纱线动态与静态断裂强力的比较分析.pdf

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1、第2 7 卷第6 期 2 0 0 6 年6 月 纺织学报 J o u 邢a lo fT b x t i l eR e s e a r c h V 0 1 2 7N o 6 J u n 2 0 0 6 文章编号：0 2 5 3 9 7 2 lf 2 0 0 6 ) 0 6 0 0 6 4 0 3 纱线动态与静态断裂强力的比较分析 张毅，刘长伴 ( 天津工业大学，天津3 0 0 1 6 0 ) 摘要对纱线动态和静态断裂强力的测试原理进行比较，并通过数学分析方法对测试结果进行定量分析，指出 纱线动态断裂强力比静态断裂强力大约降低了2 0 一3 0 ，说明将动态断裂强力作为衡量纱线品质指标具有实际 指

2、导意义。同时提出采用c 1 1 T 纱线传导系统测试纱线动态断裂强力不仅可用不同的测试速度模拟纱线的使用情 况，而且能够更好地显示纱线弱节的强力性质，更能反映纱线在生产中的强力品质。 关键词断裂强力；动态；静态；纱线；协方差；相关系数 中图分类号：佟1 0 1 9 2 2 3文献标识码：A C o m p a r a t i V ea n a l y s i so fd y n a m i ca n ds t a t i cb r e a l 【i n gs t r e n g t ho fy a r n s Z H A N GY i ，U UC h a n g - b a J l ( m 彬

3、nP o 加e c n 如踟沁H 渺，彬n3 0 0 1 6 0 ，劬i ) A b s t r a c t Ac o m p a d s o nw 嬲m a d eb e t w e 即t h et e s t j n gp 矗n c i p l e0 fd y n a m i cb r e a k i n gs t r e n 夸ha 母dt h a to fs t a i c b r e a k i n gs t r e n g t h ，a n dq u a n t i t a t i v ea n a l y s i so ft h et e s tr e s u l t s w a

4、 sc o n d u c t e dv i am a t h e m a t i cm e t h o d I tw a s f o u n dt h a tt h ed y n a l i cs t r e n g t h0 fy 姗sw a s2 0 一3 0 l o w e rt h a nt h a t o ft h es t a t i c T h i ss h o w st h a ti n e v a l u a t i n gy 踟q u a l i t yi n d e x ，d y n a l I l i cs 溉n 曲i sm o r eu s e f u li np

5、r a c t i c e I ta l s op o i n t e do u tt h a tu seo fc 1 T r ( c o n s t a n tt e n s i o nt r a n s p o r t ) i nt e s t i n gd y n a r I l i cs t r e n g t l lo fy 帅sc a ns i I n u l a t e ，w i t hd i f k r e n tt e s t i n gs p e e d s ， t h ey 锄i nu s ea n dc 蛐d i 8 p l a yt h es t r e n 疹ho

6、fw e a kp o i n t so fy a m ，r n o r et m l yr e n e c t i n gt h es t r e n 殍hs t a t eo f y a md u r i n gp r D d u c t i o n K 9 yw o r d sb r e a k i n gs t r e n g t h ；d y n a r n i c s ；s t a t i c s ；y a m ；c o V a d a n c e ；c o n e l a t i o nc o e m c i e n t 纱线断裂强力是衡量纱线品质、预测纱线在使 用中断头发生率的

7、重要指标。当纱线被拉伸时，拉 伸力所做的功累积到一定程度后，纱线内部结合能 抵抗不住时就会出现断裂。 虽然G B T3 9 1 6 1 9 9 7 单根纱线断裂强力和断 裂伸长率的测定在G B3 9 1 6 1 9 8 3 的基础上做了 修订，将以前的定时拉伸改为定速拉伸，以便更好地 反映纱线的力学性质旧o 。但是由于纱线在后续的使 用过程中都是处于不同速度下的动态受力，采用某 一特定速度所测得的纱线静态强力很难反映纱线的 实际使用状态，也不能如实反映常出现在纱线上的 弱节情况，而强力的测试实质应主要反映纱线弱节 的强力情况b 1 。也正是这些弱节在实际生产中产生 断头，所以有必要模拟纱线在后

8、道工序的使用情 况，在运动状态下测试纱线的动态断裂强力，并将之 与静态断裂强力进行比较，以获得二者关系，更好地 指导生产。 1实验部分 1 1 仪器与试样 u s t e rT e n s o m a t 仪、美国产c ，I I 纱线传导系统、 C C D 体式显微镜。 3 0 个不同厂家生产的1 4 5 t e x 纯棉针织纱。 所有实验均在温度为( 2 0 2 ) 、相对湿度为 ( 6 5 士2 ) 的恒温恒湿室进行。 收稿日期：2 0 0 5 一0 9 一1 4修回日期：2 0 0 5 一1 2 3 l 作者简介：张毅( 1 9 5 9 一) ，男，副教授。主要从事纺织材料的结构、性能与

