機織物接縫強力測量的不確定度分析

趙 雪

(1. 紹興文理學院 紡織服裝學院， 浙江 紹興 312000; 2. 浙江省清潔染整技術研究重點實驗室， 浙江 紹興 312000)

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機織物接縫強力測量的不確定度分析

趙 雪1,2

(1. 紹興文理學院 紡織服裝學院， 浙江 紹興 312000; 2. 浙江省清潔染整技術研究重點實驗室， 浙江 紹興 312000)

針對機織物接縫強力在測量過程中影響因素較多,易產生較大不確定度的問題，分析了按照GB/T 13772.1—2008《紡織品 機織物接縫處紗線抗滑移的測定 第1部分：定滑移量法》測定織物接縫強力的不確定度產生因素，并對產生不確定度的分量進行評定與合成，得出合成不確定度與擴展不確定度。結果表明：織物取樣要從中間批次選擇幅寬、均勻度、密度一致的試樣；裁樣前先沿經緯向紗線各拆下1根標記紗線，利用標記紗線量取試樣；根據不同的纖維成分，測試之前織物應充分調濕；織物測試前都應首先利用一塊空白試樣調節針距，保證測試樣的針距為(50±2) 針/100 mm；采用250 N感應器，拉力機速度為(50±5) mm/min，力值誤差不應大于±1%，距離誤差不應大于±1 mm。所測試樣的擴展不確定度為4 N。

機織物； 接縫強力； 定滑移量法； 不確定度； A類評定

任何測量結果都要有計量單位，而且還必須附有測量不確定度，才可被稱為完整的測量結果。GB/T 27411—2012《檢測實驗室中常用不確定度評定方法與表示》將不確定度定義為表征合理地賦予被測量之值的分散性，與測量結果相聯系的參數。在紡織品檢測領域國內紡織科研工作者對紡織品的水洗縮率[1]、拉伸斷裂強度[2-3]、面密度[4]、pH值[5]、撕破強力[6]、甲醛含量[7]、顏色測量[8]及芳香胺含量[9]等測量過程中產生的不確定度進行了探討與研究。而對機織物接縫強力測量過程中產生的不確定度鮮見相關研究報道。

機織物生產中大量應用接縫，而機織物接縫會影響織物的性能[10]，接縫處紗線強力及紗線滑移性能會嚴重影響紡織服裝面料的使用，接縫強力的測定主要采用GB/T 13772.1—2008 《紡織品 機織物接縫處紗線抗滑移的測定 第1部分：定滑移量法》進行，而織物接縫性能測定涉及影響因素多，導致不同實驗室間測試的結果偏差較大，往往會導致不同實驗室間測試結果出現測試合格與不合格的矛盾。本文主要探討機織物紗線防滑移性測試不確定度來源及不確定度的評定。

1 測試原理及過程控制

1.1 測試原理

用帶有抓樣強力試驗夾爪的拉力試驗機分別拉伸含接縫和不含接縫的試樣，生成2條強力與伸長曲線，測定在2條曲線之間形成一定距離的強力值，該距離等于標準要求或客戶規定的滑移量，一般織物滑移量要求為6 mm，接縫強力測試原理如圖1所示。

圖1 接縫強力測試原理Fig.1 Testing mechanism of seam strength

1.2 測試過程及控制

實驗室樣品按照GB/T 6529—2008《紡織品 調濕和試驗用標準大氣》規定，在溫度為(20±2) ℃、相對濕度為(65±4)%恒溫恒濕條件下調濕；按照GB/T 13772.1—2008剪取試驗試樣，尺寸為100 mm×400 mm，沿長邊向內折110 mm，距折線20 mm處作一接縫，并沿長邊38 mm處畫一平行于長邊的直線，使得夾頭在接縫試樣與非接縫試樣測試時可調。從距接縫12 mm處剪掉縫合試樣，兩邊都要剪掉，剪短兩側的接縫允差應相同。將折疊的110 mm縫合試樣剪下，分別得到含接縫和不含接縫試樣，長度為180 mm。夾頭距離為(100±1) mm，且相互平行，拉力機速度為(50±5) mm/ min，將試樣固定在夾頭中央，拉動儀器，使負荷超過200 N，將有接縫的試樣固定在夾頭中央，拉動儀器，得到2根強力值與位移曲線。重復上述過程直至將同一樣品的5塊試樣測試結束，記錄每次結果，計算平均值并修約至1 N。

