機(jī)織物接縫強(qiáng)力測量的不確定度分析

趙 雪

(1. 紹興文理學(xué)院 紡織服裝學(xué)院， 浙江 紹興 312000; 2. 浙江省清潔染整技術(shù)研究重點實驗室， 浙江 紹興 312000)

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機(jī)織物接縫強(qiáng)力測量的不確定度分析

趙 雪1,2

(1. 紹興文理學(xué)院 紡織服裝學(xué)院， 浙江 紹興 312000; 2. 浙江省清潔染整技術(shù)研究重點實驗室， 浙江 紹興 312000)

針對機(jī)織物接縫強(qiáng)力在測量過程中影響因素較多,易產(chǎn)生較大不確定度的問題，分析了按照GB/T 13772.1—2008《紡織品 機(jī)織物接縫處紗線抗滑移的測定 第1部分：定滑移量法》測定織物接縫強(qiáng)力的不確定度產(chǎn)生因素，并對產(chǎn)生不確定度的分量進(jìn)行評定與合成，得出合成不確定度與擴(kuò)展不確定度。結(jié)果表明：織物取樣要從中間批次選擇幅寬、均勻度、密度一致的試樣；裁樣前先沿經(jīng)緯向紗線各拆下1根標(biāo)記紗線，利用標(biāo)記紗線量取試樣；根據(jù)不同的纖維成分，測試之前織物應(yīng)充分調(diào)濕；織物測試前都應(yīng)首先利用一塊空白試樣調(diào)節(jié)針距，保證測試樣的針距為(50±2) 針/100 mm；采用250 N感應(yīng)器，拉力機(jī)速度為(50±5) mm/min，力值誤差不應(yīng)大于±1%，距離誤差不應(yīng)大于±1 mm。所測試樣的擴(kuò)展不確定度為4 N。

機(jī)織物； 接縫強(qiáng)力； 定滑移量法； 不確定度； A類評定

任何測量結(jié)果都要有計量單位，而且還必須附有測量不確定度，才可被稱為完整的測量結(jié)果。GB/T 27411—2012《檢測實驗室中常用不確定度評定方法與表示》將不確定度定義為表征合理地賦予被測量之值的分散性，與測量結(jié)果相聯(lián)系的參數(shù)。在紡織品檢測領(lǐng)域國內(nèi)紡織科研工作者對紡織品的水洗縮率[1]、拉伸斷裂強(qiáng)度[2-3]、面密度[4]、pH值[5]、撕破強(qiáng)力[6]、甲醛含量[7]、顏色測量[8]及芳香胺含量[9]等測量過程中產(chǎn)生的不確定度進(jìn)行了探討與研究。而對機(jī)織物接縫強(qiáng)力測量過程中產(chǎn)生的不確定度鮮見相關(guān)研究報道。

機(jī)織物生產(chǎn)中大量應(yīng)用接縫，而機(jī)織物接縫會影響織物的性能[10]，接縫處紗線強(qiáng)力及紗線滑移性能會嚴(yán)重影響紡織服裝面料的使用，接縫強(qiáng)力的測定主要采用GB/T 13772.1—2008 《紡織品 機(jī)織物接縫處紗線抗滑移的測定 第1部分：定滑移量法》進(jìn)行，而織物接縫性能測定涉及影響因素多，導(dǎo)致不同實驗室間測試的結(jié)果偏差較大，往往會導(dǎo)致不同實驗室間測試結(jié)果出現(xiàn)測試合格與不合格的矛盾。本文主要探討機(jī)織物紗線防滑移性測試不確定度來源及不確定度的評定。

1 測試原理及過程控制

1.1 測試原理

用帶有抓樣強(qiáng)力試驗夾爪的拉力試驗機(jī)分別拉伸含接縫和不含接縫的試樣，生成2條強(qiáng)力與伸長曲線，測定在2條曲線之間形成一定距離的強(qiáng)力值，該距離等于標(biāo)準(zhǔn)要求或客戶規(guī)定的滑移量，一般織物滑移量要求為6 mm，接縫強(qiáng)力測試原理如圖1所示。

