紗線捻度測試方法分析與建議

1 引言

紗線捻度是紗線的基本物理指標，它關(guān)系到紗線生產(chǎn)效率、紗線強力、紗線伸長及紡織品的彈性、手感、風格等，準確地測試與控制紗線捻度，具有重要的意義。測試有兩個常用的測試方法：GB/T 2543.1—2015 《紡織品紗線捻度的測定 第1部分：直接計數(shù)法》[1]，GB/T 2543.2—2001《紡織品 紗線捻度的測定 第2部分：退捻加捻法》[2]。GB/T 2543.1紗線作為捻度測試的基準，因技術(shù)上有一定難度，現(xiàn)行捻縮測試多用于股線與攬線測試，很少用于單紗；GB/T 2543.2因具有簡潔快速的特點，成為常用的紗線捻度測試方法，但退捻加捻法受預(yù)加張力影響很大，測試方法本身不能確定準確的預(yù)加張力，因此常會產(chǎn)生測試誤差。本文對紗線捻度測試方法、測試參數(shù)進行分析對比，探討準確、可靠又簡潔、快速的紗線捻度測試方法。

2 捻度測試方法

GB/T 2543.1—2015《紡織品 紗線捻度的測定 第1部分：直接計數(shù)法》等效采用ISO 2061—1995《紡織品 紗線捻度的測定 直接計數(shù)法》，作為捻度測試的直接方法，避免了捻度間接測試方法中試驗參數(shù)（關(guān)鍵是預(yù)加張力）的不同選擇，相比間接的退捻加捻法減少了捻度測試的測量不確定度，成為捻度測試的基準方法，在我國紡織企業(yè)這種測試方法主要用于股線及纜線，其可操作性受以下條件限制：1）測試次數(shù)高于退捻加捻法。直接計數(shù)法中10mm或25mm的隔距長度小，捻度分布的離散性大，其測試次數(shù)多于退捻加捻法500mm的測試次數(shù)，才能提高測試結(jié)果的準確性和可靠性。2）操作難度。受現(xiàn)今紡紗生產(chǎn)設(shè)備狀況的影響，直接計數(shù)法中的纖維伸直、平行不易確認。認真、規(guī)范、細致、嚴謹?shù)牟僮鳎悄矶戎苯佑嫈?shù)法測試試驗的基本要求，操作不當會因此產(chǎn)生明顯的測量不確定度。

退捻加捻法特點簡潔、快速。GB/T 2543.2—2001有兩種測試方法：方法A與方法B，方法B即是因退捻加捻法對預(yù)加張力比較敏感，在方法A的基礎(chǔ)上，在計數(shù)器不復(fù)零的情況下，再取第二個試樣，按第一個試樣測得捻回數(shù)的四分之一后進行退捻，再加捻到初始長度（以上為專門程序，非手工操作），以此校正因預(yù)加張力的設(shè)置不準確而引起的測量不確定度。B法減少了退捻加捻法測試的測量不確定度，相對于A法提高了測試結(jié)果的準確性和可靠性，但作為間接的退捻加捻法，測試結(jié)果的準確性仍因方法本身受到限制，不能從根本上解決預(yù)加張力設(shè)置不當?shù)膯栴}。因B法中的兩次測試中計數(shù)裝置不能復(fù)零，我國儀器公司以前生產(chǎn)的多數(shù)捻度儀難以進行B法測試，GB/T 2543.2—2001中A法仍是單紗捻度測試的最常用的方法。A法中有3個基本的測試參數(shù)：預(yù)加張力（cN）、允許伸長（mm）、退加捻轉(zhuǎn)速(r/min)，科學(xué)、規(guī)范地設(shè)置測試參數(shù)，是減少測量不確定度、提高捻度測試準確性的重要條件。

3 GB/T 2543.2—2001試驗參數(shù)對檢驗結(jié)果的影響與分析

3.1 試驗參數(shù)分析

(1)退加捻轉(zhuǎn)速?，F(xiàn)行標準的退捻加捻法，退捻加捻轉(zhuǎn)速由GB/T 2543.2—1989的1500r/min～2000r/min，調(diào)整為現(xiàn)在的（1000±200）r/min；測試前的允許伸長還需要5次測定試驗，紗線捻度的測試工作量與測試時間都有較大增加。提高退捻加捻速度，是實現(xiàn)退捻加捻法簡潔、快速的基礎(chǔ)。為驗證退捻加捻速度對測試結(jié)果的影響，本文以不同的轉(zhuǎn)速（500r/min、1000r/min、1500r/min）進行對比試驗，以探討捻度試驗提高轉(zhuǎn)速的可行性。

