單絲法短纖維耐磨性能測試裝置的制造方法

單絲法短纖維耐磨性能測試裝置的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種單絲法短纖維耐磨性能測試裝置，它包括電機及摩擦系統、纖維夾持系統、計數控制系統和傳感器；纖維夾持系統包括纖維夾持器一、纖維夾持器二，纖維夾持器一、纖維夾持器二和傳感器安裝在纖維夾持控制臺上，在纖維夾持控制臺上還設有用于固定待測短纖維另一端的固定裝置；能夠移動至所述纖維夾持器一和纖維夾持器二之間的摩擦子具有粗糙的摩擦面。本發明的裝置可以解決單根短纖維耐磨性能測試的問題，填補短纖維耐磨性能測試儀方面的空白，短纖維耐磨性能測試裝置可以在纖維生產廠、紡紗廠或科研機構用于進行纖維的耐磨性能測試、分析，為開展質量改進、提升產品質量提供數據支撐。
【專利說明】
單絲法短纖維耐磨性能測試裝置
技術領域
[0001] 本發明屬于短纖維材料測試儀器領域，具體涉及一種單絲法短纖維耐磨性能測試 的裝置。
【背景技術】
[0002] 短纖維在后道開松、梳棉、并條、紡紗、織造等加工過程會不斷的與加工設備產生 摩擦，纖維經各道工序加工后表面會被磨損甚至斷裂，在加工設備上產生白粉狀物質，纖維 斷裂后產生短絨、棉結、疵點等，這些都會影響紗線條干均勻性、強度及毛羽指數，影響紗線 及最終織物的質量及使用性能。不同工藝條件下的短纖維耐磨性能有較大差異，對耐磨性 能差的短纖維，后道用戶在纖維加工使用過程中也時常會有關于白粉、短絨、疵點等方面的 抱怨、投訴。因此準確評價短纖維的耐磨性能非常重要。
[0003] 目前國內只有測試長絲及紗線耐磨性能的設備，將長絲或紗線在一定的負荷作用 下兩端固定，使纖維或紗線在具有一定粗糙度的摩擦介質上進行往復摩擦，測試長絲或紗 線的耐磨情況。如中國專利201320754122.0、專利201310603231.7介紹的碳纖維耐磨性能 檢測設備都是一種對碳纖維長絲進行耐磨性能測試的裝置，專利201420179769.X介紹了一 種超高分子量聚乙烯纖維耐磨性能測試機，是用于高強PE長絲耐磨性能測試的裝置，專利 201020669094.9介紹的一種耐磨試驗機是用于玻璃纖維長絲耐磨性能測試的裝置，這些都 不能應用于短纖維的耐磨性能測試。英國專利GB 1125726所述裝置為一種用于模擬經紗織 造過程中負荷及織造過程中耐磨性能的裝置轉，也不是進行短纖維耐磨性能測試的裝置。
[0004] 反映短纖維摩擦性能的儀器目前只有單纖維摩擦系數測試儀，用于測試纖維與纖 維、纖維與金屬、纖維與橡膠、陶瓷等的摩擦系數，通過摩擦系數的大小表征纖維間的平滑 性、抱合性等，反映纖維或紗線在各工序的可紡性，但該指標只能反映出纖維與纖維間平滑 性、抱合性情況，或反映纖維與摩擦輥間的抱合性、可牽移性，即纖維梳理性能的差異，無法 反映出纖維在加工過程中的耐摩擦及被磨損情況，對在后加工過程中是否會被磨損、斷裂， 產生纖維肩或白粉等情況無法表征。

【發明內容】

[0005] 本發明的目的在于解決用現有的測試技術、儀器不能進行單根短纖維耐磨性能測 試的問題，提供一種短纖維耐磨性能測試裝置，通過測試單根短纖維在摩擦介質上的耐磨 性能，反映纖維在后道加工過程中與設備接觸摩擦時耐磨損的情況，從而評價短纖維的耐 磨性能。
[0006] 本發明的目的可以通過以下措施達到：
