常規服用滌綸短纖維產品質量穩定性評價

鄭園園,劉 濤

(中紡標檢驗認證股份有限公司,北京 100025)

滌綸纖維具有高模量、高強度、高彈性、良好的保形性和耐熱性等優點,已成為用途最廣泛的纖維品種,常用于衣著面料和工業制品等,屬于重要的原材料。生產企業、科研機構針對纖維產品性能的評價已經開展過許多研究,主要比較不同企業同類產品之間的性能差異,但對質量穩定性的研究和關注較少。質量穩定性評價是解決產品“合格不好用”現象的重要途徑之一[1]。借助穩定性評價方法,分析不同企業生產的滌綸纖維產品質量的穩定性。

滌綸纖維根據長度不同,分為滌綸短纖維和滌綸長絲,實際使用中以短纖維居多;根據滌綸纖維的特點和用途,可分為常規服用型、功能型、縫紉線型、非織造型、產業型等多個類型產品。其中,應用最廣泛的是常規服用型滌綸短纖維,以該類產品為代表作為研究對象,對滌綸纖維產品的質量穩定性進行研究和評價。

在研究過程中,選取不同類型企業的相同/相似纖維品種進行研究和評價,分析目前國內常規服用滌綸短纖維產品的質量穩定性水平,為企業產品質量提升提供數據支撐,為行業主管部門的方向決策提供參考依據。

1 纖維樣品及測試方案

1.1 纖維樣品

選取7個不同企業生產的滌綸短纖維,選取最常用的1.56 dtex×38 mm 規格的纖維樣品為研究對象。生產企業以代碼方式,分別為A～G,其中A～C 為國有企業,D 為地方國有企業,E～G 為民營企業。每個企業抽取的纖維樣品為10批次,并保證批次之間有一定的時間間隔。

1.2 測試方案

依據國家標準GB/T 14464—2017《滌綸短纖維》要求,測試項目包括線密度、長度、強伸度、卷曲性能等常規項目,也包括干熱收縮率、比電阻等滌綸短纖維特有的項目,以及疵點等外觀質量[2]。測試方法用現行的國家標準/行業標準,標準中有可選擇的方法時,以仲裁法為準,表1為各個項目的具體方法。

表1 滌綸短纖維測試項目及測試方法

1.3 測試項目[3]

(1)線密度。表征纖維粗細程度的重要指標,測試方法有直接和間接法2種。其中,直接法用得最廣的是束纖維中段稱量法(仲裁法),這種試驗方法對人員操作手法要求較高。

(2)纖維長度。纖維伸直但沒伸長時兩端間的距離,是纖維性能的基礎指標。表示化學纖維的長度指標有平均長度、長度偏差、超長纖維率、短纖維率及倍長纖維含量等。化學纖維的長度測試主要有3 種方法:束纖維中段稱量法、單纖維儀器測量法、單纖維手工測量法。其中,中段切斷稱重法是最為常見、復雜的方法。

(3)強伸度。纖維最重要的機械性能,主要考核斷裂強力和斷裂伸長率2個指標。

(4)卷曲性能。沿著纖維縱向形成的規則或不規則的彎曲稱為卷曲,是纖維特有指標。由于化學纖維的表面比較光滑,纖維之間的抱合力比較小,不利于紡織加工,需將纖維進行卷曲加工。表征纖維卷曲性能的指標有卷曲數、卷曲度、卷曲彈性率、卷曲回復率等。

(5)疵點。纖維質量重要的指標,產品標準中對疵點含量有限值要求。纖維產品中出現疵點,除了影響到產品的等級,還會造成后續工藝加工過程的斷頭率高、染色不均勻等問題,對產品質量產生一定影響。

(6)干熱收縮率。纖維熱性能之一,指受熱條件下纖維形態尺寸收縮。干熱收縮的大小用干熱收縮率表示,它是指加熱后纖維縮短的長度占原長度的百分率,是滌綸纖維特有的指標。

