紗線捻度測試方法分析與建議

1 引言

紗線捻度是紗線的基本物理指標，它關系到紗線生產效率、紗線強力、紗線伸長及紡織品的彈性、手感、風格等，準確地測試與控制紗線捻度，具有重要的意義。測試有兩個常用的測試方法：GB/T 2543.1—2015 《紡織品紗線捻度的測定 第1部分：直接計數法》[1]，GB/T 2543.2—2001《紡織品 紗線捻度的測定 第2部分：退捻加捻法》[2]。GB/T 2543.1紗線作為捻度測試的基準，因技術上有一定難度，現行捻縮測試多用于股線與攬線測試，很少用于單紗；GB/T 2543.2因具有簡潔快速的特點，成為常用的紗線捻度測試方法，但退捻加捻法受預加張力影響很大，測試方法本身不能確定準確的預加張力，因此常會產生測試誤差。本文對紗線捻度測試方法、測試參數進行分析對比，探討準確、可靠又簡潔、快速的紗線捻度測試方法。

2 捻度測試方法

GB/T 2543.1—2015《紡織品 紗線捻度的測定 第1部分：直接計數法》等效采用ISO 2061—1995《紡織品 紗線捻度的測定 直接計數法》，作為捻度測試的直接方法，避免了捻度間接測試方法中試驗參數（關鍵是預加張力）的不同選擇，相比間接的退捻加捻法減少了捻度測試的測量不確定度，成為捻度測試的基準方法，在我國紡織企業這種測試方法主要用于股線及纜線，其可操作性受以下條件限制：1）測試次數高于退捻加捻法。直接計數法中10mm或25mm的隔距長度小，捻度分布的離散性大，其測試次數多于退捻加捻法500mm的測試次數，才能提高測試結果的準確性和可靠性。2）操作難度。受現今紡紗生產設備狀況的影響，直接計數法中的纖維伸直、平行不易確認。認真、規范、細致、嚴謹的操作，是捻度直接計數法測試試驗的基本要求，操作不當會因此產生明顯的測量不確定度。

退捻加捻法特點簡潔、快速。GB/T 2543.2—2001有兩種測試方法：方法A與方法B，方法B即是因退捻加捻法對預加張力比較敏感，在方法A的基礎上，在計數器不復零的情況下，再取第二個試樣，按第一個試樣測得捻回數的四分之一后進行退捻，再加捻到初始長度（以上為專門程序，非手工操作），以此校正因預加張力的設置不準確而引起的測量不確定度。B法減少了退捻加捻法測試的測量不確定度，相對于A法提高了測試結果的準確性和可靠性，但作為間接的退捻加捻法，測試結果的準確性仍因方法本身受到限制，不能從根本上解決預加張力設置不當的問題。因B法中的兩次測試中計數裝置不能復零，我國儀器公司以前生產的多數捻度儀難以進行B法測試，GB/T 2543.2—2001中A法仍是單紗捻度測試的最常用的方法。A法中有3個基本的測試參數：預加張力（cN）、允許伸長（mm）、退加捻轉速(r/min)，科學、規范地設置測試參數，是減少測量不確定度、提高捻度測試準確性的重要條件。

3 GB/T 2543.2—2001試驗參數對檢驗結果的影響與分析

3.1 試驗參數分析

(1)退加捻轉速。現行標準的退捻加捻法，退捻加捻轉速由GB/T 2543.2—1989的1500r/min～2000r/min，調整為現在的（1000±200）r/min；測試前的允許伸長還需要5次測定試驗，紗線捻度的測試工作量與測試時間都有較大增加。提高退捻加捻速度，是實現退捻加捻法簡潔、快速的基礎。為驗證退捻加捻速度對測試結果的影響，本文以不同的轉速（500r/min、1000r/min、1500r/min）進行對比試驗，以探討捻度試驗提高轉速的可行性。

（2）預加張力。退捻加捻法測試結果對預加張力比較敏感。GB/T 2543.2—2001規定的預加張力范圍為（0.50±0.10）cN/tex，在這個范圍內可以有不同的選擇。以CJ 18.5texK為例，其預加張力可以選擇為11.10cN（0.6cN/tex），也可以選擇9.25cN（0.5cN/tex）、7.40cN（0.4cN/tex）。預加張力的不同，試樣退、加捻至捻縮達到初始長度的時間不同，退捻加捻時間的不同，就產生了捻回數的不同。CJ 18.5texK預加張力的選擇范圍大小差異近4cN，捻度試驗結果肯定會產生相應變化。本文依據標準規定的（0.50±0.10）cN/tex，以CJ 18.5texK為例，分別以0.4cN/tex、0.5cN/tex、0.6cN/tex的預加張力進行比對試驗，以分析不同預加張力對捻度測試影響的大小。

（3）允許伸長。標準以5次斷裂伸長值平均值的25%作為允許伸長，但標準有兩點沒有明確：一是允許伸長測試沒有規定樣本大小。樣本的多少關系到測試結果代表性，允許伸長的代表性會影響到捻度測試準確性和可靠性；二是允許伸長以5次斷裂的伸長值的25%確定，標準給出了記錄5次斷裂伸長值的精度為±1mm，允許伸長的確定會存在數據修約問題，數據修約不同，會產生不同的允許伸長。標準沒有提供數據修約規則。本試驗所做的允許伸長，隨機抽取5支管紗各做一次試驗，斷裂的伸長值分別為11mm、12mm、13mm、13mm、12mm，平均值為12.2mm，允許伸長為12.2×0.25=3.05mm。捻度儀長度尺的分度值為1mm，通常的分辨力可達到0.5mm，可本試驗選取2.5mm、3.0mm、3.5mm3個伸長值進行試驗，探討允許伸長對試驗結果的影響。

