单根生丝强伸力质量考核体系的建立

蒋小葵　苟圆　潘璐璐　张后兵　周盛波

(1.南充出入境检验检疫局，四川　南充　637900；2.四川出入境检验检疫局 检验检疫技术中心，四川　成都　610041；3.浙江出入境检验检疫局 丝类检测中心，浙江　杭州　310012；4.重庆出入境检验检疫局 检验检疫技术中心，重庆　400020)

我国现行生丝标准采用复丝检测方法考核生丝强伸力性能，而其他纺织纤维则采用单根丝 (纱)线检测方法考核强伸力。复丝检测方法是取n根生丝的平均值[1-2]，不能真实反映单根生丝实际受力状况，与用户的关注点脱节[3]。现行生丝标准GB/T 1798-2008《生丝试验方法》的附录B列出了《单根生丝断裂强度和断裂伸长率检验方法》，但标准中没有单丝强伸力技术指标规定，适用性不强，无法考核单丝强伸力，也无法运用检测结果指导生产。因此本研究拟通过开展生丝强伸力单丝检测与复丝检测比对，建立一套单丝强伸力质量考核体系，与其他纺织纤维单丝(纱)强伸力考核方法保持一致，为单丝强伸力检测结果判定提供质量考核依据，为改进制丝生产和织造投产提供更可靠的强伸力检测数据[4-5]。

现行GB/T 1797-2008《生丝》标准的品质技术指标规定，复丝断裂强度和断裂伸长率指标作为生丝补助检验项目确定附级，按附级与基本级的级差数对生丝品质进行降级，如表1。由于复丝强伸力技术指标考核方法已为业界所接受，因此我们可以借鉴复丝断裂强度和断裂伸长率降级考核方法，建立对应附级的单丝断裂强度和断裂伸长率的考核指标值，并拟考虑将变异系数(CV)纳入考核体系中，4A-6A等级作为附级(一)确定一个考核值，3A及以下等级作为附级(二)确定一个考核值，最终形成一套单丝强伸力质量考核体系。

表1　复丝强伸力技术考核指标

注：1gf/denier=0.8826cN/dtex，丝绸行业惯用旦尼尔制单位，因此本文试验数据也采用旦尼尔制[6]。

1　试验

1.1试验材料

选择来自四川、云南、广西、贵州、重庆等产地的蚕茧缫制100批生丝试样，规格分别为20/22den (22.2/24.4dtex) 80批(其中3A、4A、5A、6A等级各20批)、27/29 den (30.0/32.2 dtex)10批、40/44 den (44.4/48.8dtex)规格10批。

1.2试验仪器

DJ104生丝切断机(四川康乐医疗器械有限公司)，QDJ920Ⅱ生丝纤度机(四川康乐医疗器械有限公司)，HT-200电子天平(成都普瑞逊电子有限公司)，STATIMAT ME全自动强伸度仪(德国TEXTECHNO)。

1.3试验方法

按照GB/T 1798-2008《生丝试验方法》规定执行。在STATIMAT ME全自动强伸度仪同台设备上开展生丝单丝和复丝强伸力检测。单丝检测每批拉伸200次，复丝检测每批拉伸10次。

2　结果与讨论

对100批生丝单丝与复丝强伸力检测结果的相关关系进行分析，在显著水平α为0.05时，查得相关系数临界值Rmin为0.195，当相关系数||R|≤|Rmin|，两种检测结果建立的线性关系不成立，当|R|>|Rmin|时，线性关系成立[7]。若单、复丝指标间存在线性相关关系，可通过已知的复丝强伸力考核指标值推算出单丝强伸力考核指标值，若存在非线性关系，则需通过其他方法建立单丝强伸力指标的考核值[8]。下面就分别对断裂伸长率、断裂伸长率CV、断裂强度、断裂强度CV等指标单、复丝检测结果的相关性进行分析，以探索确立单丝强伸力质量指标考核值。

2.1单丝断裂伸长率质量考核指标的确立

2.1.1单丝与复丝断裂伸长率的相关关系。从图1可知，单丝与复丝断裂伸长率的相关系数R为0.54912， R>Rmin，单丝与复丝断裂伸长率呈线性关系，可以通过复丝断裂伸长率质量考核指标推算出单丝断裂伸长率考核指标[9]。