(7)纖維比電阻。纖維的功能性指標,反映纖維材料的導電性質。纖維的比電阻對其加工性能有很大影響,當纖維比電阻大于一定數值時,纖維在加工過程中將產生明顯的靜電效應,使其可紡性變差,是滌綸纖維特有的指標。

2 評價方法和技術

2.1 變異系數

變異系數又稱離散系數、相對標準差,由試驗結果的標準差除以相應的平均值乘100%所得,表征樣品測試結果的離散程度。采用變異系數可分析纖維樣品批次間的穩定性水平。

變異系數計算式(1)為:

式中,CV(RSD)—— 變異系數;x—— 參加者結果;X—— 平均值;n——試樣總數或測量次數。

2.2 缺陷理論

根據缺陷理論,如果該產品的缺陷過多,致使產品質量穩定性欠佳,該方法主要用于纖維疵點含量穩定性水平的分析。

2.3 數量級水平分析

主要分析測試結果的數量級水平,若處在同一數量級的結果越多,結果越穩定,主要用于纖維比電阻穩定性水平的分析。

2.4 評價技術與指標

評價基準、分檔、賦值根據測試結果并結合日常積累的統計數據綜合確定,具體評價基準和評價積分詳見測試項目結果分析。

3 結果與討論

3.1 線密度

根據線密度項目特點及其變異系數分布情況,以5%為分級依據,變異系數分布在0%～5%,積分為5分(最高分為5分);變異系數分布在5%～10%,積分為4分,依次類推;變異系數大于25%,積分為0。

結果統計和評價積分見表2。

表2 線密度批次間穩定性評價

從表2可以看出,各企業線密度批次間的變異系數均小于5%。依據國家標準GB/T 14464—2017《滌綸短纖維》中優等品的線密度偏差率考核指標為±3.0%,除了D 企業,其余企業線密度均在優等品指標范圍內。結合批次間線密度變異系數和偏差率可知,線密度總體穩定性良好。

3.2 長度

根據長度項目特點及其變異系數分布情況,以3%為分級依據,變異系數分布在0%～3%,積分為5分;變異系數分布在3%～6%,積分為4分,依次類推。

結果統計和評價積分見表3。

表3 長度批次間穩定性評價

從表3可以看出,各企業長度批次間的變異系數均小于2%。依據國家標準GB/T 14464—2017《滌綸短纖維》中優等品的長度偏差率考核指標為±3.0%,各個企業長度偏差率均在優等品指標范圍內。結合批次間長度變異系數和偏差率可知,長度穩定性良好。

3.3 強伸度

3.3.1 斷裂強力

根據斷裂強力項目特點及其變異系數分布情況,以2%為分級依據,變異系數分布在0%～2%,積分為5分;變異系數分布在2%～4%,積分為4分,依次類推。

結果統計和評價積分見表4。

表4 斷裂強力批次間穩定性評價

依據國家標準GB/T 14464—2017《滌綸短纖維》中優等品的斷裂強力變異系數考核指標為≤10%,由原始 數 據 計 算 得 知,B(12.6%)、D(13.8%)、E(12.9%)企業斷裂強力變異系數的平均值超出指標范圍。結合批次間斷裂強力變異系數值來看,G、A 企業穩定性較好,B、D、E企業稍差。

3.3.2 斷裂伸長率

根據斷裂伸長率項目特點及其變異系數分布情況,以5%為分級依據,變異系數分布在0%～5%,積分為5分;變異系數分布在5%～10%,積分為4分,依次類推;變異系數大于25%,積分為0。

