溫濕度可控式蒸氣浴纖維拉伸儀的設計和生產

李志云

（山東省紡織科學研究院，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結構單元發生舒展，并沿線為軸取向伸長的過程。纖維拉伸儀按拉伸介質可以分為：①干拉伸：空氣介質、室溫拉伸；②熱拉伸：空氣介質、加溫拉伸；③蒸汽浴拉伸：飽和蒸汽或過熱蒸汽為介質拉伸；④濕拉伸：液體介質包圍拉伸。

本文設計了一種可調溫濕度并使用蒸汽為介質的纖維拉伸儀，用于化學纖維、織物或發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、強力及彈性的變化。

1 纖維拉伸儀的設計

1.1 技術指標

溫度控制范圍：環境溫度～120℃；

濕度控制范圍：環境濕度～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 總體設計

本纖維拉伸儀主要由調溫調濕箱（機械部分主體）、蒸汽發生器（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 電路設計（見圖1）

圖1 纖維拉伸儀電路框圖

（1）主要配電參數

電源：單相AC220V；功率（不含蒸汽發生器）：650W。

（2）操作步驟

開門控制→裝夾試樣→關門控制→接通氣源→接通電源→拉伸→排汽降溫降濕→開門控制

（3）設備安全措施

①調溫調濕箱的門處于開狀態時，自動排除箱內蒸汽（無蒸汽進入）。

②漏電保護：儀器因電源或其他原因發生漏電時自動停機斷電。

1.2.2 主要機械結構設計

（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、排風部分、門部分等。

圖2 總裝圖

（2）調溫調濕箱部分，如圖3所示。

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

圖3 調溫調濕箱部分

（3）夾體部分，如圖4所示。

圖4 夾體部分

夾體部分為設備的動作主體，要求裝夾各種纖維、織物、發絲平齊可靠，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。

為了適應纖維的初始長度，本設備提供短、中、長三種規格的夾具，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，以適應熱蒸汽環境，保證零件堅固耐用，動作可靠、不生銹。

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

（5）進汽部分與排風部分：進汽部分與排風部分必須保證設備中氣路通暢，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；排風部分中的主要零件排風管、旋轉軸使用不銹鋼，傳動齒輪、傳動軸使用尼龍1010。

2 結語

該纖維拉伸儀設計新穎，適用于各種纖維、織物、發絲等韌性好、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時尚等領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濟效益。

［1］董紀震，曹振林等.合成纖維生產工藝學［M］.北京：紡織工業出版社，1993.

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