單根生絲強伸力質量考核體系的建立

蔣小葵　茍圓　潘璐璐　張后兵　周盛波

(1.南充出入境檢驗檢疫局，四川　南充　637900；2.四川出入境檢驗檢疫局 檢驗檢疫技術中心，四川　成都　610041；3.浙江出入境檢驗檢疫局 絲類檢測中心，浙江　杭州　310012；4.重慶出入境檢驗檢疫局 檢驗檢疫技術中心，重慶　400020)

我國現行生絲標準采用復絲檢測方法考核生絲強伸力性能，而其他紡織纖維則采用單根絲 (紗)線檢測方法考核強伸力。復絲檢測方法是取n根生絲的平均值[1-2]，不能真實反映單根生絲實際受力狀況，與用戶的關注點脫節[3]。現行生絲標準GB/T 1798-2008《生絲試驗方法》的附錄B列出了《單根生絲斷裂強度和斷裂伸長率檢驗方法》，但標準中沒有單絲強伸力技術指標規定，適用性不強，無法考核單絲強伸力，也無法運用檢測結果指導生產。因此本研究擬通過開展生絲強伸力單絲檢測與復絲檢測比對，建立一套單絲強伸力質量考核體系，與其他紡織纖維單絲(紗)強伸力考核方法保持一致，為單絲強伸力檢測結果判定提供質量考核依據，為改進制絲生產和織造投產提供更可靠的強伸力檢測數據[4-5]。

現行GB/T 1797-2008《生絲》標準的品質技術指標規定，復絲斷裂強度和斷裂伸長率指標作為生絲補助檢驗項目確定附級，按附級與基本級的級差數對生絲品質進行降級，如表1。由于復絲強伸力技術指標考核方法已為業界所接受，因此我們可以借鑒復絲斷裂強度和斷裂伸長率降級考核方法，建立對應附級的單絲斷裂強度和斷裂伸長率的考核指標值，并擬考慮將變異系數(CV)納入考核體系中，4A-6A等級作為附級(一)確定一個考核值，3A及以下等級作為附級(二)確定一個考核值，最終形成一套單絲強伸力質量考核體系。

表1　復絲強伸力技術考核指標

注：1gf/denier=0.8826cN/dtex，絲綢行業慣用旦尼爾制單位，因此本文試驗數據也采用旦尼爾制[6]。

1　試驗

1.1試驗材料

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

1.2試驗儀器

DJ104生絲切斷機(四川康樂醫療器械有限公司)，QDJ920Ⅱ生絲纖度機(四川康樂醫療器械有限公司)，HT-200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試驗方法

按照GB/T 1798-2008《生絲試驗方法》規定執行。在STATIMAT ME全自動強伸度儀同臺設備上開展生絲單絲和復絲強伸力檢測。單絲檢測每批拉伸200次，復絲檢測每批拉伸10次。

2　結果與討論

對100批生絲單絲與復絲強伸力檢測結果的相關關系進行分析，在顯著水平α為0.05時，查得相關系數臨界值Rmin為0.195，當相關系數||R|≤|Rmin|，兩種檢測結果建立的線性關系不成立，當|R|>|Rmin|時，線性關系成立[7]。若單、復絲指標間存在線性相關關系，可通過已知的復絲強伸力考核指標值推算出單絲強伸力考核指標值，若存在非線性關系，則需通過其他方法建立單絲強伸力指標的考核值[8]。下面就分別對斷裂伸長率、斷裂伸長率CV、斷裂強度、斷裂強度CV等指標單、復絲檢測結果的相關性進行分析，以探索確立單絲強伸力質量指標考核值。

2.1單絲斷裂伸長率質量考核指標的確立

2.1.1單絲與復絲斷裂伸長率的相關關系。從圖1可知，單絲與復絲斷裂伸長率的相關系數R為0.54912， R>Rmin，單絲與復絲斷裂伸長率呈線性關系，可以通過復絲斷裂伸長率質量考核指標推算出單絲斷裂伸長率考核指標[9]。

圖1　單絲與復絲斷裂伸長率關系

2.1.2確立單絲斷裂伸長率指標質量考核值。從圖1得知，單絲斷裂伸長率與復絲斷裂伸長率的線性方程式為：Y=9.50137+0.52853X，當復絲斷裂伸長率為表1中附級(一)的考核值20.0%，計算得出對應的單絲斷裂伸長率附級(一)的考核值為20.07%，修約為一位小數點有效數值為20.0%；當復絲斷裂伸長率為表1中附級(二)的考核值19.0%，計算得出對應的單絲斷裂伸長率附級(二)的考核值為19.54%，修約為一位小數點有效數值為19.5%。從計算結果可以看出，單、復絲斷裂伸長率檢測結果差異不大，100批生絲試樣斷裂伸長率平均值復絲為22.31%，單絲為21.29%，單絲略低于復絲1%。

