翟亞麗，王素玲

(河南工程學(xué)院 紡織學(xué)院，河南 鄭州 450007)

多種組分的纖維混紡，是為了充分利用各種纖維的優(yōu)點(diǎn)彌補(bǔ)其各自性能缺陷的主要手段，也是目前紡紗和紡織品發(fā)展的主要方向.但在經(jīng)濟(jì)成本的基礎(chǔ)上如何充分體現(xiàn)混紡紗中的各纖維性能、合理選擇各組分纖維的混紡比，是獲取較優(yōu)成紗質(zhì)量的關(guān)鍵.白竹炭纖維是將納米復(fù)合竹炭粉添加在粘膠纖維膠液中經(jīng)紡絲而成的又一種新型再生纖維素纖維，它繼承了粘膠纖維良好的吸放濕功能，同時(shí)具有良好的遠(yuǎn)紅外發(fā)射與釋放負(fù)離子功能，是一種具有復(fù)合功能的新型纖維.同時(shí)，該纖維采用的是復(fù)合納米竹炭粉，制備出的纖維呈純白色，白度大于76%，徹底改變了普通竹炭纖維的深灰色，可以染色成各種色調(diào)的紡織品，具有廣闊的市場(chǎng)開(kāi)發(fā)前景.為了進(jìn)一步了解白竹炭纖維紗線的力學(xué)性能并為竹炭粘膠纖維的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)提供一定的理論指導(dǎo)，取了不同混紡比的竹炭改性粘膠纖維/竹漿纖維/棉混紡紗，對(duì)其拉伸性能、蠕變性能和應(yīng)力松弛性能進(jìn)行了測(cè)試、比較與分析.

1 實(shí)驗(yàn)原料及測(cè)試方法

1.1 選用原料及性能

竹炭改性粘膠纖維的物理指標(biāo)為細(xì)度1.56 dtex、平均長(zhǎng)度38 mm、斷裂強(qiáng)度2.30 cN/dtex、斷裂伸長(zhǎng)率20.2%；竹漿纖維的物理指標(biāo)為細(xì)度1.67 dtex、平均長(zhǎng)度38 mm、斷裂強(qiáng)度2.24 cN/dtex、斷裂伸長(zhǎng)率14.8%；棉纖維的物理指標(biāo)為細(xì)度1.67 dtex、長(zhǎng)度31 mm、斷裂強(qiáng)度2.9 cN/dtex、斷裂伸長(zhǎng)率8.8%.

1.2 試樣規(guī)格及制備的方法

考慮到實(shí)驗(yàn)的可比性，采用同錠等捻系數(shù)紡制的14.5 tex純紡及混紡紗，竹炭改性粘膠纖維/竹漿纖維/棉混紡紗混紡比分別為100/0/0,80/20/0,60/20/20,40/20/40與20/20/60，在試樣的制備過(guò)程中，由于3種纖維的性能接近，為保證混合成紗混紡比的正確性，采取了3種纖維分別制成生條后再在并條機(jī)上三道并條的混合方式.

(1)竹炭改性粘膠纖維的紡紗工藝流程如下：

FA002A抓棉機(jī)→FA016A混開(kāi)棉機(jī)→FA106A梳針開(kāi)棉機(jī)→FA046A雙棉箱給棉機(jī)→FA141A單打手成卷機(jī)→FA224B梳棉機(jī)→FA302預(yù)并→竹炭改性粘膠纖維條.

(2)竹漿纖維的紡紗工藝流程如下：

FA002A抓棉機(jī)→FA016A混開(kāi)棉機(jī)→FA106A梳針開(kāi)棉機(jī)→FA046A雙棉箱給棉機(jī)→FA141A單打手成卷機(jī)→FA224B梳棉機(jī)→FA302預(yù)并→竹漿纖維條.

(3)棉纖維的紡紗工藝流程如下：

FA006D往復(fù)式抓棉機(jī)→FA103A雙軸流開(kāi)棉機(jī)→FA022多倉(cāng)混棉機(jī)→FA109A清棉機(jī)→FA177B清梳聯(lián)喂棉機(jī)→FA224D梳棉機(jī)→FA302預(yù)并→棉纖維條.

(4)后續(xù)工序工藝路線如下:

FA302并條(三道) →FA421SM粗紗機(jī)→FA506細(xì)紗機(jī)→1332MD絡(luò)筒機(jī).

1.3 測(cè)試儀器及測(cè)試方法

力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)采用PC/YG061F型電子單紗強(qiáng)力儀，實(shí)驗(yàn)溫度為(20±4) ℃，相對(duì)濕度為(65±3)%.

