CN102914477A - 短纤维永久压缩弹性试验的装置和方法 - Google Patents

短纤维永久压缩弹性试验的装置和方法 Download PDF

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钱军
邢喜全
王方河
顾君
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Abstract

本发明涉及一种短纤维压缩弹性试验装置和方法。一种短纤维永久压缩弹性试验的装置，该装置包括支架、测量筒和重量锤，重量锤容置在测量筒内，其外径与测量筒内径相适配，并在支架上设置有齿轮箱，齿轮箱上连接设有直线电机，直线电机与齿轮箱内的齿轮相传动连接，所述的直线电机设有调速器和时间继电器控制直线电机工作；并在所述的齿轮箱上设置有直线导轨，直线导轨上设有条形齿，条形齿与齿轮箱内的齿轮相啮合实现直线导轨上、下往复运动；直线导轨的末端连接有钢丝绳，钢丝绳通过滑轮连接到所述的重量锤。本发明通过对纤维施一定的负荷使得产生形变，最终得出纤维弹性、膨松度损失的百分比，可近似模拟纤维使用状况。

Description

短纤维永久压缩弹性试验的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种短纤维压缩弹性试验装置和方法。
背景技术
目前，针对海绵、枕芯、被子等具有规则形状、定量的上述物品都有相关的弹性方面的测试方法和标准，但对于纤维生产企业而言，引用的标准为三维卷曲涤纶短纤维膨松性、压缩弹性试验方法(FZ/T50009.4-1998)和修订版的FZ/T50009.4-2007版本。从该标准的试验方法来看，修订前的试验用纤维为小型梳理机成网剪成尺寸为10cm×10cm质量为5g的立方形对纤维压缩弹性进行测试，修订后的试验方法所用的纤维为未开送的纤维，把质量为100g未开送的纤维用手简单开松后均匀的放在光滑的量筒内，对纤维膨松度和压缩弹性进行测试。从1998年版本来看，纤维使用梳理机对纤维进行开松的，由于梳理机的罗拉数量多对纤维表面硅油和纤维卷曲破坏性极大，使得被测试纤维和开松的纤维在性能上存在较大的差异，并不能真实的反映出纤维真实的膨松性和压缩弹性。2007年版是在1998年版本的基础上，采用不开松纤维对纤维膨松度和压缩弹性进行测试的，从取样数量上来看较1998版本对试样进行了放大（纤维样质量为100g）,但因纤维未机械开松是靠人工对纤维进行简单与开松的，导致试验的重现性比较差。尤其是对于非硅整理的卷曲率好，卷曲数多的纤维其测试结果往往出现同实际相偏离的现象。
从另外一个层次上来讲，即便上述方法不存在上面提到的问题，但仅仅是对纤维瞬间膨松度和压缩弹性的测量，并不能评判出纤维在使用周期终结纤维所处于的状态（膨松度、压缩回弹），这对于长期用在沙发、枕芯、床垫等弹性材料上的纤维而言，无法预知产品的使用寿命，短期内无法（1年以上）指导纤维生产企业的生产。为此，经过对上述问题的分析和尝试发明从有永久压缩弹性和膨松测试方法对短纤维的上述性能进行测量，找到一种适合弹性短纤维的测试装置及方法。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明的一个目的是一种短纤维永久压缩弹性试验的装置，本发明的另外一个目的是采用上述装置的测试方法。该种方法可近似模拟纤维使用状况，通过对纤维施一定的负荷使得产生形变，最终得出纤维弹性、膨松度损失的百分比。
为了实现上述的第一个目的，本发明采用了以下的技术方案：
一种短纤维永久压缩弹性试验的装置，该装置包括支架、测量筒和重量锤，重量锤容置在测量筒内，其外径与测量筒内径相适配，并在支架上设置有齿轮箱，齿轮箱上连接设有直线电机，直线电机与齿轮箱内的齿轮相传动连接，所述的直线电机设有调速器和时间继电器控制直线电机工作；并在所述的齿轮箱上设置有直线导轨，直线导轨上设有条形齿，条形齿与齿轮箱内的齿轮相啮合实现直线导轨上、下往复运动；直线导轨的末端连接有钢丝绳，钢丝绳通过滑轮连接到所述的重量锤。
作为优选，上述的重量锤包括轻负荷重量架和重负荷配重块，轻负荷重量架设有连接杆，重负荷配重块中间设有圆孔。
为了实现上述的第二个目的，本发明采用了以下的技术方案：
一种采用上述的装置进行短纤维永久压缩弹性试验的方法，该方法包括以下的步骤：
1、取样
散件的实验室样品按需取出；批量样品中的实验室样品抽取按GB／T14334规定；
2、试验条件
2.1实验纤维
纤维在速度为1400r/min的纤维开松机上进行开松；
2.2预加负荷
轻负荷为862.5±10g、重负荷为8625±100g；
2.3试样质量
试样质量为500.0±50g；
2.4试验次数
每个实验室样品试验3次，单次试验往复次数根据需求设定；
3、试验步骤
3.1从随机取出的实验室样品准确称取试样500.0±50g；
3.2将试样分成直径小于298mm、质量约50g的约9～10份纤棉网，然后轻轻地放入测量筒内。净置5min后，慢慢地放下轻负荷不要施加任何冲撞，静置1min后读取试样均分在测量筒周边的四个标尺的刻度；准确至0.5mm，求取平均值h1；
3.3在轻负荷的基础上慢慢地放下配重块组成重负荷，然后设定实验次数，开启控制上的电源开关，重负荷在直线电机的作用下上下往复对纤维进行作用，达到规定次数后静置1min后，读取试样均分在测量筒周边的四个标尺的刻度；准确至0.5mm，求取平均值h2；
