1 引言

紗線捻度是紗線的基本物理指標(biāo)，它關(guān)系到紗線生產(chǎn)效率、紗線強(qiáng)力、紗線伸長(zhǎng)及紡織品的彈性、手感、風(fēng)格等，準(zhǔn)確地測(cè)試與控制紗線捻度，具有重要的意義。測(cè)試有兩個(gè)常用的測(cè)試方法：GB/T 2543.1—2015 《紡織品紗線捻度的測(cè)定 第1部分：直接計(jì)數(shù)法》[1]，GB/T 2543.2—2001《紡織品 紗線捻度的測(cè)定 第2部分：退捻加捻法》[2]。GB/T 2543.1紗線作為捻度測(cè)試的基準(zhǔn)，因技術(shù)上有一定難度，現(xiàn)行捻縮測(cè)試多用于股線與攬線測(cè)試，很少用于單紗；GB/T 2543.2因具有簡(jiǎn)潔快速的特點(diǎn)，成為常用的紗線捻度測(cè)試方法，但退捻加捻法受預(yù)加張力影響很大，測(cè)試方法本身不能確定準(zhǔn)確的預(yù)加張力，因此常會(huì)產(chǎn)生測(cè)試誤差。本文對(duì)紗線捻度測(cè)試方法、測(cè)試參數(shù)進(jìn)行分析對(duì)比，探討準(zhǔn)確、可靠又簡(jiǎn)潔、快速的紗線捻度測(cè)試方法。

2 捻度測(cè)試方法

GB/T 2543.1—2015《紡織品 紗線捻度的測(cè)定 第1部分：直接計(jì)數(shù)法》等效采用ISO 2061—1995《紡織品 紗線捻度的測(cè)定 直接計(jì)數(shù)法》，作為捻度測(cè)試的直接方法，避免了捻度間接測(cè)試方法中試驗(yàn)參數(shù)（關(guān)鍵是預(yù)加張力）的不同選擇，相比間接的退捻加捻法減少了捻度測(cè)試的測(cè)量不確定度，成為捻度測(cè)試的基準(zhǔn)方法，在我國(guó)紡織企業(yè)這種測(cè)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(cè)試次數(shù)高于退捻加捻法。直接計(jì)數(shù)法中10mm或25mm的隔距長(zhǎng)度小，捻度分布的離散性大，其測(cè)試次數(shù)多于退捻加捻法500mm的測(cè)試次數(shù)，才能提高測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。2）操作難度。受現(xiàn)今紡紗生產(chǎn)設(shè)備狀況的影響，直接計(jì)數(shù)法中的纖維伸直、平行不易確認(rèn)。認(rèn)真、規(guī)范、細(xì)致、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牟僮?，是捻度直接?jì)數(shù)法測(cè)試試驗(yàn)的基本要求，操作不當(dāng)會(huì)因此產(chǎn)生明顯的測(cè)量不確定度。

退捻加捻法特點(diǎn)簡(jiǎn)潔、快速。GB/T 2543.2—2001有兩種測(cè)試方法：方法A與方法B，方法B即是因退捻加捻法對(duì)預(yù)加張力比較敏感，在方法A的基礎(chǔ)上，在計(jì)數(shù)器不復(fù)零的情況下，再取第二個(gè)試樣，按第一個(gè)試樣測(cè)得捻回?cái)?shù)的四分之一后進(jìn)行退捻，再加捻到初始長(zhǎng)度（以上為專(zhuān)門(mén)程序，非手工操作），以此校正因預(yù)加張力的設(shè)置不準(zhǔn)確而引起的測(cè)量不確定度。B法減少了退捻加捻法測(cè)試的測(cè)量不確定度，相對(duì)于A法提高了測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，但作為間接的退捻加捻法，測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性仍因方法本身受到限制，不能從根本上解決預(yù)加張力設(shè)置不當(dāng)?shù)膯?wèn)題。因B法中的兩次測(cè)試中計(jì)數(shù)裝置不能復(fù)零，我國(guó)儀器公司以前生產(chǎn)的多數(shù)捻度儀難以進(jìn)行B法測(cè)試，GB/T 2543.2—2001中A法仍是單紗捻度測(cè)試的最常用的方法。A法中有3個(gè)基本的測(cè)試參數(shù)：預(yù)加張力（cN）、允許伸長(zhǎng)（mm）、退加捻轉(zhuǎn)速(r/min)，科學(xué)、規(guī)范地設(shè)置測(cè)試參數(shù)，是減少測(cè)量不確定度、提高捻度測(cè)試準(zhǔn)確性的重要條件。

