王靜茹，孫紅玉，李 寧，賈榮霞，劉曉敏，蘆青波，李興華

（1.華紡股份有限公司技術(shù)中心，山東濱州 256600；2.濱州華紡工程技術(shù)研究院有限公司，山東濱州 256600；3.山東省短流程印染新技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東濱州 256600）

織物的力學(xué)性能是最基本的性能，是織物在各種機(jī)械外力作用下所呈現(xiàn)的性能?？椢锏臄嗔褟?qiáng)力、撕裂強(qiáng)力、頂破強(qiáng)力等性能直接影響織物的耐久性，是評(píng)價(jià)織物質(zhì)量的重要指標(biāo)。

紡織參數(shù)會(huì)影響紡織品的力學(xué)性能，掌握這些規(guī)律對(duì)充分掌握紡織品的力學(xué)性能趨勢(shì)有重要作用。本實(shí)驗(yàn)主要探討織物斷裂強(qiáng)力和撕破強(qiáng)力。系統(tǒng)研究生物基纖維PA56的結(jié)構(gòu)及性能，以及染整、后整理對(duì)性能的影響，對(duì)該纖維的應(yīng)用及推廣具有現(xiàn)實(shí)意義，對(duì)促進(jìn)我國(guó)紡織行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)化水平提高具有重要意義。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 織物設(shè)計(jì)

1.1.1 材料選擇

錦綸是現(xiàn)代工業(yè)最重要的材料之一，錦綸的吸濕性能好于聚酯纖維，在服裝面料等織物中具有更好的耐磨性、懸垂性和撓曲性能，手感更加柔軟，特別是其化學(xué)結(jié)構(gòu)的90%與人體蛋白質(zhì)相似［1］，故有很好的親膚性；在物理性能方面，錦綸具有較好的回彈性和耐磨性，因而錦綸面料在戶外運(yùn)動(dòng)產(chǎn)品、軍需品及休閑服裝等領(lǐng)域具有較大的優(yōu)勢(shì)。

目前應(yīng)用最普遍的品種有錦綸6（PA6纖維）、錦綸66（PA66纖維）和錦綸56（PA56纖維）。但它們的原材料主要依賴石油化工產(chǎn)品，從經(jīng)濟(jì)和環(huán)境角度出發(fā)，用生物質(zhì)資源來(lái)代替石化原料是研發(fā)的重點(diǎn)。而新型的生物基錦綸56合成用的單體戊二胺由生物法制備，具有綠色、可再生的優(yōu)點(diǎn)，與錦綸6和錦綸66的原料相比，在來(lái)源上具有很大的優(yōu)勢(shì)。為了使生物基錦綸56盡快實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，研究生物基錦綸56混紡織物的性能非常有必要［2］。

1.1.2 規(guī)格設(shè)計(jì)

織物的經(jīng)緯紗由錦綸56與長(zhǎng)絨棉纖維混紡而成，線密度均為18.4 tex；織物的經(jīng)密為480根/10 cm，緯密為236根/10 cm，組織為平紋方格?？椢镆?guī)格見表1。

表1 織物的規(guī)格

1.2 處理流程

坯布到成品需要經(jīng)過染整加工，這會(huì)使織物的結(jié)構(gòu)和性能發(fā)生很大的改變。為了避免定形、絲光、染色等染整工序?qū)椢锪W(xué)性能造成的影響和多方面不確定因素改變?cè)斐傻恼`差，織物染整流程為：坯布→燒毛→退漿。

1.3 實(shí)驗(yàn)方案

改變?cè)匣旒彵?、紗線捻度、紡紗方式3個(gè)工藝參數(shù)，分析紡織參數(shù)對(duì)生物基PA56混紡織物斷裂強(qiáng)力和撕破強(qiáng)力的影響。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，嚴(yán)格按照檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范操作，嚴(yán)格控制單個(gè)變量，保證數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性。

1.4 測(cè)試

斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率：參考GB/T 3923.1—2013《紡織品織物拉伸性能第1部分：斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率（條樣法）》測(cè)試。

撕破強(qiáng)力：參考GB/T 3917.1—2009《紡織品 織物撕破性能第1部分：沖擊擺錘法撕破強(qiáng)力的測(cè)定》測(cè)試。

2 結(jié)果與討論

2.1 紡紗方式對(duì)織物力學(xué)性能的影響

主要探究環(huán)錠紡、緊密紡、賽絡(luò)紡、賽絡(luò)緊密紡4種紡紗方式對(duì)生物基PA56混紡機(jī)織物力學(xué)性能的影響。4種規(guī)格紗線和織物的斷裂強(qiáng)力和撕破強(qiáng)力見表2、表3。

表2 紗線的斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率

由表2可以看出，紗線的斷裂強(qiáng)力從大到小為賽絡(luò)緊密紡、緊密紡、賽絡(luò)紡、環(huán)錠紡，在其他參數(shù)一致的情況下，織物的斷裂強(qiáng)力（見表3）取決于紗線的斷裂強(qiáng)力。