(1) 紗線的一次拉伸實(shí)驗(yàn)

根據(jù)GB/T 3916—1997《紡織品、卷裝紗、單根紗斷裂強(qiáng)力和伸長(zhǎng)率的測(cè)定》，夾持距離為500 mm，拉伸速度為500 mm/min，預(yù)加張力為(0.50±0.1) cN/tex.每種試樣測(cè)試100次.

(2)紗線的蠕變性能實(shí)驗(yàn)

按照 ISO2062—2009，采用定負(fù)荷法測(cè)定紗線的彈性回復(fù)率與塑性變形率，隔距長(zhǎng)度為500 mm，拉伸速度為500 mm/min，預(yù)加張力為0.50 cN/tex.此時(shí),紗線伸直而不伸長(zhǎng),即應(yīng)變?yōu)?.拉伸時(shí)，先拉伸到加載值100 cN，停止30 min，然后卸載，以相同速度回到起始位置，每種試樣測(cè)試20次.

(3)紗線的松弛性能實(shí)驗(yàn)

按照 ISO2062—2009，采用定伸長(zhǎng)率法測(cè)定紗線的彈性回復(fù)率與塑性變形率，隔距長(zhǎng)度為500 mm，拉伸速度為500 mm/min，預(yù)加張力為0.50 cN/tex.此時(shí)，紗線伸直而不伸長(zhǎng)，即應(yīng)變?yōu)?.拉伸時(shí)，先加載拉伸到定伸長(zhǎng)率5%(25 mm)，停止30 min，然后卸載，以相同速度回到起始位置，每種試樣測(cè)試20次.

2 結(jié)果與分析

2.1 不同混紡比的竹炭改性粘膠纖維/竹漿纖維/棉混紡紗的一次拉伸性能

表1為竹炭改性粘膠纖維/竹漿纖維/棉混紡紗一次拉伸斷裂強(qiáng)力與斷裂伸長(zhǎng)率的測(cè)試結(jié)果.分別根據(jù)竹炭改性粘膠纖維/竹漿纖維/棉混紡紗的混紡比與紗線的斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率的關(guān)系數(shù)據(jù)，畫(huà)出散點(diǎn)圖,如圖1與圖2所示.

表1 竹炭改性粘膠纖維/竹漿纖維/棉混紡紗拉伸性能測(cè)試結(jié)果

圖1 竹炭改性粘膠纖維混紡比與紗線的斷裂強(qiáng)力關(guān)系曲線

圖2 竹炭改性粘膠纖維混紡比與紗線的斷裂伸長(zhǎng)率關(guān)系曲線

由圖1與圖2可以看出，隨著混紡紗中竹炭改性粘膠纖維纖維含量的增加，竹炭改性粘膠纖維/竹漿纖維/棉混紡紗紗線的斷裂強(qiáng)力先提高后又下降.當(dāng)竹炭改性粘膠纖維含量在80%左右時(shí),紗線的斷裂強(qiáng)力出現(xiàn)高峰,后又逐漸降低.

在竹炭改性粘膠纖維混紡紗的加捻過(guò)程中，根據(jù)漢密爾頓提出的纖維轉(zhuǎn)移指數(shù)M的理論[1]，因竹炭改性粘膠纖維較細(xì)(1.56 dtex)，有優(yōu)先向紗內(nèi)層轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)，即竹炭改性粘膠纖維較多地分布在紗的內(nèi)層，而竹漿纖維(1.67 dtex)和棉(1.67 dtex)因較粗而較多地分布在紗的外層.再者，在開(kāi)始拉伸時(shí)，因?yàn)橥鈱永w維的圓柱螺旋線長(zhǎng)，內(nèi)層纖維的圓柱螺旋線短，中心纖維呈直線,所以外層纖維伸長(zhǎng)多、張力高而且螺旋角大，其外力在成紗軸向的有效分力也大；內(nèi)層纖維伸長(zhǎng)小、張力低，故最容易斷裂的是外層的竹漿纖維和棉.繼續(xù)拉伸，外層竹漿纖維和棉斷裂后，總拉伸力將由內(nèi)層改性粘膠纖維承擔(dān)，紗中由外向內(nèi)的張力也將猛增，由于外層纖維已斷裂或滑脫，它對(duì)內(nèi)層纖維的抱合力和摩擦力迅速減少直至解除，這就造成了更多的纖維滑脫.未滑脫纖維的張力將隨之更快增加，所以紗線被迅速拉斷.

隨著竹炭改性粘膠纖維的增加，成紗的斷裂伸長(zhǎng)率先提高后下降.當(dāng)竹炭改性粘膠纖維的含量在20%左右時(shí)，紗線的斷裂伸長(zhǎng)率出現(xiàn)低谷；在80%左右時(shí)，紗線的斷裂伸長(zhǎng)率出現(xiàn)高峰，所以可以認(rèn)為竹炭改性粘膠纖維對(duì)混紡紗斷裂強(qiáng)度的作用和其對(duì)混紡紗斷裂伸長(zhǎng)率的作用具有同時(shí)性.