[0007] -種單絲法短纖維耐磨性能測試裝置，它包括電機及摩擦系統、纖維夾持系統、計 數控制系統和傳感器;所述電機及摩擦系統包括電機單元、摩擦傳動單元和摩擦子，所述電 機單元上設有所述能夠檢測電機轉動次數的計數控制系統，所述摩擦傳動單元的輸入端與 所述電機單元的電機轉軸相連接，所述摩擦傳動單元的輸出端與所述摩擦子固定連接;所 述纖維夾持系統包括纖維夾持器一、纖維夾持器二，所述用于夾持待測短纖維的纖維夾持 器一和纖維夾持器二安裝在纖維夾持控制臺上，所述能夠固定待測短纖維一端并能夠感應 待測短纖維力值變化的傳感器設于所述纖維夾持控制臺上，在纖維夾持控制臺上還設有用 于固定待測短纖維另一端的固定裝置;能夠移動至所述纖維夾持器一和纖維夾持器二之間 對待測短纖維進行摩擦測試的所述摩擦子具有粗糙的摩擦面。
[0008] 計數控制系統上設有能夠輸出電機轉動次數的數碼計數口和能夠傳輸信號至電 機的數據線接口二，所述傳感器與用以輸出傳感器信號的數據線接口相連接，所述數據線 接口二和數據線接口通過導線相連通。
[0009] 摩擦子摩擦面的粗糙度Ra為0.05μπι~0.4μL?，摩擦子的摩擦面為直徑0.5mm~ 2.0mm的圓柱體外面。
[0010] 纖維夾持器一和纖維夾持器二之間的距離為l〇mm~20mm。
[0011] 傳感器為力值測量范圍lcN~100cN、力值分辨率0 · 25 X 10_3cN以下、可感應待測短 纖維在被摩擦過程中的微小力值變化的高精度微量力值傳感器。
[0012] 固定待測短纖維另一端的固定裝置為能夠調整待測短纖維伸直狀態的預張力夾。
[0013] 在所述纖維夾持控制臺上設有控制所述纖維夾持器一和纖維夾持器二閉合的夾 持器開關按紐。
[0014] 傳感器、纖維夾持器一、纖維夾持器二和預張力夾在所述纖維夾持控制臺上依次 排布使所固定的待測短纖維在測試前呈伸直狀態。
[0015] 本發明裝置的測試原理為:待測短纖維在規定預加張力夾的夾持下兩端分別夾于 兩個纖維夾持器內，先將一端纖維夾持器夾緊，將摩擦子移到與纖維垂直接觸或其他方向 接觸并形成一定角度的包角后，關閉帶預張力夾的一端的纖維夾持器，啟動電機，摩擦子在 纖維表面運動并與纖維摩擦，同時啟動計數控制系統的計數器開始計數，當纖維被磨斷后， 傳感器感應到纖維斷裂后，將斷裂信號通過連接在纖維夾持器一端的數據線接口及摩擦控 制裝置上的數據線接口間的數據傳輸線控制電機轉動系統，使電機停止運動，同時計數器 停止計數，計數器通過數碼計數口顯示的電機轉動次數表示纖維摩擦次數。
[0016] 本發明的有益效果:本發明提供的單絲法短纖維耐磨性能測試裝置，用于進行各 種短纖維的摩擦性能測試，可以解決用現有的測試技術、儀器不能進行單根短纖維耐磨性 能測試的問題，填補短纖維耐磨性能測試儀方面的空白，試驗過程模擬纖維在后道紡紗加 工過程中與紡紗機器各部件之間的摩擦磨損情況，測試結果不同可以反映不同品種、不同 批號纖維產品間的耐磨性能差異，也可反映同一批纖維產品內的質量均勻性，短纖維耐磨 性能測試裝置可以在纖維生產廠、紡紗廠或科研機構用于進行纖維的耐磨性能測試、分析， 為開展質量改進、提升產品質量提供數據支撐。
【附圖說明】
[0017] 圖1是本發明的纖維摩擦過程示意圖；
[0018] 圖2是本發明的電機及摩擦系統結構示意圖；
[0019] 圖3是本發明的纖維夾持系統俯視圖；
[0020] 圖4是本發明的纖維夾持系統結構示意圖。
[0021] 圖中，1:摩擦子;2:緊固螺栓;3:緊固螺母;4:拆卸螺母;5:升降螺母;6:摩擦頭;7、 縱移手柄;8:緊固手柄;9:緊固螺釘；10:張緊輪；11:渦輪渦桿系統；12:摩擦單元傳動軸； 13:橫移手柄；14:基座15:軟軸；16:數碼計數口； 17:電機啟動按鈕;18:電機停止按扭；19: 電機及計數控制裝置;20:數據線接口二；21:數據線接口； 22:傳感器;23:纖維夾持器一； 24:纖維夾持器二;25:預張力夾;26:纖維與摩擦子之間的包角;27:夾持器開關按鈕;28:纖 維夾持控制臺。
