CN109596414B - 一种适于束纤维拉伸的等正压力高效夹持的夹头及用途 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种适于束纤维拉伸的等正压力高效夹持的夹头及用途,由夹持面的硬质高聚物层、中间支撑并有韧性的软金属层和底部用于固定的钢块依次粘结构成。该夹头用于对高聚物材料的均匀、防滑和防夹伤的夹持,以实现强力测量。本发明三层结构使试样上的夹持力能均匀一致,能均匀地夹持纤维,而使纤维不易打滑或夹伤,以保证测试结果的正确性;夹持器内的夹持面能够根据夹持试样的性质正确选择合适的材料和形状,尤其是微锯齿纹的棘齿作用,可增加摩擦系数,而更有效的夹持纤维;由于微锯齿纹的微米~亚毫米尺度,可以嵌入纤维束而对各纤维实施有效和均匀分布压力的夹持,对纤维施加更加高效和低耗的夹持。
Description
技术领域
本发明涉及一种适于束纤维拉伸的等正压力高效夹持的夹头及用途,属于纤维材料强力测量技术领域。
背景技术
强度测量源于对材料的测量,故一般的夹头均在夹持面印有菱形凸纹并经淬火硬化得到能在夹持中嵌入被夹持物的结构,以防止打滑和稳定握持。这对形态较大、硬度较大的金属物来说是可行的,但对形态微小、柔软的纤维材料来说是致命的,因为夹持直接导致纤维的损伤甚至断裂。
现有的夹头,绝大多数以加大硬度和增大压力来增加摩擦。如专利200820150156.8公开了一种工程纤维强伸度仪夹持器,是由动夹片、定夹片与夹块的组合方式和结构,所述的上下夹持器和带螺孔的夹持块形状采用L形,实用于工程纤维的短纤维;动夹片和定夹片通过螺钉结合在一起,螺钉的松紧影响试样受力的稳定性,影响夹持器的寿命,且纤维在受力过程中纤维束在夹头内侧边缘受力最大,使纤维受力不均匀,影响其测试的结果。文章“弹性纤维的自动拉伸试验”(Stein,Klotz,Germanova-Krasteva,et al.弹性纤维的自动拉伸试验[J].国际纺织导报,2009,37(6):7-8)中介绍了普通的CRE型拉伸试验机上BISFA旋转夹持法和Statin atMEL机的夹持器采用特殊的C型金属颚面和软的平颚面结合。这两种夹持器能将纤维的滑移和断裂减至最小,但较高的夹持压力使纤维在夹持器内过早断裂。CN201190001175.4专利中设计的夹持部件只在一侧夹头的夹持面使用橡胶部件。
纤维强伸度仪夹持器是纤维强度仪上的关键部件,它是用于握持被测试纤维,其性能好坏直接影响纤维强伸性的测试,它要求夹持器在拉伸过程中能有效夹持纤维,不出现打滑抽拔现象,纤维受力均匀,同时又不能损伤或夹断纤维,因为这些都将严重影响纤维的断裂强力和断裂伸长率的测试结果。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种适于束纤维拉伸的,能使纤维试样易于夹持,不易打滑抽拔,不易夹断和损伤纤维,且使夹持力均匀,以保证测试的正确性的夹头。
为了解决上述技术问题,本发明的技术方案是提供一种适于束纤维拉伸的等正压力高效夹持的夹头,其特征在于:由夹持面的硬质高聚物层、中间支撑并有韧性的软金属层和底部用于固定的钢块依次粘结构成;
所述硬质高聚物层为平整或带有微锯齿纹的高聚物片;所述软金属层与所述硬质高聚物层相粘结的一面对应为平整或带有微锯齿纹。
优选地,所述微锯齿纹的纹宽0.05~1mm、纹槽深0.05~0.5mm。
优选地,所述微锯齿纹的尖端与拉伸力同向,形成棘齿锁定作用。
更优选地,所述高聚物片为聚酯片、聚酰亚胺片或硬橡胶片。
优选地,所述软金属层与所述钢块相粘结的一面为平整光滑或带有凸条;所述钢块与所述软金属层相粘结的一面对应为平整光滑或带有凹槽。
更优选地,所述软金属层为不锈钢片、镍合金片、铅钢合金片或合金铝片。
优选地,所述硬质高聚物层厚度等于束纤维直径。
优选地,所述粘结用的粘合剂为有机硅类或环氧热熔胶类粘结剂。