（2）預(yù)加張力。退捻加捻法測試結(jié)果對預(yù)加張力比較敏感。GB/T 2543.2—2001規(guī)定的預(yù)加張力范圍為（0.50±0.10）cN/tex，在這個范圍內(nèi)可以有不同的選擇。以CJ 18.5texK為例，其預(yù)加張力可以選擇為11.10cN（0.6cN/tex），也可以選擇9.25cN（0.5cN/tex）、7.40cN（0.4cN/tex）。預(yù)加張力的不同，試樣退、加捻至捻縮達到初始長度的時間不同，退捻加捻時間的不同，就產(chǎn)生了捻回數(shù)的不同。CJ 18.5texK預(yù)加張力的選擇范圍大小差異近4cN，捻度試驗結(jié)果肯定會產(chǎn)生相應(yīng)變化。本文依據(jù)標準規(guī)定的（0.50±0.10）cN/tex，以CJ 18.5texK為例，分別以0.4cN/tex、0.5cN/tex、0.6cN/tex的預(yù)加張力進行比對試驗，以分析不同預(yù)加張力對捻度測試影響的大小。

（3）允許伸長。標準以5次斷裂伸長值平均值的25%作為允許伸長，但標準有兩點沒有明確：一是允許伸長測試沒有規(guī)定樣本大小。樣本的多少關(guān)系到測試結(jié)果代表性，允許伸長的代表性會影響到捻度測試準確性和可靠性；二是允許伸長以5次斷裂的伸長值的25%確定，標準給出了記錄5次斷裂伸長值的精度為±1mm，允許伸長的確定會存在數(shù)據(jù)修約問題，數(shù)據(jù)修約不同，會產(chǎn)生不同的允許伸長。標準沒有提供數(shù)據(jù)修約規(guī)則。本試驗所做的允許伸長，隨機抽取5支管紗各做一次試驗，斷裂的伸長值分別為11mm、12mm、13mm、13mm、12mm，平均值為12.2mm，允許伸長為12.2×0.25=3.05mm。捻度儀長度尺的分度值為1mm，通常的分辨力可達到0.5mm，可本試驗選取2.5mm、3.0mm、3.5mm3個伸長值進行試驗，探討允許伸長對試驗結(jié)果的影響。

3.2 試驗準備

樣品選取：樣品因生產(chǎn)波動造成的棉本色紗片段之間捻度差異對試驗結(jié)果的影響，會影響比對測試的分析與推斷，特選取質(zhì)量穩(wěn)定的CJ 18.5texK一支管紗進行比對測試。

采用標準：因比對試驗需要，以正交試驗不同水平設(shè)置測試參數(shù)，其他程序皆同GB/T 2543.2—2001。

溫濕度：溫度為20℃；濕度為65%。

測試儀器： YG156AG全自動紗線捻度儀。

3.3 因子、水平選擇及試驗方案

本測試以轉(zhuǎn)速（A）、預(yù)加張力（B）、允許伸長（C）3個參數(shù)作為分析因子，每一因子各選取3個不同的水平：A.（1）500r/min、（2）1000r/min、（3）1500r/min；B.（1）7.5 cN、（2）9.5 cN、（3）11.0 cN；C.（1）2.5mm、（2）3.0mm、（3）3.5mm。為提高測試結(jié)果的準確性和可靠性，每一試驗條件下重復(fù)測試10次。結(jié)果見表1。

表1 正交試驗計算表

各因子不同水平的捻度值見表2，各因子對捻度值的影響見圖1。從圖1可以看出，紗線捻度退捻加捻法中的紗線捻度值與退捻加捻轉(zhuǎn)速成反比，與預(yù)加張力、允許伸長成正比。各因子對試驗結(jié)果的影響也各不相同。因子A各水平捻度值極差Ra=0.3；因子B各水平的捻度極差Rb=0.8；因子C各水平捻度值極差Rc=0.6。從各因子捻度極差圖看出各因子對捻度值的影響大小依次為：Rb＞Rc＞Ra。方差分析見表3。

