李志云

（山東省紡織科學(xué)研究院，山東 青島266032）

纖維拉伸儀是用于將各種纖維（包括生物纖維、動植物纖維及人造纖維），在特定狀態(tài)下進行拉伸使其伸長的儀器。

纖維的拉伸過程是大分子鏈或聚集態(tài)結(jié)構(gòu)單元發(fā)生舒展，并沿線為軸取向伸長的過程。纖維拉伸儀按拉伸介質(zhì)可以分為：①干拉伸：空氣介質(zhì)、室溫拉伸；②熱拉伸：空氣介質(zhì)、加溫拉伸；③蒸汽浴拉伸：飽和蒸汽或過熱蒸汽為介質(zhì)拉伸；④濕拉伸：液體介質(zhì)包圍拉伸。

本文設(shè)計了一種可調(diào)溫濕度并使用蒸汽為介質(zhì)的纖維拉伸儀，用于化學(xué)纖維、織物或發(fā)絲等韌性好具有延展性的線狀或片狀材料的拉伸定型，并可用于觀察分析纖維形態(tài)、強力及彈性的變化。

1 纖維拉伸儀的設(shè)計

1.1 技術(shù)指標(biāo)

溫度控制范圍：環(huán)境溫度～120℃；

濕度控制范圍：環(huán)境濕度～99%；

纖維夾持長度：0～200mm；

最大伸長率：150%；

拉伸長度可人工設(shè)置、自動控制，長度分辨率為0.2mm；

拉伸速度：5～200mm／min；

電源電動機：AC220V／50Hz／650W。

1.2 總體設(shè)計

本纖維拉伸儀主要由調(diào)溫調(diào)濕箱（機械部分主體）、蒸汽發(fā)生器（外備）、溫濕度傳感器、溫控儀、濕度控制器、拉伸電動機、速度控制器、控制計算機及顯示器等組成。

1.2.1 電路設(shè)計（見圖1）

圖1 纖維拉伸儀電路框圖

（1）主要配電參數(shù)

電源：單相AC220V；功率（不含蒸汽發(fā)生器）：650W。

（2）操作步驟

開門控制→裝夾試樣→關(guān)門控制→接通氣源→接通電源→拉伸→排汽降溫降濕→開門控制

（3）設(shè)備安全措施

①調(diào)溫調(diào)濕箱的門處于開狀態(tài)時，自動排除箱內(nèi)蒸汽（無蒸汽進入）。

②漏電保護：儀器因電源或其他原因發(fā)生漏電時自動停機斷電。

1.2.2 主要機械結(jié)構(gòu)設(shè)計

（1）總裝圖，如圖2所示。

主要組成部分為：箱體部分、夾體部分、傳動部分、返回定位部分、進汽部分、排風(fēng)部分、門部分等。

圖2 總裝圖

（2）調(diào)溫調(diào)濕箱部分，如圖3所示。

箱體部分為設(shè)備動作的主空間，要求外形美觀，材質(zhì)達到設(shè)計要求，堅固耐用，密閉安全。主體工作室及其相關(guān)管件：不銹鋼；外箱體采用鋼板噴塑。

圖3 調(diào)溫調(diào)濕箱部分

（3）夾體部分，如圖4所示。

圖4 夾體部分

夾體部分為設(shè)備的動作主體，要求裝夾各種纖維、織物、發(fā)絲平齊可靠，作用力均勻，并在拉伸過程中作用物不得脫離夾具，保證其拉伸率一致。

為了適應(yīng)纖維的初始長度，本設(shè)備提供短、中、長三種規(guī)格的夾具，最小夾持長度分別為：20.32cm（短夾具）、30.48cm（中夾具）、48.26cm（長夾具）。

夾體部分零件多采用不銹鋼和40Cr鍍硬鉻，以適應(yīng)熱蒸汽環(huán)境，保證零件堅固耐用，動作可靠、不生銹。

（4）返回定位部分：完成設(shè)備動作中的夾具返回和定位功能。主要零件調(diào)整螺桿、中間撥桿及上下?lián)軛U使用Q235鍍鉻，以保證零件的強度和剛度。

（5）進汽部分與排風(fēng)部分：進汽部分與排風(fēng)部分必須保證設(shè)備中氣路通暢，進汽部分中的主要零件出氣管道使用壁厚為1.5mm的不銹鋼管，隔熱底座、管道底座使用耐高溫尼龍；排風(fēng)部分中的主要零件排風(fēng)管、旋轉(zhuǎn)軸使用不銹鋼，傳動齒輪、傳動軸使用尼龍1010。

2 結(jié)語

該纖維拉伸儀設(shè)計新穎，適用于各種纖維、織物、發(fā)絲等韌性好、具有延展性的線狀或片狀材料的拉伸定型，既可用于實驗室中對各種纖維拉伸過程中的物理性能研究，又能用于紡織與美發(fā)時尚等領(lǐng)域的纖維后加工處理，所以銷售前景十分看好。綜上所述，該纖維拉伸儀適用性廣泛、性價比高，能為使用者帶來良好的使用性能和經(jīng)濟效益。

［1］董紀(jì)震，曹振林等.合成纖維生產(chǎn)工藝學(xué)［M］.北京：紡織工業(yè)出版社，1993.

［2］王超輝，于偉東.生絲束纖維拉伸參數(shù)與隔距的關(guān)系［J］.山東紡織科技，2009，50（2）：52—56.