优选地,所述钢块直接嵌入夹持器座;或所述钢块通过螺钉与夹持器座固结,所述钢块侧面或底面设有用于固结的螺孔。
优选地,所述夹头单个与下平面体结合使用,或成对、对称的使用。
本发明还提供了一种上述的适于束纤维拉伸的等正压力高效夹持的夹头的用途,其特征在于:用于对高聚物材料的均匀、防滑和防夹伤的夹持,以实现强力测量;所述高聚物材料包括但不限于束纤维、膜、织物。
由于采用了上述的技术方案,本发明与现有技术相比,具有以下的优点和积极效果:
(a)硬质高聚物层、支撑的韧性软金属层和固定的钢块的三层结构使试样上的夹持力能均匀一致,能均匀地夹持纤维,而使纤维不易打滑或夹伤,以保证测试结果的正确性;
(b)夹持器内的夹持面能够根据夹持试样的性质正确选择合适的材料和形状,尤其是微锯齿纹的棘齿作用,可增加摩擦系数,而更有效的夹持纤维;
(c)由于微锯齿纹的微米~亚毫米尺度,可以嵌入纤维束而对各纤维实施有效和均匀分布压力的夹持,对纤维施加更加高效和低耗的夹持。
附图说明
图1为适于束纤维拉伸的等正压力高效夹持的夹头示意图;
附图标记说明:
1-硬质高聚物层,2-软金属层,3-钢块。
具体实施方式
下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。
图1为适于束纤维拉伸的等正压力高效夹持的夹头示意图,所述的适于束纤维拉伸的等正压力高效夹持的夹头由夹持面的硬质高聚物层1、中间支撑并有一定韧性的软金属层2和底部用于固定的钢块3依次粘结构成。
所述的硬质高聚物层1为高聚物片,高聚物片的夹持面和粘结面为平整或带有微锯齿纹,所述的高聚物片优选为聚酯片、聚酰亚胺片或硬橡胶片;所述的微锯齿纹的纹宽0.05~1mm、纹槽深0.05~0.5mm。硬质高聚物层1厚度等于束纤维直径。
所述的软金属层2为金属片,金属片与硬质高聚物层1相粘结的一面平整或带有微锯齿纹,微锯齿纹的纹宽0.05~1mm、纹槽深0.05~0.5mm;金属片另一面(与钢块3相粘结或嵌入相粘结的一面)为平整光滑或有凸条。软金属层2优选为不锈钢片、镍合金片、铅钢合金片或合金铝片。
微锯齿纹的尖端与拉伸力同向,形成棘齿锁定作用。
所述的钢块3表面为平整光滑或有凹槽的平整光滑面;所述的钢块3可以直接嵌入夹持器座,或在其侧面或底面开有用于固结的一对螺孔。
粘结用的粘合剂采用与金属和聚酯类粘合性较好的有机硅类、环氧类热熔胶类的具有良好粘结性能和耐高温性能的粘结剂。
所述的适于束纤维拉伸的等正压力高效夹持的夹头,可单个与下平面体结合使用,亦可成对、对称的使用,图1中所示为成对、对称的使用。
本发明利用棘齿锁定作用的原理改进纤维强伸度夹持器。采用等剪切张力梯度原理,使纤维束在夹头内侧边缘受力最大,保证此处的纤维不发生滑移和抽拔,中间层韧性好。这就避免了被测试纤维试样极易打滑和夹伤的缺陷,从而提高了纤维强伸度测试的测试结果。
该夹头可成对、对称安装于束纤维强力仪的夹持器座上,亦可安装于各类强力测量装置的夹持器座上;用于对纤维束、膜、织物等高聚物材料的均匀、防滑和防夹伤纤维的夹持,以使束纤维强力测量更为准确。
下面以几个具体的应用实例进行说明。
实施例1:纤维
将如图1所示的夹头装在纤维强度仪上,所有控制均通过电脑界面操作。首先初始化电机设定好测试隔距,打开CCD摄像头自带光源,调整好其摄像位置,然后打开夹具,将束纤维平放排列于定夹块上,再同时闭合左右夹具固定好束纤维。启动自动梳理程序,梳理机构自动对束纤维进行两遍梳理。然后吸风***启动,左吸槽和右吸槽开始吸风,同时两端切刀从定夹块和夹头之间将纤维切断,切断的纤维随之被分别吸入左吸槽和右吸槽中,随之通过左输送管和右输送管被收集到称重盘中进行称重。启动测量程序,此时动夹位移机构、CCD成像***、声测量装置同时开始工作。移动步进电机通过移动螺杆和移动螺母带动动夹位移机构向右运动对束纤维进行拉伸,测试纤维束强力。