【具體實施方式】
[0022]以下結合附圖和實施例對本發明的結構做進一步說明，但本發明的范圍并不局限 于以下實施例。
[0023] 下面有代表性的例子旨在幫助闡述本發明，而不是有意也不應該被解釋為限制本 發明的范圍。事實上，除了那些出現和描述于此的以外，本發明中文件的全部內容，包括依 據此處引用的科技文獻和專利的例子，以及由此產生的各種修飾和許多進一步變化對本專 業內一般技術人員都是清晰明白的。下面的例子包含了重要的補充信息、范例和指導，可適 應于本發明中各種變化及類似情況。
[0024] 本發明提供的短纖維單絲法耐磨性能測試裝置主要由纖維夾持系統、電機及摩擦 系統、計數控制系統和傳感器等幾個相互連接的單元組成。
[0025] 其中電機及摩擦系統單元包括電機單元、摩擦傳動單元和摩擦子，所述電機單元 上設有所述能夠檢測電機轉動次數的計數控制系統，所述摩擦傳動單元的輸入端與所述電 機單元的電機轉軸相連接，所述摩擦傳動單元的輸出端與所述摩擦子固定連接;一種具體 的結構如圖2所示。
[0026] 纖維夾持系統包括纖維夾持器一、纖維夾持器二，所述用于夾持待測短纖維的纖 維夾持器一和纖維夾持器二安裝在纖維夾持控制臺上，所述能夠固定待測短纖維一端并能 夠感應待測短纖維力值變化的傳感器設于所述纖維夾持控制臺上，在纖維夾持控制臺上還 設有用于固定待測短纖維另一端的固定裝置;一種具體的結構如圖3和圖4所示。
[0027] 在一種方案中，纖維夾持系統由傳感器、夾持纖維的兩個纖維夾持器、纖維夾持器 開啟閉合控制按鈕、纖維夾持控制臺中的一部分或幾部分構成。可通過氣動開關控制纖維 夾持器的開啟、閉合，避免手動閉合夾傷纖維影響測試結果。其中纖維夾持器一和纖維夾持 器二之間的距離為10mm~20mm。
[0028] 能夠移動至所述纖維夾持器一和纖維夾持器二之間對待測短纖維進行摩擦測試 的所述摩擦子具有粗糙的摩擦面。在一種優選方案中，摩擦子摩擦面的粗糙度Ra為0.05μπι ~0.4μηι，摩擦子的摩擦面為直徑0.5mm~2.0mm的圓柱體外面。一種方案下，摩擦子為圓柱 體形狀，材質為硬質鋼，可以選擇棕鋼玉A、白鋼玉WA、單晶鋼玉SA、微晶鋼玉MA、鉻鋼玉PA、 黑鋼玉BA等磨料中的一種，粗糙度Ra = 0.05μηι~0.4μηι，直徑0.5mm~2.0mm，長度10mm~ 20mm 〇
[0029] 計數控制系統上設有能夠輸出電機轉動次數的數碼計數口和能夠傳輸信號至電 機的數據線接口二，所述傳感器與用以輸出傳感器信號的數據線接口相連接，所述數據線 接口二和數據線接口通過導線相連通。
[0030] 傳感器為力值測量范圍lcN~100cN、力值分辨率0.25X10_3cN以下、可感應待測短 纖維在被摩擦過程中的微小力值變化的高精度微量力值傳感器。
[0031]固定待測短纖維另一端的固定裝置為能夠調整待測短纖維伸直狀態的預張力夾。 纖維下端的預張力夾重量根據纖維線密度大小進行選擇，應保證纖維被夾持后處理伸直但 不伸長的狀態，一般按(0.075~0.15) cN/dtex選擇。
[0032]在纖維夾持控制臺上設有控制所述纖維夾持器一和纖維夾持器二閉合的夾持器 開關按鈕。傳感器、纖維夾持器一、纖維夾持器二和預張力夾在所述纖維夾持控制臺上依次 排布使所固定的待測短纖維在測試前呈伸直狀態。
