张义锋,张锦伟
(江苏富利丰新材料有限公司,江苏省高性能纤维产品质量监督检验中心)
【摘要】 钓线是垂钓运动的必配要件,现有经营市场的钓线基本没有生产方执行的标准,产品的包装盒上标注的品牌、长度、号数、线径、拉力等信息不能提供给钓者较全面品质指标,为了提供给钓线生产、经营和使用者统一的规范文件,必须与的纤维研发及制作单位相互沟通,反映需求,达成共识,利用行业内成熟的检测技术和经验,研制出适用产、供、商、用各方认可又简单可行的评价方法。
【Abstract】Fishing line is a necessary component of fishing. There is no standard for the production of fishing line in the existing market. The brand, length, number, diameter, tension and other information marked on the product packaging box can not provide the fishermen with comprehensive quality indicators. In order to provide a unified standard document for the production, operation and users of fishing line, We must communicate with the fiber research and development and production units to reflect the demand and reach a consensus, Based on the mature detection technology and experience in the industry, a simple and feasible evaluation method suitable for the recognition of all parties including production, supplier, supplier and user is developed.
【关键词】钓线 选购 评价方法
一、钓线的材质
钓线是垂钓的主件,垂钓时对钓线的要求是细而强,柔软有韧性,透明度高,隐蔽性好,结实耐磨等。钓线按结构分为单丝、捻线和编织线。钓线用纤维的种类很多,历史上天然纤维曾是重要的渔用纤维材料。随着社会的进步和科学的发展,钓线材料由麻、毛、棉、丝等天然纤维发展为高聚物及无机物为原料的化学纤维,化学纤维与天然纤维相比,有强度大、不易生霉、腐蚀等突出优点,使用寿命明显高于天然纤维钓线,表1所列的是几种可用于钓线的化学纤维代号、商品名。
表1几种可用于钓线的化学纤维代号、商品名
纤维化学名称 | 纤维代号 | 国内商品名 |
聚乙烯纤维 | PE | 乙纶 |
超过分子量聚乙烯纤维(复丝) | UHMWPE | 高强PE |
聚丙烯纤维 | PP | 丙纶 |
聚乙烯醇纤维 | PVAL | 维纶 |
聚氯乙烯纤维 | PVC | 氯纶 |
聚偏二氯乙烯纤维 | PVDC | 偏氯纶 |
聚苯二甲酸乙二酯纤维 | PET | 涤纶 |
聚酰胺 6 纤维 | PA6 | 锦纶 6 、尼龙6 |
聚酰胺 66纤维 | PA66 | 锦纶 66、尼龙66 |
对位芳香族聚酰胺纤维 | PPTA | 对位芳纶 |
芳香族聚酯纤维 | PAR | 聚芳脂纤维 |
二、钓线材质的特性
