测试纤维单丝拉伸强度的方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及纤维拉伸强度测试的技术领域，尤其涉及一种测试纤维单丝拉伸强度的方法及装置。
【背景技术】
[0002]20世纪90年代以来，复合材料技术快速发展。玻璃纤维、碳纤维、凯夫拉纤维、碳化硅纤维等纤维材料先后被广泛应用。
[0003]当前，评判纤维束丝拉伸强度主要是根据国标GB/T 3362-1982，即将纤维束丝浸胶后测定其拉伸强度。而对纤维单丝拉伸强度的检验没有相关的标准和规定。随着对纤维复合材料精细应用技术如微电子器件中微导线、纳米机器人中微电路半导体的应用发展，给出纤维单丝强度快速判定的方法成为必然。目前国内测试纤维单丝强度，普遍采用针对同束纤维样只取一段样品来表征整体纤维强度，测试强度取平均值以此作为该卷纤维强度的最终结果，而没有兼顾到整卷纤维抽选样品段时的取段随机误差。
[0004]同时，国内多聚丙烯酸白乳胶固定纤维单丝，胶的固化时间长达4个小时以上，测试效率低下，同时采用胶固化纤维单丝，胶凝固时会产生内部应力，必然给纤维在拉伸时带来分力干扰，测试不确定度很大。
【发明内容】
[0005]鉴于此，本发明旨在提出一种测试纤维单丝拉伸强度的方法及装置，基于本发明，能够降低纤维强度的测试误差，提高测试效率。
[0006]第一方面，本发明提供了一种测试纤维单丝拉伸强度的方法，包括如下步骤:
[0007]步骤SI，从待测纤维卷上取多个段样品，每一段样品包括多根纤维单丝；
[0008]步骤S2，通过单纤维拉力仪测试，得到每一段样品对应的多个单丝拉伸强度数据；
[0009]步骤S3，对每一段样品对应的多个单丝拉伸强度数据取平均值，形成多个段样品的单丝拉伸强度平均值；
[0010]步骤S4，设定预定可信区间，对多个段样品的单丝拉伸强度数据的平均值取第二次平均值，并计算离散系数，以此作为待测纤维卷的纤维单丝拉伸强度参数。
[0011]进一步地，上述测试纤维单丝拉伸强度的方法中，所述步骤SI中，所述样品段的数量彡5段。
[0012]进一步地，上述测试纤维单丝拉伸强度的方法中，所述步骤SI中，在待测纤维卷上取样品段时，相邻样品段间隔距离D，所取段样品长为L。。
[0013]进一步地，上述测试纤维单丝拉伸强度的方法中，所述步骤S2中，所述单纤维拉力测试通过如下方式实现:
[0014]步骤S21，选用硬度满足预定要求的底板，在底板上设置有开孔，孔的长度纤维单丝测试长度d ;
[0015]步骤S22，用双面胶固定纤维单丝于上述底板，所述每一纤维单丝跨过所述矩形孔；
[0016]步骤S23，裁剪所述底板，获得同一段样品的多个U形框单丝样品；
[0017]步骤S24，通过单纤维拉力测试，测试每一 U形框单丝样品的拉伸强度数据，获得每一段样品对应的一组单丝拉伸强度数据。
[0018]进一步地，上述测试纤维单丝拉伸强度的方法中，所述底板为纸张。
[0019]本发明测试纤维单丝拉伸强度的方法在待测纤维卷上取多个段样品，并用双面胶固定纤维单丝，通过制备U形框纤维单丝样品测定每根纤维单丝的拉伸强度数据，并采用二次平均值法处理测试数据。也就是说，本发明兼顾到整卷纤维抽选段样品时的取段随机误差，采用多段抽取测试，解决了当前国内纤维单丝拉伸强度测试效率低下、误差大等问题，不仅提高测试效率，且离散系数控制在10%内。
[0020]第二方面，本发明还公开了一种测试纤维单丝拉伸强度的装置，包括单丝拉伸强度测试单元和处理单元；所述单丝拉伸强度测试单元和所述处理单元电连接；其中，所述单丝拉伸强度测试单元用于对待测纤维卷上每一样品段中的每一纤维单丝进行拉伸强度测试，获取每一段样品对应的多个单丝拉伸强度数据；所述处理单元用于基于每一段样品对应的多个单丝拉伸强度数据，计算多个纤维单丝拉伸强度数据取平均值；并基于每一段样品的平均值取第二次平均值，并计算离散系数，以此作为待测纤维卷的纤维单丝拉伸强度参数。
[0021]进一步地，上述测试纤维单丝拉伸强度的装置中，所述单丝拉伸强度测试单元包括:拉力测试仪、U形底板；所述纤维单丝横跨在所述U形底板；所述纤维单丝通过双面胶固定在所述底板上；所述拉力测试仪用于测试纤维单丝的拉伸强度数据。
[0022]进一步地，上述测试纤维单丝拉伸强度的装置中，所述U型底板为强度满足预定要求的纸张。
