纺织品伸长及回复性能测试仪的设计研发

摘要：

本文所探讨的纺织品伸长回复性测试仪，具有适用范围广、通用性强、结构简易、维护方便、使用成本较低等优点，同时避免了传感器跟随法中，试验负荷可能因跟随幅度和速度引起的不稳定性。对实际检验有很好的帮助作用。

关键词：纺织品；伸长；回复；测试仪

在纺织品检测中，有很多有关织物或纱线的伸长及回复性能的测试，影响纺织品伸长回复性能的因素较多，分为时间、负荷、长度，在实际操作中存在着工作量大、测量精度低、测试数据不稳定等缺陷。本文研究开发了一种功能齐全、通用性强、操作简便的测试仪，可以快速精确地测量各种织物和纱线的伸长回复性能。

1 现有检测方法的缺陷

现有的检测方法主要可分为两种，一种是老式的悬挂测量，使用重锤悬挂对试样施加载荷，再以平行直尺测量测试结果；第二种也是现在普遍使用的弹性材料试验机法，利用传感器对试样施加一个自动跟随的设定载荷，仪器自动读取测试结果。

1.1 手动方法呆板、精度低

对于老式的悬挂直尺测量法，存在很多的弊端与不足，比如重锤的悬挂容易碰触周边障碍物体，影响负荷准确性；以及具体测量时目光的准确度和时间精确性等，此方法已越来越少地应用于实际检验工作中。

1.2 仪器测试法存在缺陷

而现有普遍使用的强力机试验法，在严格的科学角度来说，也存在一定的异议。而通过仪器施加的拉伸负荷，是使用跟随方式，也就是在事先设定一个跟随范围，当试样发生松弛后，同样长度内的试样受力就会变小，当这个变化值超过事先的设定值，仪器就会以一个极小的速度继续向下拉伸，当达到额定负荷，仪器就会停止拉伸并进入准备状态，当负荷的变化再次超出设定值时，仪器又会继续拉伸。由此不难看出，使用仪器施加的额定负荷，其实是一个非线性的变化曲线，这与检测要求的恒定负荷相违背。虽然仪器的跟随速度很小，但是对于伸长率较小的试样来说，较小的长度变化就会产生较大的应力增加，往往会超过事先设定的跟随范围，从而影响了测试准确度。在现有的检测设备中，仪器的最小运行速度大小不一，这也是此检测方法存在问题的客观因素之一。检验员在日常检测中，因不熟悉试样特性，一般都要通过预先试验来确定和修改这个跟随范围和跟随速度。这样就大大影响了检测效率，也增加了检测风险。

2 纺织品纱线伸长及回复性测试仪的设计

2.1 主体结构设计

此次的纺织品纱线伸长和回复性测试仪，主要在测量精度、负荷恒定、结构简易、操作简便等几方面着手，从而提高检测准确性和检测效率。

选用双臂式框架结构，使仪器牢固稳定，在长度方向上预留足够空间，以应对不同测试标准对试样长度的要求。其结构示意见图1。

图1 双臂式框架结构

2.2 夹持装置的设计

因考虑到仪器的通用性，必须设计一种方便夹持不同尺寸试样的夹具，且安装更换简易，见图2。而测试缕纱是则使用吊钩悬挂，见图3。

图2 方便夹持不同尺寸试样的夹具

图3 测试缕纱用的吊钩悬挂

而下端施加负荷，在方便夹持试样的同时还要考虑更换不同负荷，所以本文设计了一种夹持与托盘一体的装置，见图4。

图4 夹持与托盘一体的装置

2.3 长度测量装置

在纺织品伸长回复性测定中，对试样长度的测量是测试结果最重要的计算依据，所以其数值的准确性直接关系到测试结果的客观公正。在老式直尺测量法中，检验员的目光无法同时与试样的上端和下端平行，就可能造成测量误差。本文别设计了一种简易快速的测量装置，能够直观精确地取得当前试样的长度值，见图5。

图5 长度测量装置

使用平行锁链式游标尺，使标尺能够在垂直试样的方向上上下滑动，当标尺对齐试样下端时，标尺一端的刻度值就是当前试样的长度。此测试方法简单、快速、直观。

3 测试结果验证

选择弹性恢复力测试ASTM D 3107作为验证项目，使用现有较多采用强力机试验法和本文设计的纺织品伸长回复性测试仪进行数据比对。

3.1 测试步骤

（1）选用4磅的额定负荷；

（2）在强力机上设定跟随速度10mm/min，跟随幅度0.5N；

（3）记录施加负荷30min后试样的伸长和松弛30s后试样的回复性；

（4）分别使用强力机和纺织品纱线伸长回复性测试仪，对相同的试样进行比对。

3.2 测试结果及分析

分别使用两种仪器进行测试，得到的数据结果，如表1。

表1 两种仪器对相同试样测得数据

由表1数据可见，两种不同仪器所测得的数据基本一致，而本文所研发的纺织品纱线伸长回复性测试仪的工作原理也符合测试及标准要求。对同一个样品进行比对，得到的数据稳定。

4 结语

试验表明，本文所探讨的纺织品纱线伸长回复性测试仪，具有以下优点及特点：

（1）适用范围广，通用性强，可测试的标准有GB/T 6506—2001、FZ/T 70001—2003、FZ/T 01034—2008、FZ/T 70006—2004等；

（2）结构简易，维护方便，使用成本较低；

（3）节能环保，操作简单，数据稳定；

（4）避免了传感器跟随法中，试验负荷可能因跟随幅度和速度引起的不稳定性。

（作者单位：宁波纤维检验所）