钓线生产方提供和使用者接触到的钓线信息一般都在其包装盒上被标识,主要是钓线的品牌、长度、号数、线径以及出品方的联系信息等。根据垂钓方式和水域的不同,渔者都希望获得适宜的钓线,其心目中的好钓线,一是疏水性,在钓线离水后,水残留少;二要拉力强,相同线径的钓线拉力越大越好;三是不轻易弯曲变形,无论怎么缠绕,垂下时能较快地恢复悬直;四是无论线径大小都应柔软,并且用一段时间后也不会发硬。因为没有统一、具体的评价方法,选购时只能凭其经验去感观目测来选购品牌钓线。
钓线的供应、经销者和使用者所关注的适合各种水域垂钓的线材特性,涉及到化纤行业高新纤维的研制和发展。现在任何一种新品种钓线,其研发的初衷并非出自于垂钓竞技的需要,而多是满足航空航天、国防军工或其它高科技发展的需要。钓线的特性评价必须与化纤行业的发展密切关联。这样才能将钓线品质的优劣有效反馈至上游的生产和研发机构,让他们了解垂钓竞技运动的需求后,通过技改提供出拉伸性能、延伸性、耐老化性、沉降性、吸湿性和吸水性、耐磨性、弯曲性能、疲劳性能等较为优秀的新型钓线。只有通过两个行业的互相沟通,采用统一的测试评价方法,才能促进新材料在钓线制品的应用。
三、钓线的测试和评价
1、钓线的粗度和标识
钓线的粗度就是其直径大小。直径是钓线的一个重要技术指标,与钓线在水中运动时的阻力、渔获的大小密切相关。钓线的粗度在垂钓运动行业以线号来表示钓线的直径,在纺织材料学中通常用综合线密度(单位长度的质量)来表示。需要指出的是:用线密度来比较钓线的粗度,仅适用于比较同种材料(即密度相同)的钓线的粗度才是正确的。密度相同的钓线材料,线密度越大,钓线越粗。对于不同材料钓线,由于密度不同,其横截面是不同的;即使线密度相同,但因横截面是不同的,密度大的钓线则较细,密度小就较粗。由于钓线的材质不同,相同线径的钓线强力(包含结节强力)以及对应的断裂伸长率也不会相同。人们总期望在同价位、同线径的条件下选购的钓线拉力越大越好。钓线粗度确切的表示,关系到钓线物理性能的测定,同时也为钓线制造者及使用者的选择提供了方便。
一般来说,单丝钓线的截面大多为圆形,可以用《GB/T 14343-2008化学纤维 长丝线密度试验方法》来测试;捻度线和编织线是柔性体,这两种线的外表因存在毛羽使得要精确地测定出钓线直径是较困难的,人们通常所说的直径只是表观不计毛羽的直径,用《GB/T 7690.1-2013增强材料 纱线试验方法 第 1 部分:线密度的测定》。钓线的直径与纤维种类、结构,捻度及干湿状态等因素有关钓线直径可以用直接测量和理论估计方法获得)。直接测量钓线直径通常最适用而简便的方法是圆棒卷挠法,另外也可采用显微镜、投影仪、光学自动测量仪等测量。圆棒卷挠法只要将钓线在预加张力下(相当于试样250 m的重力)均匀地绕在一根圆棒(直径约10 cm)上,缠绕(10~20)圈,各圈自然靠拢,缠绕时不使钓线捡度变化,然后用千分卡尺量取绕线部分两端间距,以圈数除之,即得钓线直径值,用同样的方法,取不同部位的钓线多测量几次,取其平均值。
钓线一般以号数来表示线径的大小,常用的钓线号数和线径对应如下(表2):
线号 | 0.4 | 0.6 | 0.8 | 1 | 1.2 | 1.5 | 2 | 2.5 | 3 | 3.5 | 4 | … |
线径mm | 0.10 | 0.12 | 0.14 | 0.16 | 0.18 | 0.20 | 0.23 | 0.26 | 0.28 | 0.30 | 0.33 | … |
2、拉伸性能
钓线拉伸时的断裂特性不仅与纤维本身的性能有关,而且与钓线的工艺结构等有关。钓线是细长体,其受外力作用后经常只发生纵向拉伸变形(即伸长)。钓线抵抗外力破坏的强弱程度称为强度,强度用拉伸下材料单位线密度、单位面积的强力表示。
