基于SPSS因子分析法分析超细金属丝的可编织性_郑硕.pdf

第4 9卷 第1期2 0 2 3年2月东华大学学报(自然科学版)J OUR NA L O F D ON GHUA UN I V E R S I T Y(NA TUR A L S C I E N C E)V o l.4 9,N o.1F e b.2 0 2 3 文章编号:1 6 7 1-0 4 4 4(2 0 2 3)0 1-0 0 2 6-0 7D O I:1 0.1 9 8 8 6/j.c n k i.d h d z.2 0 2 1.0 4 6 8收稿日期:2 0 2 1-0 8-1 0基金项目:上海市自然科学基金(2 0 Z R 1 4 0 1 6 0 0);中央高校基本科研业务费专项资金(2 2 3 2 0 2 0 G-0 6)通信作者:陈南梁,男,博士,教授,研究方向为产业用纺织品、特种编织技术与复合材料,E-m a i l:n l c h e n d h u.e d u.c n引用格式:郑硕,邵光伟,李红,等.基于S P S S因子分析法分析超细金属丝的可编织性J.东华大学学报(自然科学版),2 0 2 3,4 9(1):2 6-3 2.Z HE NG S,S HAO G W,L I H,e t a l.A n a l y s i s o f t h e k n i t t a b i l i t y o f u l t r a-f i n e m e t a l w i r e s b a s e d o n S P S S f a c t o r a n a l y s i sJ.J o u r n a l o f D o n g h u a U n i v e r s i t y(N a t u r a l S c i e n c e),2 0 2 3,4 9(1):2 6-3 2.基于S P S S因子分析法分析超细金属丝的可编织性郑 硕1 a,1 b,邵光伟1 b,李 红2,李建娜1 a,1 b,邵慧奇1 a,蒋金华1 a,1 b,陈南梁1 a,1 b(1.东华大学 a.产业用纺织品教育部工程研究中心,b.纺织学院,上海 2 0 1 6 2 0;2.中国针织工业协会,北京 1 0 0 0 2 0)摘要:为了研究超细金属丝的可编织性,选取了3组不同股数的不锈钢丝、镀金钼丝和裸钼丝为研究材料,对3种材料分别进行了拉伸性能、弯曲性能和耐磨性能测试,并从这3个角度对金属丝的可编织性进行影响因素分析。采用S P S S分析软件中的因子分析法对3组金属丝的可编织性进行分析,得到了影响可编织性的两个独立因子,即稳定性因子和抗弯性因子,并计算3组金属丝的各因子得分及综合得分排名。研究结果表明:选用的3种金属丝材料中不锈钢丝的可编织性最好,镀金钼丝次之,裸钼丝的可编织性最差;合股金属丝的可编织性优于金属单丝的可编织性。关键词:金属丝;可编织性;S P S S;因子分析中图分类号:V 2 5 2 文献标志码:AA n a l y s i s o f t h e k n i t t a b i l i t y o f u l t r a-f i n e m e t a l w i r e s b a s e d o n S P S S f a c t o r a n a l y s i sZHENG S h u o1 a,1 b,SHA O G u a n g w e i1 b,L I H o n g2,L I J i a n n a1 a,1 b,SHA O H u i q i1 a,J I ANG J i n h u a1 a,1 b,CHEN N a n l i a n g1 a,1 b(a.E ngi n e e r i ng R e s e a r c h C e n t e r o f T e c h n i c a l T e x t i l e,M i n i s t ry o f E d u c a t i o n,b.C o l l ege o f T e x t i l e s,1.D o ngh u a U n i v e r s i ty,S h a ngh a i 2 0 1 6 2 0,C h i n a;2.C h i n a K n i t t i ng I n d u s t ry A s s o c i a t i o n,B e iji ng 1 0 0 0 2 0,C h i n a)A b s t r a c t:I n o r d e r t o s t u dy t h e k n i t t a b i l i ty o f u l t r a-f i n e m e t a l w i r e s,t h r e e d i f f e r e n t s t r a n d s o f s t a i n l e s s s t e e l w i r e,go l d-pl a t e d m o lyb d e n u m w i r e a n d b a r e m o lyb d e n u m w i r e w e r e s e l e c t e d a n d t e s t e d f o r t e n s i l e,b e n d i ng a n d w e a r r e s i s t a n c e.T h e k n i t t a b i l i ty o f m e t a l w i r e s w a s a n a lyz e d f r o m t h r e e a spe c t s.T h e f a c t o r a n a lys i s m e t h o d i n S P S S s o f t w a r e w a s u s e d t o a n a lyz e t h e k n i t t a b i l i ty o f t h e m e