通過對20/22 denier (22.2/24.4dtex) 規格絲批兩個附級范圍內的單絲斷裂伸長率分布分析，可以直觀驗證初步確立的單絲斷裂伸長率考核值是否合理。見圖2、圖3。

圖2　4A-6A單絲斷裂伸長率分布

從圖2可知， 4A-6A級單絲斷裂伸長率主要分布在20.0%～22.5%之間，僅有1批生絲斷裂伸長率低于20.0%，降級率為1.7%，而對應等級范圍內的復絲斷裂伸長率無絲批降級，單絲考核值略嚴于復絲考核值，單絲斷裂伸長率附級(一)的考核指標確定為20.0%是合理的。

圖3　3A級單絲斷裂伸長率分布

由于目前我國生絲質量已提升至3A級以上，2A及以下低等級絲批很少，本研究用3A級生絲試樣作為上限等級，對單絲強伸力附級(二)考核指標進行確定和試套。從圖3可知，3A生絲斷裂伸長率主要分布在20.0%～22.0%之間，也僅有1批生絲斷裂伸長率低于20.0%，降級率為3.3%，對應的復絲斷裂伸長率無絲批降級，單絲考核值略嚴于復絲考核值，單絲斷裂伸長率附級(二)的考核指標確定為19.5%也是合理的。

2.2單絲斷裂伸長率變異系數(CV)質量考核指標的確立

由于現行GB/T 1797-2008《生絲》標準中沒有對復絲強伸力CV指標進行考核，無法通過復絲強伸力CV考核值推算單絲考核值，因此可以嘗試通過CV與其單絲強伸力值的相關關系推算出CV考核值。

2.2.1單絲斷裂伸長率與CV的相關關系。從圖4可知，單絲斷裂伸長率與CV的相關系數R為-0.47724，|R|>|Rmin|，單絲斷裂伸長率與其CV呈線性關系，可以通過單絲斷裂伸長率質量考核指標推算出單絲斷裂伸長率CV質量考核指標。

圖4　單絲斷裂伸長率與CV關系

2.2.2確立單絲斷裂伸長率CV指標質量考核值

從圖4得知，單絲斷裂伸長率與其CV的線性方程式為：Y=31.72574-1.02354X，因單絲斷裂伸長率附級(一)的考核值已確定為20.0%，計算得出對應的附級(一)單絲斷裂伸長率CV考核值為11.25%，修約圓整至11.5%；單絲斷裂伸長率附級(二)的考核值已確定為19.5%，計算得出對應的附級(二)單絲斷裂伸長率CV考核值為11.77%，修約圓整至或12.0%。

通過對20/22 den (22.2/24.4dtex) 規格絲批兩個附級范圍內的單絲斷裂伸長率CV值分布分析，可以直觀驗證初步確立的單絲斷裂伸長率CV考核值是否合理。見圖5、圖6。

圖5　4A-6A單絲斷裂伸長率CV分布

從圖5可知，4A-6A單絲斷裂伸長率CV主要分布在8.0%～13.0%之間，11.5%之上有7批生絲，分布占比11.7%，占比偏大，12.0%之上有5批生絲，占比8.3%，考核值是否可修正為12.0%，可以對相關指標的降級率進行比對驗證，最終確定為一個合理考核值。比較分析如表2。

表1　單絲斷裂伸長率附級(一)考核指標試套降級情況對比

從表2可知，當單絲斷裂伸長率CV考核指標確定為11.5%時，其各等級都有絲批降級，其降級率11.7%是單絲斷裂伸長率降級率的7倍，降級率過大，不利于企業生產積極性，當CV確定為12.0%，其8.3%的降級率也高于1.7%的單絲伸長率降級率，但可接受，因變異系數是反映生絲強伸力質量是否穩定的重要指標，其考核值的規定理應嚴格平均值的考核，才能很好地體現CV指標的先進性，且嚴格高等級生絲質量指標，有利于產品質量提升，所以4A-6A所在的附級(一)單絲斷裂伸長率CV考核值確定為12.0%是比較合理的。

從圖6可以看出，3A單絲斷裂伸長率CV主要分布在9.0～13.0%之間， 12.0%之上有7批生絲，分布占比35.0%，過大，考核值過嚴，13.0%之上有4批，分布占比20.0%，考核值是否可修正為13.0%，也可用相關指標的降級率進行比對驗證，最終確定為一個合理考核值。見表3。