图1　单丝与复丝断裂伸长率关系

2.1.2确立单丝断裂伸长率指标质量考核值。从图1得知，单丝断裂伸长率与复丝断裂伸长率的线性方程式为：Y=9.50137+0.52853X，当复丝断裂伸长率为表1中附级(一)的考核值20.0%，计算得出对应的单丝断裂伸长率附级(一)的考核值为20.07%，修约为一位小数点有效数值为20.0%；当复丝断裂伸长率为表1中附级(二)的考核值19.0%，计算得出对应的单丝断裂伸长率附级(二)的考核值为19.54%，修约为一位小数点有效数值为19.5%。从计算结果可以看出，单、复丝断裂伸长率检测结果差异不大，100批生丝试样断裂伸长率平均值复丝为22.31%，单丝为21.29%，单丝略低于复丝1%。

通过对20/22 denier (22.2/24.4dtex) 规格丝批两个附级范围内的单丝断裂伸长率分布分析，可以直观验证初步确立的单丝断裂伸长率考核值是否合理。见图2、图3。

图2　4A-6A单丝断裂伸长率分布

从图2可知， 4A-6A级单丝断裂伸长率主要分布在20.0%～22.5%之间，仅有1批生丝断裂伸长率低于20.0%，降级率为1.7%，而对应等级范围内的复丝断裂伸长率无丝批降级，单丝考核值略严于复丝考核值，单丝断裂伸长率附级(一)的考核指标确定为20.0%是合理的。

图3　3A级单丝断裂伸长率分布

由于目前我国生丝质量已提升至3A级以上，2A及以下低等级丝批很少，本研究用3A级生丝试样作为上限等级，对单丝强伸力附级(二)考核指标进行确定和试套。从图3可知，3A生丝断裂伸长率主要分布在20.0%～22.0%之间，也仅有1批生丝断裂伸长率低于20.0%，降级率为3.3%，对应的复丝断裂伸长率无丝批降级，单丝考核值略严于复丝考核值，单丝断裂伸长率附级(二)的考核指标确定为19.5%也是合理的。

2.2单丝断裂伸长率变异系数(CV)质量考核指标的确立

由于现行GB/T 1797-2008《生丝》标准中没有对复丝强伸力CV指标进行考核，无法通过复丝强伸力CV考核值推算单丝考核值，因此可以尝试通过CV与其单丝强伸力值的相关关系推算出CV考核值。

2.2.1单丝断裂伸长率与CV的相关关系。从图4可知，单丝断裂伸长率与CV的相关系数R为-0.47724，|R|>|Rmin|，单丝断裂伸长率与其CV呈线性关系，可以通过单丝断裂伸长率质量考核指标推算出单丝断裂伸长率CV质量考核指标。

图4　单丝断裂伸长率与CV关系

2.2.2确立单丝断裂伸长率CV指标质量考核值

从图4得知，单丝断裂伸长率与其CV的线性方程式为：Y=31.72574-1.02354X，因单丝断裂伸长率附级(一)的考核值已确定为20.0%，计算得出对应的附级(一)单丝断裂伸长率CV考核值为11.25%，修约圆整至11.5%；单丝断裂伸长率附级(二)的考核值已确定为19.5%，计算得出对应的附级(二)单丝断裂伸长率CV考核值为11.77%，修约圆整至或12.0%。

通过对20/22 den (22.2/24.4dtex) 规格丝批两个附级范围内的单丝断裂伸长率CV值分布分析，可以直观验证初步确立的单丝断裂伸长率CV考核值是否合理。见图5、图6。

图5　4A-6A单丝断裂伸长率CV分布

从图5可知，4A-6A单丝断裂伸长率CV主要分布在8.0%～13.0%之间，11.5%之上有7批生丝，分布占比11.7%，占比偏大，12.0%之上有5批生丝，占比8.3%，考核值是否可修正为12.0%，可以对相关指标的降级率进行比对验证，最终确定为一个合理考核值。比较分析如表2。

表1　单丝断裂伸长率附级(一)考核指标试套降级情况对比

从表2可知，当单丝断裂伸长率CV考核指标确定为11.5%时，其各等级都有丝批降级，其降级率11.7%是单丝断裂伸长率降级率的7倍，降级率过大，不利于企业生产积极性，当CV确定为12.0%，其8.3%的降级率也高于1.7%的单丝伸长率降级率，但可接受，因变异系数是反映生丝强伸力质量是否稳定的重要指标，其考核值的规定理应严格平均值的考核，才能很好地体现CV指标的先进性，且严格高等级生丝质量指标，有利于产品质量提升，所以4A-6A所在的附级(一)单丝断裂伸长率CV考核值确定为12.0%是比较合理的。