2.2 不同混紡比竹炭改性粘膠纖維/竹漿纖維/棉的蠕變性能

在恒定拉伸力的作用下，紗線的變形大小和拉伸力是成一定比例的，但在持續(xù)拉伸的過(guò)程中，變形量實(shí)際不是恒量，而是隨時(shí)間變化的量，這種在一定拉伸力作用下變形隨時(shí)間而變化的現(xiàn)象叫做蠕變.通過(guò)蠕變實(shí)驗(yàn)可研究混紡紗的彈性和塑性變形的特點(diǎn)，測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表2.

表2 竹炭改性粘膠纖維/竹漿纖維/棉混紡紗線的蠕變變形

分別根據(jù)竹炭改性粘膠纖維/竹漿纖維/棉混紡紗的混紡比與紗線的彈性恢復(fù)率、塑性變形率的關(guān)系數(shù)據(jù)畫(huà)出的散點(diǎn)圖如圖3與圖4所示.

圖3 竹炭改性粘膠纖維混紡比與紗線的彈性恢復(fù)率關(guān)系蠕變曲線

圖4 竹炭改性粘膠纖維混紡比與紗線的塑性變形率關(guān)系蠕變曲線

由圖3與圖4可以看出，混紡紗線的彈性恢復(fù)率在一定的范圍內(nèi)隨著混紡比中竹炭改性粘膠纖維含量的增加而增大，而塑性變形率則相反.這說(shuō)明，竹炭改性粘膠纖維的彈性優(yōu)于棉纖維和竹纖維，原因是由于竹炭改性粘膠纖維大分子結(jié)晶度(30%)較棉纖維(70%)及竹漿纖維(40%)低，使其大分子間既存在適當(dāng)?shù)慕Y(jié)合點(diǎn)又有較大的局部流動(dòng)性，纖維能夠產(chǎn)生較大的形變，其彈性較好.

2.3 不同混紡比竹炭改性粘膠纖維/竹漿纖維/棉的松弛性能

應(yīng)力松弛的測(cè)量需要對(duì)試樣施以階躍式的應(yīng)變，而采用PC/YG061F型電子單紗強(qiáng)力儀研究應(yīng)力松弛時(shí)，拉伸到一定應(yīng)變需要時(shí)間，所以必須要考慮拉伸階段的影響.在本實(shí)驗(yàn)中，以恒定的速率對(duì)紗線進(jìn)行拉伸，紗線的內(nèi)應(yīng)力會(huì)逐步增加，達(dá)到一定伸長(zhǎng)后維持在恒定應(yīng)變，紗線開(kāi)始應(yīng)力松弛，內(nèi)應(yīng)力逐步下降[2]，實(shí)測(cè)得到的松弛性能具體結(jié)果見(jiàn)表3.

表3 竹炭改性粘膠纖維/竹漿纖維/棉混紡紗線的彈性恢復(fù)性能

根據(jù)表3畫(huà)出的散點(diǎn)圖如圖5與圖6所示.

圖5 竹炭改性粘膠纖維混紡比與紗線的彈性恢復(fù)率松弛曲線

圖6 竹炭改性粘膠纖維混紡比與紗線的塑性變形率松弛曲線

由圖5與圖6可以看出，在一定的范圍內(nèi)，隨著竹炭改性粘膠纖維含量的增加，彈性恢復(fù)率逐漸增大，而塑性變形率則相反，這進(jìn)一步說(shuō)明了竹炭改性粘膠纖維的彈性優(yōu)于棉纖維和竹漿纖維.

3 結(jié)論

(1)隨著竹炭改性粘膠纖維含量的增加，混紡紗線的斷裂強(qiáng)力逐漸增大至一個(gè)極高值，然后減少，曲線呈上凸形態(tài).從成紗強(qiáng)力考慮，在開(kāi)發(fā)竹炭改性粘膠纖維/竹漿纖維/棉混紡產(chǎn)品時(shí)應(yīng)盡量避免臨界混紡比.

(2)隨著竹炭改性粘膠纖維混紡比的變化，混紡紗線的彈性恢復(fù)率(竹炭改性粘膠纖維含量在80%以下時(shí))隨著混紡比中竹炭改性粘膠纖維含量的增加而增大，而塑性變形率則相反.

(3)竹炭改性粘膠纖維含量在50%～80%時(shí)，混紡紗的拉伸性能優(yōu)良.

參考文獻(xiàn)：

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