生絲強伸力單絲檢測與復絲檢測結果的差異及相關性分析

蔣小葵　吳建梅　趙駱建　茍圓　潘璐璐　張后兵　周盛波

摘要： 文章在同臺設備上開展了100批生絲強伸力的單絲檢測與復絲檢測比對試驗，并運用數理模型進行檢測結果分析。結果表明，單絲斷裂強度明顯高于復絲，斷裂伸長率低于復絲。單絲檢測對生絲強伸力質量波動反應更靈敏，可建立包括變異系數在內的單絲強伸力檢測質量考核體系。單、復絲斷裂強度呈非線性關系，斷裂伸長率呈線性關系，探索了通過單、復絲各項指標之間的線性關系推算出單絲強伸力質量指標考核值的可行性。

關鍵詞： 生絲；強伸力；單絲檢測；復絲檢測；比對；差異；相關性

中圖分類號： TS101.921.4

文獻標志碼： A

文章編號： 10017003（2018）09000708

引用頁碼：091102

The diversity and correlation analysis of monofilament test results and multifilament test results of raw silk tensility

JIANG Xiaokui1， WU Jianmei2， ZHAO Luojian1， GOU Yuan3， PAN Lulu4， ZHANG Houbing5， ZHOU Shengbo3

（1.Nanchong EntryExit Inspection and Quarantine Bureau， Nanchong 637900， China； 2.Sericultural Research Institute， Sichuan Academy of Agriculture， Nanchong 637000， China； 3.Inspection and Quarantine Technology Center， Sichuan EntryExit Inspection and Quarantine Bureau， Chengdu 610041， China； 4.Raw Silk Inspection Center， Zhejiang EntryExit Inspection and Quarantine Bureau， Hangzhou 310012，China； 5.Inspection and Quarantine Technology Center， Chongqing EntryExit Inspection and Quarantine Bureau， Chongqing 400020， China）

Abstract： 100 batches of raw silk were compared on the same equipment in the aspects of tensility of monofilament test and multifilament test. Then， the mathematical model was applied to analyze the test results. The results show that， the breaking strength of monofilament is obviously higher than that of the multifilament， but the breaking elongation of monofilament is less than that of the multifilament. Monofilament test is more sensitive to quality fluctuation of tensility. Quality assessment system of tensility of monofilament test should be built， including variable coefficient. The breaking strength of monofilament and multifilament presents nonlinear relationship. And their breaking elongation presents linear relation. The linear relation among various indexes of monofilament and multifilament was explored， and the feasibility of tensility quality index assessment value of monofilament was calculated.

Key words： raw silk； tensility； monofilament test； multifilament test； comparison； diversity； correlation

生絲強伸力是指生絲在受到拉伸等外力作用下呈現的應力和變形之間的關系及材料破壞情況的機械性能，絲纖維的拉伸性能決定絲織物的耐用、耐磨、手感、折皺等性能，是確定制絲生產工藝和織造投產的重要質量指標[1]。目前中國現行生絲國家標準GB/T1797—2008《生絲》、GB/T1798—2008《生絲試驗方法》及國際絲綢協會的《生絲便覽1995》[2]采用斷裂強度和斷裂伸長率兩個指標，對生絲強伸力性能進行質量考核。通過測定每絞生絲的斷裂強力和斷裂伸長率，再取其平均值的方法折算成每根生絲的斷裂強度和斷裂伸長率。每絞生絲由100～400根生絲組成，為復絲強伸力檢測方法[34]，雖然檢測效率高，但不能準確反映單根生絲在織造過程中的實際受力狀態，與用戶關注點脫節[5]。單根生絲斷裂強度和斷裂伸長率的檢測方法作為規范性附錄資料列入GB/T1798—2008《生絲試驗方法》中，是生絲品質檢驗的選擇性檢驗項目[6]，但由于無質量考核指標，對現實生產的指導意義不大。因此，本研究擬通過生絲強伸力的單絲檢測與復絲檢測試驗比對，對單絲強伸力檢測結果與復絲強伸力檢測結果的差異性及相關關系進行分析，以期為通過生絲強伸力的單絲檢測與復絲檢測試驗比對建立單絲強伸力質量考核體系進行一些探索，為生絲國家標準的修訂和完善提供參考，為改進制絲生產和織造投產提供可靠的強伸力檢測數據。