从图6可以看出，3A单丝断裂伸长率CV主要分布在9.0～13.0%之间， 12.0%之上有7批生丝，分布占比35.0%，过大，考核值过严，13.0%之上有4批，分布占比20.0%，考核值是否可修正为13.0%，也可用相关指标的降级率进行比对验证，最终确定为一个合理考核值。见表3。

图6　3A级单丝断裂伸长率CV分布

等级单丝断裂伸长率降级批数降级率CV(11.5%)降级批数CV(11.5%)降级率CV(12.0%)降级批数CV(12.0%)降级率复丝断裂伸长率降级率3A00735.0%420.0%0

从表3可知，当3A级单丝断裂伸长率CV考核指标确定为12.0%时，其降级率35.0%太高，当CV确定为13.0%，其降级率20.0%适中，附级(二)单丝断裂伸长率CV考核指标可以确定为13.0%。

100批生丝试样的断裂伸长率CV平均值复丝为4.69%，单丝为9.93%，单丝是复丝的两倍，说明单丝检测对对生丝伸长变化捕捉更灵敏，变异系数是反映伸长变化的一个较好指标。

2.3单丝断裂强度质量考核指标值的确定

2.3.1单丝与复丝断裂强度的相关关系

图7　单丝与复丝断裂强度关系

从图7可知，单丝与复丝断裂强度之间的线性相关系数R为0.0194，R

2.3.2确立单丝断裂强度指标质量考核值

100批试样的断裂强度检测结果见表4。

表4　100批试样生丝断裂强度指标检测结果

从表4可知，单丝断裂强度的平均值和CV值均明显高于复丝，单丝检测与复丝检测是两种不同的检测方法。20/22den规格丝批中，复丝断裂强度仅3A级平均值较低，CV值较大，4A-6A级平均值接近，等级越高CV值越小。而单丝断裂强度6A平均值最低，但变异系数最小，质量最稳定，说明平均值不是衡量质量好坏的最佳指标，变异系数纳入质量考核体系是必要的。因此单丝断裂强度附级(一)考核值的确定，可以以6A级检测值为基础考虑，100批单丝断裂强度分布如图8，20批6A级单丝断裂强度分布如图9。

图8　单丝断裂强度分布

图9　6A级单丝断裂强度分布

从图8可知，单丝断裂强度主要分布在4.60gf/den～5.00gf/den之间,仅有4份样丝单丝断裂强度在4.60gf/den之下。而图9中，6A级单丝断裂强度主要分布在4.60gf/den～ 4.85gf/den之间，用户反映这些6A丝批强伸力质量并没有问题，因此可以考虑将4.60gf/den作为单丝断裂强度附级(一)考核值进行试套，并用相关指标的降级率进行比对验证。见表4。

表5　单丝断裂强度附级(一)考核指标降级情况比对

从表5可知，当单丝断裂强度考核值确定为4.60gf/den，仅有5A、6A高等级生丝各1批丝存在断裂强度降级，对应的复丝没有强度降级，单丝断裂强度考核值稍严于复丝，体现了单丝强度考核指标的先进性，单丝断裂强度附级(一)确定这样的考核值是合理的。

参照复丝断裂强度附级(一)与附级(二)考核值之比3.8/3.7，可推断出单丝断裂强度附级(二)考核值为4.48 gf/den，圆整为4.50gf/den，并用相关指标的降级率进行比对验证，见表6。

表6　单丝断裂强度附级(二)考核指标降级情况比对

从表6可以看出，当单丝断裂强度附级(二)考核值确定为4.50 gf/den 时，20批3A级试样有2批生丝因断裂强度降级，降级率10.0%也是适当的。通过对100批试样丝批的生产及使用调查，3A级丝批中有2批生丝因原料蚕茧霉变导致单丝强度检测结果分别为4.30 gf/den 、4.42gf/den，织绸用户在使用过程中也反映这些丝批强伸力存在问题，单丝检测强度降级也是真实反映了丝批质量特点，确定4.50 gf/den为单丝断裂强度附级(二)考核值是合理的。

2.4单丝断裂强度CV指标考核值的确定

2.4.1单丝断裂强度与CV的相关关系

图10　单丝断裂强度与CV的关系

从图10可知，单丝断裂强度与其CV之间的线性相关系数R为0.0319，R

2.4.2确立单丝断裂强度CV指标质量考核值

100批试样生丝强度CV检测结果见表7。

表7　100批试样生丝断裂强度CV指标检测结果

从表7可以看出，单丝断裂强度CV明显高于复丝，等级越高，变异系数越小[10]，粗规格生丝变异系数较小。4A-6A单丝断裂强度CV平均值为7.89%，最小值4.96%，最大值12.75%；3A单丝断裂强度CV平均值10.97%，最小值6.90%，最大值17.22%。可结合4A-6A级和3A级单丝断裂强度CV检测结果的分布，确定附级(一)、附级(二)的考核值。

