一种测试涤纶工业丝静态蠕变耐久性能的测试方法
一种测试涤纶工业丝静态蠕变耐久性能的测试方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种涤纶工业丝的静态蠕变耐久性能的测试方法，属于测试技术领 域。
【背景技术】
[0002] 随着深水油气资源开发的飞速发展，海洋平台的装备技术也随之发展迅猛。对系 泊缆绳材料的研宄，成为海洋平台系泊系统的研宄、设计的迫切需要。
[0003] 在系泊系统中，随着水深的增加，锚链的自重也会快速增加，不仅增加了锚链内的 张力，而且增加了平台受到的垂向载荷，进而使平台的有效载荷能力减小；另外，随着水深 的增加，锚链系泊系统的定位能力也会很快下降。因此在深水海洋平台的系泊系统更多的 是采用钢缆和/或人造材料如涤纶工业纤维等。涤纶工业纤维材料的特点是重量轻、单位 重量强度大，在确保相同强度的前提下能节省缆链的自重，减小平台的垂向负荷，提高平台 的有效载荷能力。因此随着水深的逐渐增大，钢链逐渐广泛的被涤纶纤维材料替代。
[0004] 涤纶纤维缆绳在海洋环境中，主要受到三种张力成分：一是由平均环境载荷引起 的静态成分，二是由平台二阶波浪引起的慢变成分，三是由平台波频运动和缆绳的动态响 应引起的动态张力成分。
[0005] 为了便于缆绳生产厂家测试分析缆绳模拟海洋环境的性能，涤纶工业纤维生产厂 家需要向缆绳生产厂家提供纤维的磨损破坏、老化和疲劳寿命等指标。
[0006] 目前国内涤纶工业丝的测试方法只局限于常规的线密度、拉伸性能、热收缩、外观 等项目的测试，未明确运用于海洋领域的涤纶纤维的磨损破坏、老化和疲劳寿命等方法的 测试。为了加速国内涤纶工业纤维运用于海洋领域的速度和用量，迫切需要建立海洋用涤 纶工业丝的特殊要求测试方法。
【发明内容】
[0007] 本发明目的是：使用目前市场上的拉力机，测试涤纶工业丝在固定力值下，静态蠕 变断裂（creeptimetoruptur简称：TTR)的时间。并发现绦纟仑工业丝静态懦变断裂时间 与单位线密度力值的线性关系，反应涤纶工业丝蠕变的耐久性能。
[0008] 本发明的技术方案是：一种测试涤纶工业丝静态蠕变耐久性能的测试方法，包含 以下步骤： (1) 从产品中抽取样品，抽去每只丝筒表层切换瞬时产生的过渡丝，测试样品的断裂强 度，计算出样品的平均断裂强力； (2) 分别将平均断裂力的80%、83%、87%、90%的4个力值，分别输入拉力机软件系统进行 测试； (3) 测试开始后，拉力机自动记录样品在固定力值下蠕变断裂的时间； (4) 每个固定力值下需要测试5个以上样品，记录每个力值下各个样品的蠕变断裂时 间； (5) 计算出每次断裂时间的Lg(T)值； (6) 以每分特负荷值为横坐标，以Lg(T)值为纵坐标，作图；Lg(T) =- 1/atension -0 /a，均值曲线公式为x=a?y+0 ; (7) 计算出各样品在每个力值下懦变断裂时间Lg(T)的标准偏差s，计算Km值；特性曲 线x=a+0c，0c=0-KmXstd( 0 )，std( 0 ) = 0? 1349[log(s)]; (8) 在生产过程中，挑出的5个以上样品，测试在断裂强力80%、83%、87%、90%负荷下的 蠕变断裂时间T;计算后，与特征曲线进行比较，所有的测试结果都在特征曲线以上才算合 格，合格的结果值即为静态蠕变断裂的特征系数值。
[0009] 所述的试验条件：温度：20±5°C，湿度：65±5%，测试标距：500±1.0mm，初始速 度：100mm/min，预加张力：0? 〇5±0. 0〇5cN/dtex〇
[0010] 本发明的有益效果：分析聚酯纤维在承受最大断裂强力额定比列力值的条件下， 蠕变的寿命。为使用聚酯纤维产品的单位设计和预测产品的使用寿命提供依据。
