腈纶短纤维拉伸性能测试最佳取样量分析

腈纶短纤维拉伸性能测试最佳取样量分析

魏延松

大庆石化公司质量检验中心

摘要：根据 GB/T 14337-2008标准，对腈纶短纤维进行了拉伸试验，并对其最优取样量问题进行了探讨。本项目拟通过8个试样的强度-根数、伸长率-根数的试验数据，以相关系数、测量系数、残差平方和、等为评价指标，判定不同抽样条件下强度伸长-根数分布与总体之间的关系。通过对5个试样的测定，发现在35-40个试样中，其与整体的拟合效果最好，可以认为是最优的试样用量。优化取样数量可在确保试验结果准确性的前提下，降低试验负荷，实现提高试验效率，符合当前节能增效的要求，值得深入研究。

关键词：腈纶短纤维；取样量；拉伸性能测试；评价指标

引言

近年来，随着生产工艺的提高，我国已成为世界上化学短纤维的生产和出口大国，聚丙烯腈短纤维以其优良的综合性能，已成为世界各国纺织工业的主要原材料，并逐步扩大其应用范围。化学短纤维的力学性质是其主要的物理力学性质，也是评价其成纱质量和成纱级别的一个关键指标，同时也对织物的尺寸稳定性、抗皱性等有直接的影响。我国现行的《化学短纤维短纤维拉伸性能试验方法》中对化纤短纤维的拉伸性能进行了测定，主要依据 GB/T 14337-2008。

本项目提出一种基于恒速伸长式拉伸装置，实现单根短纤维从拉伸到断裂的全过程，获得断裂强度、断裂强度、断裂伸长等力学性能参数。现行的检测方法是单件50根腈纶，因为这一检测流程还没有实现完全的自动化，所以预处理、采样等工序比较繁琐，严重地依靠人工，所以大量的检测数量导致了整个检测过程非常的耗时、费力，在某种程度上影响了检测效率。为了更好地确定合理的取样数量，以提高测定效率，适应当前节能、增效的要求，本文以腈纶短纤维为例，探讨了在测定短纤维抗拉强度时，应注意的最优取样量。

1拉伸测试

1.1取样

试验中所用的原料都是腈纶短纤维，在此基础上，选择了5种不同细度的短纤维，分别对其进行了力学性能试验.

表1 样品线密度

1.2拉伸性能的测定

(1)测试设备： XQ－1A型纤维拉伸仪.

(2)测试条件：以20 （标称长度为38毫米、64毫米）或10 （标称长度小于38毫米）；以毫米/分为单位的牵伸速率：100%夹持（8%≤延伸率<50%）或夹持50%（延伸<8%)；预拉力0.15 cN/分特，试验次数：50次.

(3)测试方法：根据 GB/T14337-2008 《化学短纤维拉伸性能试验方法》，对50组样品进行测试，去除了不正常值，选取表征短纤维抗拉性能的两项强度延伸度指标，并对其进行抽样分析。

1.3抽样方案的设计

根据规范规定，对每种试样分别测定50组试样的断裂强度和伸长率数据，然后根据抽样计划从试样中抽取相应的指标，共计5组试样。在此基础上，根据国标 GB/T3916-2013 进行了采样，并对其进行了分析。

表2取样数量计划

2 结论和分析

通过对5个样本的检验，发现在不同抽样条件下，其相关系数都有很大的差异，表明其作为判别指标的灵敏度不高；残差方和指数变动很大，这一非常显著的数值差别还与短纤维本身的不均匀性有关。为了便于观察，对抽样数量与各评价指标之间的关系作了曲线，抽样数量在35-50个样品时，其测量系数及相关系数基本保持不变，而在0-40个样品中，其值变化很大，在40-50个样品中，其值与总体值基本吻合。就延伸而言，5种抽样条件下，测量系数及相关系数均较稳定，而35-40株样品的残余均值及残差方和与总测值相近，且与总测值相近。因此，从整体上来看，当取样数量为35-40个时，其根数的频数分布曲线与整体趋势相吻合，可将其视为最优取样范围。

对35个试样和40个试样的抗拉性能指数和50个试样进行对比，发现35个试样和40个试样的强度、伸长、定伸长、强度、弹性模量都很接近，可以将其用作综合抗拉强度的指标。

表3是在四种评估指标的基础上，判定其测量系数与相关系数越大，残余均值与残差方和越小，从而获得单一评估指标下的每种最优抽样数量，再依据四种指标的计算结果，对每种样本的综合最优抽样数量进行合成。但是，最后的评判不能仅仅依靠单一的一项指标，而应该将所有的指标有机地结合起来进行综合判断。因此，可以推导出用35-40个样品进行腈纶短纤维拉伸性能试验的最优抽样。

表3试样抗拉试验的评定数据和最优取样数量

3结论

虽然目前采用的是仪器法测定腈纶短纤维的抗拉强度，但前期的制样和取样过程比较复杂，造成了单一试样的测定时间比较长，比较耗时。以腈纶短纤维为对象，研究了不同数量的短纤维，得出了其最优数量为35-40个，其数量-频率分布曲线与整体分布符合得很好，35个、40个试样的拉伸性指数都很接近，可以作为综合性能指数来

使用。通过本项目的研究，不仅能在确保试验结果准确性的前提下，降低试验的工作量，使试验过程更快、更方便，还能为以后的标准化工作提供基本的理论依据，具有重要的借鉴意义。未来的研究还需进行更多的补充与扩充，同时拓宽短纤维的种类与细度，使其具有更广泛的适用性。

参考文献：

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