CN110031296A - 极细纱线的可编织性表征设备及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种极细纱线的可编织性表征设备及方法，设备包括纱筒、两定滑轮、两平板、织针、控制器、传感器、接收器、图像采集器、重力砝码和纱线夹，两定滑轮的转轴相互平行且平行于水平面，两平板相互平行，定滑轮的转轴与平板相互平行，两平板间距排列在两定滑轮之间，两定滑轮和两平板的最高点位于同一水平面上，方法即采用该设备测试极细纱线退绕顺利与否、弯曲刚度、初始勾断强力、初始勾断伸长、摩擦剩余强度比及摩擦起毛程度后确定可编织性。本发明的一种极细纱线的可编织性表征设备结构简单，操作方便；本发明的一种极细纱线的可编织性表征方法，充分考虑了极细纱线的编织工艺和具体过程，能够快速准确地确定极细纱线的可编织性。

Description

极细纱线的可编织性表征设备及方法
技术领域
本发明属于纺织测试仪器技术领域，涉及一种极细纱线的可编织性表征设备及方法。
背景技术
针织由于其工艺特点，在编织过程中既有纱线之间的摩擦，也有纱线与织针、导纱装置等金属间的摩擦，同时纱线还需要受到牵拉张力并弯曲成圈，所以针织用纱对其性能有较高的要求。不同品种和规格的纱线往往具有不同的形态特征和力学性能，并非所有的纱线都可以顺利编织成针织面料。因此，在正式生产之前考查和评价所用纱线是否能够满足针织织造的要求，对于生产效率、成本和织物质量具有重要意义，特别是针对价格昂贵的高性能纱线。
纱线的可编织性表示其在针织织造过程中的难易程度，是与编织设备、纱线性能等因素作用下的综合性能指标，但目前仍然没有一个直接的方法可以测试和评价。根据针织织物编织的过程，其纱线的可编织性需要综合考虑：
(1)针织设备型号，具体体现在机号和织针尺寸；
(2)耐摩擦性能，反映了纱线在编织过程与机件等摩擦的牢度；
(3)断裂强度和延伸率，满足编织时牵引拉伸勾结时不发生断裂；
(4)弯曲刚度，表示纱线的柔软程度，决定其是否能够顺利进行弯纱成圈；
然而，现有的测试方法和设备主要集中在纱线单方面的性能指标，且没有充分考虑极细纱线的编织工艺特点和具体过程。
CN103091191 A发明了一种超细金属丝模拟摩擦仪，主要模拟了编织过程中在小载荷下极细纱线受到织针的摩擦磨损作用，但没有涉及到纱线的弯曲性能，不能很好的表征极细纱线的可编织性。
CN104655498 A发明了一种纱线弯曲刚度的测量装置及方法，没有考虑跨距和压头对测量值的影响，即跨距和压头不能根据对应的针织设备的机号和织针进行调节，同时也不能适用于表征纱线摩擦影响下的弯曲性能。
CN103499497 A发明了一种架空线弯曲刚度测量装置，其测试对象主要针对缆线，CN205003035 U发明了一种电梯用钢丝绳弯曲刚度测量仪，其测试对象是电梯用钢丝绳，这些测试对象直径相比远大于极细纱线，且弯曲刚度测量未考虑预加张力。
因此，研究一种能够充分考虑极细纱线的编织工艺和具体过程，在测试纱线性能指标的同时，直接对纺线的可编织性进行测试和评价的表征方法及其设备具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是解决现有的测试方法和设备仅仅集中在纱线单方面的性能指标，没有充分考虑极细纱线的编织工艺特点和具体过程的问题，提供一种极细纱线的可编织性表征设备及方法。
为达到上述目的，本发明采用的方案如下：
一种极细纱线的可编织性表征设备，包括纱筒、两定滑轮、两平板、织针、控制器、传感器、接收器、图像采集器、重力砝码和纱线夹；
两定滑轮的转轴相互平行且平行于水平面，两平板相互平行，定滑轮的转轴与平板相互平行，均用于保证绕线的流畅性；两平板间距排列在两定滑轮之间，两平板的间距为25.4/E mm，两平板的间距随着机号E变化，能够提高测试的准确性，E为极细纱线拟采用的针织设备中针床上1英寸内的织针数量(单位为个/英寸)，极细纱线的直径为10～1000μm，两定滑轮和两平板的最高点位于同一水平面上，以保证绕线的流畅性以及结构的稳定性；