3.4去除重负荷，静置3min后，再慢慢放下轻负荷，1min后，读取试样均分在测量筒周边的四个标尺的刻度；准确至0.5mm，求取平均值h3；
4、计算
4.1膨松度V1、V2和弹性回复率按式（1）、（2）、（3）进行计算。
V 1 = h 1 × A G · · · · · · · · · · · · · · · · · · ( 1 )
V 2 = h 2 × A G · · · · · · · · · · · · · · · · · · ( 2 )
E = h 3 - h 1 h 1 - h 2 × 100 % · · · · · · · · · ( 3 )
式中：
V1—纤维在轻负荷作用下的膨松度，单位为立方厘米每克cm3/g；
V2—纤维在重负荷作用下的膨松度，单位为立方厘米每克cm3/g；
E一纤维的压缩弹性回复率，%；
A一样板面积，单位为平方厘米cm2；
G一试样质量，单位为克g;
h1一轻负荷作用下的试样高度，单位为厘米cm；
h2一数次压缩后重负荷作用下的试样高度，单位为厘米cm；
h3一去除重负荷平衡min后，再加轻负荷作用下的试样高度，单位为厘米cm。
4.2V1、V2、E两次平行试验测定值表示试验结果；计算到小数点后一位，按GB/T8170规定修约到整数位。
本发明由于采用了上述的技术方案，本发明的装置，其中测量筒用于开松后纤维的盛放、纤维在重负荷作用前后纤维高度的测量；往复传动装置提供在重负荷作用下运动必须的机械传动。通过对测量筒中纤维数次反复压缩，最终得出纤维在若干次压缩之后体积的变化程度，提前预知纤维在不同应用领域的使用年限或周期。本发明较好的解决了短纤维弹性持久性无法检测的问题。本发明的方法可近似模拟纤维使用状况，通过对纤维施一定的负荷使得产生形变，最终得出纤维弹性、膨松度损失的百分比。
附图说明
图1为本发明的装置结构示意图。
图2为轻负荷重量架和重负荷配重块的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做一个详细的说明。
如图1所示的一种短纤维永久压缩弹性试验的装置，该装置包括支架1、测量筒2和重量锤3，重量锤3容置在测量筒2内，其外径与测量筒2内径相适配，并在支架1上设置有齿轮箱4，齿轮箱4上连接设有直线电机5，直线电机5与齿轮箱4内的齿轮相传动连接，所述的直线电机5设有调速器和时间继电器控制直线电机5工作；并在所述的齿轮箱4上设置有直线导轨6，直线导轨6上设有条形齿7，条形齿7与齿轮箱4内的齿轮相啮合实现直线导轨6上、下往复运动；直线导轨6的末端连接有钢丝绳8，钢丝绳8通过滑轮9连接到所述的重量锤3。如图2所示，所述的重量锤3包括轻负荷重量架10和重负荷配重块11，轻负荷重量架10设有连接杆，重负荷配重块11中间设有圆孔。
采用上述的装置进行短纤维永久压缩弹性试验的方法，该方法包括以下的步骤：
1、取样
散件的实验室样品按需取出；
批量样品中的实验室样品抽取按GB／T14334规定；
不要抽取在运输途中意外受潮、包装破损、或是已经被打开的包装件。
2、试验条件
2.1实验纤维
纤维在速度为1400r/min的纤维开松机上进行开松。
2.2预加负荷
轻负荷重量架10轻负荷为(862.5±10)g、重负荷配重块11重负荷为(8625±100)g。
2.3试样质量
试样质量为(500.0±50)g。
2.4试验次数
每个实验室样品试验3次，单次试验往复次数根据需求设定。
3、试验步骤
3.1从随机取出的实验室样品准确称取试样(500.0±50)g。
3.2将试样分成直径小于298mm、质量约50g的约9～10份纤棉网，然后轻轻地放入测量筒2内。净置5min后，慢慢地放下轻负荷不要施加任何冲撞，静置1min后读取试样均分在测量筒2周边的四个标尺的刻度。准确至0.5mm，求取平均值h1。
3.3在轻负荷的基础上慢慢地放下配重块组成重负荷，然后设定实验次数，开启控制上的电源开关，重负荷在直线电机5的作用下上下往复对纤维进行作用，达到规定次数后静置1min后，读取试样均分在测量筒2周边的四个标尺的刻度。准确至0.5mm，求取平均值h2。
3.4去除重负荷，静置3min后，再慢慢放下轻负荷，1min后，读取试样均分在测量筒2周边的四个标尺的刻度。准确至0.5mm，求取平均值h3。
4、计算
4.1膨松度V1、V2和弹性回复率按式（1）、（2）、（3）进行计算。
V 1 ( cm 3 / g ) = h 1 × A G · · · · · · · · · · · · · · · · · · ( 1 )
V 2 ( cm 3 / g ) = h 2 × A G · · · · · · · · · · · · · · · · · · ( 2 )
E = h 3 - h 1 h 1 - h 2 × 100 % · · · · · · · · · ( 3 )
式中：
V1—纤维在轻负荷作用下的膨松度，单位为立方厘米每克(cm3/g)；
V2—纤维在重负荷作用下的膨松度，单位为立方厘米每克(cm3/g)；
E一纤维的压缩弹性回复率，%；
A一样板面积，单位为平方厘米(cm2)；
G一试样质量，单位为克(g);
h1一轻负荷作用下的试样高度，单位为厘米(cm)；
h2一数次压缩后重负荷作用下的试样高度，单位为厘米(cm)；
h3一去除重负荷平衡min后，再加轻负荷作用下的试样高度，单位为厘米(cm)。4.2V1、V2、E两次平行试验测定值表示试验结果。计算到小数点后一位，按GB/T8170规定修约到整数位。