圖1 接縫強(qiáng)力測試原理Fig.1 Testing mechanism of seam strength

1.2 測試過程及控制

實驗室樣品按照GB/T 6529—2008《紡織品 調(diào)濕和試驗用標(biāo)準(zhǔn)大氣》規(guī)定，在溫度為(20±2) ℃、相對濕度為(65±4)%恒溫恒濕條件下調(diào)濕；按照GB/T 13772.1—2008剪取試驗試樣，尺寸為100 mm×400 mm，沿長邊向內(nèi)折110 mm，距折線20 mm處作一接縫，并沿長邊38 mm處畫一平行于長邊的直線，使得夾頭在接縫試樣與非接縫試樣測試時可調(diào)。從距接縫12 mm處剪掉縫合試樣，兩邊都要剪掉，剪短兩側(cè)的接縫允差應(yīng)相同。將折疊的110 mm縫合試樣剪下，分別得到含接縫和不含接縫試樣，長度為180 mm。夾頭距離為(100±1) mm，且相互平行，拉力機(jī)速度為(50±5) mm/ min，將試樣固定在夾頭中央，拉動儀器，使負(fù)荷超過200 N，將有接縫的試樣固定在夾頭中央，拉動儀器，得到2根強(qiáng)力值與位移曲線。重復(fù)上述過程直至將同一樣品的5塊試樣測試結(jié)束，記錄每次結(jié)果，計算平均值并修約至1 N。

2 測量模型

3 不確定度主要來源及分析

不確定度評定包括A類評定和B類評定[1]，A類評定指利用統(tǒng)計方法，測試過程中隨機(jī)效應(yīng)導(dǎo)致的不確定度，如織物取樣、裁樣方法、織物是否調(diào)濕及均勻性、接縫針距、儀器設(shè)置、感應(yīng)器選擇等；B類評定指因為系統(tǒng)效應(yīng)導(dǎo)致的不確定度，如儀器外部校準(zhǔn)、計算結(jié)果修約等產(chǎn)生的不確定度。

3.1 織物取樣

本文選取滌綸/粘膠(65/35)混紡織物作為試樣，經(jīng)緯紗線密度均為15 tex×2，經(jīng)向密度為338根/10 cm，緯向密度為323根/10 cm，面密度為230 g/m2。由于測試結(jié)果是通過比較接縫試樣和未接縫試樣之間產(chǎn)生一定滑移量的強(qiáng)力值，一般而言，織物滑移量采用6 mm，對縫隙很小就不能滿足使用要求的織物滑移量采用3 mm，對于幾毫米的滑移量要求，很小的差異便會產(chǎn)生較大的強(qiáng)力值偏差，所以取樣的均勻性就顯得十分重要，彈力織物或組織結(jié)構(gòu)較疏松的織物，在很小的力值下便會產(chǎn)生很大的形變，不適合采用此方法。避免選擇頭尾部批次的試樣，而從中間批次選擇幅寬、均勻度、織物的密度一致的試樣。

3.2 織物裁樣

至少距離布邊150 mm開始取樣，5塊經(jīng)向試樣，5塊緯向試樣，尺寸為100 mm×400 mm，并沿對角線方向取樣，即任兩個樣品不能含有同一根經(jīng)紗或緯紗。并沿長邊38 mm處畫一平行于長邊的直線，使得夾頭在接縫試樣與非接縫試樣測試時可對齊同一紗線。雖然測試標(biāo)準(zhǔn)未作規(guī)定，此處建議拆紗裁樣，裁樣前先沿經(jīng)緯向紗線各拆下1根標(biāo)記紗線，利用標(biāo)記紗線量取100 mm×400 mm試樣，否則雖然夾頭沿38 mm標(biāo)記線進(jìn)行夾持，但不能保證38 mm標(biāo)記線沿經(jīng)緯紗方向，就會造成裁樣的不均勻，重現(xiàn)性差。表1示出3.1規(guī)定滌綸/粘膠混紡織物未拆紗取樣和拆紗取樣所得不同接縫強(qiáng)力的測試結(jié)果及方差值，未拆紗取樣測試結(jié)果的方差38.5 N遠(yuǎn)大于拆紗取樣測試結(jié)果的方差5.75 N，說明未拆紗取樣測試結(jié)果均勻性較大，可能產(chǎn)生較大測量誤差。

