インド繊維業界における繊維疲労度試験方法

　　せんいの応力と疲労検出は把握である織物品質の重要な一環。それは直接に繊維品質の等級付けと終端応用に関連して、例えば服装、家庭用織物、自動車内装品などの多種の用途。どの織物も強度が変化し続ける応力反復作用を受けなければならないので、織物の疲労度のテストは特に重要に見える。

インド繊維疲労度研究するのコア

エンジニアリング繊維材料とエンジニアリング織物構造は、使用中に異なる強度の変動応力を受ける必要がある。応力が小さい場合、発生した交番荷重とアンロードは通常応力集中を招き、それによって織物の強度を大幅に低下させる。累積摩耗のため、応力循環回数が増加するにつれて、繊維の外力に対する強度が徐々に減退する。受けた交番応力が静荷下の強度限界よりもはるかに小さい場合、損傷が発生する可能性があり、疲労損傷と呼ばれています。

疲労損傷は製品の品質と市場の将来性に重大な影響を与え、例えばアパレル生地、ホームインテリア、自動車内装材料、及び工業織物応用中のコンベヤベルトなど、すべて同様である。安定性の高いマルチフィラメント糸にとって、疲労抵抗性の強弱はその加工性能の高低に直接影響する。糊糸の製織及び複素糸の変形及びねじれ加工過程において、その効果を見ることができる。最終的な安定性は、単一繊維およびフィラメントの疲労性と密接に関連している。

大量の新型繊維がアパレル生地やその他の工業に応用されるにつれて、世界各地の紡績学者たちは繊維の疲労特性研究に深い興味を持っているが、インドの紡績繊維工業は世界で繊維疲労検査を展開するのが比較的に早く、深い国の一つである。インド業界では、紡績繊維自体に大きな弾性区間がないため、損傷を招く周期荷重の直接効果を求めて疲労テストの結果を得ることが主な方法だと考えている。1993年、インドの紡績専門家アナンギワラ（Anandjiwala）らは、周期荷重の下で、引張圧縮応力と曲げ応力による摩耗性疲労破壊には3つの測定基準があることを提案した：1.疲労失効、2.力学的性能損失、3.外観損傷。疲労失効は通常、周期的疲労による累積破壊が限界に達したとき、糸応力が許容応力を超えたことによる失効である。一方、力学的性能損失は力学的性能損失（通常は耐張力強度）が疲労寿命と結果を生じる前に、糸応力は通常周期的疲労に耐える既知の数値に達し、外観損傷は糸の微細構造に基づいて、疲労損傷の影響方式と影響程度に基づいて定性データを導き出し、これによって異なる種類の繊維の疲労抵抗性に対して結論と比較を得ることができる。これはインドの織物疲労度研究の核心点になっているかもしれない。

複数のサイクル延伸ロード方法の誕生

繊維破断の条件は様々な方法で測定することができる。分類を容易にするために、彼らは一般的に循環延伸荷重の正常破断荷重値範囲（0%~ 50%）に分けられる、測定用ローラの上方で前後方向に揺動することによる撓み、繊維応力超過、表面摩擦、2軸ローラーが回転する。

1963年、循環延伸ローディング技術はインド人のブース（Booth）とヘルラー（Hearle）によって繊維疲労測定に初めて使用された。2つのクランプを使用してサンプルを抽出し、1つのクランプを変位サイクルに使用します。この方法の欠点は、試料が完全に回復していないために応力緩和が激化し、応力サイクルごとにほとんどの試料が張力荷重に耐えなくなったことにある。繊維破断は、強い張力が許容範囲を超えている場合にのみ肉眼で見られる。

繊維破断を克服するために、インドの研究者は累積張力循環技術を採用した。張力サイクルが終了するたびに、この技術は応力緩和を抑制し、次のサイクルに固定張力を加えて試料の応力回復を助けることができる。この方法により、繊維が循環している間に観察しやすくなります。1970年と1971年、ヘルラーは他の検査技術者とそれぞれ彼らの実験機器でこの方法を主要な検査方法の一つとして確定し、それを準則とした。その後、この方法はインドの紡績業界に広まった。具体的には、まず2組のクランプで繊維をクランプし、そのうちの1組は0-10 kHz周波数で運転中の振動子に接続され、50 kHz周波数で3 mmの変位が発生した。上部クランプは圧電センサに接続され、片持ち梁の上で片持ちブリッジを接着する。この方法により、繊維配合比の周期荷重と平均荷重において、これにより電子信号は分析データを提供する。