圖6　3A級單絲斷裂伸長率CV分布

等級單絲斷裂伸長率降級批數降級率CV(11.5%)降級批數CV(11.5%)降級率CV(12.0%)降級批數CV(12.0%)降級率復絲斷裂伸長率降級率3A00735.0%420.0%0

從表3可知，當3A級單絲斷裂伸長率CV考核指標確定為12.0%時，其降級率35.0%太高，當CV確定為13.0%，其降級率20.0%適中，附級(二)單絲斷裂伸長率CV考核指標可以確定為13.0%。

100批生絲試樣的斷裂伸長率CV平均值復絲為4.69%，單絲為9.93%，單絲是復絲的兩倍，說明單絲檢測對對生絲伸長變化捕捉更靈敏，變異系數是反映伸長變化的一個較好指標。

2.3單絲斷裂強度質量考核指標值的確定

2.3.1單絲與復絲斷裂強度的相關關系

圖7　單絲與復絲斷裂強度關系

從圖7可知，單絲與復絲斷裂強度之間的線性相關系數R為0.0194，R

2.3.2確立單絲斷裂強度指標質量考核值

100批試樣的斷裂強度檢測結果見表4。

表4　100批試樣生絲斷裂強度指標檢測結果

從表4可知，單絲斷裂強度的平均值和CV值均明顯高于復絲，單絲檢測與復絲檢測是兩種不同的檢測方法。20/22den規格絲批中，復絲斷裂強度僅3A級平均值較低，CV值較大，4A-6A級平均值接近，等級越高CV值越小。而單絲斷裂強度6A平均值最低，但變異系數最小，質量最穩定，說明平均值不是衡量質量好壞的最佳指標，變異系數納入質量考核體系是必要的。因此單絲斷裂強度附級(一)考核值的確定，可以以6A級檢測值為基礎考慮，100批單絲斷裂強度分布如圖8，20批6A級單絲斷裂強度分布如圖9。

圖8　單絲斷裂強度分布

圖9　6A級單絲斷裂強度分布

從圖8可知，單絲斷裂強度主要分布在4.60gf/den～5.00gf/den之間,僅有4份樣絲單絲斷裂強度在4.60gf/den之下。而圖9中，6A級單絲斷裂強度主要分布在4.60gf/den～ 4.85gf/den之間，用戶反映這些6A絲批強伸力質量并沒有問題，因此可以考慮將4.60gf/den作為單絲斷裂強度附級(一)考核值進行試套，并用相關指標的降級率進行比對驗證。見表4。

表5　單絲斷裂強度附級(一)考核指標降級情況比對

從表5可知，當單絲斷裂強度考核值確定為4.60gf/den，僅有5A、6A高等級生絲各1批絲存在斷裂強度降級，對應的復絲沒有強度降級，單絲斷裂強度考核值稍嚴于復絲，體現了單絲強度考核指標的先進性，單絲斷裂強度附級(一)確定這樣的考核值是合理的。

參照復絲斷裂強度附級(一)與附級(二)考核值之比3.8/3.7，可推斷出單絲斷裂強度附級(二)考核值為4.48 gf/den，圓整為4.50gf/den，并用相關指標的降級率進行比對驗證，見表6。

表6　單絲斷裂強度附級(二)考核指標降級情況比對

從表6可以看出，當單絲斷裂強度附級(二)考核值確定為4.50 gf/den 時，20批3A級試樣有2批生絲因斷裂強度降級，降級率10.0%也是適當的。通過對100批試樣絲批的生產及使用調查，3A級絲批中有2批生絲因原料蠶繭霉變導致單絲強度檢測結果分別為4.30 gf/den 、4.42gf/den，織綢用戶在使用過程中也反映這些絲批強伸力存在問題，單絲檢測強度降級也是真實反映了絲批質量特點，確定4.50 gf/den為單絲斷裂強度附級(二)考核值是合理的。

2.4單絲斷裂強度CV指標考核值的確定

2.4.1單絲斷裂強度與CV的相關關系

圖10　單絲斷裂強度與CV的關系

從圖10可知，單絲斷裂強度與其CV之間的線性相關系數R為0.0319，R

2.4.2確立單絲斷裂強度CV指標質量考核值

100批試樣生絲強度CV檢測結果見表7。

表7　100批試樣生絲斷裂強度CV指標檢測結果

從表7可以看出，單絲斷裂強度CV明顯高于復絲，等級越高，變異系數越小[10]，粗規格生絲變異系數較小。4A-6A單絲斷裂強度CV平均值為7.89%，最小值4.96%，最大值12.75%；3A單絲斷裂強度CV平均值10.97%，最小值6.90%，最大值17.22%。可結合4A-6A級和3A級單絲斷裂強度CV檢測結果的分布，確定附級(一)、附級(二)的考核值。