表1 接縫強(qiáng)力測試結(jié)果

3.3 織物調(diào)濕

在不同的溫濕度條件下纖維會有不同的吸濕(或放濕)率，纖維的吸濕(或放濕)會影響到材料的物理機(jī)械性能。不同纖維的吸濕量不同，如GB 9994—2008《紡織材料公定回潮率》中規(guī)定不同纖維的回潮率為：棉纖維8.5%，羊毛15.0%，粘膠纖維13.0%，錦綸4.5%，滌綸0.4%；纖維印染整理過程中添加的親水性或疏水性助劑也會影響其吸濕性，所以織物在測試前都需要進(jìn)行調(diào)濕，以達(dá)到試驗條件統(tǒng)一之目的。當(dāng)織物因吸濕等造成實際回潮率高于標(biāo)準(zhǔn)回潮率時, 織物則需要進(jìn)行預(yù)調(diào)濕處理, 然后再進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下調(diào)濕。如果需要紡織品預(yù)調(diào)濕，紡織品應(yīng)放置在相對濕度為10%～25%，溫度不超過50 ℃的大氣條件下，使之接近平衡。相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)ASTM D1776—2008《紡織品調(diào)濕和試驗標(biāo)準(zhǔn)實施規(guī)程》、ISO 139—2005《紡織品 調(diào)濕和試驗用標(biāo)準(zhǔn)大氣》和GB/T 6529—2008《紡織品 調(diào)濕和試驗用標(biāo)準(zhǔn)大氣》規(guī)定了對不同纖維的調(diào)濕要求。

一般而言，纖維吸濕后都會膨脹，纖維與纖維之間、紗線與紗線之間的縫隙變小，紗線與紗線之間的相對滑移阻力變大，織物的縫線強(qiáng)力會變大；但是織物吸濕后如果強(qiáng)力下降，如粘膠織物，織物可能出現(xiàn)在未達(dá)到規(guī)定的滑移量(如6 mm)時，發(fā)生織物沿縫線斷裂的現(xiàn)象，造成測試結(jié)果降低，圖2為織物沿縫線處斷裂示意圖。圖中所示a點為含接縫試樣沿縫線斷裂點。

圖2 織物沿縫線處斷裂示意圖Fig.2 Schematic drawing of fabric breakdown from fold line

3.4 接縫針距

接縫縫線的種類、縫紉機(jī)針的型號和縫線的針距都會影響測試結(jié)果。其中主要的變化量是接縫針距。本文接縫縫線采用100%滌綸包芯紗(長絲芯，短纖包覆)，90號縫紉機(jī)針(相當(dāng)于習(xí)慣稱謂的14號)，(50±2)針/100 mm，301型縫跡。縫紉機(jī)的調(diào)試也是控制接縫斷裂的重要條件。本文采用ZOJE-ZJ8500G自動加油高速平縫機(jī)縫紉。不同織物厚薄不一，所以無論哪種織物都應(yīng)首先利用一塊空白試樣調(diào)節(jié)針距，保證測試樣針距為(50±2)針/100 mm。不同針距會造成測試結(jié)果產(chǎn)生較大偏差，見表2。由表可知，滌綸/粘膠織物的針距從100 針/100 mm降到33 針/100 mm時，接縫強(qiáng)力從83.5 N逐漸增大到110.8 N，造成的原因可能是針距小，經(jīng)紗或緯紗沿較少量緯紗或經(jīng)紗滑移，滑移阻力小，反之滑移阻力大；而當(dāng)針距增大到一定量時，如表中25 針/100 mm，接縫強(qiáng)力反而下降，原因可能是含接縫和不含接縫的試樣此時之間產(chǎn)生的距離主要是縫線的伸長而非紗線滑移。

