CN106092797A - 单丝法短纤维耐磨性能测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单丝法短纤维耐磨性能测试装置，它包括电机及摩擦系统、纤维夹持系统、计数控制系统和传感器；纤维夹持系统包括纤维夹持器一、纤维夹持器二，纤维夹持器一、纤维夹持器二和传感器安装在纤维夹持控制台上，在纤维夹持控制台上还设有用于固定待测短纤维另一端的固定装置；能够移动至所述纤维夹持器一和纤维夹持器二之间的摩擦子具有粗糙的摩擦面。本发明的装置可以解决单根短纤维耐磨性能测试的问题，填补短纤维耐磨性能测试仪方面的空白，短纤维耐磨性能测试装置可以在纤维生产厂、纺纱厂或科研机构用于进行纤维的耐磨性能测试、分析，为开展质量改进、提升产品质量提供数据支撑。

Description

单丝法短纤维耐磨性能测试装置

技术领域

本发明属于短纤维材料测试仪器领域，具体涉及一种单丝法短纤维耐磨性能测试的装置。

背景技术

短纤维在后道开松、梳棉、并条、纺纱、织造等加工过程会不断的与加工设备产生摩擦，纤维经各道工序加工后表面会被磨损甚至断裂，在加工设备上产生白粉状物质，纤维断裂后产生短绒、棉结、疵点等，这些都会影响纱线条干均匀性、强度及毛羽指数，影响纱线及最终织物的质量及使用性能。不同工艺条件下的短纤维耐磨性能有较大差异，对耐磨性能差的短纤维，后道用户在纤维加工使用过程中也时常会有关于白粉、短绒、疵点等方面的抱怨、投诉。因此准确评价短纤维的耐磨性能非常重要。

目前国内只有测试长丝及纱线耐磨性能的设备，将长丝或纱线在一定的负荷作用下两端固定，使纤维或纱线在具有一定粗糙度的摩擦介质上进行往复摩擦，测试长丝或纱线的耐磨情况。如中国专利201320754122.0、专利201310603231.7介绍的碳纤维耐磨性能检测设备都是一种对碳纤维长丝进行耐磨性能测试的装置，专利201420179769.X介绍了一种超高分子量聚乙烯纤维耐磨性能测试机，是用于高强PE长丝耐磨性能测试的装置，专利201020669094.9介绍的一种耐磨试验机是用于玻璃纤维长丝耐磨性能测试的装置，这些都不能应用于短纤维的耐磨性能测试。英国专利GB 1125726所述装置为一种用于模拟经纱织造过程中负荷及织造过程中耐磨性能的装置转，也不是进行短纤维耐磨性能测试的装置。

反映短纤维摩擦性能的仪器目前只有单纤维摩擦系数测试仪，用于测试纤维与纤维、纤维与金属、纤维与橡胶、陶瓷等的摩擦系数，通过摩擦系数的大小表征纤维间的平滑性、抱合性等，反映纤维或纱线在各工序的可纺性，但该指标只能反映出纤维与纤维间平滑性、抱合性情况，或反映纤维与摩擦辊间的抱合性、可牵移性，即纤维梳理性能的差异，无法反映出纤维在加工过程中的耐摩擦及被磨损情况，对在后加工过程中是否会被磨损、断裂，产生纤维屑或白粉等情况无法表征。

发明内容

本发明的目的在于解决用现有的测试技术、仪器不能进行单根短纤维耐磨性能测试的问题，提供一种短纤维耐磨性能测试装置，通过测试单根短纤维在摩擦介质上的耐磨性能，反映纤维在后道加工过程中与设备接触摩擦时耐磨损的情况，从而评价短纤维的耐磨性能。

本发明的目的可以通过以下措施达到：

一种单丝法短纤维耐磨性能测试装置，它包括电机及摩擦系统、纤维夹持系统、计数控制系统和传感器；所述电机及摩擦系统包括电机单元、摩擦传动单元和摩擦子，所述电机单元上设有所述能够检测电机转动次数的计数控制系统，所述摩擦传动单元的输入端与所述电机单元的电机转轴相连接，所述摩擦传动单元的输出端与所述摩擦子固定连接；所述纤维夹持系统包括纤维夹持器一、纤维夹持器二，所述用于夹持待测短纤维的纤维夹持器一和纤维夹持器二安装在纤维夹持控制台上，所述能够固定待测短纤维一端并能够感应待测短纤维力值变化的传感器设于所述纤维夹持控制台上，在纤维夹持控制台上还设有用于固定待测短纤维另一端的固定装置；能够移动至所述纤维夹持器一和纤维夹持器二之间对待测短纤维进行摩擦测试的所述摩擦子具有粗糙的摩擦面。