【附图说明】
[0011] 图1为实施例中均值曲线图； 图2为实施例中Km与测试标准数之间的曲线图； 图3为实施例中均值曲线和特征曲线图。
【具体实施方式】
[0012] 设定一力值，拉力机以初始速度拉伸样品到该力值，即停止拉伸。随样品伸长的变 化，拉力机对样品一直保持该拉伸力值直至样品断裂。并能自动记录保持该力值的时间。
[0013] 本发明试验条件：温度：（20±5) °C，湿度：（65±5)%，测试标距：（500±1.0)mm， 初始速度：l〇〇mm/min，预加张力：（0? 05±0. 005)cN/dtex。 (1) 从两批产品中，抽取24只满卷样品，抽去每只丝筒表层切换瞬时产生的过渡丝（一 般400米）；测试24只样品的断裂强度，计算出样品的平均断裂强力； (2) 分别将平均断裂力的80%、83%、87%、90%的4个力值，分别输入拉力机软件系统，并 在本发明试验条件下进行测试； (3) 测试开始后，拉力机自动记录样品在固定力值下蠕变断裂的时间(可以用秒表记录 到达固定力值和蠕变至断裂的时间，与拉力机记录数据进行对比）； (4) 每个固定力值下需要测试6个样品。记录每个力值下6个样品的蠕变断裂时间。 断裂时间的单位为秒； (5) 计算出每次断裂时间的Lg(T)值；如表2所示； (6) 以每分特负荷值为横坐标（固定的力值除以线密度)，以Log(T)值为纵坐标，作 图1，趋势线公式为丄(^〇71?)=-23.3七61181〇11+19.9，因此，均值曲线公式为1=€[*7 + 0，其中a= - 23. 3, 0= 19. 9为确定特性曲线，用log(TTR)公式计算标准差，应变量则 用Excel函数表达。假设所有测试中，断裂时间对数的标准差恒定不变，那么log(TTR)中 的标准值由趋势线上数据点的变化决定。
[0014] 目前，在Excel表中，对每一个数据点（X，y)来说，|3i值已确定。
[0015]=Xi-a?Yi，其中X，Y为所有测试结果中的实际测试数据。
[0016] Excel函数计算公式：SD( |3 )=0? 1349 [log(s)]，计算出6个样品在每个力值下 蠕变断裂时间Log(T)的标准偏差（s); 然后，利用表1中标准数为15-50的数据作图2,假设24种样品已经过测试，从图2可 以得出，Km=3. 56,计算公式：Km=7. 5569*24-0. 237=3. 558(EXCEL计算：=7. 5569 *P0WER (24，-0.237))。97.5%生存概率的设计曲线通过运用新的数值来表达，用常数0表示 为： 0c=0 -kmXSD(0 )=19. 9 - 3. 56X0. 1349[log(s)]=-19. 73，因此，特性曲线x =a?y+ 0c，其中a=-23. 3，0c= 19. 73， 根据从上所述，可以得出均值曲线表达式为： =>y= (x-f3)/a=x/a-f3/a=A?x+B, 特性曲线表达式为： =>y= (x-f3c)/a=x/a-f3c/a=A?x+Be, =>均值曲线和特性曲线表达式中的常数A是相同的。
[0017] =>A= 1/a=l/(-23. 3)= -0.0429 平均常数B= -0/a= -19.9八-23.3)= 0.8540 特征常数Be= -0c/a= -19.73八-23.3)= 0.8467 如： 均值曲线图：tension= -0.0429 ?logCTTR) + 0.8540 特性曲线图：tension= -0.0429 ?logCTTR) +0.8467 当均值曲线和特性曲线绘制在一张图表中时，按照工程学的惯例，在X轴上标制应变 数，即log(TTR)，如图3所示。
