孫德斌，楊 琳，譚 磊，楊慶斌

(青島大學(xué)紡織服裝學(xué)院,山東 青島 266071)

1 前 言

天然竹纖維是指采用獨(dú)特的工藝從竹子中直接分離出來的纖維。一般是根據(jù)紡織廠采用的紡紗系統(tǒng)，將天然的竹材鋸成生產(chǎn)上所需要的長(zhǎng)度，采用機(jī)械、物理的方法去除竹子中的木質(zhì)素、多戊糖、竹粉、果膠等雜質(zhì)，從竹材中直接提取竹原纖維[1～3]。天然竹纖維與采用化學(xué)處理的方法生產(chǎn)的竹漿黏膠纖維(再生纖維素竹纖維)有著本質(zhì)上的區(qū)別。前者是純粹的天然纖維，屬綠色環(huán)保型纖維，纖維性能優(yōu)異，具有特殊的風(fēng)格，服用性能極佳，保健功效顯著。有學(xué)者對(duì)竹漿纖維的基本力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性以及紡紗性能進(jìn)行了研究[4-6]，但對(duì)竹原纖維的研究較少。 隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，竹原纖維產(chǎn)品的開發(fā)日益受到重視，本文重點(diǎn)研究竹原纖維的基本力學(xué)性能。

2 實(shí) 驗(yàn)

2.1 材料

實(shí)驗(yàn)用竹原纖維為浙江麗水晉云竹木有限公司提供采用物理、機(jī)械的方法制得的，細(xì)度為6.01 dtex。

實(shí)驗(yàn)用竹漿纖維為河北吉藁化纖廠生產(chǎn)，細(xì)度為1.67 dtex，長(zhǎng)度為38 mm的棉型竹漿纖維。

2.2 實(shí)驗(yàn)儀器及實(shí)驗(yàn)條件

2.2.1 竹原纖維、竹漿纖維的基本拉伸性能實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)儀器：YG001N型電子式單纖維強(qiáng)力儀。

實(shí)驗(yàn)條件：拉伸性能測(cè)試按照 GB/T14337—1993 進(jìn)行。試樣的夾持長(zhǎng)度為10 mm,拉伸速度為 10 mm/min，預(yù)加張力為0.5 cN/tex，夾持方式分別為直接拉伸、鉤接拉伸和結(jié)節(jié)拉伸，實(shí)驗(yàn)次數(shù)為50次。

2.2.2 竹原纖維、竹漿纖維的摩擦性能實(shí)驗(yàn)

表面摩擦性能實(shí)驗(yàn)：

實(shí)驗(yàn)儀器：Y151型纖維摩擦系數(shù)儀。

試驗(yàn)條件：采用絞盤法，選用100 mg的張力夾頭，共用5個(gè)纖維輥，共測(cè)得50個(gè)數(shù)值求平均值。

3 結(jié)果與分析

3.1 竹原、竹漿纖維基本拉伸性能

3.1.1 竹原纖維、竹漿纖維一次拉伸性能

竹原纖維、竹漿纖維的一次拉伸性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 竹原、竹漿纖維干態(tài)與濕態(tài)拉伸性能對(duì)比表

從表1可見，竹原纖維為高強(qiáng)低伸長(zhǎng)型纖維，在常溫常態(tài)下，竹原纖維具有很高的強(qiáng)度，達(dá)到6.86 cN/dtex，且竹原纖維有很高的初始模量，但它的伸長(zhǎng)率低，僅有5.24%。吸濕后竹原纖維的強(qiáng)伸度發(fā)生變化。潤(rùn)濕態(tài)的竹原纖維的斷裂強(qiáng)度是干態(tài)時(shí)的71.9%，斷裂伸長(zhǎng)率比干態(tài)時(shí)高8.78%，濕態(tài)時(shí)的初始模量和斷裂功較之干態(tài)時(shí)也有明顯下降。

常態(tài)下的竹原纖維的強(qiáng)度明顯大于竹漿纖維，約為后者的2.96倍，而斷裂伸長(zhǎng)率卻僅為竹漿纖維的21.2%。潤(rùn)濕態(tài)時(shí)竹原纖維的強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、初始模量、斷裂功等的變化與竹漿纖維的趨勢(shì)相同。潤(rùn)濕態(tài)時(shí)竹原纖維的強(qiáng)度是竹漿纖維的2.31倍，斷裂伸長(zhǎng)率為竹漿纖維的20.3%。圖1為竹原纖維和竹漿纖維干濕態(tài)拉伸曲線，從拉伸曲線的類型來說，竹原纖維和竹漿纖維的拉伸類別不同，竹原纖維屬于高強(qiáng)低伸長(zhǎng)類型，但竹漿纖維屬于低強(qiáng)高伸長(zhǎng)類型。此外竹原纖維的初始模量較大，說明具有較大抵抗變形的能力。