计数控制系统上设有能够输出电机转动次数的数码计数口和能够传输信号至电机的数据线接口二，所述传感器与用以输出传感器信号的数据线接口相连接，所述数据线接口二和数据线接口通过导线相连通。

摩擦子摩擦面的粗糙度Ra为0.05μm～0.4μm，摩擦子的摩擦面为直径0.5mm～2.0mm的圆柱体外面。

纤维夹持器一和纤维夹持器二之间的距离为10mm～20mm。

传感器为力值测量范围1cN～100cN、力值分辨率0.25×10^-3cN以下、可感应待测短纤维在被摩擦过程中的微小力值变化的高精度微量力值传感器。

固定待测短纤维另一端的固定装置为能够调整待测短纤维伸直状态的预张力夹。

在所述纤维夹持控制台上设有控制所述纤维夹持器一和纤维夹持器二闭合的夹持器开关按纽。

传感器、纤维夹持器一、纤维夹持器二和预张力夹在所述纤维夹持控制台上依次排布使所固定的待测短纤维在测试前呈伸直状态。

本发明装置的测试原理为：待测短纤维在规定预加张力夹的夹持下两端分别夹于两个纤维夹持器内，先将一端纤维夹持器夹紧，将摩擦子移到与纤维垂直接触或其他方向接触并形成一定角度的包角后，关闭带预张力夹的一端的纤维夹持器，启动电机，摩擦子在纤维表面运动并与纤维摩擦，同时启动计数控制系统的计数器开始计数，当纤维被磨断后，传感器感应到纤维断裂后，将断裂信号通过连接在纤维夹持器一端的数据线接口及摩擦控制装置上的数据线接口间的数据传输线控制电机转动系统，使电机停止运动，同时计数器停止计数，计数器通过数码计数口显示的电机转动次数表示纤维摩擦次数。

本发明的有益效果：本发明提供的单丝法短纤维耐磨性能测试装置，用于进行各种短纤维的摩擦性能测试，可以解决用现有的测试技术、仪器不能进行单根短纤维耐磨性能测试的问题，填补短纤维耐磨性能测试仪方面的空白，试验过程模拟纤维在后道纺纱加工过程中与纺纱机器各部件之间的摩擦磨损情况，测试结果不同可以反映不同品种、不同批号纤维产品间的耐磨性能差异，也可反映同一批纤维产品内的质量均匀性，短纤维耐磨性能测试装置可以在纤维生产厂、纺纱厂或科研机构用于进行纤维的耐磨性能测试、分析，为开展质量改进、提升产品质量提供数据支撑。

附图说明

图1是本发明的纤维摩擦过程示意图；

图2是本发明的电机及摩擦系统结构示意图；

图3是本发明的纤维夹持系统俯视图；

图4是本发明的纤维夹持系统结构示意图。

图中，1：摩擦子；2：紧固螺栓；3：紧固螺母；4：拆卸螺母；5：升降螺母；6：摩擦头；7、纵移手柄；8：紧固手柄；9：紧固螺钉；10：张紧轮；11：涡轮涡杆系统；12：摩擦单元传动轴；13：横移手柄；14：基座15：软轴；16：数码计数口；17：电机启动按钮；18：电机停止按扭；19：电机及计数控制装置；20：数据线接口二；21：数据线接口；22：传感器；23：纤维夹持器一；24：纤维夹持器二；25：预张力夹；26：纤维与摩擦子之间的包角；27：夹持器开关按钮；28：纤维夹持控制台。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明的结构做进一步说明，但本发明的范围并不局限于以下实施例。

下面有代表性的例子旨在帮助阐述本发明，而不是有意也不应该被解释为限制本发明的范围。事实上，除了那些出现和描述于此的以外，本发明中文件的全部内容，包括依据此处引用的科技文献和专利的例子，以及由此产生的各种修饰和许多进一步变化对本专业内一般技术人员都是清晰明白的。下面的例子包含了重要的补充信息、范例和指导，可适应于本发明中各种变化及类似情况。

本发明提供的短纤维单丝法耐磨性能测试装置主要由纤维夹持系统、电机及摩擦系统、计数控制系统和传感器等几个相互连接的单元组成。

其中电机及摩擦系统单元包括电机单元、摩擦传动单元和摩擦子，所述电机单元上设有所述能够检测电机转动次数的计数控制系统，所述摩擦传动单元的输入端与所述电机单元的电机转轴相连接，所述摩擦传动单元的输出端与所述摩擦子固定连接；一种具体的结构如图2所示。

纤维夹持系统包括纤维夹持器一、纤维夹持器二，所述用于夹持待测短纤维的纤维夹持器一和纤维夹持器二安装在纤维夹持控制台上，所述能够固定待测短纤维一端并能够感应待测短纤维力值变化的传感器设于所述纤维夹持控制台上，在纤维夹持控制台上还设有用于固定待测短纤维另一端的固定装置；一种具体的结构如图3和图4所示。