2 測量模型

3 不確定度主要來源及分析

不確定度評定包括A類評定和B類評定[1]，A類評定指利用統計方法，測試過程中隨機效應導致的不確定度，如織物取樣、裁樣方法、織物是否調濕及均勻性、接縫針距、儀器設置、感應器選擇等；B類評定指因為系統效應導致的不確定度，如儀器外部校準、計算結果修約等產生的不確定度。

3.1 織物取樣

本文選取滌綸/粘膠(65/35)混紡織物作為試樣，經緯紗線密度均為15 tex×2，經向密度為338根/10 cm，緯向密度為323根/10 cm，面密度為230 g/m2。由于測試結果是通過比較接縫試樣和未接縫試樣之間產生一定滑移量的強力值，一般而言，織物滑移量采用6 mm，對縫隙很小就不能滿足使用要求的織物滑移量采用3 mm，對于幾毫米的滑移量要求，很小的差異便會產生較大的強力值偏差，所以取樣的均勻性就顯得十分重要，彈力織物或組織結構較疏松的織物，在很小的力值下便會產生很大的形變，不適合采用此方法。避免選擇頭尾部批次的試樣，而從中間批次選擇幅寬、均勻度、織物的密度一致的試樣。

3.2 織物裁樣

至少距離布邊150 mm開始取樣，5塊經向試樣，5塊緯向試樣，尺寸為100 mm×400 mm，并沿對角線方向取樣，即任兩個樣品不能含有同一根經紗或緯紗。并沿長邊38 mm處畫一平行于長邊的直線，使得夾頭在接縫試樣與非接縫試樣測試時可對齊同一紗線。雖然測試標準未作規定，此處建議拆紗裁樣，裁樣前先沿經緯向紗線各拆下1根標記紗線，利用標記紗線量取100 mm×400 mm試樣，否則雖然夾頭沿38 mm標記線進行夾持，但不能保證38 mm標記線沿經緯紗方向，就會造成裁樣的不均勻，重現性差。表1示出3.1規定滌綸/粘膠混紡織物未拆紗取樣和拆紗取樣所得不同接縫強力的測試結果及方差值，未拆紗取樣測試結果的方差38.5 N遠大于拆紗取樣測試結果的方差5.75 N，說明未拆紗取樣測試結果均勻性較大，可能產生較大測量誤差。

表1 接縫強力測試結果

3.3 織物調濕

在不同的溫濕度條件下纖維會有不同的吸濕(或放濕)率，纖維的吸濕(或放濕)會影響到材料的物理機械性能。不同纖維的吸濕量不同，如GB 9994—2008《紡織材料公定回潮率》中規定不同纖維的回潮率為：棉纖維8.5%，羊毛15.0%，粘膠纖維13.0%，錦綸4.5%，滌綸0.4%；纖維印染整理過程中添加的親水性或疏水性助劑也會影響其吸濕性，所以織物在測試前都需要進行調濕，以達到試驗條件統一之目的。當織物因吸濕等造成實際回潮率高于標準回潮率時, 織物則需要進行預調濕處理, 然后再進行標準大氣條件下調濕。如果需要紡織品預調濕，紡織品應放置在相對濕度為10%～25%，溫度不超過50 ℃的大氣條件下，使之接近平衡。相關標準ASTM D1776—2008《紡織品調濕和試驗標準實施規程》、ISO 139—2005《紡織品 調濕和試驗用標準大氣》和GB/T 6529—2008《紡織品 調濕和試驗用標準大氣》規定了對不同纖維的調濕要求。

