机织物接缝强力测量的不确定度分析

任何测量结果都要有计量单位，而且还必须附有测量不确定度，才可被称为完整的测量结果。GB／T 2741 l一2012《检测实验室中常用不确定度评定方法与表示》将不确定度定义为表征合理地赋予被测量之值的分散性，与测量结果相联系的参数。在纺织品检测领域国内纺织科研工作者对纺织品的水洗缩率‘川、拉伸断裂强度‘2‘31、面密度‘4|、pH值‘51、撕破强力‘61、甲醛含量‘川、颜色测量‘81及芳香胺含量…等测量过程中产生的不确定度进行了探讨与研究。而对机织物接缝强力测量过程中产生的不确定度鲜见相关研究报道。机织物生产中大量应用接缝，而机织物接缝会影响织物的性能¨0|，接缝处纱线强力及纱线滑移性能会严重影响纺织服装面料的使用，接缝强力的测定主要采用GB／T 13772．1—2008《纺织品机织物接缝处纱线抗滑移的测定第1部分：定滑移量法》进行，而织物接缝性能测定涉及影响因素多，导致不同实验室间测试的结果偏差较大，往往会导致不同实验室间测试结果出现测试合格与不合格的矛盾。本文主要探讨机织物纱线防滑移性测试不确定度来源及不确定度的评定。

1测试原理及过程控制
1．1测试原理
用带有抓样强力试验夹爪的拉力试验机分别拉伸含接缝和不含接缝的试样，生成2条强力与伸长曲线，测定在2条曲线之间形成一定距离的强力值，该距离等于标准要求或客户规定的滑移量，一般织物滑移量要求为6 mm，接缝强力测试原理如图1所示。
1．2测试过程及控制
实验室样品按照GB／T 6529--2008《纺织品调湿和试验用标准大气》规定，在温度为(20±2)℃、相对湿度为(65±4)％恒温恒湿条件下调湿；按照GB／T 13772．1—2008剪取试验试样，尺寸为100 mm×400 mm，沿长边向内折110 mm，距折线20 mm处作一接缝，并沿长边38 mm处画一平行于长边的直线，使得夹头在接缝试样与非接缝试样测试时可调。从距接缝12 mm处剪掉缝合试样，两边都要剪掉，剪短两侧的接缝允差应相同。将折叠的1 10 mm缝合试样剪下，分别得到含接缝和不含接缝试样，长度为180 mm。夹头距离为(100±1)mm，且相互平行，拉力机速度为(50±5)mm／min，将试样固定在夹头中央，拉动仪器，使负荷超过200 N，将有接缝的试样固定在夹头中央，拉动仪器，得到2根强力值与位移曲线。重复上述过程直至将同一样品的5块试样测试结束，记录每次结果，计算平均值并修约至1 N。

