合成纤维长丝网络度测试方法比较分析

摘 要:

通过比较四种网络度测试方法测试原理、步骤及结果的差异性,得出了手工移针法适宜仲裁、仪器移针法与光电法适宜生产控制的结论。

关键词:合成纤维;网络度;移针法;EIB;比较分析

前言

合成纤维长丝(包括牵伸丝及低弹丝,不包括预取向丝)由于在织造过程中容易发生单丝分散,在后道加工过程中因与各运动部件摩擦出现单丝断裂进而断头,极大地降低了织造效率。断头数多到一定程度时还会产生较多布面疵点进而形成次布。为解决这一问题,20世纪80年代末期,在整个化纤长丝生产企业中引入了由日本帝人公司创造的在丝条上加网络度的新的生产方法。网络加工是一项有效提高合成纤维长丝抱合力的技术,其加工手段一般是通过在合成纤维长丝生产过程中加装的网络喷嘴装置来实现的,整个过程包括:高速移动的丝条经过喷嘴,被从喷嘴中喷射出的压缩空气吹动形成具有一定牢度的结点(交络点)。网络丝的生产原理如图1、图2所示。

高速运动的丝条穿过安装有网络喷嘴的丝路,由于压缩空气在丝路中形成具有较快速度的气旋,从而使丝条产生一定密度的网络点。网络点的个数与牢度与丝条运行的速度、网络喷嘴规格(主要是喷嘴孔径)、压缩空气压力等密切相关。

根据网络度的多少及网络牢度的大小,具有网络度的合成纤维长丝又可分为无网丝、轻网丝、重网丝等数种。由于网络度的存在,极大地提高了丝条间的抱合力与抗摩擦力,从而有效地解决了织造过程中易出现断头的问题。

根据FZ/T 50001―2005《合成纤维长丝网络度试验方法》[1],常规的测试网络度方法可以分为三种,手工移针法、手工重锤法、仪器移针法,其测试原理基本相同。此外该标准以附录的方式增加了水槽法,该方法只适合于无弹性长丝,且由于试验过程中没有对丝条施加解脱力,利用该方法测试的丝条网络度个数偏大,因而在标准中是作为规范性的附录D出现的,算是对各种网络度测试方法的有益补充,该方法在国内很多小企业中应用广泛。

随着科学技术的不断发展及仪器制造工艺的不断改进,目前又有了利用光电原理测试网络度的技术,该技术仅利用在国外某些型号的网络度测试仪器上,并没有大面积推广和应用。我们盛虹化纤有限公司自2009年8月引进了一台美国劳森・亨普希乐尔(LAWSON-HEMPHILL)公司的电子检视板式纱线测试仪EIB。

本文研究了利用不同测试方法测试网络度的优劣,重点分析比较了全自动网度测试仪中光电法与移针计数法测试结果的差异性。

1试验

1.1样品

涤纶低弹丝,规格83dtex/72f,网络度中心值120个/m;涤纶牵伸丝,规格55dtex/48f,网络度中心值85个/m。

1.2仪器装置与试剂

EIB电子检视板式纱线测试仪,美国LAWSON-HEMPHILL公司;R-2072全自动结数质量分析仪,瑞士ROTSCHILD公司;立式量尺,最小分度值1mm,并附有夹持器;解脱力负荷,由重锤和针钩质量累加配套而成(要求:①一对质量相同的带圈解脱力重锤;②一个直径为0.6mm的不锈钢针钩,尖端部分可以容易地插入丝条;③预加张力负荷:张力夹);重负荷:重负荷张力夹;软水或纯净水;黑绒板、剪刀、镊子、秒表、红色印泥等。

1.3试样准备

按照新修订的GB/T 6502―2008《化学纤维长丝取样方法》[2]进行取样,每种规格产品随机从批量样品中抽取20个卷装作为实验室样品,并对每个卷装进行表面剥取200m~500m的操作,以避开生产过程中由于落丝操作时产生的表面受到损伤的丝条对试验结果的影响。