表2 各因子不同水平捻度值

表3 主體間效應(yīng)的檢驗因變量：平均值

圖1 各因子不同水平對捻度值的影響

從F分布表查得，在顯著性水平α=0.10時，F(xiàn)0.90(2,83)=2.38；α=0.05時，F(xiàn)0.95(2,83)=3.13。因FB大于F0.90(2,83)、F0.95(2,83)，故因子B在顯著性水平0.05、0.10上都是顯著的；FA、FC均小于F0.90(2，83)、F0.95(2，83)，比誤差對試驗結(jié)果的影響還小，對試驗結(jié)果影響最大的是預(yù)加張力B。

4 退捻加捻法與直接計數(shù)法相結(jié)合，準確測試紗線捻度

從前文可知，預(yù)加張力對捻度測試的影響比較大，因此以下以預(yù)加張力作為調(diào)整對象。為體現(xiàn)退捻加捻法簡潔快速的特點，將轉(zhuǎn)速提高至1500r/min；允許伸長的確定按上述試驗，保留一位小數(shù)，修約到5的倍數(shù)。選取不同線密度的紗線CJ 9.7tex—T、CJ 18.2texK、C 27.8tex—T、C 36.4tex—T，按照線密度的大小，均以不同的預(yù)加張力進行比對試驗，為減少樣品本身捻度的離散性對測試結(jié)果的影響，每樣品各選取管紗一支進行試驗。為抵消隨機因素造成的誤差對試驗結(jié)果的影響，退捻加捻法每樣品分別試驗10次；直接計數(shù)法隔距長度小，捻度分布離散性大，每樣品分別重復(fù)測試20次。試驗結(jié)果見表4。

表4 退捻加捻法與直接計數(shù)法比對測試

從表4可以看出，樣品預(yù)加張力采用0.5cN/tex時，測試結(jié)果均不同程度地小于直接計數(shù)法的捻度值。預(yù)加張力采用1.0cN/tex時，4樣品中CJ 9.7tex—T、CJ 18.2texK、C 27.8tex—T的捻度與直接計數(shù)法基本一致；C 36.4tex—T的捻度值大于直接計數(shù)法捻度值，此結(jié)果可能是因預(yù)加張力偏大，現(xiàn)采取降低預(yù)加張力：以0.8cN/tex、0.7cN/tex（29cN、25cN）再分別進行試驗，試驗結(jié)果見表5。

表5 退捻加捻法不同預(yù)加張力比對

從表5可知，C 36.4tex—T預(yù)加張力在采用0.8cN/tex時，捻度測試結(jié)果仍大于直接計數(shù)法捻度值；當預(yù)加張力減小為0.7cN/tex時，測試結(jié)果方與直接計數(shù)法基本相當。從比對數(shù)據(jù)可以看出，標準統(tǒng)一采用預(yù)加張力（0.50±0.10）cN/tex，很多情況下與基準的直接計數(shù)法的試驗結(jié)果存在差異，偏差大小因線密度不同而不同。因不同的用途需要，其設(shè)計捻度也有很大不同，如C 14.6texT一般設(shè)計捻度為80捻/10cm，而有些特殊用途的紗線要求設(shè)計捻度達到180捻/10cm，在捻度測試中不考慮捻度設(shè)計大小，統(tǒng)一預(yù)加張力，或在標準規(guī)定的范圍內(nèi)設(shè)置預(yù)加張力，會產(chǎn)生捻度的測量不確定度。因此，紗線捻度測試中僅依據(jù)線密度是不夠的，還需要結(jié)合實際捻度大小，采用不同線密度的倍數(shù)確定預(yù)加張力，可提高與基準的直接計數(shù)法捻度試驗結(jié)果的一致性。

5 結(jié)語

退捻加捻法是簡單、快捷的捻度測試方法，受預(yù)加張力的影響很大；GB/T 2543.2—2001標準中預(yù)加張力不是唯一性選擇，要保證退捻加捻法測試結(jié)果的準確和可靠，需要依據(jù)直接計數(shù)法與退捻加捻法測試結(jié)果的差異大小，根據(jù)預(yù)加張力與捻度測試結(jié)果的線性關(guān)系，才能確定合理的預(yù)加張力；由比對試驗可以證明，轉(zhuǎn)速對捻度的影響是不顯著的，因而為體現(xiàn)退捻加捻法簡潔快速的特點，將轉(zhuǎn)速提高至1500r/min是可行的。