[0018] (7)在生产过程中，从两批次产品中挑出的6个样品，测试在断裂强力80%、83%、 87%、90%负荷下的懦变断裂时间T;计算后所有的测试结果都必须在charateristiccurve (曲线）以上才算合格。合格之后，6个样品每个负荷下的负荷和时间之间的系数关系是一 特性值，这个特性值在测试报告中的主要报告内容。
[0019] (8)将特征系数值在C0A中报告出来。
[0020] 要测试20个筒子，得出每个筒子每一个负荷值下的断裂时间（min).用这些数据， 做expectedcurve,(期望曲线）和计算标准偏差（standarddeviation).在期望曲线的 基础上，用km乘以标准偏差值求出charateristiccurve(曲线)的位置，这个曲线作为以 后所有样品测试的下限值。
[0021] 表1TTR曲线特性计算Km要素
表2静态蠕变耐久性能测试数据
【主权项】
1. 一种测试涤纶工业丝静态蠕变耐久性能的测试方法，其特征在于：包含以下步骤： (1) 从产品中抽取样品，抽去每只丝筒表层切换瞬时产生的过渡丝，测试样品的断裂强 度，计算出样品的平均断裂强力； (2) 分别将平均断裂力的80%、83%、87%、90%的4个力值，分别输入拉力机软件系统进行 测试； (3) 测试开始后，拉力机自动记录样品在固定力值下蠕变断裂的时间； (4) 每个固定力值下需要测试5个以上样品，记录每个力值下各个样品的蠕变断裂时 间； (5) 计算出每次断裂时间的Lg(T)值； (6)以每分特负荷值为横坐标，以Lg(T)值为纵坐标，作图；Lg(T) =- I/a tension -0 /a，均值曲线公式为x =a?y +0; (7) 计算出各样品在每个力值下懦变断裂时间Lg(T)的标准偏差s，计算Km值；特性曲 线X=a+0c，0c=0-KmXstd( 0)，std( 0 ) = 0? 1349[log(s)]; (8) 在生产过程中，挑出的5个以上样品，测试在断裂强力80%、83%、87%、90%负荷下的 蠕变断裂时间T;计算后，与特征曲线进行比较，所有的测试结果都在特征曲线以上才算合 格，合格的结果值即为静态蠕变断裂的特征系数值。2. 根据权利要求1所述的一种测试涤纶工业丝静态蠕变耐久性能的测试方法，其特征 在于：试验条件：温度：20±5°C，湿度：65±5%，测试标距：500±1. 0_，初始速度：100mm/ min，预加张力：0? 〇5±0. 0〇5cN/dtex〇
【专利摘要】本发明公开了一种测试涤纶工业丝静态蠕变耐久性能的测试方法，其特征在于：包含以下步骤：（1）从产品中抽取样品，测试样品的断裂强度，计算出样品的平均断裂强力；（2）分别将平均断裂力的80%、83%、87%、90%的4个力值进行测试；（3）测试开始后，拉力机自动记录样品在固定力值下蠕变断裂的时间；（4）每个固定力值下需要测试5个以上样品，记录每个力值下各个样品的蠕变断裂时间；（5）计算出每次断裂时间的Lg(T)值；（6）以每分特负荷值为横坐标，以Lg(T)值为纵坐标，作图；（7）计算出各样品在每个力值下蠕变断裂时间Lg(T)的标准偏差s，计算Km值；（8）在生产过程中，挑出样品，测试、计算后，与特征曲线进行比较，所有的测试结果都在特征曲线以上才算合格，合格的结果值即为静态蠕变断裂的特征系数值。
【IPC分类】G01N3/28
【公开号】CN104897488
【申请号】CN201510303978
【发明人】茅惠新, 胡运丽, 宋明根
【申请人】浙江尤夫高新纤维股份有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月5日
