单纱强伸性能测试

1概述

单纱拉伸的性能指标是评定成纱等级的主要依据之一，它对于纱线的生产、工艺的制定、工艺的调整、织造工艺及生产效率等都有着重要意义。评价纱线拉伸性能的指标主要有平均断裂强力、平均断裂伸长率、断裂强力变异系数、断裂伸长变异系数、平均断裂时间等，此外在某些特定的场合下还需要断裂功、断脱强力、初始模量等指标。拉伸性能中的最小强力、最小伸长率等弱环指标可作为后道工序（织造）的参考指标。

2目的与要求

通过测试，掌握单纱强伸性能的测定方法，了解单纱强力仪的结构和工作原理，并学会分析拉伸性能的各项指标。

3采用标准

3.1采用标准：GB/T 3916、ISO 2062《纺织品 卷装纱 单根纱线断裂强力和伸长率的测定》

3.2  相关标准：GB 6529《纺织品的调湿和试验用标准大气》、FZ/T 10014《棉及化纤纯纺混纺纱线交付验收抽样方案》、FZ/T 10013.1《温度与回潮率及化纤纯纺、混纺制品断裂强力的修正方法本色纱线及染色加工线断裂强力的修正方法》、GB/T 4743《纺织品 卷装纱 纱线线密度的测定 绞纱法》

4仪器与用具

4.1YG061F型电子单纱强力仪(如图29—1所示)

4.2取样盘

仪器来源：

YG061Z型全自动单纱强力仪

YG061F/PC型 电子单纱强力仪

YG061F型 电子单纱强力仪

YG061C、T型 电子单纱强力仪

YG061J型 电子单纱强力仪

图29-2电子单纱强力仪工作原理流程图

5原理

被测试样的一端夹持在CRE型电子单纱强力仪的上夹持器上，另一端加上标准规定的预张力后用下夹持器夹紧，同时采用100%隔距长度（相对于试样原长度）的速率定速拉伸试样，直至试样断裂。由于夹持器和测力传感器紧密结合，此时测力传感器把上夹持器上受到的力转换成相应的电压信号，经放大电路放大后，进行A/D转换，最后把转换成的数字信号送入计算机进行处理。仪器可记录每次测试的断裂强力、断裂伸长等技术指标，测试结束后，数据处理系统会给出所有技术指标的统计值（仪器工作原理流程见图29-2）。仪器联接电脑后，还能增加多项测试功能，并且实时显示、图解、记录拉伸全过程，可以实现数据、图形长期存储，更有利于网络化管理。

6取样

6.1按表29-1抽取一箱或多箱组成大样，作为被测样品的代表。

表29-1抽取规定

6.2如果只需要平均值，应从大样的各箱中尽量均匀地抽取10个卷装，作为实验室样品卷装。

6.3  生产按产品标准的要求，采用等距取样；贸易方面的检验取样，按照FZ/T 10014抽取。

7试样

7.1测试的试样最少数量为：短纤维纱线50根，其他种类纱线20根；或根据产品标准确定数量。试样应均匀地从10个卷装中采集。

7.2在纱线不造成损伤的前提下，用取样盘来盛取试样。

8环境及修正

测试应在GB 6529标准要求的标准大气下进行，在非标准大气条件下测得强力应按照FZ/T 10013.1进行修正（见附录）。仲裁试验采用二级标准大气。

9程序与操作

9.1预热仪器：测试前10min开启电源预热仪器，同时显示屏会显示测试参数。

9.2确定预张力:调湿试样为(0.5±0.10)cN/tex，湿态试样为 (0.25±0.05)cN/tex。变形纱施加预张力要求既能消除纱线卷曲又不使之伸长，如果没有其他协议，变形纱建议采用下列预张力（线密度超过50tex的地毯纱除外）。

表29-2变形纱预张力计算（根据名义线密度）

9.3设置参数

9.3.1隔距：根据测试需要设置，一般采用500mm，伸长率大的试样采用250mm。

9.3.2 拉伸速度：根据测试需要设置，一般情况下500mm隔距时采用500mm/min速度，250mm隔距时采用250mm/min速度，允许更快的速度。

9.3.3  输入其它参数：例如次数、纱号等。

9.3.4选择测试需要的方法：例如定速拉伸测试、定时拉伸测试、弹性回复率测试等。

9.4按“试验”键，进入测试状态。

9.5纱管放在纱管支架上，牵引纱线经导纱器进入上、下夹持器钳口后夹紧上夹持器。

9.6按9.2在预张力器上施加预张力（预张力器在测试前调准、备用）。

9.7 夹紧下夹持器，按“拉伸”开关，下夹持器下行，纱线断裂后夹持器自动返回。在试验过程中，检查钳口之间的试样滑移不能超过2mm，如果多次出现滑移现象须更换夹持器或者钳口衬垫。舍弃出现滑移时的试验数据，并且舍弃纱线断裂点在距钳口或夹持器5mm以内的试验数据。