1974年、インドの別の専門家もこの曲げ破断試験技術を使用し、試料の一端をサスペンション振動子軸クランプに固定し、結果として繊維は約2ミリの振幅の中でたわみ変形した。1983年、インドのエンジニアが制御された温度と特定の化学環境下に設置し、引力作用により任意の構造で循環摩擦を発生させ、フィラメント、糸、または織物のストライプに一定の軸方向引張荷重を加えることができる装置を開発した。この作用により、繊維原料は加工と同時に、応力の引張、曲げ、摩耗受力をシミュレートすることができる。1993年、インドの研究者は疲労失効、摩耗率、外観損傷の3つの基準に基づいて、繊維循環の延長及び摩耗の場合にスールゼ・ルッティ（Sulzer-Ruti）と呼ばれるネットワーク検出器を用いて、安定性の高い糸（経糸）の疲労性について深く研究した。その後、インドの別の専門家ジェームズ・レオン（James Lyons）氏は、上下2つの活栓を用いて繊維をぶら下げ、底部のクランプを2つの取っ手で支持するという新しい試験方法を研究した。少し低いハンドルは調整可能なスライダによって垂直揺動中に動作し、この循環作用は定変位試験法の1つである振幅のねじれ疲労試験に属する。その後、他のインド繊維試験専門家は繊維サンプル中で撓み疲労試験の方法を用いて正逆置換のねじれ変形について繰り返し研究した。使用頻度が最も高い方法は、長さ10センチの繊維を一定の引張力によってねじり試験を行い、繊維が破断しているかどうかを判断することである。これにより、インドの専門家は軸回転検出技術を発明した。すなわち、繊維を可変ねじれ変形防止により軸回転させる。提供される繊維疲労監視データは、ねじれモードと引張モードとの組み合わせにおいて形成される。その後、彼らは圧縮型ねじれ繊維試験専用の設備を設計した。この作用パターンは両端繊維疲労を容易に観察でき、圧縮性軸方向荷重下でスナップリングを発生することができる。彼らはまた相次いで曲げ破壊試験技術を開発した。これにより、糸循環延伸による耐摩耗性と疲労性の試験の精度が向上するだけでなく、繊維循環曲げによる応力疲労の分布も拡大する。

二軸回転検出技術

すべての疲労試験技術の中で、最も効果的なのは二軸試験である。循環曲げとねじれを効果的に結合し、対応する結果を得ることができます。現在、この方法は多重分裂により繊維破断が発生した後、実際の使用で発生した破断と類似しているからである。そのため、織物糸の観察加工において、二軸回転技術はさらに人気がある。二軸回転とは、繊維が湾曲部材内で軸方向に回転することを意味する。しかし、インドの専門家はこれで立ち止まったわけではなく、1980年、カリルという専門家が検出装置のいくつかの方法を提案した。その中の1つの方法は、1本のフィラメントの粗繊維が両端の繊維つまみを一緒にすることができるように簡単にねじってクランプすることができるためである。この方法は応力伸張と圧縮の予想される変更をもたらすが、直径繊度10ミクロンのフィラメントには適していない。

じゆうにじくかいてんぎじゅつ

応力延伸と圧縮の予想される変更は、直径繊維が10ミクロンのフィラメントには適していない。もう1つの方法は、著者らは第1の方法の弊害を克服し、その上で小曲率半径の作用力を採用し、一定の張力によって繊維をロール軸またはワイヤを通過させ、それによって繊維の一端がねじれ、懸濁重量を受けて応力延伸を発生させる。

一方向駆動のローラポスト回転技術

1979年、インドの専門家カリエルとヘルラーはさらに深く研究した。試験方法の際立った特徴は、繊維サンプルの末端が90度方向に2つのクランプで互いにクランプされていることである。繊維は力を受け、ロールに曲げが生じ、その中のクランプ軸の1つを通じて、その懸濁力の下で軸方向に移動し、繊維を一定の張力の下に置く。クランプはこの時、同じ速度と方向で回転しても繊維の正味撚りに影響しない。この検出結果は、回転時に圧縮及び伸長変更制御されるローラに関連している。この疲労作用は最終的に繊維が破断し、データが得られる。

1979年、ヘルラーは他の専門家とより先進的な設備を再開発した。繊維張力は制御しやすく、ロールに制御されます。位相変化測定器に固定されたカンチレバーに接続されています。次に、インドでも別の技術が登場し、検査の原則は似ているが、クランプ軸と平行に並んでいる。この応力引張の連帯効果は、繊維がロールの周囲で8度の角度で曲げられ、繊維長が700〜1700の間で変更されることを可能にする。システムでは、繊維サンプルの端部は2つのクランプ軸に接続されている。また、別の新しい引張システムも発明に成功し、システム中のローラは直線偏光ビームの上に取り付けられ、ステンレス軸に沿って軸受上を自由に垂直に移動することができる。これにより、重力を簡単に増やすだけで張力をテストすることができます。しかし、この方法では、ロールが曲がって回転する繊維に引張圧縮が生じ、それ自体が繊維を損傷させることになる。

破断データ形成の影響因子

繊維破断を測定する方法がそれぞれ異なる以上、試験で得られたデータに反映される特性も異なることは論理的であり、得られた循環データは繊維破断を反映する最も一般的な判定方法である。このことから、疲労寿命に影響を与える要因は主に次のようなものがあることがわかります。