t a l w i r e,a n d t w o i n d epe n d e n t f a c t o r s t h o s e a f f e c t e d t h e k n i t t a b i l i ty w e r e o b t a i n e d:s t a b i l i ty f a c t o r a n d b e n d i ng r e s i s t a n c e f a c t o r,c a l c u l a t i ng t h e s c o r e a n d t h e t o t a l r a n k i ng o f e a c h f a c t o r.T h e r e s u l t s s h o w t h a t s t a i n l e s s s t e e l w i r e h a s t h e b e s t k n i t t a b i l i ty,f o l l o w e d by go l d-pl a t e d m o lyb d e n u m w i r e,a n d t h e b a r e m o lyb d e n u m w i r e h a s t h e w o r s t k n i t t a b i l i ty i n t h e t h r e e m a t e r i a l s s e l e c t e d.T h e k n i t t a b i l i ty o f t w i s t e d m e t a l w i r e s i s b e t t e r t h a n t h a t o f m e t a l m o n o f i l a m e n t s.第1期郑 硕,等:基于S P S S因子分析法分析超细金属丝的可编织性K e y w o r d s:m e t a l w i r e;k n i t t a b i l i ty;S P S S;f a c t o r a n a lys i s 随着工业技术的发展,经多次集束拉拔而成的金属丝成为一种新型工业材料,其直径能做到微米级别,不仅具有优异的物理机械性能,还兼有传统纺织纤维的柔软和可编织性1,可用作增强纤维材料2、电磁屏蔽材料3、卫星天线等。但金属丝的高强度、高模量、低延伸率等特性使其在编织过程中极易出现断头,从而引起停机等问题,因此对金属丝的可编织性研究具有重要意义。由于超细金属丝与玻璃纤维等高性能纤维类似,所以目前对于金属丝的可编织性通常借鉴高性能纤维可编织性的评价方法。文献4-5 通过计算编织效率及织物疵点率来评价高性能纱线可编织性,需记录每次编织的停机时间及次数,统计疵点和断头率,因此较为费时;文献6 通过不同工艺参数下纱线的损伤情况来评判可编织性,这需编织一定数量的织物,原料损耗较多;文献7 通过计算玻璃纤维编织前后的强力损失率来表征可编织性,要将编织好的织物拆散再测试,但拆散过程中容易造成二次损伤;文献8 通过测试不锈钢丝的弯曲性能对可编织性进行分析,但不够全面。金属丝相较于其他高性能纤维,其刚度更大、延伸率更低,上机编织更加困难,上述方法不仅需要编织大量织物,还需要将纱线编织成织物再拆散,且金属丝拆散较困难,过程中还会造成叠加变形损伤,因此均不适用于金属丝可编织性的评价。金属丝的可编织性评判需要进一步从自身性能出发,影响其可编织性的自身因素有拉伸性能、弯曲性能、耐磨性能,且在编织过程中金属丝的受力主要为拉伸力、弯曲力和摩擦力。本文采用航天领域常用且综合性能较好的不锈钢丝、镀金钼丝和裸钼丝材料,并将每种金属丝分3种股数分别测试拉伸性能、弯曲性能及耐磨性能,并借鉴文献9-1 0 中织物风格的分析思路,利用S P S S因子分析法将多个决定可编织性的指标转换成几个独立的因子,计算各因子的得分及综合得分排名,系统地对比和探讨单丝与合股的金属丝间以及不同种类金属丝间的性能差异,最后,为金属丝的可编织性研究提出了一种新的方法和思路。1 试验材料及方法1.1 试样材料 本试验采用的原材料为单丝、两股、三股的不锈钢丝、镀金钼丝和裸钼丝,其中合股金属丝的绞距均为1.5 mm,其规格参数如表1所示。表1 不同金属丝规格参数T a b l e 1 S p e c i f i c a t i o n p a r a m e t e r s o f d i f f e r e n t m e t a l w i r e s类别单根直径/m单根线密度/t e x合股绞距/mm不锈钢丝3 05.7 31.5镀金钼丝2 75.8 21.5裸钼丝2 55.5 71.51.2 测试指标及方法1.2.1 拉伸性能测试 试样的拉伸性能测试参照A S TM D 2 2 5 6 纱线拉伸性能的标准试验方法,测试仪器采用X L-1 A型纱线强伸度仪,金属丝的拉伸速度为5 0 mm/m i n,隔距为2 5 0 mm。因金属丝易在夹头处打滑,故将金属丝在夹头上多缠绕一圈,测试 得到断裂强力(c N)和断裂伸长量(mm),再根据金属丝的断裂伸长量(mm)计算断裂伸长率(%)。由于试验隔距均为2 5 0 mm,所以在下文分析中,断裂伸长率与断裂伸长量的影响规律一致。1.2.2 弯曲性能测试 金属丝弯曲刚度的测试选择在K E S纯弯曲试验 仪 上 进 行1 1。试 样 制 作 如 图1所 示,准 备1 0 0 mm1 0 0 mm的牛皮纸板,在纸板内裁出一个1 4 mm6 0 mm的长方形,将金属丝整齐且张力均匀地排列在中间的长方形内,共排列6 0根。将长方形两侧的纸板剪去后放入K E S纯弯曲仪的夹头内即可进行测试。图1 金属丝测弯曲刚度试样F i g.1 M e t a l w i r e t e s t s p e c i m e n f o r b e n d i n g s t i f f n e s s1.2.3 耐磨性能 采用东华