9.8重复9.5～9.7，换纱、换管，继续拉伸，直至拉伸到设定次数为止，测试结束。

9.9打印出统计数据。测试完毕，关断电源。

注：当仪器需要校准时，可执行下列校准程序：预热30min后，仪器在复位状态下按“清零”键，上夹持器放上1000cN砝码，数据显示稳定后，按“满度”键，然后按“校验”键，最后按“复位”键退出。

10结果及计算

10.1断裂强力

（29—1）

式中：—断裂强力平均值，cN；

—各次断裂强力值，cN；

—拉伸次数。

注：1.如不在标准的温、湿度条件下，测得结果应按附录进行修正。其他材料参照FZ/T10013.1。

2.断裂强度是指纱线断裂强力与其线密度的比值，通常以cN/tex表示。

10.2断裂伸长率：

（29—2）

式中：—断裂平均伸长率，%；

—各次断裂伸长率，%；

—拉伸次数。

10.3断裂强力和断裂伸长的标准差和变异系数公式：

（29—3）

（29—4）

式中：——标准差；

——各次测得数据值；

——测试数据的平均值；

——测试根数，至少为50根；

——变异系数，%。

11测试报告

11.1记录：仪器测试参数，包括测试日期、仪器型号、试样名称、规格，温度、湿度等。

11.2结果：断裂强力、断裂强度、断裂伸长率、断裂强力和断裂伸长的变异系数等。

12相关知识

12.1不同拉伸测试机理的仪器比较

12.1.1标准与仪器：GB/T 3916方法标准等效采用ISO 2062标准，适用于它所涵盖的各种产品标准。标准中规定使用CRE(等速伸长)型强力仪，旧标准中规定使用的CRL型（等加负荷）、CRT型（等速牵引）的仪器仅作为过渡，可根据协议采用。GB/T 3916标准采用定速拉伸，摒弃了旧标准的定时拉伸。三种不同的检测机理，测得结果有较大差异，如：过去广泛使用的CRT型仪器采用定时拉伸，仪器不可避免存在着机械摩擦和自停机构的“倒磅”负值误差，另外测力机构的惯性造成的不确定性误差和操作者的人为误差，往往也不容忽视。

12.1.2 CRE型单纱强力仪的优点：CRE(等速伸长)型强力仪大都采用非电量电测技术，其测力传感器的机械摩擦和惯性影响几乎可忽略不计，操作者的人为误差因素也较少，因此测得结果较为准确。加上电测系统一般都可与计算机连接，因此工作效率高，尤其强大的数据分析保存功能，是CRT机械式强力仪完全无法比拟的。

12.2 拉伸速度对断裂强力的影响：纱线试样以比较低的速度拉伸时，由于纤维之间的抱合力增加速率比较小，试样中部分纤维是以抽出的形式导致试样断裂；当纱线试样以比较高的速度拉伸时，纤维之间的抱合力迅速增加，在力的作用下试样中纤维断裂的比例增加，因此试样的断裂强力增大。此外，纱线拉伸过程中纤维的抽出和断裂所需的力值还与试样的捻系数有关。

12.3 CRE型单纱强力仪有半自动和全自动之分：半自动仪器摒弃了复杂的自动换管、引纱辅助系统，简化了仪器结构和控制电路，降低了成本，增加了可靠性。仪器在工作过程中换管、引纱等工序可通过人、机交叉的方式同时进行，从而提高仪器的工作效率；其缺点是操作工劳动强度较大。全自动仪器自动化程度高，虽然操作工劳动强度小，但是可靠性比半自动型稍差，且价格比较昂贵。

12.4 不同试验材料的检测对仪器的基本要求：仪器首先要满足试样断裂所需的强力要求。伸长率较大的试样要减小试验隔距长度。伸长率比较小的试样，仪器测力系统应有足够的采样速率，对于采样速率不能满足要求的仪器，有时可通过降低拉伸速度的方式进行弥补。

12.5 不同试验材料的检测对仪器夹持器的要求：短纤维纺制的纱线对夹持器没有特殊要求；化纤长丝试样的夹持器要采用硬度合适的软垫衬，并在拉伸过程中持续加压，使之夹紧；断裂强力比较高的试样要采用迂回夹持或拴柱式夹持，试样在夹持器引出的沟槽中抱合。总之，要保证试样既不滑脱，又不在钳口边断裂。

12.6 有的厂家现在研制出便携式电子单纱强力仪，可用来现场测试空气捻结器的接头强力。随着新材料的不断涌现，对测试技术的要求越来越高，而计算机技术的介入使仪器的精度也越来越高，功能越来越强大，大多数希望得到的功能都比较容易实现。

13思考题

13.1试分析影响强力测试结果的因素有哪些？

13.2试叙述CRE型单纱强力仪的工作原理