1試驗

1.1材料

選擇來自四川、云南、廣西、貴州、重慶等產地的蠶繭繅制100批樣絲，規格分別為22.2/24.4dtex（20/22D）80批（其中3A、4A、5A、6A等級各20批）、30.0/32.2dtex（27/29D）10批（其中4A級1批、5A級2批、6A級7批）、44.4/48.8dtex（40/44D）規格10批（其中4A級5批、5A級2批、6A級3批）。

1.2儀器

DJ104生絲切斷機、QDJ920Ⅱ生絲纖度機（四川康樂醫療器械有限公司），HT200電子天平（成都普瑞遜電子有限公司），STATIMAT ME全自動強伸度儀（德國TEXTECHNO）。

1.3條件

1.3.1檢測參數

采用現行中國GB/T1798—2008《生絲試驗方法》規定的復絲、單根生絲強伸力檢測參數。

1）復絲強伸力檢測參數：隔距長度100mm，拉伸速度150mm/min，每批測試10次，22.2/24.4dtex的絲絞400回，30.0/32.2dtex和44.4/48.8dtex的絲絞各200回。

2）單絲強伸力檢測參數：隔距長度500mm，拉伸速度5000mm/min，每批拉伸200次。

1.3.2環境條件

溫度（20±2.0）℃，相對濕度（65±4.0）%。

1.4方法

按照GB/T1798—2008《生絲試驗方法》規定執行。

STATIMAT ME全自動強伸度儀既可做復絲強伸力檢測，也可做單絲強伸力檢測，每批生絲復絲強伸力檢測完成后立即在該儀器上對同批絲錠試樣進行單絲強伸力檢測，以減少溫濕度波動帶來的環境誤差。由于是在同臺設備上開展單、復絲強伸力檢測，減少了設備間誤差對檢測結果的影響[7]。

2結果與分析

由于目前其他紡織纖維強伸力試驗結果都能提供斷裂強度和斷裂伸長率的變異系數（CV）結果，本研究也將單、復絲的斷裂強度變異系數（CV）和斷裂伸長率變異系數（CV）結果納入對比分析指標中。

2.1單絲強伸力與復絲強伸力檢測結果的差異

用Origin軟件對100批樣絲的單絲與復絲強伸力檢測結果建立散點分布圖，對單、復絲強伸力分布特點進行比較分析，從中找出差異性[8]。

2.1.1斷裂強度方面的差異

1）斷裂強度的差異

單絲與復絲斷裂強度分布情況如圖1所示。

從圖1可以看出，單絲與復絲斷裂強度分布明顯分為兩個層次。單絲斷裂強度位于上層，主要分布在4.00cN/dtex之上，100份試樣中僅有2份試樣斷裂強度在4.00cN/dtex之下。而復絲斷裂強度位于下層，主要分布在3.70cN/dtex之下，僅有1份試樣斷裂強度在3.70cN/dtex之上。單絲斷裂強度平均高于復絲0.65cN/dtex。

單絲斷裂強度高有兩方面原因：一是與受測試樣根數有關。在復絲檢測中n根生絲同時被拉伸，但不會同時被拉斷，低強伸力的絲條先行斷裂，其余絲條必須繼續承受該負荷分別被拉斷，致使n根復絲斷裂時所得到的平均強度比單根生絲平均強度小，但又高于其中最弱的強度。其二是拉伸速度。拉伸速度快，絲條應力越大，強力增大[1]，單絲拉伸速度是復絲的33.3倍。由此看來，生絲強伸力單絲檢測與復絲檢測是兩種不同的檢測方法。

2）斷裂強度變異系數的差異

單絲與復絲的斷裂強度變異系數分布情況如圖2所示。

從圖2可以看出，斷裂強度CV值分布單絲檢測與復絲檢測存在較明顯差別。復絲斷裂強度CV值總體要小一些，位于下層，分布范圍1.7%～12.9%，單絲斷裂強度CV值總體要大一些，位于上層，分布范圍4.1%～17.2%，斷裂強度CV值分布單、復絲在5.0%～8.0%有交集。單、復絲斷裂強度CV分布都較分散，說明受測生絲的斷裂強度不穩定，由于單絲檢測是對每根生絲的檢測，其每次結果能夠直觀體現出來而沒有被平均綜合，因此其斷裂強度CV分布更分散，更能體現出斷裂強度的波動情況。變異系數是一個能較好反映生絲質量波動的指標，單絲檢測對這種波動反應更靈敏，故應考慮建立包括變異系數在內的單絲強伸力質量考核體系[9]。