Claims (3)

1.一种短纤维永久压缩弹性试验的装置，其特征在于：该装置包括支架、测量筒和重量锤，重量锤容置在测量筒内，其外径与测量筒内径相适配，并在支架上设置有齿轮箱，齿轮箱上连接设有直线电机，直线电机与齿轮箱内的齿轮相传动连接，所述的直线电机设有调速器和时间继电器控制直线电机工作；并在所述的齿轮箱上设置有直线导轨，直线导轨上设有条形齿，条形齿与齿轮箱内的齿轮相啮合实现直线导轨上、下往复运动；直线导轨的末端连接有钢丝绳，钢丝绳通过滑轮连接到所述的重量锤。
2.根据权利要求1所述的一种短纤维永久压缩弹性试验的装置，其特征在于：重量锤包括轻负荷重量架和重负荷配重块，轻负荷重量架设有连接杆，重负荷配重块中间设有圆孔。
3.采用权利要求1所述的装置进行短纤维永久压缩弹性试验的方法，其特征在于该方法包括以下的步骤：
1、取样
散件的实验室样品按需取出；批量样品中的实验室样品抽取按GB／T14334规定；
2、试验条件
2.1实验纤维
纤维在速度为1400r/min的纤维开松机上进行开松；
2.2预加负荷
轻负荷为862.5±10g、重负荷为8625±100g；
2.3试样质量
试样质量为500.0±50g；
2.4试验次数
每个实验室样品试验3次，单次试验往复次数根据需求设定；
3、试验步骤
3.1从随机取出的实验室样品准确称取试样500.0±50g；
3.2将试样分成直径小于298mm、质量约50g的约9～10份纤棉网，然后轻轻地放入测量筒内。净置5min后，慢慢地放下轻负荷不要施加任何冲撞，静置1min后读取试样均分在测量筒周边的四个标尺的刻度；准确至0.5mm，求取平均值h1；
3.3在轻负荷的基础上慢慢地放下配重块组成重负荷，然后设定实验次数，开启控制上的电源开关，重负荷在直线电机的作用下上下往复对纤维进行作用，达到规定次数后静置1min后，读取试样均分在测量筒周边的四个标尺的刻度；准确至0.5mm，求取平均值h2；
3.4去除重负荷，静置3min后，再慢慢放下轻负荷，1min后，读取试样均分在测量筒周边的四个标尺的刻度；准确至0.5mm，求取平均值h3；
4、计算
4.1膨松度V1、V2和弹性回复率按式（1）、（2）、（3）进行计算。
V 1 = h 1 × A G · · · · · · · · · · · · · · · · · · ( 1 )
V 2 = h 2 × A G · · · · · · · · · · · · · · · · · · ( 2 )
E = h 3 - h 1 h 1 - h 2 × 100 % · · · · · · · · · ( 3 )
式中：
V1—纤维在轻负荷作用下的膨松度，单位为立方厘米每克cm3/g；
V2—纤维在重负荷作用下的膨松度，单位为立方厘米每克cm3/g；
E一纤维的压缩弹性回复率，%；
A一样板面积，单位为平方厘米cm2；
G一试样质量，单位为克g;
h1一轻负荷作用下的试样高度，单位为厘米cm；
h2一数次压缩后重负荷作用下的试样高度，单位为厘米cm；
h3一去除重负荷平衡min后，再加轻负荷作用下的试样高度，单位为厘米cm。
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