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种涤纶工业丝的静态蠕变耐久性能的测试方法，属于测试技术领 域。
【背景技术】
[0002] 随着深水油气资源开发的飞速发展，海洋平台的装备技术也随之发展迅猛。对系 泊缆绳材料的研宄，成为海洋平台系泊系统的研宄、设计的迫切需要。
[0003] 在系泊系统中，随着水深的增加，锚链的自重也会快速增加，不仅增加了锚链内的 张力，而且增加了平台受到的垂向载荷，进而使平台的有效载荷能力减小；另外，随着水深 的增加，锚链系泊系统的定位能力也会很快下降。因此在深水海洋平台的系泊系统更多的 是采用钢缆和/或人造材料如涤纶工业纤维等。涤纶工业纤维材料的特点是重量轻、单位 重量强度大，在确保相同强度的前提下能节省缆链的自重，减小平台的垂向负荷，提高平台 的有效载荷能力。因此随着水深的逐渐增大，钢链逐渐广泛的被涤纶纤维材料替代。
[0004] 涤纶纤维缆绳在海洋环境中，主要受到三种张力成分：一是由平均环境载荷引起 的静态成分，二是由平台二阶波浪引起的慢变成分，三是由平台波频运动和缆绳的动态响 应引起的动态张力成分。
[0005] 为了便于缆绳生产厂家测试分析缆绳模拟海洋环境的性能，涤纶工业纤维生产厂 家需要向缆绳生产厂家提供纤维的磨损破坏、老化和疲劳寿命等指标。
[0006] 目前国内涤纶工业丝的测试方法只局限于常规的线密度、拉伸性能、热收缩、外观 等项目的测试，未明确运用于海洋领域的涤纶纤维的磨损破坏、老化和疲劳寿命等方法的 测试。为了加速国内涤纶工业纤维运用于海洋领域的速度和用量，迫切需要建立海洋用涤 纶工业丝的特殊要求测试方法。
【发明内容】
[0007] 本发明目的是：使用目前市场上的拉力机，测试涤纶工业丝在固定力值下，静态蠕 变断裂（creeptimetoruptur简称：TTR)的时间。并发现绦纟仑工业丝静态懦变断裂时间 与单位线密度力值的线性关系，反应涤纶工业丝蠕变的耐久性能。
[0008] 本发明的技术方案是：一种测试涤纶工业丝静态蠕变耐久性能的测试方法，包含 以下步骤： (1) 从产品中抽取样品，抽去每只丝筒表层切换瞬时产生的过渡丝，测试样品的断裂强 度，计算出样品的平均断裂强力； (2) 分别将平均断裂力的80%、83%、87%、90%的4个力值，分别输入拉力机软件系统进行 测试； (3) 测试开始后，拉力机自动记录样品在固定力值下蠕变断裂的时间； (4) 每个固定力值下需要测试5个以上样品，记录每个力值下各个样品的蠕变断裂时 间； (5) 计算出每次断裂时间的Lg(T)值； (6) 以每分特负荷值为横坐标，以Lg(T)值为纵坐标，作图；Lg(T) =- 1/atension -0 /a，均值曲线公式为x=a?y+0 ; (7) 计算出各样品在每个力值下懦变断裂时间Lg(T)的标准偏差s，计算Km值；特性曲 线x=a+0c，0c=0-KmXstd( 0 )，std( 0 ) = 0? 1349[log(s)]; (8) 在生产过程中，挑出的5个以上样品，测试在断裂强力80%、83%、87%、90%负荷下的 蠕变断裂时间T;计算后，与特征曲线进行比较，所有的测试结果都在特征曲线以上才算合 格，合格的结果值即为静态蠕变断裂的特征系数值。
[0009] 所述的试验条件：温度：20±5°C，湿度：65±5%，测试标距：500±1.0mm，初始速 度：100mm/min，预加张力：0? 〇5±0. 0〇5cN/dtex〇
[0010] 本发明的有益效果：分析聚酯纤维在承受最大断裂强力额定比列力值的条件下， 蠕变的寿命。为使用聚酯纤维产品的单位设计和预测产品的使用寿命提供依据。
【附图说明】