3）不同等級/規格單絲與復絲斷裂強度的差異

不同等級/規格單絲與復絲的斷裂強度分布情況如圖3所示。

從圖3可以看出，22.2/24.4dtex規格的不同等級與其他規格（以下簡稱不同等級/規格）的斷裂強度分布顯示，單絲與復絲仍明顯分為兩層，單、復絲斷裂強度開差3A級最大，達到0.71cN/dtex，6A級最小，為0.59cN/dtex，說明質量越好，無論哪種檢測方式，其強度檢測結果差異都較小。復絲檢測中3A級強度最低，30.0/32.2dtex規格強度最大，而單絲檢測中6A級強度最低，44.4/48.8dtex規格強度最大，這也說明并不是強度值越大，其質量越好，強度值的穩定性是判定質量好壞的重要指標。

4）不同等級/規格單絲與復絲斷裂強度變異系數的差異

不同等級/規格單絲與復絲的斷裂強度變異系數分布如圖4所示。

從圖4可以看出，不同等級/規格斷裂強度CV值，單、復絲分布存在明顯不同，單絲斷裂強度CV明顯大于復絲。等級越低，無論單絲還是復絲的斷裂強度CV越大，22.2/24.4dtex規格中，3A～4A級的斷裂強度CV明顯大于5A～6A高等級生絲，說明3A～4A生絲比5A～6A高等級生絲內在質量波動大[10]。30.0/32.2dtex、44.4/48.8dtex規格的斷裂強度CV與22.2/24.4dtex規格的5A～6A高等級生絲接近，差異不大，說明等級越高或生絲規格越粗，斷裂強度值相對穩定一些。

2.1.2斷裂伸長方面的差異

1）斷裂伸長率的差異

單絲與復絲的斷裂伸長率分布情況如圖5所示。

從圖5可以看出，單絲與復絲斷裂伸長率分布沒有明顯區分界限，只是復絲斷裂伸長率散落在230%以上稍多一點，單絲斷裂伸長率散落在210%以下多一點。單絲與復絲斷裂伸長率明顯交集在21.0%～22.5%，這說明拉伸速度對伸長率的影響不明顯[1112]。但斷裂伸長率平均值復絲大于單絲，復絲為22.3%，單絲為21.3%。

2）斷裂伸長率變異系數的差異

單絲與復絲的斷裂伸長率變異系數分布情況如圖6所示。

從圖6可以看出，斷裂伸長率CV分布單絲與復絲明顯分為兩個層次，比圖2斷裂強度CV分布中單絲與復絲的分層還明顯。單絲斷裂伸長率CV明顯大于復絲，單絲主要分布在7.0%之上，而復絲則主要分布在7.0%之下。說明復絲檢測方法掩蓋了生絲斷裂伸長率的波動情況，單絲檢測方法更有利于體現出生絲斷裂伸長率的質量波動，單絲檢測發現斷裂伸長率的不勻情況比斷裂強度的不勻情況突出，單絲檢測對斷裂伸長率質量波動不勻情況捕捉更靈敏。

3）不同等級/規格單絲與復絲斷裂伸長率的差異

不同等級/規格單絲與復絲的斷裂伸長率分布情況如圖7所示。

從圖7可以看出，不同等級/規格斷裂伸長率分布明顯分為兩層，復絲位于上層，單絲位于下層。究其單絲斷裂伸長率低的原因：一是與斷裂時間有關，速度越快，斷裂時間越短，絲條緩彈性與塑性變形越小，伸長減少，單絲斷裂時間1.0～1.6s/次，復絲斷裂時間8.0～10.0s/次；二是測試長度不同，單絲單次測試試樣的長度為500mm，是復絲的5倍，試樣長度越長，颣節等疵點出現的幾率越大[13]，生絲的強度與伸長率都會因此下降[14]。另外，試樣長度越長，拉伸變形的總變形減小，伸長率減小[1，5]。

