检测强度最低值为2.30cN/dtex，复丝及单丝检测都发现有低强度，说明单丝检测更能真实反映丝条的实际受力状态，更能暴露出丝条低强力性能。

3.3.4 单丝断裂伸长率与复丝断裂伸长率检测结果比较

单丝断裂伸长率平均值较复丝低，但无强度值差异明显。单丝断裂伸长率平均值21.29%，复丝断裂伸长率平均值22.31%，单丝断裂伸长率低于复丝约1个百分点。但单丝伸长率与复丝伸长率分布没有明显区分界限，复丝伸长率分布在23.0%以上稍多一点，单丝伸长率在21.0%以下多一点，单丝与复丝伸长率分布明显交集在21.0%～22.5%区间。

分析单丝伸长率稍低的原因：一是拉伸速度不同，单丝拉伸速度是复丝33.3倍，速度越快，意味着丝条承受的负荷越大，断裂越快，单丝断裂时间1.0s～1.6s，复丝断裂时间8.0s～10.0s，断裂时间越短丝条缓弹性与塑性变形越小，因而变形小，伸长减少；二是测试长度不同，单丝单次测试试样的长度为500mm，是复丝的5倍，试样长度越长，纇节等疵点出现的几率越大[12-13]，生丝的强度与伸长率都会因此下降。另外，试样长度越长，拉伸变形的总变形减小，伸长率也减小。

3.3.5 单丝伸长率变异系数与复丝伸长率变异系数检测结果比较

单丝伸长率变异系数特别突出，超过复丝的两倍。单丝伸长率变异系数9.93%，复丝伸长率变异系数4.69%，单丝伸长率变异系数大于复丝的两倍，也大于单丝强度变异系数8.28%，说明单丝伸长率检测结果更分散，分布范围更大，为1.47%～28.01%，而复丝为17.57%～26.28%。单丝检测伸长率变异系数远大于复丝，原因与强度变异系数相同，但单丝伸长率变异系数如此突出，说明单丝检测对伸长变化情况的捕捉更灵敏。

3.3.6 单丝低伸长率分布与复丝低伸长率分布的比较

单丝低伸长率值问题突出。100批试样中，各批单丝伸长率最小值的平均值为13.18%，复丝伸长率最小值的平均值为20.57%，两者相差悬殊。单丝检测中发现了更多的低伸长率值，100批试样中有83批伸长率最小值低于15.0%，9批丝伸长率最小值低于10.0%，其中有6批试样为3A等级生丝，根据对丝批质量追踪和原料分析，考虑为丝批上的糙疵和蚕茧霉变造成了单丝低伸长率，而其对应的复丝伸长率未发现一例低伸长率，复丝检测方法基本掩盖了低伸长率问题，单丝检测更能反映出生丝伸长率的实际状况。

3.3.7 高等级生丝强伸力检测结果分析

高等级生丝强伸力质量更稳定。表1中100批试样的等级是已出具检验证书上的等级，是根据该批生丝各项品质技术指标的综合定级。从表2可以看出，等级越高，无论是单丝还是复丝其强度和伸长率的变异系数越小，最小值的平均值越高，说明高等级生丝的强伸力值波动小，机械性能更稳定。粗规格生丝强度和伸长率变异系数较20/22规格的3A/4A等级小。

4 结论

本研究通过设置合理的检测参数，尽可能减少设备间误差的影响，在同台强伸力机上开展了100批生丝的单丝与复丝强伸力检测，并对检测结果进行比较分析。在生丝断裂强度和断裂伸长率检测中，单丝检测方法与复丝检测方法是两种不同的检测方法。单丝强伸力检测方法优于复丝强伸力检测方法，更能真实反映生丝的机械性能，可采用单丝强伸力检测方法代替现行复丝检测方法，且应把变异系数纳入生丝强伸力的质量考核指标中。

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（作者单位：蒋小葵，南充出入境检验检疫局；庞晓红、刘光秀、苟圆、甘霖，四川出入境检验检疫局；刘灵，内江出入境检验检疫局）endprint