3 GB/T 2543.2—2001試驗(yàn)參數(shù)對(duì)檢驗(yàn)結(jié)果的影響與分析

3.1 試驗(yàn)參數(shù)分析

(1)退加捻轉(zhuǎn)速?，F(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的退捻加捻法，退捻加捻轉(zhuǎn)速由GB/T 2543.2—1989的1500r/min～2000r/min，調(diào)整為現(xiàn)在的（1000±200）r/min；測(cè)試前的允許伸長(zhǎng)還需要5次測(cè)定試驗(yàn)，紗線捻度的測(cè)試工作量與測(cè)試時(shí)間都有較大增加。提高退捻加捻速度，是實(shí)現(xiàn)退捻加捻法簡(jiǎn)潔、快速的基礎(chǔ)。為驗(yàn)證退捻加捻速度對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，本文以不同的轉(zhuǎn)速（500r/min、1000r/min、1500r/min）進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，以探討捻度試驗(yàn)提高轉(zhuǎn)速的可行性。

（2）預(yù)加張力。退捻加捻法測(cè)試結(jié)果對(duì)預(yù)加張力比較敏感。GB/T 2543.2—2001規(guī)定的預(yù)加張力范圍為（0.50±0.10）cN/tex，在這個(gè)范圍內(nèi)可以有不同的選擇。以CJ 18.5texK為例，其預(yù)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(yù)加張力的不同，試樣退、加捻至捻縮達(dá)到初始長(zhǎng)度的時(shí)間不同，退捻加捻時(shí)間的不同，就產(chǎn)生了捻回?cái)?shù)的不同。CJ 18.5texK預(yù)加張力的選擇范圍大小差異近4cN，捻度試驗(yàn)結(jié)果肯定會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)變化。本文依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)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(yù)加張力進(jìn)行比對(duì)試驗(yàn)，以分析不同預(yù)加張力對(duì)捻度測(cè)試影響的大小。

（3）允許伸長(zhǎng)。標(biāo)準(zhǔn)以5次斷裂伸長(zhǎng)值平均值的25%作為允許伸長(zhǎng)，但標(biāo)準(zhǔn)有兩點(diǎn)沒(méi)有明確：一是允許伸長(zhǎng)測(cè)試沒(méi)有規(guī)定樣本大小。樣本的多少關(guān)系到測(cè)試結(jié)果代表性，允許伸長(zhǎng)的代表性會(huì)影響到捻度測(cè)試準(zhǔn)確性和可靠性；二是允許伸長(zhǎng)以5次斷裂的伸長(zhǎng)值的25%確定，標(biāo)準(zhǔn)給出了記錄5次斷裂伸長(zhǎng)值的精度為±1mm，允許伸長(zhǎng)的確定會(huì)存在數(shù)據(jù)修約問(wèn)題，數(shù)據(jù)修約不同，會(huì)產(chǎn)生不同的允許伸長(zhǎng)。標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有提供數(shù)據(jù)修約規(guī)則。本試驗(yàn)所做的允許伸長(zhǎng)，隨機(jī)抽取5支管紗各做一次試驗(yàn)，斷裂的伸長(zhǎng)值分別為11mm、12mm、13mm、13mm、12mm，平均值為12.2mm，允許伸長(zhǎng)為12.2×0.25=3.05mm。捻度儀長(zhǎng)度尺的分度值為1mm，通常的分辨力可達(dá)到0.5mm，可本試驗(yàn)選取2.5mm、3.0mm、3.5mm3個(gè)伸長(zhǎng)值進(jìn)行試驗(yàn)，探討允許伸長(zhǎng)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響。

3.2 試驗(yàn)準(zhǔn)備

樣品選?。簶悠芬蛏a(chǎn)波動(dòng)造成的棉本色紗片段之間捻度差異對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，會(huì)影響比對(duì)測(cè)試的分析與推斷，特選取質(zhì)量穩(wěn)定的CJ 18.5texK一支管紗進(jìn)行比對(duì)測(cè)試。

采用標(biāo)準(zhǔn)：因比對(duì)試驗(yàn)需要，以正交試驗(yàn)不同水平設(shè)置測(cè)試參數(shù)，其他程序皆同GB/T 2543.2—2001。

溫濕度：溫度為20℃；濕度為65%。

測(cè)試儀器： YG156AG全自動(dòng)紗線捻度儀。

3.3 因子、水平選擇及試驗(yàn)方案

本測(cè)試以轉(zhuǎn)速（A）、預(yù)加張力（B）、允許伸長(zhǎng)（C）3個(gè)參數(shù)作為分析因子，每一因子各選取3個(gè)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(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，每一試驗(yàn)條件下重復(fù)測(cè)試10次。結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 正交試驗(yàn)計(jì)算表