4A-6A級單絲強度CV的分布如圖11。

從圖11可以看出，4A-6A級單絲斷裂強度CV主要分布在6.0%～10.0%，總計60批生絲中有7批生絲分布在10.0%之上，5批生絲分布在11.0%之上，1批生絲分布在12.0%之上。可以將4A-6A級單絲斷裂強度CV的附級(一)考核指標確定為10.0%、11.0%、12.0%進行試套，與斷裂強度指標進行降級情況對比分析，最終確定一個合理考核指標。

圖11　4A-6A級單絲斷裂強度CV分布圖

項目等級 單強CV(10.0%)單強CV(11.0%)單強CV(12.0%)單強CV降級批數單強CV降級率(%)單強降級率(%)復強降級率單強CV降級批數單強CV降級率(%)單強降級率(%)復強降級率單強CV降級批數單強CV降級率(%)單強降級率(%)復強降級率4A525.000315.00015.0005A210.05.00210.05.00005.006A005.00005.00005.00總計11.73.308.33.301.73.30

從表8可以看出，當單絲斷裂強度CV考核指標確定為10.0%時，4A級及4A-6A總的降級率都太高，考核指標過嚴；當單絲斷裂強度CV考核指標確定為12.0%時，4A-6A總體降級率低于單絲斷裂強度考核指標降級率，未能體現出CV作為考核指標的先進性，也不宜采用，當單絲斷裂強度CV考核指標確定為11.0%時，4A、5A及4A-6A總體都略高于單絲斷裂強度考核指標降級率，比較合理，可以采用。因此，4A-6A級單絲斷裂強度CV考核指標可以確定為11.0%。

3A級單絲斷裂強度CV分布圖如11。

從圖11可以看出，3A級單絲斷裂強度CV主要分布在9.0%～12.0%，總計20批生絲中有5批生絲分布在12.0%之上，3批生絲分布在13.0%之上，2批生絲分布在14.0%之上，1批生絲分布在17.0%之上。可以將3A級單絲斷裂強度CV附級考核指標確定為12.0%、13.0%、14.0%進行試套，與斷裂強度指標進行降級情況對比分析，最終確定一個合理考核指標。

圖11　3A級生絲斷裂強度CV分布圖

項目等級 單強CV(12.0%)單強CV(13.0%)單強CV(14.0%)單強CV降級批數單強CV降級率(%)單強降級率(%)復強降級率單強CV降級批數單強CV降級率(%)單強降級率(%)復強降級率單強CV降級批數單強CV降級率(%)單強降級率(%)復強降級率3A525.010.00315.010.00210.010.00

從表9可以看出，當單絲斷裂強度CV考核指標確定為13.0%時，其降級率15.0%略高于10.0%的單強降級率，比較合理，而單絲斷裂強度CV考核指標確定為12.0%，降級率25.0%考核嚴格，確定為14.0%時降級率10.0%，沒有體現出CV指標的先進性，考核過松。因此，3A級單絲斷裂強度CV考核指標可以確定為13.0%。

2.5不同規格單絲強伸力考核指標的確定說明

結合許建梅等在《Analysis of the Affecting Factors on the Single-End Tenacity and Elongation Test of Raw Silk》的研究成果，線密度對生絲強伸力試驗影響很小，規格不應作為生絲強伸力的分級指標[11]。因此確定單絲強伸力考核指標可不考慮規格的因素。

3　結論

3.1變異系數能較好反映生絲強伸力質量波動情況，單絲強伸力變異系數明顯大于復絲，對反映生絲強伸力質量波動更靈敏，應納入生絲強伸力質量考核體系中。

3.2在高速織機織造過程中，若絲條上所有斷裂強度低于1.13gf/den(1cN/dtex)或斷裂伸長率低于2%都可能造成斷緒，影響織造效率和織物品質，《生絲便覽1995》[12]對此專門做過研究，因此有必要設置最低強伸力容忍值，以限制超低強伸力值產生對織物織造的危害。

3.3單根生絲強伸力質量考核體系建立。綜上所述，建立包括斷裂強度平均值、斷裂強度變異系數、斷裂強度低限值、斷裂伸長率平均值、斷裂伸長率變異系數、斷裂伸長率低限值的質量考核體系。如表10。

表10　單絲強伸力質量體系考核指標