表2 針距對接縫強(qiáng)力的影響

3.5 感應(yīng)器選擇

現(xiàn)階段CRE拉力機(jī)感應(yīng)器力值分別有100、250、500、1 000、5 000 N，允許示值誤差為±0.5%，則分別產(chǎn)生的示值誤差為±0.5、±1.25、±2.5、±5.0、±25 N。最佳線性示值范圍為20%～80%，則分別產(chǎn)生的示值范圍為20～80、50～200、100～400、200～800、1 000～4 000 N。GB/T 13772.1—2008所要求的最大負(fù)荷為200 N，雖然測試標(biāo)準(zhǔn)未作規(guī)定，此處建議對于GB/T 13772.1—2008方法采用250 N感應(yīng)器，如果固定使用1 000 N或5 000 N感應(yīng)器，雖然減少了更換感應(yīng)器的麻煩，但可能產(chǎn)生較大的偏差。

3.6 夾頭設(shè)置

夾具之間的距離為100 mm，固定機(jī)器的夾持距離時，2個夾頭的中點與所施加的負(fù)荷在一條直線上，前邊應(yīng)與加載方向垂直，夾持面在同一方向上。夾頭應(yīng)能牢固抓住試樣，不允許試樣滑脫，可采用雕刻或波形紋的夾頭，可改善夾頭夾緊度的輔助材料有紙、皮革、塑料或橡膠。

3.7 儀器設(shè)置

須采用等速拉力機(jī)，即CRE機(jī)，要求拉力機(jī)速度合適，否則會產(chǎn)生力值對距離的滯后，拉力機(jī)速度規(guī)定為(50±5) mm/min。參照GB/T 13772.1—2008測試的為滑移量與接縫強(qiáng)力的關(guān)系，即距離與力值的關(guān)系，所以對拉力機(jī)力值誤差與距離誤差要求較嚴(yán)格，通常要求力值誤差不應(yīng)大于±1%，距離誤差不應(yīng)大于±1 mm。

4 標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定

4.1 不確定度A類評定

不確定度A類評定是指由影響織物接縫強(qiáng)力測試結(jié)果的隨機(jī)效應(yīng)因素產(chǎn)生的不確定度，包括測量過程的隨機(jī)因素和樣本本身的隨機(jī)因素2部分。

案例3：女，59歲，于2017年5月前因乳房疼痛不適，在外院檢查發(fā)現(xiàn)乳腺癌，病理活檢診斷為非特殊性浸潤癌，ER(-),PR(-),HER2(-)，行全身檢查，準(zhǔn)備手術(shù)治療，檢查發(fā)現(xiàn)顱內(nèi)多發(fā)占位，考慮乳癌腦轉(zhuǎn)移，預(yù)后不佳，不建議乳癌手術(shù)治療，給予相關(guān)保守治療。后經(jīng)幾次放療，效果不佳，患者漸漸意識狀況下降，經(jīng)綜合考慮，患者家人要求免疫治療。2018年3月在我院進(jìn)行免疫治療，經(jīng)過3個多月治療患者腦內(nèi)腫瘤未見明顯增大，患者各種神經(jīng)系統(tǒng)癥狀均予以改善，KPS評分值提高。

根據(jù)GB/T 13772.1—2008 規(guī)定，以最低取樣5塊為最低取樣標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行3組測試，評定其試驗標(biāo)準(zhǔn)差，滌綸/粘膠織物接縫強(qiáng)力測試結(jié)果見表3。