圖7中5A級無論是單絲還是復絲其斷裂伸長率值都最低，這也說明檢測結果平均值不是判定質量好壞的最佳指標。3A級生絲單絲與復絲斷裂伸長率差異較大，6A級生絲單絲與復絲斷裂伸長率差異較小，說明高品質的生絲無論用哪種檢測方式，其伸長率檢測結果都相對穩定[15]。

44.4/48.8dtex規格的復絲斷裂伸長率突出，達到23.4%，而其單絲斷裂伸長率為21.4%，兩者差異達到2.0%，說明較粗的絲條，在復絲檢測中絲條間相互代替承受拉力的作用越強，復絲檢測數據就越失真。

4）不同等級/規格單絲與復絲斷裂伸長率變異系數的差異

不同等級/規格單絲與復絲的斷裂伸長率變異系數分布情況如圖8所示。

從圖8可以看出，斷裂伸長率CV分布特點與圖3斷裂強度CV分布相似，不同等級/規格的單絲斷裂伸長率CV明顯大于復絲，復絲斷裂伸長率CV在40%～5.0%，單絲斷裂伸長率CV在8.0%～110%。隨著等級提高，無論單絲還是復絲，CV呈下降趨勢，說明等級越高，生絲的伸長率性能也越穩定，這也說明變異系數是能較好反映生絲質量波動的一個指標。

2.2單絲與復絲強伸力的相關關系

用Origin軟件對100批樣絲的單絲與復絲強伸力檢測結果建立線性函數關系，通過對其相關系數的分析，可以判斷他們之間的線性關系是否顯著。若關系顯著，則可以通過其中一種指標算出另一指標，探索通過復絲強伸力檢測方法的分級考核指標推算出單根生絲強伸力考核指標的可行性。當自變量m個數為1、樣本量n為100、顯著水平α=0.05的情況下，查得相關系數臨界值Rmin為0.1950。當|R|≤|Rmin|，建立的線性關系不成立，當|R|>|Rmin|時，線性關系成立[8， 16]。

2.2.1斷裂強度方面的相關關系

1）斷裂強度的相關關系

單絲與復絲斷裂強度之間的相關關系如圖9所示。

從圖9可以看出，單絲與復絲斷裂強度之間的線性相關系數R為0.0562，R2）斷裂強度變異系數的相關關系

單絲與復絲斷裂強度變異系數之間的相關關系如圖10所示。

從圖10可以看出，斷裂強度CV單絲與復絲之間的線性相關系數R為0.4746，R>Rmin，斷裂強度CV單絲與復絲之間的線性關系成立，可通過復絲強度CV值推算單絲斷裂強度CV值。但中國現行生絲國家標準中未將CV指標納入對生絲強伸力質量的考核，斷裂強度CV要作為單絲強伸力質量考核指標，其考核值的確定需結合其他方法組合確定。

3）斷裂強度與變異系數的相關關系

復絲斷裂強度與變異系數之間的相關關系如圖11所示。

從圖11可以看出，復絲斷裂強度與其CV的相關系數R為-0.2429，其|R|>|Rmin|，復絲斷裂強度與其CV呈負相關線性關系，可以通過復絲斷裂強度質量考核值推算出其CV的考核值。由此結合圖10中單、復絲斷裂強度CV的線性關系，可推算出單絲斷裂強度CV考核值。

單絲斷裂強度與變異系數之間的相關關系如圖12所示。

從圖12可以看出，單絲斷裂強度與其CV之間的線性相關系數R為0.1226，R

2）單絲與復絲斷裂伸長率變異系數的相關關系

單絲與復絲斷裂伸長率變異系數之間的相關關系如圖14所示。

從圖14可以看出，單絲與復絲的斷裂伸長率CV之間的線性相關系數R為0.1626，R3）斷裂伸長率與變異系數的相關關系

復絲斷裂伸長率與變異系數之間的相關關系如圖15所示。

從圖15可以看出，復絲斷裂伸長率與其CV之間的線性相關系數R為0.0412，R

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