測試纖維單絲拉伸強度的方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及纖維拉伸強度測試的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種測試纖維單絲拉伸強度的方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]20世紀90年代以來，復(fù)合材料技術(shù)快速發(fā)展。玻璃纖維、碳纖維、凱夫拉纖維、碳化硅纖維等纖維材料先后被廣泛應(yīng)用。
[0003]當前，評判纖維束絲拉伸強度主要是根據(jù)國標GB/T 3362-1982，即將纖維束絲浸膠后測定其拉伸強度。而對纖維單絲拉伸強度的檢驗沒有相關(guān)的標準和規(guī)定。隨著對纖維復(fù)合材料精細應(yīng)用技術(shù)如微電子器件中微導(dǎo)線、納米機器人中微電路半導(dǎo)體的應(yīng)用發(fā)展，給出纖維單絲強度快速判定的方法成為必然。目前國內(nèi)測試纖維單絲強度，普遍采用針對同束纖維樣只取一段樣品來表征整體纖維強度，測試強度取平均值以此作為該卷纖維強度的最終結(jié)果，而沒有兼顧到整卷纖維抽選樣品段時的取段隨機誤差。
[0004]同時，國內(nèi)多聚丙烯酸白乳膠固定纖維單絲，膠的固化時間長達4個小時以上，測試效率低下，同時采用膠固化纖維單絲，膠凝固時會產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力，必然給纖維在拉伸時帶來分力干擾，測試不確定度很大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種測試纖維單絲拉伸強度的方法及裝置，基于本發(fā)明，能夠降低纖維強度的測試誤差，提高測試效率。
[0006]第一方面，本發(fā)明提供了一種測試纖維單絲拉伸強度的方法，包括如下步驟:
[0007]步驟SI，從待測纖維卷上取多個段樣品，每一段樣品包括多根纖維單絲；
[0008]步驟S2，通過單纖維拉力儀測試，得到每一段樣品對應(yīng)的多個單絲拉伸強度數(shù)據(jù)；
[0009]步驟S3，對每一段樣品對應(yīng)的多個單絲拉伸強度數(shù)據(jù)取平均值，形成多個段樣品的單絲拉伸強度平均值；
[0010]步驟S4，設(shè)定預(yù)定可信區(qū)間，對多個段樣品的單絲拉伸強度數(shù)據(jù)的平均值取第二次平均值，并計算離散系數(shù)，以此作為待測纖維卷的纖維單絲拉伸強度參數(shù)。
[0011]進一步地，上述測試纖維單絲拉伸強度的方法中，所述步驟SI中，所述樣品段的數(shù)量彡5段。
[0012]進一步地，上述測試纖維單絲拉伸強度的方法中，所述步驟SI中，在待測纖維卷上取樣品段時，相鄰樣品段間隔距離D，所取段樣品長為L。。
[0013]進一步地，上述測試纖維單絲拉伸強度的方法中，所述步驟S2中，所述單纖維拉力測試通過如下方式實現(xiàn):
[0014]步驟S21，選用硬度滿足預(yù)定要求的底板，在底板上設(shè)置有開孔，孔的長度纖維單絲測試長度d ;
[0015]步驟S22，用雙面膠固定纖維單絲于上述底板，所述每一纖維單絲跨過所述矩形孔；
[0016]步驟S23，裁剪所述底板，獲得同一段樣品的多個U形框單絲樣品；
