温湿度可控式蒸气浴纤维拉伸仪的设计和生产

李志云

（山东省纺织科学研究院，山东 青岛266032）

纤维拉伸仪是用于将各种纤维（包括生物纤维、动植物纤维及人造纤维），在特定状态下进行拉伸使其伸长的仪器。

纤维的拉伸过程是大分子链或聚集态结构单元发生舒展，并沿线为轴取向伸长的过程。纤维拉伸仪按拉伸介质可以分为：①干拉伸：空气介质、室温拉伸；②热拉伸：空气介质、加温拉伸；③蒸汽浴拉伸：饱和蒸汽或过热蒸汽为介质拉伸；④湿拉伸：液体介质包围拉伸。

本文设计了一种可调温湿度并使用蒸汽为介质的纤维拉伸仪，用于化学纤维、织物或发丝等韧性好具有延展性的线状或片状材料的拉伸定型，并可用于观察分析纤维形态、强力及弹性的变化。

1 纤维拉伸仪的设计

1.1 技术指标

温度控制范围：环境温度～120℃；

湿度控制范围：环境湿度～99%；

纤维夹持长度：0～200mm；

最大伸长率：150%；

拉伸长度可人工设置、自动控制，长度分辨率为0.2mm；

拉伸速度：5～200mm／min；

电源电动机：AC220V／50Hz／650W。

1.2 总体设计

本纤维拉伸仪主要由调温调湿箱（机械部分主体）、蒸汽发生器（外备）、温湿度传感器、温控仪、湿度控制器、拉伸电动机、速度控制器、控制计算机及显示器等组成。

1.2.1 电路设计（见图1）

图1 纤维拉伸仪电路框图

（1）主要配电参数

电源：单相AC220V；功率（不含蒸汽发生器）：650W。

（2）操作步骤

开门控制→装夹试样→关门控制→接通气源→接通电源→拉伸→排汽降温降湿→开门控制

（3）设备安全措施

①调温调湿箱的门处于开状态时，自动排除箱内蒸汽（无蒸汽进入）。

②漏电保护：仪器因电源或其他原因发生漏电时自动停机断电。

1.2.2 主要机械结构设计

（1）总装图，如图2所示。

主要组成部分为：箱体部分、夹体部分、传动部分、返回定位部分、进汽部分、排风部分、门部分等。

图2 总装图

（2）调温调湿箱部分，如图3所示。

箱体部分为设备动作的主空间，要求外形美观，材质达到设计要求，坚固耐用，密闭安全。主体工作室及其相关管件：不锈钢；外箱体采用钢板喷塑。

图3 调温调湿箱部分

（3）夹体部分，如图4所示。

图4 夹体部分

夹体部分为设备的动作主体，要求装夹各种纤维、织物、发丝平齐可靠，作用力均匀，并在拉伸过程中作用物不得脱离夹具，保证其拉伸率一致。

为了适应纤维的初始长度，本设备提供短、中、长三种规格的夹具，最小夹持长度分别为：20.32cm（短夹具）、30.48cm（中夹具）、48.26cm（长夹具）。

夹体部分零件多采用不锈钢和40Cr镀硬铬，以适应热蒸汽环境，保证零件坚固耐用，动作可靠、不生锈。

（4）返回定位部分：完成设备动作中的夹具返回和定位功能。主要零件调整螺杆、中间拨杆及上下拨杆使用Q235镀铬，以保证零件的强度和刚度。

（5）进汽部分与排风部分：进汽部分与排风部分必须保证设备中气路通畅，进汽部分中的主要零件出气管道使用壁厚为1.5mm的不锈钢管，隔热底座、管道底座使用耐高温尼龙；排风部分中的主要零件排风管、旋转轴使用不锈钢，传动齿轮、传动轴使用尼龙1010。

2 结语

该纤维拉伸仪设计新颖，适用于各种纤维、织物、发丝等韧性好、具有延展性的线状或片状材料的拉伸定型，既可用于实验室中对各种纤维拉伸过程中的物理性能研究，又能用于纺织与美发时尚等领域的纤维后加工处理，所以销售前景十分看好。综上所述，该纤维拉伸仪适用性广泛、性价比高，能为使用者带来良好的使用性能和经济效益。

［1］董纪震，曹振林等.合成纤维生产工艺学［M］.北京：纺织工业出版社，1993.

［2］王超辉，于伟东.生丝束纤维拉伸参数与隔距的关系［J］.山东纺织科技，2009，50（2）：52—56.