钓线在拉力作用下,产生伸长变形的特性称为延伸性,它由拉伸下材料的伸长率、断裂伸长率和定负荷伸长率等伸长指标来表示。强度和伸长是钓线拉伸时所表现的主要机械性能,同时,强度和伸长也是评定钓线材料质量的主要指标。根据钓线材质的不同,可使用《GB/T 14344-2008化学纤维 长丝拉伸性能试验方法》和《GB/T 19975-2005高强化纤长丝拉伸性能试验方法 》以及《GB/T 30311-2013浸胶芳纶纱线、线绳和帘线拉伸性能的试验方法》来进行测试。
3、延伸性
钓线在拉力作用下,产生伸长变形的特性称为延伸性。和断裂强力一样重要。钓线在小于断裂强力作用下变形能力,涉及许多不同的因素和情况,因此,钓线的延伸性是钓线一个较为复杂的性能。钓线从被拉伸到断裂时所产生的伸长值对其原长度的百分率称为断裂伸长率,在一定外力拉伸下,材料产生的总伸长值称为总伸长(总伸长包括弹性伸长和塑性伸长两部分)。材料总伸长值中,当外力卸除后可以恢复原状的伸长值称为弹性伸长,弹性伸长包括急弹性伸长和缓弹性伸长两部分。材料的弹性伸长中,当卸除外力后立即恢复的部分伸长值称为急弹性伸长,当外力卸除后,须经过相当时间才会逐渐恢复原状的部分伸长值称为缓弹性伸长,当外力卸除后,不能恢复原状的伸长值(又称水久伸长)称为塑性伸长,关于延伸率的测定,可参照《IS03790渔网 钓线伸长率的测定》标准规定。
4、耐老化性
现在的钓线属于高分子材料加工而成,大多数纤维材料经日光长时间暴晒后,将引起硬化脆化,断裂强力和伸长降低,使用期缩短。最常见的致老化因素为热和阳光,因为钓线从生产、贮存、加工到制品使用接触最多的环境便是热和阳光。对未加稳定剂和抗氧剂的钓线进行耐老化试验,是研究和评价各种钓线材料在一定环境条件下耐老化性和老化规律的一种有效方法。老化试验方法很多,目前最常用的有两种方法种是模拟阳光辐射,用人工光源(如碳弧灯、紫外灯等)进行辐射的人工加速老化试验;另一种是天然大气老化试验,即把试样放在室外天然阳光下自然暴露的自然暴露老化试验。人工老化试验方法可日夜进行,因此人工老化试验比自然老化试验快得多。合成纤维钓线的耐老化性与材料种类粗度、光照时间和光强度等因素有关。钓线材料种类不同,则其耐老性不同。人工老化试验可参照标准《GB/T 16422.3—2014塑料实验室光源暴露试验方法》,自然老化试验用时太久不适合评价检测。
5、切水性
钓线在水中下沉的性能称为切水性,也叫沉降性,与钓线材料的密度和表面处理方式密切相关。切水性差的风线漂在水面,最易受水面风浪的影响,使原来匹配好的钓组失去均衡,灵敏度降低,风浪大时可能吹动风线,使钩坠移位。一般来讲,密度大于水的钓线沉入水中,但我们常用的PE线因其比重小于水(0.98),会漂浮在水面,在海水中更是如此,只有靠增加载荷重量来加速钓线的切水性。另外,从物理学上讲,液体与气体相接触时,会形成一个表面层,在这个表面层内存在着表面张力使液面自动收缩。在钓线与水面接触时,会使得水分子接触表面积有尽量减小的趋势,出现一种很强的表面张力,在张力的作用下,使得风线漂浮于水面,难以切入水中。为是水面张力减小,必须对钓线的用材或表面加上相关的树脂添加剂,以减低钓线与水分子表面的接触角,提高钓线的切水性能。
表3各类合成纤维材料的密度
纤维种类 | PVD | PET | PVC | PVA | PA | PE | PP |
比重(g/cm3) | 1.70 | 1.38 | 1.35~1.38 | 1.30 | 1.14 | 0.96~0.98 | 0.91 |
5、钓线的吸湿性和吸水性