[0017]步驟S24，通過單纖維拉力測試，測試每一 U形框單絲樣品的拉伸強度數(shù)據(jù)，獲得每一段樣品對應(yīng)的一組單絲拉伸強度數(shù)據(jù)。
[0018]進一步地，上述測試纖維單絲拉伸強度的方法中，所述底板為紙張。
[0019]本發(fā)明測試纖維單絲拉伸強度的方法在待測纖維卷上取多個段樣品，并用雙面膠固定纖維單絲，通過制備U形框纖維單絲樣品測定每根纖維單絲的拉伸強度數(shù)據(jù)，并采用二次平均值法處理測試數(shù)據(jù)。也就是說，本發(fā)明兼顧到整卷纖維抽選段樣品時的取段隨機誤差，采用多段抽取測試，解決了當前國內(nèi)纖維單絲拉伸強度測試效率低下、誤差大等問題，不僅提高測試效率，且離散系數(shù)控制在10%內(nèi)。
[0020]第二方面，本發(fā)明還公開了一種測試纖維單絲拉伸強度的裝置，包括單絲拉伸強度測試單元和處理單元；所述單絲拉伸強度測試單元和所述處理單元電連接；其中，所述單絲拉伸強度測試單元用于對待測纖維卷上每一樣品段中的每一纖維單絲進行拉伸強度測試，獲取每一段樣品對應(yīng)的多個單絲拉伸強度數(shù)據(jù)；所述處理單元用于基于每一段樣品對應(yīng)的多個單絲拉伸強度數(shù)據(jù)，計算多個纖維單絲拉伸強度數(shù)據(jù)取平均值；并基于每一段樣品的平均值取第二次平均值，并計算離散系數(shù)，以此作為待測纖維卷的纖維單絲拉伸強度參數(shù)。
[0021]進一步地，上述測試纖維單絲拉伸強度的裝置中，所述單絲拉伸強度測試單元包括:拉力測試儀、U形底板；所述纖維單絲橫跨在所述U形底板；所述纖維單絲通過雙面膠固定在所述底板上；所述拉力測試儀用于測試纖維單絲的拉伸強度數(shù)據(jù)。
[0022]進一步地，上述測試纖維單絲拉伸強度的裝置中，所述U型底板為強度滿足預(yù)定要求的紙張。
[0023]本發(fā)明測試纖維單絲拉伸強度的裝置包括單絲拉伸強度測試單元和處理單元。單絲拉伸強度測試單元用于對待測纖維卷上每一樣品段中的每一纖維單絲進行拉伸強度測試，獲取每一段樣品對應(yīng)的多個單絲拉伸強度數(shù)據(jù)；處理單元用于基于每一段樣品對應(yīng)的多個單絲拉伸強度數(shù)據(jù)，計算多個纖維單絲拉伸強度數(shù)據(jù)取平均值；并基于每一段樣品的平均值取第二次平均值，并計算離散系數(shù)，以此作為待測纖維卷的纖維單絲拉伸強度參數(shù)。也就是說，本發(fā)明兼顧到整卷纖維抽選段樣品時的取段隨機誤差，采用多段抽取測試，解決了當前國內(nèi)纖維單絲拉伸強度測試效率低下、誤差大等問題，不僅提高測試效率，且離散系數(shù)控制在10%內(nèi)。
【附圖說明】
[0024]通過閱讀下文優(yōu)選實施方式的詳細描述，各種其他的優(yōu)點和益處對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實施方式的目的，而并不認為是對本發(fā)明的限制。而且在整個附圖中，用相同的參考符號表示相同的部件。在附圖中:
[0025]圖1為本發(fā)明測試纖維單絲拉伸強度的方法實施例的步驟流程圖；
[0026]圖2為本發(fā)明測試纖維單絲拉伸強度的方法實施例中，段樣品取樣示意圖；
[0027]圖3為本發(fā)明測試纖維單絲拉伸強度的方法實施例中，纖維單絲樣品制取示意圖；
[0028]圖4為本發(fā)明測試纖維單絲拉伸強度的方法實施例中，雙面膠固定纖維單絲示意圖；
[0029]圖5為本發(fā)明測試纖維單絲拉伸強度的方法實施例中，雙面膠固定法制得的U形框單絲樣品示意圖。