2测量模型
接缝强力测试采用CRE(constant rateextension)等速伸长强力测试仪，测试结果直接从电脑读取，所以测量模型为Y=于+Ay，其中y为接缝强力结果，夕为仪器测量示值平均值，Ay为测量不确定度值。
3不确定度主要来源及分析
不确定度评定包括A类评定和B类评定…，A类评定指利用统计方法，测试过程中随机效应导致的不确定度，如织物取样、裁样方法、织物是否调湿及均匀性、接缝针距、仪器设置、感应器选择等；B类评定指因为系统效应导致的不确定度，如仪器外部校准、计算结果修约等产生的不确定度。
3．1 织物取样
本文选取涤纶／粘胶(65／35)混纺织物作为试样，经纬纱线密度均为15 tex x 2，经向密度为338根／10 cm，纬向密度为323根／10 cm，面密度为230 g／m2。由于测试结果是通过比较接缝试样和未接缝试样之间产生一定滑移量的强力值，一般而言，织物滑移量采用6 mm，对缝隙很小就不能满足使用要求的织物滑移量采用3 mm，对于几毫米的滑移量要求，很小的差异便会产生较大的强力值偏差，所以取样的均匀性就显得十分重要，弹力织物或组织结构较疏松的织物，在很小的力值下便会产生很大的形变，不适合采用此方法。避免选择头尾部批次的试样，而从中间批次选择幅宽、均匀度、织物的密度一致的试样。
3．2 织物裁样
至少距离布边150 mm开始取样，5块经向试样，5块纬向试样，尺寸为100 mm×400 mm，并沿对角线方向取样，即任两个样品不能含有同一根经纱或纬纱。并沿长边38 mm处画一平行于长边的直线，使得夹头在接缝试样与非接缝试样测试时可对齐同一纱线。虽然测试标准未作规定，此处建议拆纱裁样，裁样前先沿经纬向纱线各拆下1根标记纱线，利用标记纱线量取100 mm×400 mm试样，否则虽然夹头沿38 mm标记线进行夹持，但不能保证38mm标记线沿经纬纱方向，就会造成裁样的不均匀，重现性差。表1示出3．1规定涤纶／粘胶混纺织物未拆纱取样和拆纱取样所得不同接缝强力的测试结果及方差值，未拆纱取样测试结果的方差38．5 N远大于拆纱取样测试结果的方差5．75 N，说明未拆纱取样测试结果均匀性较大，可能产生较大测量误差。
3．3 织物调湿
在不同的温湿度条件下纤维会有不同的吸湿(或放湿)率，纤维的吸湿(或放湿)会影响到材料的物理机械性能。不同纤维的吸湿量不同，如GB 9994--2008((纺织材料公定回潮率》中规定不同纤维的回潮率为：棉纤维8．5％，羊毛15．0％，粘胶纤维13．0％，锦纶4．5％，涤纶0．4％；纤维印染整理过程中添加的亲水性或疏水性助剂也会影响其吸湿性，所以织物在测试前都需要进行调湿，以达到试验条件统一之目的。当织物因吸湿等造成实际回潮率高于标准回潮率时，织物则需要进行预调湿处理，然后再进行标准大气条件下调湿。如果需要纺织品预调湿，纺织品应放置在相对湿度为10％～25％，温度不超过50℃的大气条件下，使之接近平衡。相关标准ASTM D1776--2008《纺织品调湿和试验标准实施规程》、ISO 139--2005《纺织品调湿和试验用标准大气》和GB／T 6529--2008《纺织品调湿和试验用标准大气》规定了对不同纤维的调湿要求。一般而言，纤维吸湿后都会膨胀，纤维与纤维之间、纱线与纱线之间的缝隙变小，纱线与纱线之间的相对滑移阻力变大，织物的缝线强力会变大；但是织物吸湿后如果强力下降，如粘胶织物，织物可能出现在未达到规定的滑移量(如6 mm)时，发生织物沿缝线断裂的现象，造成测试结果降低，图2为织物沿缝线处断裂示意图。图中所示a点为含接缝试样沿缝线断裂点。
3．4接缝针距
接缝缝线的种类、缝纫机针的型号和缝线的针距都会影响测试结果。其中主要的变化量是接缝针距。本文接缝缝线采用100％涤纶包芯纱(长丝芯，短纤包覆)，90号缝纫机针(相当于习惯称谓的14号)，(50 4-2)针／100 mm，301型缝迹。缝纫机的调试也是控制接缝断裂的重要条件。本文采用ZOJE．ZJ8500G自动加油高速平缝机缝纫。不同织物厚薄不一，所以无论哪种织物都应首先利用一块空白试样调节针距，保证测试样针距为(50 4-2)针／100 mm。不同针距会造成测试结果产生较大偏差，见表2。由表可知，涤纶／粘胶织物的针距从100针／100 mm降到33针／100 mm时，接缝强力从83．5 N逐渐增大到110．8 N，造成的原因可能是针距小，经纱或纬纱沿较少量纬纱或经纱滑移，滑移阻力小，反之滑移阻力大；而当针距增大到一定量时，如表中25针／100 mm，接缝强力反而下降，原因可能是含接缝和不含接缝的试样此时之间产生的距离主要是缝线的伸长而非纱线滑移。
3．5感应器选择
现阶段CRE拉力机感应器力值分别有100、250、500、1 000、5 000 N，允许示值误差为土0．5％，则分别产生的示值误差为4-0．5、±1．25、±2．5、4-5．0、4-25 N。最佳线性示值范围为20％～80％，则分别产生的示值范围为20～80、50～200、100～400、200 ～800、1 000 —4 000 N。GB／T 13772．1—2008所要求的最大负荷为200 N，虽然测试标准未作规定，此处建议对于GB／T13772．1—2008方法采用250 N感应器，如果固定使用1 000 N或5 000 N感应器，虽然减少了更换感应器的麻烦，但可能产生较大的偏差。
3．6夹头设置
夹具之间的距离为100 mm，固定机器的夹持距离时，2个夹头的中点与所施加的负荷在一条直线上，前边应与加载方向垂直，夹持面在同一方向上。夹头应能牢固抓住试样，不允许试样滑脱，可采用雕刻或波形纹的夹头，可改善夹头夹紧度的辅助材料有纸、皮革、塑料或橡胶。
3．7 仪器设置
须采用等速拉力机，即CRE机，要求拉力机速度合适，否则会产生力值对距离的滞后，拉力机速度规定为(50±5)mm／min。参照GB／T 13772．1—2008测试的为滑移量与接缝强力的关系，即距离与力值的关系，所以对拉力机力值误差与距离误差要求较严格，通常要求力值误差不应大于±1％，距离误差不应大于±1 mm。4标准不确定度评定
4．1 不确定度A类评定
不确定度A类评定是指由影响织物接缝强力测试结果的随机效应因素产生的不确定度，包括测量过程的随机因素和样本本身的随机因素2部分。根据GB／T 13772．1—2008规定，以最低取样5块为最低取样标准，进行3组测试，评定其试验标准差，涤纶／粘胶织物接缝强力测试结果见表3。

5 结 语
通过分析参照GB／T 13772．1—2008《纺织品机织物接缝处纱线抗滑移的测定第1部分：定滑移量法》测定织物接缝强力的不确定度主要来源，织物取样要从中间批次选择幅宽、均匀度、织物的密度一致的试样；建议拆纱裁样，裁样前先沿经纬向纱线各拆下1根标记纱线，利用标记纱线量取试样；根据不同的纤维成分，测试之前织物充分调湿；无论哪一种织物测试前都应首先利用一块空白试样调节针距，保证测试样针距为(50±2)针／100 mm；采用250 N感应器，夹头应能牢固抓住试样，不允许试样滑脱，拉力机速度规定为(50±5)mm／min，力值误差不应大于±1％，距离误差不应大于4-1 mill。
通过不确定度A类评定和B类评定，分别求校准不确定度、合成不确定度及扩展不确定度，试样接缝强力结果为(108士4)N，包含因子为2。

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