表3 織物的斷裂強(qiáng)力和撕破強(qiáng)力

由表3可知，織物的斷裂強(qiáng)力和撕破強(qiáng)力從大到小為：4#、2#、3#、1#；不同紡紗方式所得織物的斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率由大到小為：賽絡(luò)緊密紡、緊密紡、賽絡(luò)紡、環(huán)錠紡。在其他參數(shù)相同的情況下，賽絡(luò)緊密紡的織物斷裂強(qiáng)力和撕破強(qiáng)力最高。賽絡(luò)緊密紡與緊密紡紡紗設(shè)備在賽絡(luò)紡和環(huán)錠紡的基礎(chǔ)上增加了集束裝置，氣流的收縮和集聚作用使得纖維的端頭被緊密地凝聚加捻到了紗線中，紗線結(jié)構(gòu)緊密、表面光滑，大大提高了紗線的強(qiáng)力。而賽絡(luò)緊密紡在緊密紡設(shè)備的基礎(chǔ)上，由兩根粗紗牽伸、加捻而成，所紡紗線強(qiáng)力更高，結(jié)構(gòu)更緊密，指標(biāo)更好。

由表2、表3可以看出，織物的斷裂強(qiáng)力與紗線的斷裂強(qiáng)力呈正相關(guān)的關(guān)系，紡紗方式為賽絡(luò)緊密紡的錦棉面料斷裂強(qiáng)力最好。撕裂破壞主要是撕裂三角形區(qū)域的局部應(yīng)力場(chǎng)作用［3］。此次實(shí)驗(yàn)采用沖擊落錘法，因此測(cè)得的撕破強(qiáng)力是沖擊撕破強(qiáng)力。4種紡紗方式中，賽絡(luò)緊密紡的紗線斷裂伸長(zhǎng)率最大，當(dāng)紗線的斷裂伸長(zhǎng)率大時(shí)，紗線斷裂時(shí)的彈性變大，紗線在撕破三角區(qū)內(nèi)同時(shí)承擔(dān)撕破強(qiáng)力的根數(shù)多，因此織物的撕裂強(qiáng)力大?？椢锏乃浩茝?qiáng)力與紗線斷裂伸長(zhǎng)率關(guān)系較大，和斷裂強(qiáng)力成近似正比的關(guān)系。由以上數(shù)據(jù)可以看出，紗線使用賽絡(luò)緊密紡可提高面料的強(qiáng)力性能。

2.2 紗線捻度對(duì)織物力學(xué)性能的影響

組成織物2#、7#、8#的紗線捻度分別為880、980、1 080捻/m，3種織物的紗線斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率見表4，織物的斷裂強(qiáng)力和撕破強(qiáng)力見表5。

表4 紗線的斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率

表5 織物的斷裂強(qiáng)力和撕破強(qiáng)力

由表4、表5可以看出，紗線和織物的斷裂強(qiáng)度從大到小均為：8#、7#、2#，織物的斷裂強(qiáng)力與紗線的斷裂強(qiáng)力呈近似正相關(guān)的關(guān)系?？椢锏乃浩茝?qiáng)力從大到小為：8#、7#、2#。由表4可看出，織物2#、7#、8#的紗線斷裂伸長(zhǎng)率從大到小為：2#、7#、8#?？椢?#、7#、8#的紗線捻度相差較大，捻度越大，經(jīng)緯紗線間的摩擦阻力越大，對(duì)織物的撕破強(qiáng)力有消極影響。當(dāng)摩擦阻力大時(shí)，兩系統(tǒng)的紗線不易滑動(dòng)，撕破三角區(qū)變小，同時(shí)承擔(dān)外力的紗線根數(shù)少，因此織物的撕裂強(qiáng)力小。所以，影響織物撕破強(qiáng)力的因素中，當(dāng)紗線斷裂伸長(zhǎng)率相差不大時(shí)，捻度為主要因素。

2.3 紗線纖維配比對(duì)織物力學(xué)性能的影響

織物2#、5#、6#為纖維配比對(duì)織物性能影響的對(duì)比試樣，紗線中生物基PA56與棉纖維混紡比分別為65/35、35/65、50/50，3種織物的斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率見表6，織物的斷裂強(qiáng)力和撕破強(qiáng)力見表7。

表6 紗線的斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率

表7 織物的斷裂強(qiáng)力和撕破強(qiáng)力

由表6、表7可以看出，隨著錦綸56纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，紗線的斷裂強(qiáng)力和撕破強(qiáng)力隨之增大，因?yàn)殄\綸56纖維的斷裂強(qiáng)力大于長(zhǎng)絨棉纖維。紗線、織物的斷裂強(qiáng)力從大到小均為：2#、6#、5#。隨著紗線中高強(qiáng)力纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，紗線的斷裂強(qiáng)力增大，織物的斷裂強(qiáng)力和撕破強(qiáng)力也隨之增大。這說明織物的斷裂強(qiáng)力與紗線的斷裂強(qiáng)力呈近似正相關(guān)的關(guān)系，織物的撕破強(qiáng)力和紗線的斷裂強(qiáng)力關(guān)系密切?？椢镌O(shè)計(jì)中，可與高性能纖維混紡，通過增加紗線的強(qiáng)力來(lái)提高織物的斷裂強(qiáng)力和撕破強(qiáng)力。

3 結(jié)語(yǔ)

為了提高生物基PA56機(jī)織物的力學(xué)性能，合理選擇組成該織物的紗線原料，如與高性能纖維混紡；合理選擇紗線的捻度、織物紡紗方式，如捻度偏大設(shè)計(jì)，采用賽絡(luò)緊密紡等，都能改善生物基PA56機(jī)織物的力學(xué)性能，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)有一定的指導(dǎo)意義。