纱筒位于一定滑轮下方，用于卷绕极细纱线；织针用于勾住两平板之间的极细纱线；控制器用于控制织针上下移动并显示位移；传感器用于检测极细纱线的弯曲力和勾断强力，并发送至接收器；接收器用于显示弯曲力和勾断强力；图像采集器用于采集并显示两平板之间的极细纱线的图像；重力砝码用于与极细纱线的自由端连接，对其施加张力；纱线夹用于将极细纱线靠近自由端的一段固定不动。
作为优选的方案：
如上所述的极细纱线的可编织性表征设备，织针为极细纱线拟采用的针织设备中的织针，此时更贴近模拟的目的，测得的结果也更加准确，为了提高操作的便捷性，织针也可规定一种通用的织针，而不是必须为极细纱线拟采用的针织设备中的织针。
如上所述的极细纱线的可编织性表征设备，还包括基板和支撑板；支撑板与平板相互平行，二者都与基板垂直连接，支撑板与基板固定连接，平板与基板滑动连接，以便于调节间距；支撑板端部设有凹槽，定滑轮嵌在凹槽内，且转轴与凹槽的槽壁固定连接，用于固定定滑轮，支撑板主要用途是支撑定滑轮，本发明也可不设置支撑板或者设置其他结构的支撑部件，只要能实现定滑轮的转轴固定即可。
如上所述的极细纱线的可编织性表征设备，基板上设有水平的刻度线，用于直接读出平板与基板之间的间距值；平板最高点所在的表面为曲面，减少绕线时的摩擦力；两定滑轮的形状和尺寸相同，两平板的形状和尺寸相同；两平板与距离其最近的定滑轮的间距相等，都为25.4/E mm，测试装置上的间距与对应编织设备上织针间离相等，有利于提高测试的准确性。
如上所述的极细纱线的可编织性表征设备，图像采集器为摄像头，也可以是其他能够实现图像采集功能的元件，与平板固定连接，用于记录及采集极细纱线的图像；纱线夹为匚形柱状结构，与基板固定连接，用于防止纱线脱出，以便重新进入工作。
如上所述的极细纱线的可编织性表征设备，控制器由电脑a和步进电机组成，步进电机用于带动织针上下移动，电脑a用于控制步进电机的转动速度和角度，进而控制织针的位移同时显示位移。
如上所述的极细纱线的可编织性表征设备，图像采集器与接收器连接，接收器为电脑b，电脑a和电脑b为同一台电脑(也可以是两台不同的电脑，结构相对复杂一些)，还用于记录位移、弯曲力和勾断强力以及显示极细纱线的图像，并计算弯曲刚度和纤维端根数；弯曲刚度还可以采用人工计算的方法得到，接收器具有计算功能仅作为优选的方案，当其不具有计算功能时，其仅能够显示弯曲力和勾断强力，操作人员可记录数据后计算得到弯曲刚度，当其具有计算功能时，能够提高整个设备的效率；纤维端根数也可以采用人工计算的方法得到，图像采集器可以不与接收器连接，只要能采集并显示图像即可。
本发明还提供了一种采用如上所述的极细纱线的可编织性表征设备的极细纱线的可编织性表征方法，测试极细纱线退绕顺利与否、弯曲刚度、初始勾断强力、初始勾断伸长、摩擦剩余强度比及摩擦起毛程度后确定可编织性；
测试时，将极细纱线从纱筒上退绕后，经过两定滑轮和两平板的最高点后与重力砝码连接，平板与织针构成了纱线的三点弯曲，测试过程中，纱筒处于制动状态，纱线的预加张力完全由纱线另一端的重力砝码的重力控制；
退绕顺利与否是通过从纱筒上匀速退绕观察退绕情况确定的，纱线采用切向的方式从纱筒上退绕，当极细纱线可匀速退绕且不发生粘丝现象时，退绕顺利；当极细纱线不可匀速退绕时(即极细纱线退绕经常间断或者纱线出现相嵌缠结)，退绕困难；其他情况时(即极细纱线可匀速退绕，但伴有略微粘丝)，退绕较差；
弯曲刚度是通过打开纱线夹，挂上织针，控制织针下移，采集弯曲力和位移后计算得到的，计算公式如下：
式中，B为弯曲刚度，单位为cN·mm2，F为织针第一次下移时在弯纱深度处极细纱线的弯曲力，单位为cN，S为织针第一次下移时的位移(等于弯纱深度)，单位为mm；