在一种方案中，纤维夹持系统由传感器、夹持纤维的两个纤维夹持器、纤维夹持器开启闭合控制按钮、纤维夹持控制台中的一部分或几部分构成。可通过气动开关控制纤维夹持器的开启、闭合，避免手动闭合夹伤纤维影响测试结果。其中纤维夹持器一和纤维夹持器二之间的距离为10mm～20mm。

能够移动至所述纤维夹持器一和纤维夹持器二之间对待测短纤维进行摩擦测试的所述摩擦子具有粗糙的摩擦面。在一种优选方案中，摩擦子摩擦面的粗糙度Ra为0.05μm～0.4μm，摩擦子的摩擦面为直径0.5mm～2.0mm的圆柱体外面。一种方案下，摩擦子为圆柱体形状，材质为硬质钢，可以选择棕钢玉A、白钢玉WA、单晶钢玉SA、微晶钢玉MA、铬钢玉PA、黑钢玉BA等磨料中的一种，粗糙度Ra＝0.05μm～0.4μm，直径0.5mm～2.0mm，长度10mm～20mm。

计数控制系统上设有能够输出电机转动次数的数码计数口和能够传输信号至电机的数据线接口二，所述传感器与用以输出传感器信号的数据线接口相连接，所述数据线接口二和数据线接口通过导线相连通。

传感器为力值测量范围1cN～100cN、力值分辨率0.25×10^-3cN以下、可感应待测短纤维在被摩擦过程中的微小力值变化的高精度微量力值传感器。

固定待测短纤维另一端的固定装置为能够调整待测短纤维伸直状态的预张力夹。纤维下端的预张力夹重量根据纤维线密度大小进行选择，应保证纤维被夹持后处理伸直但不伸长的状态，一般按(0.075～0.15)cN/dtex选择。

在纤维夹持控制台上设有控制所述纤维夹持器一和纤维夹持器二闭合的夹持器开关按钮。传感器、纤维夹持器一、纤维夹持器二和预张力夹在所述纤维夹持控制台上依次排布使所固定的待测短纤维在测试前呈伸直状态。

本发明提供的短纤维单丝法耐磨性能测试装置设计有纤维断裂感应后电机自动停止功能，传感器感应到纤维断裂后，将断裂信号通过连接在纤维夹持器一端的数据线接口及摩擦控制装置上的数据线接口间的数据传输线控制电机转动系统，使电机停止运动，同时计数器停止计数，计数器显示的电机转动次数表示纤维摩擦次数。

电机及摩擦系统具体可包括电机及计数控制装置、电机控制单元与摩擦单元之间的连接软轴、摩擦单元基座、摩擦辊横移手柄、摩擦辊纵移手柄、摩擦辊紧固手柄、摩擦辊张紧轮、摩擦辊紧固螺钉、摩擦头摩擦子、摩擦子紧固螺栓、摩擦子紧固螺母、摩擦子拆卸螺母等部分组成。电机及计数上有启动按钮、电机停止按钮、数码计数口、数据线接口中的一部分或几部分。摩擦子1通过紧固螺栓2及紧固螺母3及拆卸螺母4安装于摩擦头6中，摩擦头6通过张紧轮10及涡轮涡杆系统11与摩擦单元的传动轴12相连，摩擦单元的传动轴12通过软轴15与电机及计数控制装置19相连。调节摩擦辊升降螺母5可使其上下移动，摩擦头调节到合适的位置后通过紧固手柄8进行固定，调节纵移手柄7及横移手柄13可使摩擦辊前后、左右移动，将摩擦辊移动到摩擦子1与待测纤维可接触并形成一定包角后，启动电机，摩擦子在纤维表面转动摩擦，同时计数控制装置开始计数。

