技术文章
将摩擦、磨损与抱合力合于一机纱线界面力学评价平台创新与实践
一、引言
高速织造、产业用纱与花式纱的界面行为（纱-纱摩擦、纱-机件磨损、纱束抱合）直接决定后道工序的稳定性与成品外观。传统方案需三台设备分别测试，存在数据割裂、样品消耗大、占地大等问题。日本大荣科学精机（Daiei Kagaku Seiki）推出新一代台式平台——TM-200iA，将「摩擦-磨损-抱合力」三大功能整合于1.2 m² 桌面空间，以 0.1 cN 微力分辨率和 300 m/min 产业级速度，为纱线界面力学提供了「一键式」标准解决方案。
二、技术架构与核心指标
- 机械平台
- 高刚度 C 型框架 + 伺服直驱，机架柔量 ≤ 2 µm/kN，保障微张力下轨迹精度
- 双电机架构：摩擦辊 0-300 m/min 无级；纱束解舒轴 0-100 m/min 独立控制，实现「摩擦-抱合」快速切换
- 微力测量系统
- 应变片式张力传感器，容量 50 cN，分辨率 0.1 cN（1 mgf），年漂移
- 1 kHz 采样，可捕捉碳纤维等低伸长材料的瞬态张力突变
- 角度与接触可编程
- 0-360° 摩擦角数字设定，最小步距 1°，支持「单点-包绕-多圈」三种接触模型
- 快拆式陶瓷眼/金属钩/纱线辊，半径 R = 选，模拟综丝、导纱钩、瓷眼等不同机件
- 磨损模块扩展
- 可选激光外径仪（分辨率 1 µm），实时记录纱体直径衰减，生成「磨损量-次数」曲线
- 高温附件 20-150 °C，满足热塑性碳纤、芳纶预浸纱的温态摩擦评价
三、软件与数据处理
Come-Yarn V2.0 软件（中日英三语）提供：
- 实时张力-时间曲线、动/静摩擦系数自动计算
- 抱合力测试：峰值、平均值、CV%、直方图一键输出
- SPC 控制图：μ ± 3σ 监控，超规格自动报警
- CSV/PDF 导出，与 ERP/LIMS 对接
四、功能应用实例
- 高速涤纶长丝
- 条件：75 dtex-36f，速度 300 m/min，包角 30°
- 结果：μd = 0.21 ± 0.01（n=10），CV < 5 %，满足喷气织机开车要求
- 医用芳纶缝合线
- 高温 60 °C 摩擦 500 次，直径损失 3 μm，判定机件粗糙度 Ra ≤ 0.2 μm 合格
- 碳纤维 12K
- 抱合测试：解舒张力峰值 6 %，预浸铺丝无起毛断纱
五、校准与溯源
- 张力：1 cN / 10 cN / 50 cN 标准砝码三点，可追溯 JCSS
- 速度：激光转速仪比对，误差 .2 %
- 角度：数字量角器 0-360°，±1° 精度
- 每日 30 s 空载自检，自动修正零点漂移
六、维护与可靠性
- 无润滑油设计，洁净室友好
- 陶瓷眼翻转使用，寿命 > 10 万次
- 同步带 5000 h 更换，传感器 10 年免标
- 整机重量 12 kg，桌面即可使用，功耗 150 W
七、结论
TM-200iA 以「微力-高速-多模式」集成设计，将纱线界面力学评价浓缩到台式一键操作：
- 分辨率，满足微纤、碳纤等纱线
- 300 m/min 产业速度，数据可直接用于织造工艺设定
- 摩擦-磨损-抱合力三合一，减少设备投入 60 %，测试效率提升 3 倍
对于追求高速、高质、数字化的现代纺织与复合材料产线，TM-200iA 不仅是试验机，更是「纱线界面性能」的台式标准与工艺优化引擎。
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