初始勾断强力和初始勾断伸长为织针第一次下移时测得的勾断强力和勾断伸长，勾断强力和勾断伸长是通过关闭纱线夹(纺纱夹未闭合时，随着织针下降，重力砝码一端可以上下移动，纱线可能不会断裂)，挂上织针，控制织针下移至断裂后，采集极细纱线的勾断强力和织针的位移得到的；
摩擦剩余强度比为纱线经M次往复摩擦后的勾断强力与初始勾断强力的比值，单次往复摩擦是通过打开纱线夹，挂上织针，控制织针上下移动一次实现的，上下移动时，其相对于两平板的最高点的上移距离比垫纱高度小2mm，相对于两平板的最高点的下移距离等于拟采用的针织设备的弯纱深度；
摩擦起毛程度是通过分析图像采集器采集到的图像得到的，当织针左右10mm内自由纤维端根数为0时，无起毛；大于0且小于5根时，轻度起毛；大于等于5且小于10根时，中度起毛；大于等于10根时，重度起毛；
当退绕顺利、弯曲刚度小于设备可编织的最大弯曲刚度、初始勾断强力大于设备编织张力波动的峰值、初始勾断伸长大于5％、摩擦剩余强力比大于80％且无起毛或轻度起毛时，极细纱线的可编织性好；当退绕较差、弯曲刚度小于设备可编织的最大弯曲刚度、初始勾断强力大于设备编织张力波动的峰值、初始勾断伸长大于5％、摩擦剩余强力比大于80％且中度起毛时，极细纱线的可编织性一般；当退绕困难、弯曲刚度大于等于设备可编织的最大弯曲刚度、初始勾断强力小于等于设备编织张力波动的峰值、摩擦剩余强力比小于等于80％或重度起毛时，极细纱线的可编织性差。
作为优选的方案：
如上所述的极细纱线的可编织性表征方法，重力砝码的质量为2g，本发明的重力砝码的质量并不仅限于此，可根据针织设备中实际所需的编织张力进行调整。
如上所述的极细纱线的可编织性表征方法，M≥10。
有益效果：
(1)本发明的极细纱线的可编织性表征设备测试对象适应性广，可适用于微米级直径的高性能纱线；
(2)本发明的极细纱线的可编织性表征设备测试条件、机号、织针与最终针织设备相一致，可编织性的表征更具针对性；
(3)本发明的极细纱线的可编织性表征方法中弯曲刚度的测试考虑编织张力和摩擦力的影响，与编织的真实情况更接近；
(4)本发明的极细纱线的可编织性表征方法能够综合全面地评价纱线从退绕到成圈的可编织性；
(5)本发明的极细纱线的可编织性表征方法相比传统的上机编织测试可节省大量原料成本和人工成本。
附图说明
图1为本发明的极细纱线的可编织性表征设备的示意图；
其中，1-极细纱线，2-纱筒，3-定滑轮，4-平板，5-基板，6-刻度线，7-织针，8-传感器，9-重力砝码，10-纱线夹，11-摄像头。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
一种极细纱线的可编织性表征设备，包括纱筒2、两定滑轮3、两平板4、织针7、控制器、传感器8、接收器、图像采集器、重力砝码9、纱线夹10、基板5和支撑板，两定滑轮3的形状和尺寸相同，两平板4的形状和尺寸相同；
支撑板端部设有凹槽，定滑轮3嵌在凹槽内，且转轴与凹槽的槽壁固定连接，两定滑轮3的转轴相互平行且平行于水平面，两平板4相互平行，定滑轮3的转轴与平板4相互平行，两平板4间距排列在两定滑轮3之间，两平板4的间距为25.4/E mm，两平板4与距离其最近的定滑轮3的间距相等，都为25.4/E mm，E为极细纱线1拟采用的针织设备中针床上1英寸内的织针7数量，极细纱线1的直径为10～1000μm，平板4中其最高点所在的表面为曲面，两定滑轮3和两平板4的最高点位于同一水平面上，支撑板与平板4相互平行，二者都与基板5垂直连接，支撑板与基板5固定连接，平板4与基板5滑动连接，基板5上设有水平的刻度线6；