9、测试研究。 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 第6 期张毅等：纱线动态与静态断裂强力的比较分析【6 5 】 1 2实验数据 用c T T 纱线传导系统与u s t e rT e n s o 眦t 仪对同 种纱线的动态断裂强力和静态断裂强力进行测试， 其中C ，I I 采用1 0 0l I l l i n 的运行速度，初加张力为 1c N t e x 。实验结果如表1 所示。 表1同种纱线静态与动态断裂强力 c N 纱线编号P dP 纱线编号P dP

10、A l1 5 3 4 01 9 9 0 0A 1 61 5 5 0 01 9 1 8 3 A 21 9 0 4 02 6 8 o oA 1 71 5 9 2 01 8 7 o o A 31 3 5 4 01 8 6 0 0A 1 81 5 5 6 01 7 5 9 3 A 41 5 7 2 02 1 1 3 3A 1 91 5 3 2 01 8 6 0 3 A 51 5 0 2 01 9 9 3 2A 2 01 6 1 4 02 0 7 9 3 A 61 7 3 4 02 5 0 1 6A 2 I1 5 1 6 01 8 5 8 6 A 71 4 5 4 02 0 0 0 0 A 2 2 1

11、4 9 0 0 1 7 6 1 4 A 81 5 9 4 02 1 7 1 6A 2 31 7 7 6 02 3 2 o o A 91 9 1 6 02 4 7 o oA 2 41 6 6 o o2 2 9 3 7 A 1 01 4 5 0 02 0 8 3 0A 2 51 4 7 4 02 0 0 3 2 A 1 11 5 7 8 02 2 1 8 3A 2 61 5 2 2 02 4 5 5 0 A 1 21 2 1 8 01 7 1 5 2A 2 71 7 9 4 02 4 3 1 6 A 1 31 5 5 4 02 3 2 8 8A 2 81 5 2 2 02 2 4 0 0 A 1

12、41 7 0 6 02 2 3 8 3A 2 91 5 l ，6 02 2 5 9 0 A 1 51 5 6 6 02 1 4 3 3A 3 01 6 3 8 02 1 4 6 6 注：J p d 为动态断裂强力；P j 为静态断裂强力。 2结果分析 从表1 看出，纱线的动态断裂强力明显地小于 静态断裂强力，产生这种差别的主要原因是2 种测 试方法中纱线的断裂机理不同。纱线断裂强力的测 试主要反映纱线弱节的强力情况b - 。纱线的静态断 裂强力是在纱线一端固定、另一端施加张力的情况 下进行测试的，纱线的断裂要以纱线的伸长为代价。 在静态测试过程中，施加于纱线的张力随着纱线的 伸长会在纱线内部进

13、行分布，而不是直接作用到纱 线弱节，这样势必会使得到的断裂强力在数值上增 大。而纱线动态断裂强力是在运动状态下进行测试 的，避免了纱线所承受的张力由于伸长而在纱线内 部进行分布的情况，因为纱线在承受张力的同时在 不断地向前传递，这样可以把纱线的伸长部分及时 地导出，所以所测的纱线强力值是在恒定长度下取 得的。由于旌加于纱线的张力不会在纱线内部进行 分布( 或者说分布很少) ，而是直接作用于纱线的弱 节部分，这样会使得到的断裂强力在数值上相对较 小，图l 反映了二者的差别。为了对这种差别进一步 证实，对纱线的断口形态进行检测。图2 、3 为纱线 在静、动态不同拉伸速度下的断口形态。 3 0 0

14、2 5 0 Z 皇2 0 0 R 瞬 1 5 0 愍1 0 0 蛰 5 0 0 图1 纱线动态与静态断裂强力对比 ( a ) 1 0 0 蛐( b ) 3 n 咖1 i n 图2 纱线在不同拉伸速度下静态断口形态 ( a ) 1 0 0 I ，I n i n( b ) 3 m ，m i n 图3 纱线在不同拉伸速度下动态断口形态 从图2 、3 看出，纱线的动态断口比较整齐，即纱 线中的大部分纤维是同时被拉断，这说明在拉伸过 程中作用于纱线的张力在纱线内部没有进行分布， 而是直接作用于这一位置；而纱线的静态断口明显 地呈须丛状，这说明作用于纱线的张力在拉伸过程 中在纱线内部不断地进行分布，最后导

15、致部分纤维 断裂，而另一部分纤维则从纱体中抽拔出来。 为了能定量描述这种强力差异，将纱线的静态 张力P ；和动态张力P d 分别定义为变量x 和y ，并 应用数理统计方法进行协方差分析来寻求表1 中 P ；与P 。的特定关系 C o 秽( x ，y ) = E ( x y ) 一E ( X ) E ( y )( 1 ) 式中，锄( x ，l ，) 表示变量x 、l ，之间的协方差；x 、y 分别表示纱线的静态断裂强力P ；和动态断裂强力 P 。；E ( x l ，) 、E ( x ) 、E ( 1 ，) 分别表示变量x y 、x 、l ，的 数学期望b 1 。由式( 1 ) 计算出P i 与P