各因子不同水平的捻度值見(jiàn)表2，各因子對(duì)捻度值的影響見(jiàn)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(zhuǎn)速成反比，與預(yù)加張力、允許伸長(zhǎng)成正比。各因子對(duì)試驗(yàn)結(jié)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(duì)捻度值的影響大小依次為：Rb＞Rc＞Ra。方差分析見(jiàn)表3。

表2 各因子不同水平捻度值

表3 主體間效應(yīng)的檢驗(yàn)因變量：平均值

圖1 各因子不同水平對(duì)捻度值的影響

從F分布表查得，在顯著性水平α=0.10時(shí)，F(xiàn)0.90(2,83)=2.38；α=0.05時(shí)，F(xiàn)0.95(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(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響還小，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響最大的是預(yù)加張力B。

4 退捻加捻法與直接計(jì)數(shù)法相結(jié)合，準(zhǔn)確測(cè)試紗線捻度

從前文可知，預(yù)加張力對(duì)捻度測(cè)試的影響比較大，因此以下以預(yù)加張力作為調(diào)整對(duì)象。為體現(xiàn)退捻加捻法簡(jiǎn)潔快速的特點(diǎn)，將轉(zhuǎn)速提高至1500r/min；允許伸長(zhǎng)的確定按上述試驗(yàn)，保留一位小數(shù)，修約到5的倍數(shù)。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(yù)加張力進(jìn)行比對(duì)試驗(yàn)，為減少樣品本身捻度的離散性對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，每樣品各選取管紗一支進(jìn)行試驗(yàn)。為抵消隨機(jī)因素造成的誤差對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，退捻加捻法每樣品分別試驗(yàn)10次；直接計(jì)數(shù)法隔距長(zhǎng)度小，捻度分布離散性大，每樣品分別重復(fù)測(cè)試20次。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 退捻加捻法與直接計(jì)數(shù)法比對(duì)測(cè)試

從表4可以看出，樣品預(yù)加張力采用0.5cN/tex時(shí)，測(cè)試結(jié)果均不同程度地小于直接計(jì)數(shù)法的捻度值。預(yù)加張力采用1.0cN/tex時(shí)，4樣品中CJ 9.7tex—T、CJ 18.2texK、C 27.8tex—T的捻度與直接計(jì)數(shù)法基本一致；C 36.4tex—T的捻度值大于直接計(jì)數(shù)法捻度值，此結(jié)果可能是因預(yù)加張力偏大，現(xiàn)采取降低預(yù)加張力：以0.8cN/tex、0.7cN/tex（29cN、25cN）再分別進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 退捻加捻法不同預(yù)加張力比對(duì)

從表5可知，C 36.4tex—T預(yù)加張力在采用0.8cN/tex時(shí)，捻度測(cè)試結(jié)果仍大于直接計(jì)數(shù)法捻度值；當(dāng)預(yù)加張力減小為0.7cN/tex時(shí)，測(cè)試結(jié)果方與直接計(jì)數(shù)法基本相當(dāng)。從比對(duì)數(shù)據(jù)可以看出，標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一采用預(yù)加張力（0.50±0.10）cN/tex，很多情況下與基準(zhǔn)的直接計(jì)數(shù)法的試驗(yàn)結(jié)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(shè)計(jì)捻度也有很大不同，如C 14.6texT一般設(shè)計(jì)捻度為80捻/10cm，而有些特殊用途的紗線要求設(shè)計(jì)捻度達(dá)到180捻/10cm，在捻度測(cè)試中不考慮捻度設(shè)計(jì)大小，統(tǒng)一預(yù)加張力，或在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍內(nèi)設(shè)置預(yù)加張力，會(huì)產(chǎn)生捻度的測(cè)量不確定度。因此，紗線捻度測(cè)試中僅依據(jù)線密度是不夠的，還需要結(jié)合實(shí)際捻度大小，采用不同線密度的倍數(shù)確定預(yù)加張力，可提高與基準(zhǔn)的直接計(jì)數(shù)法捻度試驗(yàn)結(jié)果的一致性。

5 結(jié)語(yǔ)

退捻加捻法是簡(jiǎn)單、快捷的捻度測(cè)試方法，受預(yù)加張力的影響很大；GB/T 2543.2—2001標(biāo)準(zhǔn)中預(yù)加張力不是唯一性選擇，要保證退捻加捻法測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確和可靠，需要依據(jù)直接計(jì)數(shù)法與退捻加捻法測(cè)試結(jié)果的差異大小，根據(jù)預(yù)加張力與捻度測(cè)試結(jié)果的線性關(guān)系，才能確定合理的預(yù)加張力；由比對(duì)試驗(yàn)可以證明，轉(zhuǎn)速對(duì)捻度的影響是不顯著的，因而為體現(xiàn)退捻加捻法簡(jiǎn)潔快速的特點(diǎn)，將轉(zhuǎn)速提高至1500r/min是可行的。