纱筒2位于一定滑轮3下方，用于卷绕极细纱线1；织针7为极细纱线1拟采用的针织设备中的织针7，织针7用于勾住两平板4之间的极细纱线1；控制器由电脑a和步进电机组成，步进电机用于带动织针7上下移动，电脑a用于控制步进电机的转动速度和角度，进而控制织针7的位移同时显示位移，控制器用于控制织针7上下移动并显示位移；传感器8用于检测极细纱线1的弯曲力和勾断强力，并发送至接收器；接收器用于显示弯曲力和勾断强力；图像采集器为摄像头11，与平板4固定连接，与接收器连接，图像采集器用于采集并显示两平板4之间的极细纱线1的图像，接收器为电脑b，电脑a和电脑b为同一台电脑，还用于记录位移、弯曲力和勾断强力以及显示极细纱线1的图像，并计算弯曲刚度和纤维端根数；重力砝码9用于与极细纱线1的自由端连接，对其施加张力；纱线夹10为匚形柱状结构，与基板5固定连接，纱线夹10用于将极细纱线1靠近自由端的一段固定不动。
采用如上所述的一种极细纱线的可编织性表征设备的一种极细纱线的可编织性表征方法，测试极细纱线1退绕顺利与否、弯曲刚度、初始勾断强力、初始勾断伸长、摩擦剩余强度比及摩擦起毛程度后确定可编织性；
测试时，将极细纱线1从纱筒2上退绕后，经过两定滑轮3和两平板4的最高点后与质量为2g的重力砝码9连接；
退绕顺利与否是通过从纱筒2上匀速退绕观察退绕情况确定的，当极细纱线1可匀速退绕且不发生粘丝现象时，退绕顺利；当极细纱线不可匀速退绕时(即极细纱线退绕经常间断或者纱线出现相嵌缠结)，退绕困难；其他情况时(即极细纱线可匀速退绕，但伴有略微粘丝)，退绕较差；
弯曲刚度是通过打开纱线夹10，挂上织针7，控制织针7下移，采集弯曲力和位移后计算得到的，计算公式如下：
式中，B为弯曲刚度，单位为cN·mm2，F为织针7第一次下移时在弯纱深度处极细纱线1的弯曲力，单位为cN，S为织针7第一次下移时的位移，单位为mm；
初始勾断强力和初始勾断伸长为织针7第一次下移时测得的勾断强力和勾断伸长，勾断强力和勾断伸长是通过关闭纱线夹10，挂上织针7，控制织针7下移至断裂后，采集极细纱线1的勾断强力和织针7的位移得到的；
摩擦剩余强度比为纱线经M次往复摩擦后的勾断强力与初始勾断强力的比值，M≥10，单次往复摩擦是通过打开纱线夹10，挂上织针7，控制织针7上下移动一次实现的，上下移动时，其相对于两平板4的最高点的上移距离比垫纱高度小2mm，相对于两平板4的最高点的下移距离等于拟采用的针织设备的弯纱深度；
摩擦起毛程度是通过分析图像采集器采集到的图像得到的，当织针7左右10mm内自由纤维端根数为0时，无起毛；大于0且小于5根时，轻度起毛；大于等于5且小于10根时，中度起毛；大于等于10根时，重度起毛；
当退绕顺利、弯曲刚度小于设备可编织的最大弯曲刚度、初始勾断强力大于设备编织张力波动的峰值、初始勾断伸长大于5％、摩擦剩余强力比大于80％且无起毛或轻度起毛时，极细纱线的可编织性好；当退绕较差、弯曲刚度小于设备可编织的最大弯曲刚度、初始勾断强力大于设备编织张力波动的峰值、初始勾断伸长大于5％、摩擦剩余强力比大于80％且中度起毛时，极细纱线的可编织性一般；当退绕困难、弯曲刚度大于等于设备可编织的最大弯曲刚度、初始勾断强力小于等于设备编织张力波动的峰值、摩擦剩余强力比小于等于80％或重度起毛时，极细纱线的可编织性差。
采用本发明的方法和设备在机号E14、织针移动速度为50mm/min的条件下测试不同种类纱线的可编织性，结果如下：
“--”表示未达到摩擦次数时纱线已断裂。

Claims (10)

1.极细纱线的可编织性表征设备，其特征是：包括纱筒、两定滑轮、两平板、织针、控制器、传感器、接收器、图像采集器、重力砝码和纱线夹；
两定滑轮的转轴相互平行且平行于水平面，两平板相互平行，定滑轮的转轴与平板相互平行，两平板间距排列在两定滑轮之间，两平板的间距为25.4/E mm，E为极细纱线拟采用的针织设备中针床上1英寸内的织针数量，极细纱线的直径为10～1000μm，两定滑轮和两平板的最高点位于同一水平面上；
纱筒位于一定滑轮下方，用于卷绕极细纱线；织针用于勾住两平板之间的极细纱线；控制器用于控制织针上下移动并显示位移；传感器用于检测极细纱线的弯曲力和勾断强力，并发送至接收器；接收器用于显示弯曲力和勾断强力；图像采集器用于采集并显示两平板之间的极细纱线的图像；重力砝码用于与极细纱线的自由端连接，对其施加张力；纱线夹用于将极细纱线靠近自由端的一段固定不动。