1.4网络度测试

1.4.1手工移针法

(1)测试原理

将加有规定解脱力负荷的针钩在规定长度的丝条中缓缓移动,每遇到网络结时,针钩即停止移动,经此计数网络结数。

(2)测试步骤

a) 从样品卷装中取出有效长度大于1.2m的试样,上端还夹入立式量尺的夹持器中,下端加上标准FZ/T 50001―2005式(1)规定的预加张力,30s后任取两点标记,两点间距为1m。

b) 将针钩对准试样的起点处(对应于量尺的零点)插入丝条,在针钩的两端挂上解脱力负荷,针钩缓缓下移,遇到阻碍时计数一个网络结点。

c) 取出针钩绕过网络结点,再次插入丝条进行下一个试验,计数网络结数并记录。

d) 重复上述试验,直至规定的试验次数。一般每个样品卷装测两次,如有失败试验,允许加测一次。

1.4.2手工重锤法

(1) 测试原理

沿丝条垂直方向施加规定的重负荷,在规定的时间释放后,目测计数规定长内的网络结数。

(2)测试步骤

a) 从样品卷装中取出有效长度大于1.2m的试样,上端还夹入立式量尺的夹持器中,下端加上标准FZ/T 50001―2005式(1)规定的预加张力,30s后任取两点标记,两点间距为1m。

b) 去掉张力夹,在丝条下端加标准FZ/T 50001―2005式(3)规定的重负荷,30s后去掉重负荷,将试样取下放在黑绒板上目测标记间网络结数并记录。

c) 重复上述试验,直至规定的试验次数。一般每个样品卷装测两次,如有失败试验,允许加测一次。

1.4.3仪器移针法

(1)测试原理

将加有规定解脱力负荷的针钩在规定长度的丝条中缓缓移动,每遇到网络结时,针钩即停止移动,经此计数网络结数。当针刺入丝中 (将被刺丝分开两半)的同时,仪器的程控马达带动移动罗拉驱动被测丝条向前移动 ,此时张力测试头检测丝条的张力,当被测丝条有一结经过针刺机构时,由于结本身具有一定张力,该张力达到仪器预先设定的条件时,即检测到有一结点,此时针刺快速缩回机构中,再快速刺出,由于丝条在缓缓移动,刚好能重新刺入原测出的结点后方约5～10 mm (可设定),如此往复,从而自动快速将丝条上每一结点测出并做记录及统计分析。

(2)仪器要求

a) 具备试样长度调节装置;b) 具备分丝针上下移动速度、试验速度、试验频率可调节装置;c) 具备预加张力测试装置;d) 具备数据自动分析处理装置。

(3)测试步骤

a) 预先量取预测试样的网络结点长度;

b) 将丝依标准方法绕于主测试仪上;

c) 按照打印机、显示器、R-2072测试仪、计算机主机的顺序打开各自电源;

d) 待计算机屏幕上出现主画面后,预先设定所需的测试条件,完成后按F10功能键保存设定;

e) 按F1功能键,启动主动卷取罗拉,将样品空绕一段长度后,再次按F1功能键,此时主动卷取罗拉将停止;

f) 按F6功能键,此时即开始测试,待完成原先设定的测试需求后,仪器自动将测试结果打印,主机保持停止状态直到下一次测试开始;

g) 按F6功能键,重复上述试验,直到完成所有测试。

仪器要求的解脱力设定按照FZ/T 5001―2005式(2)的规定;预加张力按照牵伸丝选择刻度0~5间、变形丝选择刻度0~10间的要求设定,其他测试条件如表1所示。

1.4.4光电法

(1)仪器说明[3]