摩擦子在纤维上的摩擦方式可以是转动式摩擦(图1a)、往复式摩擦(图1b)、或在往复式摩擦纤维过程中摩擦子作自转运动(图1c)几种方式中的一种。

耐磨试验纤维样品夹持方式可以是垂直方向(图3)、水平方向(图4)中的一种。

具体测试方法：

采用本发明的单丝法短纤维耐磨性能测试装置，对单根短纤维进行耐磨性能试验的实施方式如下：根据纤维长度调节好纤维夹持器间的隔距，根据纤维线密度大小选择合适重量的张力夹23(0.075～0.15)cN/dtex夹住待测纤维的一端，用镊子夹住纤维另一端将纤维夹入纤维夹持器一23的夹持钳口内，关闭纤维夹持器一23，纤维另一端在张力夹夹持下放入纤维夹持器二24的夹持钳口内，使纤维保持伸直但不伸长的状态。将已安装好摩擦子的摩擦辊安装到摩擦仪的摩擦头6的主轴孔内，旋紧紧固螺钉9，紧固螺母3。调节摩擦辊横移手柄13、纵移手柄7、张紧轮10、升降螺母5、紧固手柄8等部件将摩擦子移动到与纤维垂直接触并形成规定角度的包角后，关闭纤维夹持器二24，启动电机开关按钮17，摩擦子开始转动并摩擦纤维，同时计数器开始计数，数码计数口16处显示摩擦次数，当纤维被摩擦断裂后，高精度微量力值传感器感应到纤维断裂后将断裂信号通过连接在数据线接口二20和数据线接口21间的数据传输线传输到电机转动控制系统后，使电机停止运动，同时计数器停止计数，数码计数口16处显示的电机转动次数即表示纤维摩擦次数，每批样品测试30根后计算出平均值为该批样品的耐磨次数。在每批样品摩擦试验完成后观察摩擦子表面纤维摩擦后脱落物的情况。通过观察磨断纤维表面磨损情况及纤维磨断次数综合评价短纤维的耐磨性能。

测试例1：

1^#短纤维样品，测试30根纤维被磨断时的摩擦次数见表1。

表1 1^#短纤维耐磨性能测试结果

测试例2:

2^#短纤维样品，测试30根纤维被磨断时的摩擦次数见表2。

表2 2^#短纤维耐磨性能测试结果

测试例3：

3^#短纤维样品，测试30根纤维被磨断时的摩擦次数见表3。

表3 3^#短纤维耐磨性能测试结果

测试例4

4^#短纤维样品，测试30根纤维被磨断时的摩擦次数见表4。

表4 4^#短纤维耐磨性能测试结果

从测试结果可看出，4批短纤维的平均耐磨次数不同，磨断次数的不匀率也有差异，测试结果可以很好地不同纤维的耐磨性能差异。

Claims (8)

1.一种单丝法短纤维耐磨性能测试装置，其特征在于它包括电机及摩擦系统、纤维夹持系统、计数控制系统和传感器(22)；所述电机及摩擦系统包括电机单元、摩擦传动单元和摩擦子(1)，所述电机单元上设有所述能够检测电机转动次数的计数控制系统，所述摩擦传动单元的输入端与所述电机单元的电机转轴相连接，所述摩擦传动单元的输出端与所述摩擦子(1)固定连接；所述纤维夹持系统包括纤维夹持器一(23)、纤维夹持器二(24)，所述用于夹持待测短纤维的纤维夹持器一(23)和纤维夹持器二(24)安装在纤维夹持控制台(28)上，所述能够固定待测短纤维一端并能够感应待测短纤维力值变化的传感器(22)设于所述纤维夹持控制台(28)上，在纤维夹持控制台(28)上还设有用于固定待测短纤维另一端的固定装置；能够移动至所述纤维夹持器一(23)和纤维夹持器二(24)之间，对待测短纤维进行摩擦测试的所述摩擦子(1)具有粗糙的摩擦面。

2.根据权利要求1所述的单丝法短纤维耐磨性能测试装置，其特征在于所述计数控制系统上设有能够输出电机转动次数的数码计数口(16)和能够传输信号至电机的数据线接口二(20)，所述传感器(22)与用以输出传感器信号的数据线接口(21)相连接，所述数据线接口二(20)和数据线接口(21)通过导线相连通。

3.根据权利要求1所述的单丝法短纤维耐磨性能测试装置，其特征在于所述摩擦子(1)摩擦面的粗糙度Ra为0.05μm～0.4μm，摩擦子(1)的摩擦面为直径0.5mm～2.0mm的圆柱体外面。

4.根据权利要求1所述的单丝法短纤维耐磨性能测试装置，其特征在于所述纤维夹持器一(23)和纤维夹持器二(24)之间的距离为10mm～20mm。

5.根据权利要求1所述的单丝法短纤维耐磨性能测试装置，其特征在于所述传感器(22)为力值测量范围1cN～100cN、力值分辨率0.25×10^-3cN以下、可感应待测短纤维在被摩擦过程中的微小力值变化的高精度微量力值传感器。

6.根据权利要求1所述的单丝法短纤维耐磨性能测试装置，其特征在于所述固定待测短纤维另一端的固定装置为能够调整待测短纤维伸直状态的预张力夹(25)。

7.根据权利要求1所述的单丝法短纤维耐磨性能测试装置，其特征在于在所述纤维夹持控制台(28)上设有控制所述纤维夹持器一(23)和纤维夹持器二(24)闭合的夹持器开关按纽(27)。

8.根据权利要求6所述的单丝法短纤维耐磨性能测试装置，其特征在于所述传感器(22)、纤维夹持器一(23)、纤维夹持器二(24)和预张力夹(25)在所述纤维夹持控制台(28)上依次排布使所固定的待测短纤维在测试前呈伸直状态。