一般而言，纖維吸濕后都會膨脹，纖維與纖維之間、紗線與紗線之間的縫隙變小，紗線與紗線之間的相對滑移阻力變大，織物的縫線強力會變大；但是織物吸濕后如果強力下降，如粘膠織物，織物可能出現在未達到規定的滑移量(如6 mm)時，發生織物沿縫線斷裂的現象，造成測試結果降低，圖2為織物沿縫線處斷裂示意圖。圖中所示a點為含接縫試樣沿縫線斷裂點。

圖2 織物沿縫線處斷裂示意圖Fig.2 Schematic drawing of fabric breakdown from fold line

3.4 接縫針距

接縫縫線的種類、縫紉機針的型號和縫線的針距都會影響測試結果。其中主要的變化量是接縫針距。本文接縫縫線采用100%滌綸包芯紗(長絲芯，短纖包覆)，90號縫紉機針(相當于習慣稱謂的14號)，(50±2)針/100 mm，301型縫跡。縫紉機的調試也是控制接縫斷裂的重要條件。本文采用ZOJE-ZJ8500G自動加油高速平縫機縫紉。不同織物厚薄不一，所以無論哪種織物都應首先利用一塊空白試樣調節針距，保證測試樣針距為(50±2)針/100 mm。不同針距會造成測試結果產生較大偏差，見表2。由表可知，滌綸/粘膠織物的針距從100 針/100 mm降到33 針/100 mm時，接縫強力從83.5 N逐漸增大到110.8 N，造成的原因可能是針距小，經紗或緯紗沿較少量緯紗或經紗滑移，滑移阻力小，反之滑移阻力大；而當針距增大到一定量時，如表中25 針/100 mm，接縫強力反而下降，原因可能是含接縫和不含接縫的試樣此時之間產生的距離主要是縫線的伸長而非紗線滑移。

表2 針距對接縫強力的影響

3.5 感應器選擇

現階段CRE拉力機感應器力值分別有100、250、500、1 000、5 000 N，允許示值誤差為±0.5%，則分別產生的示值誤差為±0.5、±1.25、±2.5、±5.0、±25 N。最佳線性示值范圍為20%～80%，則分別產生的示值范圍為20～80、50～200、100～400、200～800、1 000～4 000 N。GB/T 13772.1—2008所要求的最大負荷為200 N，雖然測試標準未作規定，此處建議對于GB/T 13772.1—2008方法采用250 N感應器，如果固定使用1 000 N或5 000 N感應器，雖然減少了更換感應器的麻煩，但可能產生較大的偏差。

3.6 夾頭設置

夾具之間的距離為100 mm，固定機器的夾持距離時，2個夾頭的中點與所施加的負荷在一條直線上，前邊應與加載方向垂直，夾持面在同一方向上。夾頭應能牢固抓住試樣，不允許試樣滑脫，可采用雕刻或波形紋的夾頭，可改善夾頭夾緊度的輔助材料有紙、皮革、塑料或橡膠。

3.7 儀器設置

須采用等速拉力機，即CRE機，要求拉力機速度合適，否則會產生力值對距離的滯后，拉力機速度規定為(50±5) mm/min。參照GB/T 13772.1—2008測試的為滑移量與接縫強力的關系，即距離與力值的關系，所以對拉力機力值誤差與距離誤差要求較嚴格，通常要求力值誤差不應大于±1%，距離誤差不應大于±1 mm。

4 標準不確定度評定

4.1 不確定度A類評定

不確定度A類評定是指由影響織物接縫強力測試結果的隨機效應因素產生的不確定度，包括測量過程的隨機因素和樣本本身的隨機因素2部分。

案例3：女，59歲，于2017年5月前因乳房疼痛不適，在外院檢查發現乳腺癌，病理活檢診斷為非特殊性浸潤癌，ER(-),PR(-),HER2(-)，行全身檢查，準備手術治療，檢查發現顱內多發占位，考慮乳癌腦轉移，預后不佳，不建議乳癌手術治療，給予相關保守治療。后經幾次放療，效果不佳，患者漸漸意識狀況下降，經綜合考慮，患者家人要求免疫治療。2018年3月在我院進行免疫治療，經過3個多月治療患者腦內腫瘤未見明顯增大，患者各種神經系統癥狀均予以改善，KPS評分值提高。