钓线在空气中吸收和释放水蒸气的性能称为吸湿性。钓线在水中吸收水的性能称构和了为吸水性。钓线性能随吸水多少而变化,又由于钓线的种类、结构和工艺上的关系,其性能变化的情况又有所不同。钓线的重量随着吸着水分的增加而增加,钓线浸入水中后,水分首先浸入制线用纤维间的空隙,而后再渗入纤维。钓线吸水后体积膨胀,其横向膨胀大而纵向膨胀小,导致钓线直径、长度、截面积和体积的增大。钓线吸水后,其强力、模量、刚度和弹性等力学性能随之变化;钓线材料种类不同,吸水后力学性能变化不同;一般随着回潮率的增大,其强力、模量、刚度和弹性等下降,伸长率增加;钓线少量吸水时,体积变化不大,水分子吸附在纤维大分子间的孔隙,单位钓线体积质量随吸湿量的增加而增加,使钓线密度增加。一般来说,应选择吸水小、不吸水或脱水快的钓线材料来制造钓线。评价和测定钓线的方法可参照《GB/T 6503-2017化学纤维 回潮率试验方法》进行。
6、钓线的耐磨性
钓线在使用时受各种外界因素的作用(如摩擦、反复弯曲和拉伸、光线、湿度和其他因素的影响),结果使制品性能逐渐变坏,这个过程称为磨损。材料抵抗机械磨损的性能称为耐磨性(也称磨损性)。耐磨性是钓线的一个重要性能。当磨料在钓线表面往复摩擦时,磨料与钓线表面纤维直接接触,使纤维表面磨损;当磨料深入钓线表层时,对纤维产生切割作用及引起纤维从钓线中抽拔或拉断,致使钓线结构解体而破坏。合成纤维钓线损坏原因主要由于磨损引起;从使用和经济观点看,使钓线材料具有抵抗一项或几项磨损因素作用的能力至关重要。用来测定钓线耐磨性的测试方法和类型有几种,但因为磨料和测试条件的不统一没有较为科学的方法,测试结果的差异较大,需再具体修订。
7、钓线的弯曲性能
钓线在加工、运输和使用中均会受到一定程度的弯曲作用。弯曲性能极大地影响钓线的弯曲刚度、剪切刚度以及钓线的悬垂性能等,因此,钓线弯曲性能的研究很重要,但是由于实际钓线结构的复杂性,往往给理论研究带来许多困难,如实际钓线中纤维的径向转移,部分纤维不完全伸直,纤维头端滑动的影响等。钓线在加工、使用过程中会产生弯曲变形。钓线的拉伸、弯曲和剪切性能都与钓线弯曲刚度有关。因此,研究钓线的弯曲性能及其测定方法很有必要。关于钓线弯曲性能的测试,可参照工信部拟组织编制的《单丝抗弯曲性能测试方法》行业标准。
8、钓线的疲劳性能
钓线在实际使用中的受力情况是经常要承受外力多次拉伸、弯曲、压缩或其联合作用,在这种多次反复载荷作用下,钓线内部结构恶化的现象称为疲劳。疲劳破坏是钓线材料在多次拉伸、弯曲、压缩或其联合作用下,其内部结构逐渐破坏的过程。疲劳几乎不造成材料质量的减少。材料抵抗多次负荷或多次变形所引起的内部结构恶化或破断的能力称为疲劳强度,用断裂时外力反复作用的次数来表示。疲劳性能对某些应用领域很重要,是纤维品质提升的方向,对垂钓领域来说并不受销售者的重视,是否列入评价范围再容商榷。
结论:综上,钓者为了获得理想的渔获,享受到垂钓给其带来的乐趣,对选用的钓线期望值都很高,但因为缺少与钓线加工主体的化纤研发者密切沟通,在需求和检验技术方面没达成共识,为了提高钓线的品质,必须共同拟定一套钓线的评价方法,完善钓线的检测评价技术。
参考文献
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[9] 中国纺织工业协会.2017.《GB/T 6503-2017化学纤维 回潮率试验方法》[S] .北京:中国标准出版社.
作者信息:
张义锋 (19xx.--) 连云港市/董事长/江苏富利丰新材料有限公司/18805136188
张锦伟 (1962.05--)连云港市/研究员级高工/江苏省高性能纤维产品质量监督检验中心/13851273599/zjw4466@163.com
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