4A-6A级单丝强度CV的分布如图11。

从图11可以看出，4A-6A级单丝断裂强度CV主要分布在6.0%～10.0%，总计60批生丝中有7批生丝分布在10.0%之上，5批生丝分布在11.0%之上，1批生丝分布在12.0%之上。可以将4A-6A级单丝断裂强度CV的附级(一)考核指标确定为10.0%、11.0%、12.0%进行试套，与断裂强度指标进行降级情况对比分析，最终确定一个合理考核指标。

图11　4A-6A级单丝断裂强度CV分布图

项目等级 单强CV(10.0%)单强CV(11.0%)单强CV(12.0%)单强CV降级批数单强CV降级率(%)单强降级率(%)复强降级率单强CV降级批数单强CV降级率(%)单强降级率(%)复强降级率单强CV降级批数单强CV降级率(%)单强降级率(%)复强降级率4A525.000315.00015.0005A210.05.00210.05.00005.006A005.00005.00005.00总计11.73.308.33.301.73.30

从表8可以看出，当单丝断裂强度CV考核指标确定为10.0%时，4A级及4A-6A总的降级率都太高，考核指标过严；当单丝断裂强度CV考核指标确定为12.0%时，4A-6A总体降级率低于单丝断裂强度考核指标降级率，未能体现出CV作为考核指标的先进性，也不宜采用，当单丝断裂强度CV考核指标确定为11.0%时，4A、5A及4A-6A总体都略高于单丝断裂强度考核指标降级率，比较合理，可以采用。因此，4A-6A级单丝断裂强度CV考核指标可以确定为11.0%。

3A级单丝断裂强度CV分布图如11。

从图11可以看出，3A级单丝断裂强度CV主要分布在9.0%～12.0%，总计20批生丝中有5批生丝分布在12.0%之上，3批生丝分布在13.0%之上，2批生丝分布在14.0%之上，1批生丝分布在17.0%之上。可以将3A级单丝断裂强度CV附级考核指标确定为12.0%、13.0%、14.0%进行试套，与断裂强度指标进行降级情况对比分析，最终确定一个合理考核指标。

图11　3A级生丝断裂强度CV分布图

项目等级 单强CV(12.0%)单强CV(13.0%)单强CV(14.0%)单强CV降级批数单强CV降级率(%)单强降级率(%)复强降级率单强CV降级批数单强CV降级率(%)单强降级率(%)复强降级率单强CV降级批数单强CV降级率(%)单强降级率(%)复强降级率3A525.010.00315.010.00210.010.00

从表9可以看出，当单丝断裂强度CV考核指标确定为13.0%时，其降级率15.0%略高于10.0%的单强降级率，比较合理，而单丝断裂强度CV考核指标确定为12.0%，降级率25.0%考核严格，确定为14.0%时降级率10.0%，没有体现出CV指标的先进性，考核过松。因此，3A级单丝断裂强度CV考核指标可以确定为13.0%。

2.5不同规格单丝强伸力考核指标的确定说明

结合许建梅等在《Analysis of the Affecting Factors on the Single-End Tenacity and Elongation Test of Raw Silk》的研究成果，线密度对生丝强伸力试验影响很小，规格不应作为生丝强伸力的分级指标[11]。因此确定单丝强伸力考核指标可不考虑规格的因素。

3　结论

3.1变异系数能较好反映生丝强伸力质量波动情况，单丝强伸力变异系数明显大于复丝，对反映生丝强伸力质量波动更灵敏，应纳入生丝强伸力质量考核体系中。

3.2在高速织机织造过程中，若丝条上所有断裂强度低于1.13gf/den(1cN/dtex)或断裂伸长率低于2%都可能造成断绪，影响织造效率和织物品质，《生丝便览1995》[12]对此专门做过研究，因此有必要设置最低强伸力容忍值，以限制超低强伸力值产生对织物织造的危害。

3.3单根生丝强伸力质量考核体系建立。综上所述，建立包括断裂强度平均值、断裂强度变异系数、断裂强度低限值、断裂伸长率平均值、断裂伸长率变异系数、断裂伸长率低限值的质量考核体系。如表10。

表10　单丝强伸力质量体系考核指标