根據GB/T 13772.1—2008 規定，以最低取樣5塊為最低取樣標準，進行3組測試，評定其試驗標準差，滌綸/粘膠織物接縫強力測試結果見表3。

表3 接縫強力測試結果

由表3結果平均值可得總平均值為107.6 N。

根據GB/T 13772.1—2008結果修約規定，結果精確到1 N，所以總平均值修約為108 N。

試驗標準差

4.2 不確定度B類評定

不確定度B類評定表示由系統效應導致的不確定度，如結果修約和儀器校準等產生的不確定度。

4.2.1 修約不確定度

按GB/T 13772.1—2008 規定，報告應為接縫強力的平均值，計算平均值修約導致的不確定度按JJF 1059—2012《測量不確定度評定與表示》中規定為修約不確定度u(修約)=0.29×1 N=0.29 N

4.2.2 校準不確定度

校準證書上的不確定度為U=0.30%，包含因子k=2，則示值不確定度

4.3 合成不確定度

4.4 擴展不確定度

對于紡織品試驗室取包含因子k=2，則擴展不確定度U=k×uc=2×1.97 N=3.94 N≈4 N

4.5 結果報告

根據以上結果及GB/T 8170—2008中修約規則要求，試樣接縫強力Y=(108±4) N，k=2。

5 結 語

通過分析參照GB/T 13772.1—2008 《紡織品機織物接縫處紗線抗滑移的測定 第1部分：定滑移量法》測定織物接縫強力的不確定度主要來源，織物取樣要從中間批次選擇幅寬、均勻度、織物的密度一致的試樣；建議拆紗裁樣，裁樣前先沿經緯向紗線各拆下1根標記紗線，利用標記紗線量取試樣；根據不同的纖維成分，測試之前織物充分調濕；無論哪一種織物測試前都應首先利用一塊空白試樣調節針距，保證測試樣針距為(50±2) 針/100 mm；采用250 N感應器，夾頭應能牢固抓住試樣，不允許試樣滑脫，拉力機速度規定為(50±5) mm/min，力值誤差不應大于±1%，距離誤差不應大于±1 mm。

通過不確定度A類評定和B類評定，分別求校準不確定度、合成不確定度及擴展不確定度，試樣接縫強力結果為(108±4) N，包含因子為2。

FZXB

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Discussion on uncertainty in seam strength measurement of woven fabric

ZHAO Xue1, 2

(1.CollegeofTextileandGarment,ShaoxingUniversity,Shaoxing,Zhejiang312000,China; 2.CleanDyeingandFinishingTechnologyResearchLaboratoryofZhejiang,Shaoxing,Zhejiang312000,China)

Greater uncertainty may be produced in the measurement process of seam strength because of lots of affected factors. The main sources of uncertainty in GB/T 13772.1—2008 ″determination of the slippage resistance of yarns at a seam in woven fabrics, part 1: fixed seam opening method″ was discussed. And each component of uncertainty was estimated and composed. The combined and expended uncertainties were given. Analysis showed that fabric samples should be selected from the middle of each batch and the width, uniformity and density should be the same. A yarn along longitude or latitude should be marked before preparing samples, which is used to cut samples. Fabric should be conditioned completely according to different of fiber components. The stitches should be (50±2)/100 mm, which is guaranteed by a blank sample. The machine electrical sensor is 250 N, rate of extension is (50±5) mm/min, the error of strength should not exceed ±1%, the error of distance shall not exceed ±1 mm. The expanded uncertainty of this sample is 4 N.

woven fabric； seam strength； fixed seam opening method； uncertainty； type A evaluation

10.13475/j.fzxb.20141000205

2014-10-04

2015-05-28

紹興文理學院科研重點項目(2013LG1010)

趙雪(1981—)，女，博士。主要研究方向為生態紡織品染整加工技術。E-mail:zhaoxue44455709@sina.com。

TS 101.9

A