采用精梳羊毛66支(2114μm)测试,拉伸速度为10mm/min,距离为10mm。实验的环境条件:温度为20℃,相对湿度为65%。无打滑现象,且强度略高于普通夹头的强度。
实施例2:纱线
试样选用涤纶65/棉35纱线测试,拉伸速度500mm/min,距离500mm。实验的环境条件:温度为20℃,相对湿度为65%。
实施例3:织物
试样选用亚麻纱罗纹织物—芳纶1313/棉混纺织物进行径向拉伸,织物尺寸200mm×50mm,拉伸速度10mm/min,距离100mm。实验的环境条件:温度为20℃,相对湿度为65%。
实施例4:膜材料
试样选用PVC膜结构材料,基布为聚酯纤维,双面采用PVC树脂涂层,涂层外面再涂覆一层聚丙烯酸树脂。试样大小为150mm×25mm;距离为75mm,拉伸速度为50mm/min。实验的环境条件:温度为20℃,相对湿度为65%。
实施例2~4所选取的试样分为涤纶65/棉35纱线、芳纶1313/棉混纺织物、PVC膜材料,具体步骤除无需启动自动梳理机构进行梳理外,其余操作同实施例1。
实施例1~4拉伸测试具体实验结果见表1所列。
表1拉伸性能的各指标表
以上所述,仅为本发明的较佳实施例,并非对本发明任何形式上和实质上的限制,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员,在不脱离本发明方法的前提下,还将可以做出若干改进和补充,这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化,均为本发明的等效实施例;同时,凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变,均仍属于本发明的技术方案的范围内。
Claims (9)
1.一种适于束纤维拉伸的等正压力高效夹持的夹头,其特征在于:由夹持面的硬质高聚物层(1)、中间支撑并有韧性的软金属层(2)和底部用于固定的钢块(3)依次粘结构成;
所述硬质高聚物层(1)为带有微锯齿纹夹持面的高聚物片;所述软金属层(2)与所述硬质高聚物层(1)相粘结的一面对应为平整或带有微锯齿纹;
所述微锯齿纹的纹宽0.05~1mm、纹槽深0.05~0.5mm。
2.如权利要求1所述的一种适于束纤维拉伸的等正压力高效夹持的夹头,其特征在于:所述微锯齿纹的尖端与束纤维拉伸力同向,形成棘齿锁定作用。
3.如权利要求1所述的一种适于束纤维拉伸的等正压力高效夹持的夹头,其特征在于:所述高聚物片为聚酯片、聚酰亚胺片或硬橡胶片。
4.如权利要求1所述的一种适于束纤维拉伸的等正压力高效夹持的夹头,其特征在于:所述软金属层(2)与所述钢块(3)相粘结的一面为平整光滑或带有凸条;所述钢块(3)与所述软金属层(2)相粘结的一面对应为平整光滑或带有凹槽。
5.如权利要求1所述的一种适于束纤维拉伸的等正压力高效夹持的夹头,其特征在于:所述软金属层(2)为不锈钢片、镍合金片、铅钢合金片或合金铝片。
6.如权利要求1所述的一种适于束纤维拉伸的等正压力高效夹持的夹头,其特征在于:所述硬质高聚物层(1)厚度等于束纤维直径。
7.如权利要求1所述的一种适于束纤维拉伸的等正压力高效夹持的夹头,其特征在于:所述钢块(3)直接嵌入夹持器座;或所述钢块(3)通过螺钉与夹持器座固结,所述钢块(3)侧面或底面设有用于固结的螺孔。
8.如权利要求1所述的一种适于束纤维拉伸的等正压力高效夹持的夹头,其特征在于:所述夹头单个与下平面体结合使用,或成对、对称的使用。
9.一种如权利要求1~8任一项所述的适于束纤维拉伸的等正压力高效夹持的夹头的用途,其特征在于:用于对高聚物材料的均匀、防滑和防夹伤的夹持,以实现强力测量;所述高聚物材料包括但不限于束纤维、膜、织物。
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