EIB(Electronic Inspection Board,电子检测板)是由美国LASWON-HEMPHILL公司推出的用于评定纱线外观质量的检测仪器,代表着计算机技术与光学测量系统在纺织领域应用的最新成果。该仪器主要由线扫描CCD镜头、照明系统、CTT恒定张力纱供送系统和计算机系统构成。它可以连续、高速、精密地扫描纱线的径向尺寸,当纱线的运行速度为100m/min,其轴向扫描精度为0.5mm,径向扫描精度为0.00325mm,是目前为止分辨率最高的纱线外观质量测试仪器。

EIB外观检测的参数设定包括表观直径变异率(可以分为-50%、-25%、-10%、10%、25%、50%等6级)及表观直径变异长度(可以分为1～2mm、2～3mm、3～4mm、4～5mm、5～6mm、6～7mm、7～8mm、>8mm等8级),综合算来,其设定参数总量达48组。

(2)测试原理

让纱线以一定的速度从两路正交方向上的光电检测系统内通过,CCD相机对纱线外形进行拍照,将纱线直径信号转化为电信号,对电信号进行过滤分析并与设定的参数进行比较,从而得到网络结点的个数。

(3)测试步骤

设定EIB在Appearance(外观)功能下测定纱线的投影直径Average Diameter(平均直径),然后按以下步骤操作:

a) 按照仪器总开关、电脑主机、打印机、显示器的顺序打开各自电源;

b) 打开网络〈ACE6―23―09〉窗口,接上样品,进行摄像校正,校正完毕后关闭,根据名义纤度加张力,一般按照20D～150D加10g,150D～500D加15g,500D以上加25g,若张力较小,可调节预加张力;

c) 打开网络〈ACE6―23―09〉窗口校验后出现对话框“Camera Wizard”,在“Entang Lements/Meter”输入网络结数,然后在“Yarn Denier Ranqe”根据规格选择张力参数,设置完毕后点击“Run”运行后点击“Show Profile”出现“Profile Analysis”窗口,点击“Pixels”选择所需参数,点击“OK”看仪器显示的网络结数跟对话框里的网络结数是否一样,完毕后点击“Exit”返回,点击“Recal”之后再点击“OK”;

d) 在ACCU―COUNT ENTANGLEMENT点击文件名“Test”在最下方“Waste Length”输入测试长度,在“Use Stop Motion attend ofeach test打〈√〉”设置完毕后点击“START〈F1〉”再点击“F2”自动运行测试。

2结果与讨论

采用4种测试方法对不同样品进行网络度测试,其测试结果见表2。

分别对采用上述4种测试方法的网络度测试结果进行比较分析,我们发现:相对于生产工艺确定的网络度中心值而言,手工移针法差距最小且变异系数最低,表明该方法最为可靠。此外,手工移针法与手工重锤法的测试结果与中心值的偏差均小于1个/米,说明在不考虑测试效率的前提下,手工法的精确度也是最高。由于生产过程中,产品网络度的中心值在工艺调试时根据小试结果确定,在不出现特殊情况的前提下,网络度实测值一般不会超出该中心值较大范围。

以测试方法为横轴,以网络度测试结果的变异系数或测试结果与网络度中心值的差的绝对值为纵轴分别作图,如图3、图4所示,可以看出,所考察的这两项指标随着测试方法的变化呈逐渐增长的趋势,该趋势为:手工移针法手工重锤法仪器移针法光电法。

3结论

a. 通过对采用不同测试方法测试合成纤维长丝的网络度进行比较分析,手工移针法的测试结果最接近真实值,其离散性最小,因此可作为第三方仲裁时普遍采用的标准方法。

b. 仪器移针法与光电法的测试速度较快,在网络度中心值

c. 手工重锤法因其测试效率低,操作手法复杂,一般不建议使用。

参考文献:

[1]FZ/T 50001―2005 合成纤维长丝网络度试验方法[S].

[2]GB/T 6502―2008化学纤维长丝取样方法[S].

[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.

(作者单位:江苏盛虹化纤有限公司)