圖1 竹原纖維和竹漿纖維干濕態(tài)拉伸曲線

3.1.2 竹原纖維鉤接和結(jié)節(jié)力學(xué)拉伸性能

表2 竹原纖維(6.01 dtex)鉤接與結(jié)節(jié)拉伸性能

表3 竹漿纖維(1.67 dtex×38 mm)鉤接與結(jié)節(jié)拉伸性能

圖2 竹原纖維鉤接和結(jié)節(jié)一次拉伸曲線

圖3 竹漿纖維鉤接和結(jié)節(jié)一次拉伸曲線

表2和表3分別為竹原纖維和竹漿纖維鉤接與結(jié)節(jié)拉伸性能，圖2和圖3分別為竹原纖維和竹漿纖維鉤接與結(jié)節(jié)拉伸曲線，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出：竹原纖維鉤接和結(jié)節(jié)時(shí)的斷裂強(qiáng)度急劇下降，均不到干態(tài)時(shí)強(qiáng)度的20%，結(jié)節(jié)時(shí)的強(qiáng)度比鉤接時(shí)略大。此時(shí)的斷裂伸長(zhǎng)率也顯著減小，分別為干態(tài)時(shí)的44.2%和75%。斷裂功尤其減小。

竹原、竹漿纖維鉤接、結(jié)節(jié)后的力學(xué)性能都有明顯降低。竹原纖維的下降程度顯著大于竹漿纖維。竹原纖維的鉤接強(qiáng)度比竹漿纖維高22.4%，斷裂伸長(zhǎng)率卻為竹漿纖維的39.7%。竹原纖維的結(jié)節(jié)強(qiáng)度比竹漿纖維高25.8%，斷裂伸長(zhǎng)率卻為竹漿纖維的33.9%。

3.2 竹原纖維的摩擦性能

3.2.1 竹原纖維與不同材料接觸時(shí)的摩擦性能

竹原纖維與不同材料摩擦?xí)r的摩擦性能見表4。

從表4中看出，竹原纖維與不同材料接觸時(shí)其摩擦系數(shù)是不同的，竹原纖維與金屬輥和橡膠輥的摩擦系數(shù)大于與纖維輥的摩擦系數(shù)，在紡織加工中應(yīng)加以注意。

表4 竹原纖維與不同材料接觸時(shí)的摩擦性能

3.2.2 竹原纖維與竹漿纖維摩擦系數(shù)比較

竹原纖維與竹漿纖維摩擦系數(shù)比較見表5。從表5可以看出竹原纖維的靜摩擦系數(shù)和動(dòng)摩擦系數(shù)均小于竹漿纖維，這主要是由于竹原纖維表面平直光滑所致。

表5 竹原纖維與竹漿纖維摩擦系數(shù)

4 結(jié) 語(yǔ)

竹原纖維為高強(qiáng)低伸長(zhǎng)型纖維，在常溫常態(tài)下，竹原纖維具有很高的強(qiáng)度，達(dá)到6.86 cN/dtex，且竹原纖維有很高的初始模量，但它的伸長(zhǎng)率低，僅有5.24%。吸濕后竹原纖維的強(qiáng)伸度發(fā)生變化，強(qiáng)度減小，伸長(zhǎng)增加。潤(rùn)濕態(tài)的竹原纖維的斷裂強(qiáng)度是干態(tài)時(shí)的71.9%，斷裂伸長(zhǎng)率比干態(tài)時(shí)高8.78%，濕態(tài)時(shí)的初始模量和斷裂功較之干態(tài)時(shí)也有明顯下降。

竹原纖維和竹漿纖維鉤結(jié)、結(jié)節(jié)后的力學(xué)性能指標(biāo)都有明顯降低。竹原纖維的下降程度顯著大于竹漿纖維。

竹原纖維與金屬輥和橡膠輥的摩擦系數(shù)大于與纖維輥的摩擦系數(shù)，竹原纖維的靜摩擦系數(shù)和動(dòng)摩擦系數(shù)均小于竹漿纖維。

[1] 范杰.一種新型的紡織纖維材料[J].天津紡織科技，2005(2):35-38.

[2] 閆紅芹，李龍.竹纖維熱處理研究[J].紡織科技進(jìn)展,2004(5):31-33.

[3] 陶麗珍，蔡蘇英，蔣耀興.絲光堿縮工藝對(duì)竹原纖維紗線性能的影響[J].印染，2005(14):21-24.

[4] 張濤，鮑文斌，俞建勇.竹漿纖維力學(xué)性能的模擬分析[J].紡織學(xué)報(bào)，2005，26(1) :28-29,32.

[5] 陶麗珍.竹原纖維混紡紗強(qiáng)伸性能與混紡比的關(guān)系[J].棉紡織技術(shù)，2005，33(6):30-33.

[6] 李瑞洲，劉亞利，孫占賓.竹漿纖維性能分析[J].紡織學(xué)報(bào)，2004，25(3):76-77.