3.2 試驗準備

樣品選取：樣品因生產波動造成的棉本色紗片段之間捻度差異對試驗結果的影響，會影響比對測試的分析與推斷，特選取質量穩定的CJ 18.5texK一支管紗進行比對測試。

采用標準：因比對試驗需要，以正交試驗不同水平設置測試參數，其他程序皆同GB/T 2543.2—2001。

溫濕度：溫度為20℃；濕度為65%。

測試儀器： YG156AG全自動紗線捻度儀。

3.3 因子、水平選擇及試驗方案

本測試以轉速（A）、預加張力（B）、允許伸長（C）3個參數作為分析因子，每一因子各選取3個不同的水平：A.（1）500r/min、（2）1000r/min、（3）1500r/min；B.（1）7.5 cN、（2）9.5 cN、（3）11.0 cN；C.（1）2.5mm、（2）3.0mm、（3）3.5mm。為提高測試結果的準確性和可靠性，每一試驗條件下重復測試10次。結果見表1。

表1 正交試驗計算表

各因子不同水平的捻度值見表2，各因子對捻度值的影響見圖1。從圖1可以看出，紗線捻度退捻加捻法中的紗線捻度值與退捻加捻轉速成反比，與預加張力、允許伸長成正比。各因子對試驗結果的影響也各不相同。因子A各水平捻度值極差Ra=0.3；因子B各水平的捻度極差Rb=0.8；因子C各水平捻度值極差Rc=0.6。從各因子捻度極差圖看出各因子對捻度值的影響大小依次為：Rb＞Rc＞Ra。方差分析見表3。

表2 各因子不同水平捻度值

表3 主體間效應的檢驗因變量：平均值

圖1 各因子不同水平對捻度值的影響

從F分布表查得，在顯著性水平α=0.10時，F0.90(2,83)=2.38；α=0.05時，F0.95(2,83)=3.13。因FB大于F0.90(2,83)、F0.95(2,83)，故因子B在顯著性水平0.05、0.10上都是顯著的；FA、FC均小于F0.90(2，83)、F0.95(2，83)，比誤差對試驗結果的影響還小，對試驗結果影響最大的是預加張力B。

4 退捻加捻法與直接計數法相結合，準確測試紗線捻度

從前文可知，預加張力對捻度測試的影響比較大，因此以下以預加張力作為調整對象。為體現退捻加捻法簡潔快速的特點，將轉速提高至1500r/min；允許伸長的確定按上述試驗，保留一位小數，修約到5的倍數。選取不同線密度的紗線CJ 9.7tex—T、CJ 18.2texK、C 27.8tex—T、C 36.4tex—T，按照線密度的大小，均以不同的預加張力進行比對試驗，為減少樣品本身捻度的離散性對測試結果的影響，每樣品各選取管紗一支進行試驗。為抵消隨機因素造成的誤差對試驗結果的影響，退捻加捻法每樣品分別試驗10次；直接計數法隔距長度小，捻度分布離散性大，每樣品分別重復測試20次。試驗結果見表4。

表4 退捻加捻法與直接計數法比對測試

從表4可以看出，樣品預加張力采用0.5cN/tex時，測試結果均不同程度地小于直接計數法的捻度值。預加張力采用1.0cN/tex時，4樣品中CJ 9.7tex—T、CJ 18.2texK、C 27.8tex—T的捻度與直接計數法基本一致；C 36.4tex—T的捻度值大于直接計數法捻度值，此結果可能是因預加張力偏大，現采取降低預加張力：以0.8cN/tex、0.7cN/tex（29cN、25cN）再分別進行試驗，試驗結果見表5。

表5 退捻加捻法不同預加張力比對

從表5可知，C 36.4tex—T預加張力在采用0.8cN/tex時，捻度測試結果仍大于直接計數法捻度值；當預加張力減小為0.7cN/tex時，測試結果方與直接計數法基本相當。從比對數據可以看出，標準統一采用預加張力（0.50±0.10）cN/tex，很多情況下與基準的直接計數法的試驗結果存在差異，偏差大小因線密度不同而不同。因不同的用途需要，其設計捻度也有很大不同，如C 14.6texT一般設計捻度為80捻/10cm，而有些特殊用途的紗線要求設計捻度達到180捻/10cm，在捻度測試中不考慮捻度設計大小，統一預加張力，或在標準規定的范圍內設置預加張力，會產生捻度的測量不確定度。因此，紗線捻度測試中僅依據線密度是不夠的，還需要結合實際捻度大小，采用不同線密度的倍數確定預加張力，可提高與基準的直接計數法捻度試驗結果的一致性。

5 結語

退捻加捻法是簡單、快捷的捻度測試方法，受預加張力的影響很大；GB/T 2543.2—2001標準中預加張力不是唯一性選擇，要保證退捻加捻法測試結果的準確和可靠，需要依據直接計數法與退捻加捻法測試結果的差異大小，根據預加張力與捻度測試結果的線性關系，才能確定合理的預加張力；由比對試驗可以證明，轉速對捻度的影響是不顯著的，因而為體現退捻加捻法簡潔快速的特點，將轉速提高至1500r/min是可行的。