[0033] 本發明提供的短纖維單絲法耐磨性能測試裝置設計有纖維斷裂感應后電機自動 停止功能，傳感器感應到纖維斷裂后，將斷裂信號通過連接在纖維夾持器一端的數據線接 口及摩擦控制裝置上的數據線接口間的數據傳輸線控制電機轉動系統，使電機停止運動， 同時計數器停止計數，計數器顯示的電機轉動次數表示纖維摩擦次數。
[0034] 電機及摩擦系統具體可包括電機及計數控制裝置、電機控制單元與摩擦單元之間 的連接軟軸、摩擦單元基座、摩擦輥橫移手柄、摩擦輥縱移手柄、摩擦輥緊固手柄、摩擦輥張 緊輪、摩擦輥緊固螺釘、摩擦頭摩擦子、摩擦子緊固螺栓、摩擦子緊固螺母、摩擦子拆卸螺母 等部分組成。電機及計數上有啟動按鈕、電機停止按鈕、數碼計數口、數據線接口中的一部 分或幾部分。摩擦子1通過緊固螺栓2及緊固螺母3及拆卸螺母4安裝于摩擦頭6中，摩擦頭6 通過張緊輪10及渦輪渦桿系統11與摩擦單元的傳動軸12相連，摩擦單元的傳動軸12通過軟 軸15與電機及計數控制裝置19相連。調節摩擦輥升降螺母5可使其上下移動，摩擦頭調節到 合適的位置后通過緊固手柄8進行固定，調節縱移手柄7及橫移手柄13可使摩擦輥前后、左 右移動，將摩擦輥移動到摩擦子1與待測纖維可接觸并形成一定包角后，啟動電機，摩擦子 在纖維表面轉動摩擦，同時計數控制裝置開始計數。
[0035] 摩擦子在纖維上的摩擦方式可以是轉動式摩擦（圖la)、往復式摩擦（圖lb)、或在 往復式摩擦纖維過程中摩擦子作自轉運動（圖1 c)幾種方式中的一種。
[0036] 耐磨試驗纖維樣品夾持方式可以是垂直方向（圖3)、水平方向（圖4)中的一種。 [0037]具體測試方法：
[0038]采用本發明的單絲法短纖維耐磨性能測試裝置，對單根短纖維進行耐磨性能試驗 的實施方式如下:根據纖維長度調節好纖維夾持器間的隔距，根據纖維線密度大小選擇合 適重量的張力夾23(0.075~0.15)(^/扣^夾住待測纖維的一端，用鑷子夾住纖維另一端將 纖維夾入纖維夾持器一23的夾持鉗口內，關閉纖維夾持器一23,纖維另一端在張力夾夾持 下放入纖維夾持器二24的夾持鉗口內，使纖維保持伸直但不伸長的狀態。將已安裝好摩擦 子的摩擦輥安裝到摩擦儀的摩擦頭6的主軸孔內，旋緊緊固螺釘9,緊固螺母3。調節摩擦輥 橫移手柄13、縱移手柄7、張緊輪10、升降螺母5、緊固手柄8等部件將摩擦子移動到與纖維垂 直接觸并形成規定角度的包角后，關閉纖維夾持器二24,啟動電機開關按鈕17,摩擦子開始 轉動并摩擦纖維，同時計數器開始計數，數碼計數口 16處顯示摩擦次數，當纖維被摩擦斷裂 后，高精度微量力值傳感器感應到纖維斷裂后將斷裂信號通過連接在數據線接口二20和數 據線接口 21間的數據傳輸線傳輸到電機轉動控制系統后，使電機停止運動，同時計數器停 止計數，數碼計數口 16處顯示的電機轉動次數即表示纖維摩擦次數，每批樣品測試30根后 計算出平均值為該批樣品的耐磨次數。在每批樣品摩擦試驗完成后觀察摩擦子表面纖維摩 擦后脫落物的情況。通過觀察磨斷纖維表面磨損情況及纖維磨斷次數綜合評價短纖維的耐 磨性能。
[0039] 測試例1:
[0040] 1#短纖維樣品，測試30根纖維被磨斷時的摩擦次數見表1。
[0041 ]表1 1#短纖維耐磨性能測試結果
[0042]
[0043] 測試例2:
[0044] 2#短纖維樣品，測試30根纖維被磨斷時的摩擦次數見表2。
[0045]表2 2#短纖維耐磨性能測試結果
[0046]
[0047] 測試例3:
[0048] 3#短纖維樣品，測試30根纖維被磨斷時的摩擦次數見表3。
[0049] 表3 3#短纖維耐磨性能測試結果
[0050]
[0051 ] 測試例4
[0052] 4#短纖維樣品，測試30根纖維被磨斷時的摩擦次數見表4。