[0011] 图1为实施例中均值曲线图； 图2为实施例中Km与测试标准数之间的曲线图； 图3为实施例中均值曲线和特征曲线图。
【具体实施方式】
[0012] 设定一力值，拉力机以初始速度拉伸样品到该力值，即停止拉伸。随样品伸长的变 化，拉力机对样品一直保持该拉伸力值直至样品断裂。并能自动记录保持该力值的时间。
[0013] 本发明试验条件：温度：（20±5) °C，湿度：（65±5)%，测试标距：（500±1.0)mm， 初始速度：l〇〇mm/min，预加张力：（0? 05±0. 005)cN/dtex。 (1) 从两批产品中，抽取24只满卷样品，抽去每只丝筒表层切换瞬时产生的过渡丝（一 般400米）；测试24只样品的断裂强度，计算出样品的平均断裂强力； (2) 分别将平均断裂力的80%、83%、87%、90%的4个力值，分别输入拉力机软件系统，并 在本发明试验条件下进行测试； (3) 测试开始后，拉力机自动记录样品在固定力值下蠕变断裂的时间(可以用秒表记录 到达固定力值和蠕变至断裂的时间，与拉力机记录数据进行对比）； (4) 每个固定力值下需要测试6个样品。记录每个力值下6个样品的蠕变断裂时间。 断裂时间的单位为秒； (5) 计算出每次断裂时间的Lg(T)值；如表2所示； (6) 以每分特负荷值为横坐标（固定的力值除以线密度)，以Log(T)值为纵坐标，作 图1，趋势线公式为丄(^〇71?)=-23.3七61181〇11+19.9，因此，均值曲线公式为1=€[*7 + 0，其中a= - 23. 3, 0= 19. 9为确定特性曲线，用log(TTR)公式计算标准差，应变量则 用Excel函数表达。假设所有测试中，断裂时间对数的标准差恒定不变，那么log(TTR)中 的标准值由趋势线上数据点的变化决定。
[0014] 目前，在Excel表中，对每一个数据点（X，y)来说，|3i值已确定。
[0015]=Xi-a?Yi，其中X，Y为所有测试结果中的实际测试数据。
[0016] Excel函数计算公式：SD( |3 )=0? 1349 [log(s)]，计算出6个样品在每个力值下 蠕变断裂时间Log(T)的标准偏差（s); 然后，利用表1中标准数为15-50的数据作图2,假设24种样品已经过测试，从图2可 以得出，Km=3. 56,计算公式：Km=7. 5569*24-0. 237=3. 558(EXCEL计算：=7. 5569 *P0WER (24，-0.237))。97.5%生存概率的设计曲线通过运用新的数值来表达，用常数0表示 为： 0c=0 -kmXSD(0 )=19. 9 - 3. 56X0. 1349[log(s)]=-19. 73，因此，特性曲线x =a?y+ 0c，其中a=-23. 3，0c= 19. 73， 根据从上所述，可以得出均值曲线表达式为： =>y= (x-f3)/a=x/a-f3/a=A?x+B, 特性曲线表达式为： =>y= (x-f3c)/a=x/a-f3c/a=A?x+Be, =>均值曲线和特性曲线表达式中的常数A是相同的。
[0017] =>A= 1/a=l/(-23. 3)= -0.0429 平均常数B= -0/a= -19.9八-23.3)= 0.8540 特征常数Be= -0c/a= -19.73八-23.3)= 0.8467 如： 均值曲线图：tension= -0.0429 ?logCTTR) + 0.8540 特性曲线图：tension= -0.0429 ?logCTTR) +0.8467 当均值曲线和特性曲线绘制在一张图表中时，按照工程学的惯例，在X轴上标制应变 数，即log(TTR)，如图3所示。