表3 接縫強(qiáng)力測試結(jié)果

由表3結(jié)果平均值可得總平均值為107.6 N。

根據(jù)GB/T 13772.1—2008結(jié)果修約規(guī)定，結(jié)果精確到1 N，所以總平均值修約為108 N。

試驗標(biāo)準(zhǔn)差

4.2 不確定度B類評定

不確定度B類評定表示由系統(tǒng)效應(yīng)導(dǎo)致的不確定度，如結(jié)果修約和儀器校準(zhǔn)等產(chǎn)生的不確定度。

4.2.1 修約不確定度

按GB/T 13772.1—2008 規(guī)定，報告應(yīng)為接縫強(qiáng)力的平均值，計算平均值修約導(dǎo)致的不確定度按JJF 1059—2012《測量不確定度評定與表示》中規(guī)定為修約不確定度u(修約)=0.29×1 N=0.29 N

4.2.2 校準(zhǔn)不確定度

校準(zhǔn)證書上的不確定度為U=0.30%，包含因子k=2，則示值不確定度

4.3 合成不確定度

4.4 擴(kuò)展不確定度

對于紡織品試驗室取包含因子k=2，則擴(kuò)展不確定度U=k×uc=2×1.97 N=3.94 N≈4 N

4.5 結(jié)果報告

根據(jù)以上結(jié)果及GB/T 8170—2008中修約規(guī)則要求，試樣接縫強(qiáng)力Y=(108±4) N，k=2。

5 結(jié) 語

通過分析參照GB/T 13772.1—2008 《紡織品機(jī)織物接縫處紗線抗滑移的測定 第1部分：定滑移量法》測定織物接縫強(qiáng)力的不確定度主要來源，織物取樣要從中間批次選擇幅寬、均勻度、織物的密度一致的試樣；建議拆紗裁樣，裁樣前先沿經(jīng)緯向紗線各拆下1根標(biāo)記紗線，利用標(biāo)記紗線量取試樣；根據(jù)不同的纖維成分，測試之前織物充分調(diào)濕；無論哪一種織物測試前都應(yīng)首先利用一塊空白試樣調(diào)節(jié)針距，保證測試樣針距為(50±2) 針/100 mm；采用250 N感應(yīng)器，夾頭應(yīng)能牢固抓住試樣，不允許試樣滑脫，拉力機(jī)速度規(guī)定為(50±5) mm/min，力值誤差不應(yīng)大于±1%，距離誤差不應(yīng)大于±1 mm。

通過不確定度A類評定和B類評定，分別求校準(zhǔn)不確定度、合成不確定度及擴(kuò)展不確定度，試樣接縫強(qiáng)力結(jié)果為(108±4) N，包含因子為2。

FZXB

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Discussion on uncertainty in seam strength measurement of woven fabric

ZHAO Xue1, 2

(1.CollegeofTextileandGarment,ShaoxingUniversity,Shaoxing,Zhejiang312000,China; 2.CleanDyeingandFinishingTechnologyResearchLaboratoryofZhejiang,Shaoxing,Zhejiang312000,China)

Greater uncertainty may be produced in the measurement process of seam strength because of lots of affected factors. The main sources of uncertainty in GB/T 13772.1—2008 ″determination of the slippage resistance of yarns at a seam in woven fabrics, part 1: fixed seam opening method″ was discussed. And each component of uncertainty was estimated and composed. The combined and expended uncertainties were given. Analysis showed that fabric samples should be selected from the middle of each batch and the width, uniformity and density should be the same. A yarn along longitude or latitude should be marked before preparing samples, which is used to cut samples. Fabric should be conditioned completely according to different of fiber components. The stitches should be (50±2)/100 mm, which is guaranteed by a blank sample. The machine electrical sensor is 250 N, rate of extension is (50±5) mm/min, the error of strength should not exceed ±1%, the error of distance shall not exceed ±1 mm. The expanded uncertainty of this sample is 4 N.

woven fabric； seam strength； fixed seam opening method； uncertainty； type A evaluation

10.13475/j.fzxb.20141000205

2014-10-04

2015-05-28

紹興文理學(xué)院科研重點項目(2013LG1010)

趙雪(1981—)，女，博士。主要研究方向為生態(tài)紡織品染整加工技術(shù)。E-mail:zhaoxue44455709@sina.com。

TS 101.9

A