圖6為本發(fā)明測試纖維單絲拉伸強度的裝置實施例的結(jié)構(gòu)框圖。
[0030]圖中，1、待測纖維卷；2、纖維段樣品；3、雙面膠；4、纖維單絲；5、紙張；6、剪斷線；7、刻孔。字母標識:L。、樣品總長、固定單絲長度；d、單絲測試長度；D、段樣品間隔距離。
【具體實施方式】
[0031]下面將參照附圖更詳細地描述本公開的示例性實施例。雖然附圖中顯示了本公開的示例性實施例，然而應(yīng)當理解，可以以各種形式實現(xiàn)本公開，而不應(yīng)被這里闡述的實施例所限制。相反，提供這些實施例是為了能夠更透徹地理解本公開，并且能夠?qū)⒈竟_的范圍完整的傳達給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。
[0032]測試纖維單絲拉伸強度的方法實施例
[0033]參照圖1，本實施例測試纖維單絲拉伸強度的方法包括如下步驟:
[0034]步驟SI，從待測纖維卷上取多個段樣品，每一段樣品包括多根纖維單絲；
[0035]步驟S2，通過單纖維拉力儀測試，得到每一段樣品對應(yīng)的多個單絲拉伸強度數(shù)據(jù)；
[0036]步驟S3，對每一段樣品對應(yīng)的多個單絲拉伸強度數(shù)據(jù)取平均值，形成多個段樣品的單絲拉伸強度平均值；
[0037]步驟S4，對多個段樣品的單絲拉伸強度數(shù)據(jù)的平均值取第二次平均值，并計算離散系數(shù)，以此作為待測纖維卷的纖維單絲拉伸強度參數(shù)。
[0038]優(yōu)選地，步驟S2中，所述單纖維拉力測試通過如下方式實現(xiàn):
[0039]步驟S21，選用硬度滿足預(yù)定要求的底板，例如硬度滿足要求的紙張，在底板上設(shè)置有開孔，孔的長度纖維單絲測試長度；
[0040]步驟S22，用雙面膠固定纖維單絲于上述底板，所述每一纖維單絲跨過所述矩形孔；
[0041]步驟S23，裁剪所述底板，獲得同一段樣品的多個U形框單絲樣品；
[0042]步驟S24，通過單纖維拉力測試，測試每一 U形框單絲樣品的拉伸強度數(shù)據(jù)，獲得每一段樣品對應(yīng)的一組單絲拉伸強度數(shù)據(jù)。
[0043]參照圖2至圖5，對上述方法做進一步地說明。
[0044]圖2中，從待測卷I取段樣品2，選取時保持一定間隔距離D，所取段樣品長為L。。圖3中，固定單絲長度取L i，單絲測試長度為d，長度尺寸可根據(jù)纖維的性質(zhì)調(diào)整。圖4中，用雙面膠3固定纖維單絲4操作中采用強力型雙面膠，紙張5可以用略硬紙張。圖5中，制備的U框單絲樣品即可上儀器測定。
[0045]單絲纖維段樣品2選取時保持一定間隔距離D，所取段樣品長為L。，固定單絲樣品長度為L1，單絲測試長度為d，每段單絲取樣根數(shù)不宜過少。用雙面膠3固定纖維單絲4操作中采用強力型雙面膠，紙張5可以用略硬紙張，紙張上的刻孔7寬度尺寸中，長度與d —致。雙面膠寬度適中。沿剪短線6裁剪得到“U”框單絲樣品。
[0046]每個段樣品對應(yīng)一組U形框單絲樣品，通過單纖維拉力儀測試后得到一組該樣品段的單絲拉伸強度數(shù)據(jù)。二次均值法處理測速數(shù)據(jù)方法為:設(shè)定可信區(qū)間95%，對段樣品對應(yīng)的數(shù)據(jù)組取分別平均值，得到5個以上段樣品的單絲拉伸強度平均值；然后對5個以上段樣品的平均值取第二次平均值并計算離散系數(shù)以此作為