[0018] (7)在生产过程中，从两批次产品中挑出的6个样品，测试在断裂强力80%、83%、 87%、90%负荷下的懦变断裂时间T;计算后所有的测试结果都必须在charateristiccurve (曲线）以上才算合格。合格之后，6个样品每个负荷下的负荷和时间之间的系数关系是一 特性值，这个特性值在测试报告中的主要报告内容。
[0019] (8)将特征系数值在C0A中报告出来。
[0020] 要测试20个筒子，得出每个筒子每一个负荷值下的断裂时间（min).用这些数据， 做expectedcurve,(期望曲线）和计算标准偏差（standarddeviation).在期望曲线的 基础上，用km乘以标准偏差值求出charateristiccurve(曲线)的位置，这个曲线作为以 后所有样品测试的下限值。
[0021] 表1TTR曲线特性计算Km要素
表2静态蠕变耐久性能测试数据
【主权项】
1. 一种测试涤纶工业丝静态蠕变耐久性能的测试方法，其特征在于：包含以下步骤： (1) 从产品中抽取样品，抽去每只丝筒表层切换瞬时产生的过渡丝，测试样品的断裂强 度，计算出样品的平均断裂强力； (2) 分别将平均断裂力的80%、83%、87%、90%的4个力值，分别输入拉力机软件系统进行 测试； (3) 测试开始后，拉力机自动记录样品在固定力值下蠕变断裂的时间； (4) 每个固定力值下需要测试5个以上样品，记录每个力值下各个样品的蠕变断裂时 间； (5) 计算出每次断裂时间的Lg(T)值； (6)以每分特负荷值为横坐标，以Lg(T)值为纵坐标，作图；Lg(T) =- I/a tension -0 /a，均值曲线公式为x =a?y +0; (7) 计算出各样品在每个力值下懦变断裂时间Lg(T)的标准偏差s，计算Km值；特性曲 线X=a+0c，0c=0-KmXstd( 0)，std( 0 ) = 0? 1349[log(s)]; (8) 在生产过程中，挑出的5个以上样品，测试在断裂强力80%、83%、87%、90%负荷下的 蠕变断裂时间T;计算后，与特征曲线进行比较，所有的测试结果都在特征曲线以上才算合 格，合格的结果值即为静态蠕变断裂的特征系数值。2. 根据权利要求1所述的一种测试涤纶工业丝静态蠕变耐久性能的测试方法，其特征 在于：试验条件：温度：20±5°C，湿度：65±5%，测试标距：500±1. 0_，初始速度：100mm/ min，预加张力：0? 〇5±0. 0〇5cN/dtex〇
【专利摘要】本发明公开了一种测试涤纶工业丝静态蠕变耐久性能的测试方法，其特征在于：包含以下步骤：（1）从产品中抽取样品，测试样品的断裂强度，计算出样品的平均断裂强力；（2）分别将平均断裂力的80%、83%、87%、90%的4个力值进行测试；（3）测试开始后，拉力机自动记录样品在固定力值下蠕变断裂的时间；（4）每个固定力值下需要测试5个以上样品，记录每个力值下各个样品的蠕变断裂时间；（5）计算出每次断裂时间的Lg(T)值；（6）以每分特负荷值为横坐标，以Lg(T)值为纵坐标，作图；（7）计算出各样品在每个力值下蠕变断裂时间Lg(T)的标准偏差s，计算Km值；（8）在生产过程中，挑出样品，测试、计算后，与特征曲线进行比较，所有的测试结果都在特征曲线以上才算合格，合格的结果值即为静态蠕变断裂的特征系数值。
【IPC分类】G01N3/28
【公开号】CN104897488
【申请号】CN201510303978
【发明人】茅惠新, 胡运丽, 宋明根
【申请人】浙江尤夫高新纤维股份有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月5日
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