結果統計和評價積分見表5。

表5 斷裂伸長率批次間穩定性評價

結合斷裂伸長率批次間的差異和變異系數可以判斷出,C企業產品穩定性水平較好,D 企業產品穩定性水平較差。

3.4 卷曲性能

3.4.1 卷曲數

根據卷曲數項目特點及其變異系數分布情況,以7%為分級依據,變異系數分布在0%～7%,積分為5分;變異系數分布在7%～14%,積分為4 分,依次類推。

結果統計和評價積分見表6。

表6 卷曲數批次間穩定性評價

從卷曲數變異系數的評價積分來看,卷曲數總體穩定性良好。

3.4.2 卷曲度

根據卷曲度項目特點及其變異系數分布情況,以5%為分級依據,變異系數分布在0%～5%,積分為5分;變異系數分布在5%～10%,積分為4 分,依次類推。

結果統計和評價積分見表7。

表7 卷曲度批次間穩定性評價

結合卷曲度批次間的差異和變異系數可以判斷出,C企業產品穩定性水平較好,G 企業較差。

3.4.3 卷曲彈性率

根據卷曲彈性率項目特點及其變異系數分布情況,以3%為分級依據,變異系數分布在0%～3%,積分為5分;變異系數分布在3%～6%,積分為4分,依次類推。

結果統計和評價積分見表8。

表8 卷曲彈性率批次間穩定性評價

從卷曲彈性率變異系數的評價積分來看,卷曲彈性率總體穩定性良好。

3.4.4 卷曲回復率

以變異系數為評價對象,變異系數最小的積分為5,2倍以內最小值為4,3倍以內為3,4倍以內為2,5倍以內為1(最小值為5.1%)。

結果統計和評價積分見表9。

表9 卷曲回復率批次間穩定性評價

從卷曲彈性率變異系數的評價積分來看,C 企業產品穩定性水平較好,G 企業較差。

3.5 疵點

評價積分原則:根據GB/T 14464—2017《滌綸短纖維》,疵點含量優等品指標≤2.0 mg/(100 g),所有批次均未檢出疵點積分5分;每檢出1批次疵點含量2.0 mg/(100 g)以下不扣分,檢出結果大于2.0 mg/(100 g)扣1分。

結果統計和評價積分見表10。

表10 疵點含量穩定性評價

從表10可以看出,A 企業2批次檢出疵點,D、E企業1批次檢出疵點,B、C、F、G 企業未檢出疵點。

3.6 干熱收縮率

根據干熱收縮率項目特點及其變異系數分布情況,以7%為分級依據,變異系數分布在0%～7%,積分為5分;變異系數分布在7%～14%,積分為4分,依次類推。

結果統計和評價積分見表11。

表11 干熱收縮率批次間穩定性評價

從干熱收縮率變異系數的評價積分來看,B 企業穩定性結果較差,F企業結果稍好。

3.7 比電阻

根據批次間比電阻結果的分級情況,所有批次在1個數量級內,積分5分;8批次在1個數量級內,積分4分;6批次在1個數量級內,積分3分,依次類推。

結果統計和評價積分見表12。

表12 比電阻批次間穩定性評價 單位:Ω·c m

從比電阻的評價積分來看,總體穩定性良好。

3.8 綜合積分評價

將每一個企業各項目的積分進行匯總統計,見表13和圖1。

圖1 滌綸短纖維產品評價總積分

表13 滌綸短纖維產品評價積分匯總表 單位:分

總積分從大到小排序依次為:C、G、A、F、B、E、D。以總積分的高低來表征纖維的穩定性水平,則在本次穩定性研究項目中,C企業的穩定性最好,D 企業的穩定性稍差。

4 結論

(1)以變異系數為基礎的積分方法在評價產品質量穩定性時,需根據纖維屬性、測試項目特性、測試方法的特點來確定具體的評價準則和評價指標,使之與項目相適宜。

(2)對于個別測試項目,選擇更適宜的缺陷評價方法或數量級同級方法,更好地與測試項目相匹配。

(3)積分評價結果反映的是纖維產品質量穩定性水平和趨勢,不對產品性能的優劣進行分析和研究。

(4)從項目分類來看,常規項目如線密度、長度整體質量穩定性水平較好;卷曲數、卷曲彈性率、比電阻、疵點整體穩定性良好;斷裂伸長率、卷曲度、干熱收縮率穩定性稍差。

(5)從企業性質來看,國有企業的產品質量穩定性分布在中上水平,民營企業的產品質量穩定性分布在中下水平。民營企業與國有企業存在一定的差距,有待進一步的提高自身產品質量的穩定性。