[0023]本发明测试纤维单丝拉伸强度的装置包括单丝拉伸强度测试单元和处理单元。单丝拉伸强度测试单元用于对待测纤维卷上每一样品段中的每一纤维单丝进行拉伸强度测试，获取每一段样品对应的多个单丝拉伸强度数据；处理单元用于基于每一段样品对应的多个单丝拉伸强度数据，计算多个纤维单丝拉伸强度数据取平均值；并基于每一段样品的平均值取第二次平均值，并计算离散系数，以此作为待测纤维卷的纤维单丝拉伸强度参数。也就是说，本发明兼顾到整卷纤维抽选段样品时的取段随机误差，采用多段抽取测试，解决了当前国内纤维单丝拉伸强度测试效率低下、误差大等问题，不仅提高测试效率，且离散系数控制在10%内。
【附图说明】
[0024]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中:
[0025]图1为本发明测试纤维单丝拉伸强度的方法实施例的步骤流程图；
[0026]图2为本发明测试纤维单丝拉伸强度的方法实施例中，段样品取样示意图；
[0027]图3为本发明测试纤维单丝拉伸强度的方法实施例中，纤维单丝样品制取示意图；
[0028]图4为本发明测试纤维单丝拉伸强度的方法实施例中，双面胶固定纤维单丝示意图；
[0029]图5为本发明测试纤维单丝拉伸强度的方法实施例中，双面胶固定法制得的U形框单丝样品示意图。
图6为本发明测试纤维单丝拉伸强度的装置实施例的结构框图。
[0030]图中，1、待测纤维卷；2、纤维段样品；3、双面胶；4、纤维单丝；5、纸张；6、剪断线；7、刻孔。字母标识:L。、样品总长、固定单丝长度；d、单丝测试长度；D、段样品间隔距离。
【具体实施方式】
[0031]下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开，而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0032]测试纤维单丝拉伸强度的方法实施例
[0033]参照图1，本实施例测试纤维单丝拉伸强度的方法包括如下步骤:
[0034]步骤SI，从待测纤维卷上取多个段样品，每一段样品包括多根纤维单丝；
[0035]步骤S2，通过单纤维拉力仪测试，得到每一段样品对应的多个单丝拉伸强度数据；
[0036]步骤S3，对每一段样品对应的多个单丝拉伸强度数据取平均值，形成多个段样品的单丝拉伸强度平均值；
[0037]步骤S4，对多个段样品的单丝拉伸强度数据的平均值取第二次平均值，并计算离散系数，以此作为待测纤维卷的纤维单丝拉伸强度参数。
[0038]优选地，步骤S2中，所述单纤维拉力测试通过如下方式实现:
[0039]步骤S21，选用硬度满足预定要求的底板，例如硬度满足要求的纸张，在底板上设置有开孔，孔的长度纤维单丝测试长度；
[0040]步骤S22，用双面胶固定纤维单丝于上述底板，所述每一纤维单丝跨过所述矩形孔；
[0041]步骤S23，裁剪所述底板，获得同一段样品的多个U形框单丝样品；
[0042]步骤S24，通过单纤维拉力测试，测试每一 U形框单丝样品的拉伸强度数据，获得每一段样品对应的一组单丝拉伸强度数据。
[0043]参照图2至图5，对上述方法做进一步地说明。
[0044]图2中，从待测卷I取段样品2，选取时保持一定间隔距离D，所取段样品长为L。。图3中，固定单丝长度取L i，单丝测试长度为d，长度尺寸可根据纤维的性质调整。图4中，用双面胶3固定纤维单丝4操作中采用强力型双面胶，纸张5可以用略硬纸张。图5中，制备的U框单丝样品即可上仪器测定。
[0045]单丝纤维段样品2选取时保持一定间隔距离D，所取段样品长为L。，固定单丝样品长度为L1，单丝测试长度为d，每段单丝取样根数不宜过少。用双面胶3固定纤维单丝4操作中采用强力型双面胶，纸张5可以用略硬纸张，纸张上的刻孔7宽度尺寸中，长度与d —致。双面胶宽度适中。沿剪短线6裁剪得到“U”框单丝样品。
[0046]每个段样品对应一组U形框单丝样品，通过单纤维拉力仪测试后得到一组该样品段的单丝拉伸强度数据。二次均值法处理测速数据方法为:设定可信区间95%，对段样品对应的数据组取分别平均值，得到5个以上段样品的单丝拉伸强度平均值；然后对5个以上段样品的平均值取第二次平均值并计算离散系数以此作为