16、 。的协方差 c 面( P ；，P d ) 为2 5 9 6 3 。由于协方差远远大于0 ，说 明P ；与尸。呈正相关，即二者具有同时增加或同时 减少的特性。由于二者具有正相关性，用式( 2 ) 进一 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 【6 6 】 纺织学报 第2 7 卷 步对二者进行相关系数分析b 1 c 。，( x ，l ，) ：粤型 ( 2 ) qD x b 、 式中，c o r r ( x ，l ，) 表示变量x 、l ，之间的相关系数； 蹦

17、、D l ，分别表示x 、l ，的方差。 用式( 2 ) 计算可得c o r r ( P i ，P 。) 为0 7 5 ，可以判 定，二者不但成正相关，而且在一定程度上存在线性 关系。但是这种线性关系相对来说比较微弱，无法 用线性回归的方法求得它们之间具体的相关函数。 鉴于图1 中P i 与尸。二者的变化趋势基本一致，为 此用式( 3 ) 计算动态断裂强力比静态断裂强力减少 的百分比叩可确定二者的相对量值关系，计算结果 如表2 所示。 7 ：壹! 至簦旦墅主骂i 星i 笔甄三；i ! ；譬婴1 0 0 ( 3 ) 1 7 2 1 骊翮藕翮耵r 一1 U u 彻 u7 表2 动态断裂强力减少的百

18、分比 纱线编号日 纱线编号纱线编号 A 12 2 9 1 A 1 12 8 8 6A 2 11 8 4 3 A 22 8 9 6 A 1 22 8 9 9A 2 21 5 4 1 A 32 7 2 0A 1 33 3 2 7 A 2 32 3 4 5 A 42 5 6 lA 1 42 3 7 8 A 2 42 7 6 3 A 52 4 “A 1 52 6 9 4A 2 5 2 6 4 2 A 63 0 6 8A 1 61 9 2 0A 2 63 8 0 0 A 72 7 3 0A 1 71 4 8 7A 2 72 6 2 2 A 82 6 5 4A 1 81 1 5 6A 2 83 2 0 5

19、 A 92 2 4 3A 1 91 7 6 5A 2 93 2 8 9 A 1 03 0 3 9A 2 02 2 3 8A 3 02 3 6 9 从表2 看出，纱线的动态断裂强力比静态断裂 强力普遍小2 0 3 0 ，最大的甚至达到3 8 ，最 小的也有1 1 5 6 ，这种差别是不容忽视的。可以 说，纱线的动态断裂强力更加准确地反映了纱线的 强度指标，在纱线的实际应用中更具指导意义。假 如用静态断裂强力来预测纱线在后续生产中的断头 率，其结果一定会大大超出预测值，这会直接影响后 续生产。所以在纱线评价时应将纱线的动态断裂强 力作为重要的指标加以考虑。 3结论 1 ) 由于测试原理不同，纱线的

20、动态断裂强力和 静态断裂强力之间存在着较大的差异，动态断裂强 力比静态断裂强力普遍低2 0 3 0 。 2 ) 用c T T 测试纱线动态断裂强力可用不同的 测试速度模拟纱线的使用情况，能够更好地显示纱 线弱节的强力性质，更能反映纱线在生产中的强力 情况。 3 ) 实际生产中应将动态断裂强力作为衡量纱线 品质的重要指标。粼 参考文献： 1 周致新不同拉伸速度下棉型纱强力指标对比分析 J 陕西纺织，2 0 0 4 ，( 2 ) ：2 0 2 1 2 张艳纱线试验定速拉伸与定时拉伸强力结果差 异解析 J 纺织标准与质量，1 9 9 9 ，( 2 ) ：2 2 2 4 3 张娟芬，腾继群纱线强力测试

21、 J 物流科技，1 9 9 8 ， ( 1 ) ：2 8 3 0 4 瞿建增，阎磊精确检测原纱强力的技术 J 棉纺织 技术，2 0 0 0 ，2 8 ( 7 ) ：6 0 6 3 5 高玉斌概率论与数理统计教程 M 北京：科学出版 社2 0 0 4 5 5 ( 上接第6 3 页) 白质覆盖层，因此，利用腈纶表面接枝蛋白质的方法 制备蛋白质改性腈纶具有可行性。黼 致谢：马守芹、毕红艳、崔锦波、孙言从同学参加了实验 工作，特此表示感谢。 参考文献： 1 王其，李官奇大豆蛋白质改性纤维的保健功能和机 理研究 J ，针织工业，2 0 0 4 ，( 4 ) ：6 7 7 1 2 黄翔宇，张悦庭，沈新元，

22、等植物蛋白一腈纶复合纤 维及其制造方法 P 中国专利：c N1 4 3 1 3 4 3 A ，2 0 0 3 一0 7 2 3 3 M o r i ，K a m u ，N i s h i z a w ，e ta 1 F i b e rf o rc l o t l l i n ga n d D m d u c t i o nm e t l l o dt h e r e f o r e P u n i t e ds t a t e sP h t e n t ： A p p l N o 4 7 6 5 8 1 ，1 9 9 5 一0 6 0 7 4 石彦国，任莉大豆制品工艺学 M 北京：中国轻工 业出版社，1 9 9 3 3 7 1 3 7 7 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark