常规服用涤纶短纤维产品质量稳定性评价

郑园园,刘 涛

(中纺标检验认证股份有限公司,北京 100025)

涤纶纤维具有高模量、高强度、高弹性、良好的保形性和耐热性等优点,已成为用途最广泛的纤维品种,常用于衣着面料和工业制品等,属于重要的原材料。生产企业、科研机构针对纤维产品性能的评价已经开展过许多研究,主要比较不同企业同类产品之间的性能差异,但对质量稳定性的研究和关注较少。质量稳定性评价是解决产品“合格不好用”现象的重要途径之一[1]。借助稳定性评价方法,分析不同企业生产的涤纶纤维产品质量的稳定性。

涤纶纤维根据长度不同,分为涤纶短纤维和涤纶长丝,实际使用中以短纤维居多;根据涤纶纤维的特点和用途,可分为常规服用型、功能型、缝纫线型、非织造型、产业型等多个类型产品。其中,应用最广泛的是常规服用型涤纶短纤维,以该类产品为代表作为研究对象,对涤纶纤维产品的质量稳定性进行研究和评价。

在研究过程中,选取不同类型企业的相同/相似纤维品种进行研究和评价,分析目前国内常规服用涤纶短纤维产品的质量稳定性水平,为企业产品质量提升提供数据支撑,为行业主管部门的方向决策提供参考依据。

1 纤维样品及测试方案

1.1 纤维样品

选取7个不同企业生产的涤纶短纤维,选取最常用的1.56 dtex×38 mm 规格的纤维样品为研究对象。生产企业以代码方式,分别为A～G,其中A～C 为国有企业,D 为地方国有企业,E～G 为民营企业。每个企业抽取的纤维样品为10批次,并保证批次之间有一定的时间间隔。

1.2 测试方案

依据国家标准GB/T 14464—2017《涤纶短纤维》要求,测试项目包括线密度、长度、强伸度、卷曲性能等常规项目,也包括干热收缩率、比电阻等涤纶短纤维特有的项目,以及疵点等外观质量[2]。测试方法用现行的国家标准/行业标准,标准中有可选择的方法时,以仲裁法为准,表1为各个项目的具体方法。

表1 涤纶短纤维测试项目及测试方法

1.3 测试项目[3]

(1)线密度。表征纤维粗细程度的重要指标,测试方法有直接和间接法2种。其中,直接法用得最广的是束纤维中段称量法(仲裁法),这种试验方法对人员操作手法要求较高。

(2)纤维长度。纤维伸直但没伸长时两端间的距离,是纤维性能的基础指标。表示化学纤维的长度指标有平均长度、长度偏差、超长纤维率、短纤维率及倍长纤维含量等。化学纤维的长度测试主要有3 种方法:束纤维中段称量法、单纤维仪器测量法、单纤维手工测量法。其中,中段切断称重法是最为常见、复杂的方法。

(3)强伸度。纤维最重要的机械性能,主要考核断裂强力和断裂伸长率2个指标。

(4)卷曲性能。沿着纤维纵向形成的规则或不规则的弯曲称为卷曲,是纤维特有指标。由于化学纤维的表面比较光滑,纤维之间的抱合力比较小,不利于纺织加工,需将纤维进行卷曲加工。表征纤维卷曲性能的指标有卷曲数、卷曲度、卷曲弹性率、卷曲回复率等。

(5)疵点。纤维质量重要的指标,产品标准中对疵点含量有限值要求。纤维产品中出现疵点,除了影响到产品的等级,还会造成后续工艺加工过程的断头率高、染色不均匀等问题,对产品质量产生一定影响。

(6)干热收缩率。纤维热性能之一,指受热条件下纤维形态尺寸收缩。干热收缩的大小用干热收缩率表示,它是指加热后纤维缩短的长度占原长度的百分率,是涤纶纤维特有的指标。

(7)纤维比电阻。纤维的功能性指标,反映纤维材料的导电性质。纤维的比电阻对其加工性能有很大影响,当纤维比电阻大于一定数值时,纤维在加工过程中将产生明显的静电效应,使其可纺性变差,是涤纶纤维特有的指标。

2 评价方法和技术

2.1 变异系数

变异系数又称离散系数、相对标准差,由试验结果的标准差除以相应的平均值乘100%所得,表征样品测试结果的离散程度。采用变异系数可分析纤维样品批次间的稳定性水平。

变异系数计算式(1)为:

式中,CV(RSD)—— 变异系数;x—— 参加者结果;X—— 平均值;n——试样总数或测量次数。

2.2 缺陷理论

根据缺陷理论,如果该产品的缺陷过多,致使产品质量稳定性欠佳,该方法主要用于纤维疵点含量稳定性水平的分析。

2.3 数量级水平分析

主要分析测试结果的数量级水平,若处在同一数量级的结果越多,结果越稳定,主要用于纤维比电阻稳定性水平的分析。

2.4 评价技术与指标

评价基准、分档、赋值根据测试结果并结合日常积累的统计数据综合确定,具体评价基准和评价积分详见测试项目结果分析。

3 结果与讨论

3.1 线密度

根据线密度项目特点及其变异系数分布情况,以5%为分级依据,变异系数分布在0%～5%,积分为5分(最高分为5分);变异系数分布在5%～10%,积分为4分,依次类推;变异系数大于25%,积分为0。

结果统计和评价积分见表2。

表2 线密度批次间稳定性评价

从表2可以看出,各企业线密度批次间的变异系数均小于5%。依据国家标准GB/T 14464—2017《涤纶短纤维》中优等品的线密度偏差率考核指标为±3.0%,除了D 企业,其余企业线密度均在优等品指标范围内。结合批次间线密度变异系数和偏差率可知,线密度总体稳定性良好。

3.2 长度

根据长度项目特点及其变异系数分布情况,以3%为分级依据,变异系数分布在0%～3%,积分为5分;变异系数分布在3%～6%,积分为4分,依次类推。

结果统计和评价积分见表3。

表3 长度批次间稳定性评价

从表3可以看出,各企业长度批次间的变异系数均小于2%。依据国家标准GB/T 14464—2017《涤纶短纤维》中优等品的长度偏差率考核指标为±3.0%,各个企业长度偏差率均在优等品指标范围内。结合批次间长度变异系数和偏差率可知,长度稳定性良好。

3.3 强伸度

3.3.1 断裂强力

根据断裂强力项目特点及其变异系数分布情况,以2%为分级依据,变异系数分布在0%～2%,积分为5分;变异系数分布在2%～4%,积分为4分,依次类推。

结果统计和评价积分见表4。

表4 断裂强力批次间稳定性评价

依据国家标准GB/T 14464—2017《涤纶短纤维》中优等品的断裂强力变异系数考核指标为≤10%,由原始 数 据 计 算 得 知,B(12.6%)、D(13.8%)、E(12.9%)企业断裂强力变异系数的平均值超出指标范围。结合批次间断裂强力变异系数值来看,G、A 企业稳定性较好,B、D、E企业稍差。

3.3.2 断裂伸长率

根据断裂伸长率项目特点及其变异系数分布情况,以5%为分级依据,变异系数分布在0%～5%,积分为5分;变异系数分布在5%～10%,积分为4分,依次类推;变异系数大于25%,积分为0。

结果统计和评价积分见表5。

表5 断裂伸长率批次间稳定性评价

结合断裂伸长率批次间的差异和变异系数可以判断出,C企业产品稳定性水平较好,D 企业产品稳定性水平较差。

3.4 卷曲性能

3.4.1 卷曲数

根据卷曲数项目特点及其变异系数分布情况,以7%为分级依据,变异系数分布在0%～7%,积分为5分;变异系数分布在7%～14%,积分为4 分,依次类推。

结果统计和评价积分见表6。

表6 卷曲数批次间稳定性评价

从卷曲数变异系数的评价积分来看,卷曲数总体稳定性良好。

3.4.2 卷曲度

根据卷曲度项目特点及其变异系数分布情况,以5%为分级依据,变异系数分布在0%～5%,积分为5分;变异系数分布在5%～10%,积分为4 分,依次类推。

结果统计和评价积分见表7。

表7 卷曲度批次间稳定性评价

结合卷曲度批次间的差异和变异系数可以判断出,C企业产品稳定性水平较好,G 企业较差。

3.4.3 卷曲弹性率

根据卷曲弹性率项目特点及其变异系数分布情况,以3%为分级依据,变异系数分布在0%～3%,积分为5分;变异系数分布在3%～6%,积分为4分,依次类推。

结果统计和评价积分见表8。

表8 卷曲弹性率批次间稳定性评价

从卷曲弹性率变异系数的评价积分来看,卷曲弹性率总体稳定性良好。

3.4.4 卷曲回复率

以变异系数为评价对象,变异系数最小的积分为5,2倍以内最小值为4,3倍以内为3,4倍以内为2,5倍以内为1(最小值为5.1%)。

结果统计和评价积分见表9。

表9 卷曲回复率批次间稳定性评价

从卷曲弹性率变异系数的评价积分来看,C 企业产品稳定性水平较好,G 企业较差。

3.5 疵点

评价积分原则:根据GB/T 14464—2017《涤纶短纤维》,疵点含量优等品指标≤2.0 mg/(100 g),所有批次均未检出疵点积分5分;每检出1批次疵点含量2.0 mg/(100 g)以下不扣分,检出结果大于2.0 mg/(100 g)扣1分。

结果统计和评价积分见表10。

表10 疵点含量稳定性评价

从表10可以看出,A 企业2批次检出疵点,D、E企业1批次检出疵点,B、C、F、G 企业未检出疵点。

3.6 干热收缩率

根据干热收缩率项目特点及其变异系数分布情况,以7%为分级依据,变异系数分布在0%～7%,积分为5分;变异系数分布在7%～14%,积分为4分,依次类推。

结果统计和评价积分见表11。

表11 干热收缩率批次间稳定性评价

从干热收缩率变异系数的评价积分来看,B 企业稳定性结果较差,F企业结果稍好。

3.7 比电阻

根据批次间比电阻结果的分级情况,所有批次在1个数量级内,积分5分;8批次在1个数量级内,积分4分;6批次在1个数量级内,积分3分,依次类推。

结果统计和评价积分见表12。

表12 比电阻批次间稳定性评价 单位:Ω·c m

从比电阻的评价积分来看,总体稳定性良好。

3.8 综合积分评价

将每一个企业各项目的积分进行汇总统计,见表13和图1。

图1 涤纶短纤维产品评价总积分

表13 涤纶短纤维产品评价积分汇总表 单位:分

总积分从大到小排序依次为:C、G、A、F、B、E、D。以总积分的高低来表征纤维的稳定性水平,则在本次稳定性研究项目中,C企业的稳定性最好,D 企业的稳定性稍差。

4 结论

(1)以变异系数为基础的积分方法在评价产品质量稳定性时,需根据纤维属性、测试项目特性、测试方法的特点来确定具体的评价准则和评价指标,使之与项目相适宜。

(2)对于个别测试项目,选择更适宜的缺陷评价方法或数量级同级方法,更好地与测试项目相匹配。

(3)积分评价结果反映的是纤维产品质量稳定性水平和趋势,不对产品性能的优劣进行分析和研究。

(4)从项目分类来看,常规项目如线密度、长度整体质量稳定性水平较好;卷曲数、卷曲弹性率、比电阻、疵点整体稳定性良好;断裂伸长率、卷曲度、干热收缩率稳定性稍差。

(5)从企业性质来看,国有企业的产品质量稳定性分布在中上水平,民营企业的产品质量稳定性分布在中下水平。民营企业与国有企业存在一定的差距,有待进一步的提高自身产品质量的稳定性。