1.繊維自体の靭性。繊維加工で形成される靭性が強いほど、繊維の寿命も長くなり、ポリプロピレン繊維はナイロンやポリエステルに比べて靭性が強いことが分かった。その後、綿繊維細胞の壁厚がその寿命に与える影響は非常に顕著であるとも言われている。

2.周囲温度の影響。温度の上昇に伴い、ナイロンの疲労寿命は低下する傾向を示した。温度が上昇するにつれてポリエステルと単一ナイロンフィラメントの疲労寿命が低下するという同じ結論を得た他の研究もある。

3.相対湿度の影響。インドの技術専門家は相対湿度を変えることで、それぞれの湿度がポリエステルとナイロン糸の疲労寿命に影響を与えることを発見した。しかし、ポリエステルモノフィラメント繊維の疲労温度は湿度の各レベル段階で安定しているが、ナイロンモノフィラメントの疲労寿命は循環疲労中に湿度が50%から100%に徐々に増加し、温度が0℃から200℃に上昇し、疲労寿命は低下する傾向を示している。

4.pH値の影響。1977年、ヘルラーはナイロン繊維のpH値（0 ~ 14）が6.6 pH区間にあることを証明し、その結論は：pH値が0 ~ 2の間であれば、ナイロンの疲労寿命は明らかに増加した。実際、1952年に、ある専門家は炭化パラメータ46の羊毛サンプルを研究した後、炭化繊維は加工後の繊維よりも撓み疲労抵抗力が小さいと推定した。

5.インクプラグ線光処理の影響。繊維加工技術の改良と制御繊維中の多くの弱点除去により、繊維の撓み疲労寿命の長さもシルク加工技術の影響を受ける。実験により、加工技術は繊維の寿命を短縮することも延長することもできることが証明された。

6.樹脂の影響。繊維加工の過程で樹脂が入ってきます。インドの専門家の研究によると、樹脂加工は綿繊維の疲労寿命を著しく低下させるという。

7.水分の影響。研究によると、水分はpH値に重要な影響を与え、ナイロン繊維、綿繊維、ポリエステル、ナイロン単糸の疲労性に影響を与え、ただ影響の程度は異なる。しかし、インドの専門家は、未加工の綿繊維の水中での寿命が空気中での寿命より明らかに長いと考えている。シルクプロセス繊維の寿命は水中と空気中で同じであるが、未加工の浸水綿繊維の2倍以上である。しかし、海水に浸漬されたポリエステルとナイロンフィラメントの疲労寿命は蒸留水より短い。一方、綿繊維は空気中に置く寿命が湿潤条件下での寿命より長い。

繊維産業における疲労性技術の研究の応用

インドの疲労性能を測定する通常の実験方法は、一定の応力/張力の作用の下で、周期的な負荷試験を行うことである。この方法は日常の生産応用の中で随所に現れることができる。紡績加工では、延伸疲労により経糸切れが発生する。この機械的撓み因子は織物の摩耗に大きな影響を与え、その繊維の撓み疲労寿命は摩耗と密接に関連している。例えば、カーペットの摩耗は主に撓み疲労による繊維破断である。

タイヤは使用時にも異なる湿度と温度条件下の周期的応力と不平等応力、応力緩和、応力圧縮などの影響を受けなければならない。そのため、タイヤプライの耐疲労性の強弱はタイヤ性能の中で特に重要であり、タイヤの補強性能は自動車の構造負荷の中で主要な要素に属するためである。

洗濯や糊付けも疲労性に決定的な役割を果たし、これらの加工は衣類の絶縁性や通気性を変えることができる。コンベアサイクルによる応力と張力疲労性は高弾性率中間層で悪化し、船舶の牽引荷重と停泊後の引張で疲労損傷が発生した。疲労損傷はまた、繊維のねじれ、交絡相互影響、または絡み合いを含む、紡績機構においても悪化する。局所的な変形は、通常、応力引張、曲げ度、側圧力、接合力、曲げないなどの要素の結合によるものでもある。

マルチフィラメントの変形とねじれ操作における疲労損傷性能は、異なる強度の応力反復作用の下で、繊維の疲労性は多くの終端製品への応用が非常に重要であり、例えば、アパレル生地、ホームインテリア、自動車装飾材料、その他の工業織物が使用されるべきである。

安定性の高い糸は周期的に延伸して損傷する影響の下で、その延伸疲労性能は他の方法によっても検出することができ、糸の抗疲労検出尺度は破断、損傷率、外観視覚などを含む。インドの繊維疲労性検査技術は一定の参考価値があり、その中で述べたいくつかの疲労影響要素は紡績繊維の各分野に普遍的に存在しているため、繊維の検査技術及び製品の品質をどのように高めるかを研究する上で重要な意義がある。