2.根据权利要求1所述的极细纱线的可编织性表征设备，其特征在于，织针为极细纱线拟采用的针织设备中的织针。
3.根据权利要求1所述的极细纱线的可编织性表征设备，其特征在于，还包括基板和支撑板；支撑板与平板相互平行，二者都与基板垂直连接，支撑板与基板固定连接，平板与基板滑动连接；支撑板端部设有凹槽，定滑轮嵌在凹槽内，且转轴与凹槽的槽壁固定连接。
4.根据权利要求3所述的极细纱线的可编织性表征设备，其特征在于，基板上设有水平的刻度线；平板最高点所在的表面为曲面；两定滑轮的形状和尺寸相同，两平板的形状和尺寸相同；两平板与距离其最近的定滑轮的间距相等，都为25.4/E mm。
5.根据权利要求3所述的极细纱线的可编织性表征设备，其特征在于，图像采集器为摄像头，与平板固定连接；纱线夹为匚形柱状结构，与基板固定连接。
6.根据权利要求1所述的极细纱线的可编织性表征设备，其特征在于，控制器由电脑a和步进电机组成，步进电机用于带动织针上下移动，电脑a用于控制步进电机的转动速度和角度，进而控制织针的位移同时显示位移。
7.根据权利要求6所述的极细纱线的可编织性表征设备，其特征在于，图像采集器与接收器连接，接收器为电脑b，电脑a和电脑b为同一台电脑，还用于记录位移、弯曲力和勾断强力以及显示极细纱线的图像，并计算弯曲刚度和纤维端根数。
8.采用如权利要求1～7任一项所述的极细纱线的可编织性表征设备的极细纱线的可编织性表征方法，其特征是：测试极细纱线退绕顺利与否、弯曲刚度、初始勾断强力、初始勾断伸长、摩擦剩余强度比及摩擦起毛程度后确定可编织性；
测试时，将极细纱线从纱筒上退绕后，经过两定滑轮和两平板的最高点后与重力砝码连接；
退绕顺利与否是通过从纱筒上匀速退绕观察退绕情况确定的，当极细纱线可匀速退绕且不发生粘丝现象时，退绕顺利；当极细纱线不可匀速退绕时，退绕困难；其他情况时，退绕较差；
弯曲刚度是通过打开纱线夹，挂上织针，控制织针下移，采集弯曲力和位移后计算得到的，计算公式如下：
式中，B为弯曲刚度，单位为cN·mm2，F为织针第一次下移时在弯纱深度处极细纱线的弯曲力，单位为cN，S为织针第一次下移时的位移，单位为mm；
初始勾断强力和初始勾断伸长为织针第一次下移时测得的勾断强力和勾断伸长，勾断强力和勾断伸长是通过关闭纱线夹，挂上织针，控制织针下移至断裂后，采集极细纱线的勾断强力和织针的位移得到的；
摩擦剩余强度比为纱线经M次往复摩擦后的勾断强力与初始勾断强力的比值，单次往复摩擦是通过打开纱线夹，挂上织针，控制织针上下移动一次实现的，上下移动时，其相对于两平板的最高点的上移距离比垫纱高度小2mm，相对于两平板的最高点的下移距离等于拟采用的针织设备的弯纱深度；
摩擦起毛程度是通过分析图像采集器采集到的图像得到的，当织针左右10mm内自由纤维端根数为0时，无起毛；大于0且小于5根时，轻度起毛；大于等于5且小于10根时，中度起毛；大于等于10根时，重度起毛；
当退绕顺利、弯曲刚度小于设备可编织的最大弯曲刚度、初始勾断强力大于设备编织张力波动的峰值、初始勾断伸长大于5％、摩擦剩余强力比大于80％且无起毛或轻度起毛时，极细纱线的可编织性好；当退绕较差、弯曲刚度小于设备可编织的最大弯曲刚度、初始勾断强力大于设备编织张力波动的峰值、初始勾断伸长大于5％、摩擦剩余强力比大于80％且中度起毛时，极细纱线的可编织性一般；当退绕困难、弯曲刚度大于等于设备可编织的最大弯曲刚度、初始勾断强力小于等于设备编织张力波动的峰值、摩擦剩余强力比小于等于80％或重度起毛时，极细纱线的可编织性差。
9.根据权利要求8所述的极细纱线的可编织性表征方法，其特征在于，重力砝码的质量为2g。
10.根据权利要求8所述的极细纱线的可编织性表征方法，其特征在于，M≥10。
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