[0053] 表4 4#短纖維耐磨性能測試結果
[0054]
[0055] 從測試結果可看出，4批短纖維的平均耐磨次數不同，磨斷次數的不勻率也有差 異，測試結果可以很好地不同纖維的耐磨性能差異。
【主權項】
1. 一種單絲法短纖維耐磨性能測試裝置，其特征在于它包括電機及摩擦系統、纖維夾 持系統、計數控制系統和傳感器(22);所述電機及摩擦系統包括電機單元、摩擦傳動單元和 摩擦子（1)，所述電機單元上設有所述能夠檢測電機轉動次數的計數控制系統，所述摩擦傳 動單元的輸入端與所述電機單元的電機轉軸相連接，所述摩擦傳動單元的輸出端與所述摩 擦子（1)固定連接;所述纖維夾持系統包括纖維夾持器一 (23)、纖維夾持器二(24)，所述用 于夾持待測短纖維的纖維夾持器一 (23)和纖維夾持器二(24)安裝在纖維夾持控制臺（28) 上，所述能夠固定待測短纖維一端并能夠感應待測短纖維力值變化的傳感器(22)設于所述 纖維夾持控制臺（28)上，在纖維夾持控制臺（28)上還設有用于固定待測短纖維另一端的固 定裝置;能夠移動至所述纖維夾持器一(23)和纖維夾持器二（24)之間，對待測短纖維進行 摩擦測試的所述摩擦子(1)具有粗糙的摩擦面。2. 根據權利要求1所述的單絲法短纖維耐磨性能測試裝置，其特征在于所述計數控制 系統上設有能夠輸出電機轉動次數的數碼計數口（16)和能夠傳輸信號至電機的數據線接 口二(20)，所述傳感器(22)與用以輸出傳感器信號的數據線接口（21)相連接，所述數據線 接口二(20)和數據線接口（21)通過導線相連通。3. 根據權利要求1所述的單絲法短纖維耐磨性能測試裝置，其特征在于所述摩擦子（1) 摩擦面的粗糙度Ra為0.05μηι~0.4μηι，摩擦子(1)的摩擦面為直徑0.5mm~2.0mm的圓柱體外 面。4. 根據權利要求1所述的單絲法短纖維耐磨性能測試裝置，其特征在于所述纖維夾持 器一 (23)和纖維夾持器二(24)之間的距離為10mm~20mm。5. 根據權利要求1所述的單絲法短纖維耐磨性能測試裝置，其特征在于所述傳感器 (22)為力值測量范圍1 cN~100cN、力值分辨率0 · 25 X 10_3cN以下、可感應待測短纖維在被摩 擦過程中的微小力值變化的高精度微量力值傳感器。6. 根據權利要求1所述的單絲法短纖維耐磨性能測試裝置，其特征在于所述固定待測 短纖維另一端的固定裝置為能夠調整待測短纖維伸直狀態的預張力夾(25)。7. 根據權利要求1所述的單絲法短纖維耐磨性能測試裝置，其特征在于在所述纖維夾 持控制臺（28)上設有控制所述纖維夾持器一(23)和纖維夾持器二(24)閉合的夾持器開關 按紐(27)。8. 根據權利要求6所述的單絲法短纖維耐磨性能測試裝置，其特征在于所述傳感器 (22)、纖維夾持器一(23)、纖維夾持器二(24)和預張力夾(25)在所述纖維夾持控制臺（28) 上依次排布使所固定的待測短纖維在測試前呈伸直狀態。
【文檔編號】G01N3/56GK106092797SQ201610614613
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月29日 公開號201610614613.3, CN 106092797 A, CN 106092797A, CN 201610614613, CN-A-106092797, CN106092797 A, CN106092797A, CN201610614613, CN201610614613.3
【發明人】韓春艷, 季軒, 陳建梅, 李紅芳, 戴鈞明
【申請人】中國石化儀征化纖有限責任公司, 中國石油化工股份有限公司